本发明涉及电路结构技术领域，尤其涉及一种稳定性增强的物联网射频电路及终端。
背景技术：
随着物联网技术的快速发展，物联网的各种终端产品已经逐步普及到日常生活中，应用在生活中的方方面面，给日常生活带来了极大的便利。在物联网快速普及的同时，由于物联网终端产品应用在复杂的环境中，使得其相互之间通信也面临着巨大的挑战。
现有物联网终端采用金属天线传输和接收带宽较小，且在接收电路中低噪放的稳定性较弱，导致信号的质量降低，不利于调制解调器对信号的处理。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种稳定性增强的物联网射频电路及终端，能够在一定程度上提升传输和接收带宽以及稳定性，进而在一定程度上提升了调制解调器对信号的处理效果。
本发明实施例的第一方面提供了一种信号处理电路，应用于物联网终端，所述物联网终端包括射频电路，包括：天线、第一滤波电路、开关电路、低噪声放大电路以及混频电路；
所述天线的输出端与所述第一滤波电路的输入端相连接，所述第一滤波电路的输出端与所述开关电路的输入端相连接，所述开关电路的输出端与所述低噪声放大电路的输入端相连接，所述低噪声放大电路的输出端与所述混频电路的输入端相连接；
所述天线包括等离子管、馈电电路、控制电路、匹配电路和第二滤波电路；所述等离子管的第一端与所述馈电电路的馈电端、所述匹配电路的第一端相连接，所述馈电电路的被控端与所述控制电路的控制端相连接，所述匹配电路的第二端与所述第二滤波电路的第一端相连接，所述第二滤波电路的第二端与所述天线的输出端相连接；
所述馈电电路用于为所述等离子管提供激励源并使所述等离子管生成等离子管柱，所述控制电路用于控制接收信号的频段；
所述低噪声放大电路包括优化电路，所述优化电路用于增强所述低噪声放大电路的稳定性。
结合本发明实施例的第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述电路包括4路射频信号处理电路，所述4路射频信号处理电路与所述开关电路的输入端相连接。
结合本发明实施例的第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述开关电路包括：
第一开关子电路、第二开关子电路、第三开关子电路和第四开关子电路，所述第一开关子电路、所述第二开关子电路、所述第三开关子电路和所述第四开关子电路的第一端与所述开关电路的输出端相连接，所述第一开关子电路、所述第二开关子电路、所述第三开关子电路和所述第四开关子电路的第二端与所述开关电路的输入端相连接，所述开关电路的输入端包括4个输入端口。
结合本发明实施例的第一方面和第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，低噪声放大电路包括：第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、第一电容、第二电容、第三电容、优化电路、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一电源、第二电源和第三电源；
所述第一电源的输出端与所述第一电感的输入端、所述低噪声放大电路的输入端相连接，所述第一电感的输出端与所述第一场效应晶体管的栅极、所述第二电容的输入端相连接，所述第二电容的输出端接地，所述第一场效应晶体管的源极与所述第二电感的输入端相连接，所述第二电感的输出端接地，所述第一场效应晶体管的漏极与所述第二场效应晶体管的源极相连接，所述第二场效应晶体管的栅极与所述第四电感的输出端、所述第三电容的输入端相连接，所述第四电感的输入端与所述第二电源的输出端相连接，所述第三电容的输出端与接地，所述第二场效应晶体管的漏极与所述第三电感的输出端、所述第一电容的输入端相连接，所述第三电感的输入端与所述第三电源的输出端相连接，所述第一电容的输出端与所述优化电路的输入端相连接，所述优化电路的输出端与所述低噪声放大电路的输出端相连接。
结合本发明实施例的第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述优化电路包括：第四电容、第五电容、第六电容、第五电感、第六电感和第七电感；
所述优化电路的输入端与所述第五电感的输入端、所述第四电容的输入端相连接，所述第五电感的输出端与所述第四电容的输出端、所述第五电容的输入端、所述第六电感的输入端相连接，所述第五电容的输出端与所述第六电感的输出端相连接、所述第七电感的输入端、所述第六电容的输入端相连接，所述第七电感的输出端和所述第六电感的输出端与所述优化电路的输出端相连接。
结合本发明实施例的第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式、第一方面的第二种可能的实现方式、第一方面的第三种可能的实现方式和第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述第一滤波电路包括：第一滤波器件、第二滤波器件、第三滤波器件、第四滤波器件、第五滤波器件、第六滤波器件、第七滤波器件、第八滤波器件和第九滤波器件；
所述第一滤波器件的第一端与所述第二滤波器件的第一端、所述第五滤波器件的第一端、所述第三滤波器件的第二端相连接，所述第一滤波器件的第二端与所述第六滤波器件的第二端、所述第七滤波器件的第二端、所述第九滤波器件的第一端相连接，所述第五滤波器件的第二端与所述第六滤波器件的第一端、所述第七滤波器件的第一端相连接，所述第二滤波器件的第二端与所述第三滤波器件的第一端、所述第四滤波器件的第一端相连接，所述第三滤波器件的第二端与所述第八滤波器件的第二端相连接，所述第四滤波器件的第二端与所述第八滤波器件的第一端、所述第九滤波器件的第二端相连接。
结合本发明实施例的第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式、第一方面的第二种可能的实现方式、第一方面的第三种可能的实现方式、第一方面的第四种可能的实现方式和第一方面的第五种可能，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述电路还包括保护电路，所述保护电路用于在所述天线遭受预设电压时为所述电路提供保护。
本发明实施例的第二方面提供了一种芯片，该芯片包括处理器、电源电路和上述任第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所提供的信号处理电路。
本发明实施例的第三方面提供了一种电路板，该电路板包括调制解调器、信号处理器和本发明实施例第二方面提供的芯片。
本发明实施例的第四方面提供了一种物联网终端，该终端包括壳体和本发明实施例第三方面提供的电路板。
本发明实施例具有如下有益效果：
可以看出，通过本发明实施例，天线包括等离子管、馈电电路和控制电路；等离子管的第一端与馈电电路的馈电端和匹配电路的第一端相连接，馈电电路的另一端与控制电路的第一端相连接，匹配电路的第二端与天线的输出端相连接；天线的输出端与滤波电路的输入端相连接，滤波电路的输出端与第二滤波电路的输入端相连接，第二滤波电路的输出端与开关电路的输入端相连接，开关电路的输出端与低噪声放大电路的输入端相连接，低噪声放大电路的输出端与混频电路的输入端相连接；馈电电路用于为等离子管提供激励源并使等离子管生成等离子管柱，控制电路用于控制接收信号的频段；低噪声放大电路包括优化电路，通过采用具有等离子管、馈电电路和控制电路的天线，使得该天线具有动态重构的特性，相对于传统金属天线能够在较宽的频带上进行射频信号的收发，同时在低噪声放大电路中设置优化电路，能够在一定程度上提升接收电路的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例提供了一种信号处理电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供了一种低噪声放大电路的结构示意图；
图3为本发明实施例提供了一种优化电路的结构示意图；
图4为本发明实施例提供了一种第一滤波电路的结构示意图；
图5为本发明实施例提供了一种保护电路的结构示意图；
图6为本发明实施例提供了芯片的一种可能的结构示意图；
图7为本发明实施例提供了电路板的一种可能的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本发明中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本发明所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
参见图1，图1为本发明实施例提供了一种信号处理电路的结构示意图，应用于物联网终端。如图1所述，该电路包括：天线101、第一滤波电路102、开关电路103、低噪声放大电路104以及混频电路105；
所述天线101的输出端与所述第一滤波电路102的输入端相连接，所述第一滤波电路102的输出端与所述开关电路103的输入端相连接，所述开关电路103的输出端与所述低噪声放大电路104的输入端相连接，所述低噪声放大电路104的输出端与所述混频电路105的输入端相连接；
所述天线101包括等离子管1011、馈电电路1012、控制电路1013、匹配电路1014和第二滤波电路1015；所述等离子管1011的第一端与所述馈电电路1012的馈电端、匹配电路1014的第一端相连接，所述馈电电路1012的被控端与所述控制电路1013的控制端相连接，所述匹配电路1014的第二端与所述第二滤波电路1015的第一端相连接，所述第二滤波电路1015的第二端与所述天线101的输出端相连接；
所述馈电电路1012用于为所述等离子管提供激励源并使所述等离子管生成等离子管柱，所述控制电路1013用于控制接收信号的频段；
所述低噪声放大电路104包括优化电路1041，所述优化电路1041用于增强所述低噪声放大电路104的稳定性。
可以看出，通过本发明实施例，天线包括等离子管、馈电电路和控制电路；等离子管的第一端与馈电电路的馈电端和匹配电路的第一端相连接，馈电电路的另一端与控制电路的第一端相连接，匹配电路的第二端与天线的输出端相连接；天线的输出端与滤波电路的输入端相连接，滤波电路的输出端与第二滤波电路的输入端相连接，第二滤波电路的输出端与开关电路的输入端相连接，开关电路的输出端与低噪声放大电路的输入端相连接，低噪声放大电路的输出端与混频电路的输入端相连接；馈电电路用于为等离子管提供激励源并使等离子管生成等离子管柱，控制电路用于控制接收信号的频段；低噪声放大电路包括优化电路，通过采用具有等离子管、馈电电路和控制电路的天线，使得该天线具有动态重构的特性，相对于传统金属天线能够在较宽的频带上进行射频信号的收发，同时在低噪声放大电路中设置优化电路，能够在一定程度上提升接收电路的稳定性。
一个可能的示例中，信号处理电路包括4路射频信号处理电路，4路射频信号处理电路与开关电路103的输入端相连接。其中，每路射频信号处理电路均包括天线101以及第一滤波电路102，通过4路信号处理电路，可以使得对信号进行分频段接收，可以一定程度上提升对信号接收的处理效率。
可选的，开关电路包括：第一开关子电路、第二开关子电路、第三开关子电路、第四开关子电路，第一开关子电路、第二开关子电路、第三开关子电路和第四开关子电路的第一端与开关电路的输出端相连接，第一开关子电路、第二开关子电路、第三开关子电路和第四开关子电路的第二端与开关电路的输入端相连接，开关电路的输入端包括4个输入端口。
一个可能的示例中，请参阅图2，图2为本发明实施例提供了一种低噪声放大电路的结构示意图，低噪声放大电路包括：第一场效应晶体管t1、第二场效应晶体管t2、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、优化电路204、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4、第一电源201、第二电源202和第三电源203；
第一电源201的输出端与第一电感l1的输入端和低噪声放大电路的输入端相连接，第一电感l1的输出端与第一场效应晶体管t1的栅极和第二电容c2的输入端相连接，第二电容c2的输出端接地，第一场效应晶体管t1的源极和第二电感l2的输入端相连接，第二电感l2的输出端接地，第一场效应晶体管t1的漏极与第二场效应晶体管t2的源极相连接，第二场效应晶体管t2的栅极与第四电感l4的输出端、第三电容c3的输入端相连接，第四电感l4的输入端与第二电源202的输出端相连接，第三电容c3的输出端与接地，第二场效应晶体管t2的漏极与第三电感l3的输出端和第一电容c1的输入端相连接，第三电感l3的输入端与第三电源203的输出端相连接，第一电容c1的输出端与优化电路204的输入端相连接，优化电路204的输出端与低噪声放大电路的输出端相连接。
信号从输入端in处输入低噪声放大电路，第一电感对输入信号中的高频信号进行滤除，去除高频分量的信号然后经过第一场效应晶体管进行放大后从第一场效应晶体管的漏极输出，然后从第二场效应管的源极输入第二场效应管，再后通过电容对经过第二场效应管的信号中的直流分量进行滤除，再后通过优化电路后，设置优化可提升低噪声放大电路的稳定性，最后从输出端out得到放大后的输出信号，通过提升低噪声放大电路的稳定性，能够减少因为低噪声放大电路因为外部或内部环境造成的稳定性降低，从而能够在一定程度上提升输出信号的信噪比，进而能够在一定程度上提升了调制解调器对信号的处理效果。
一个可能的示例中，如图3所示，图3为本发明实施例提供了一种优化电路的结构示意图，优化电路包括：第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6、第五电感l5、第六电感l6和第七电感l7；
优化电路的输入端与第五电感l5的输入端和第四电容c4的输入端相连接，第五电感l5的输出端与第四电容c4的输出端、第五电容c5的输入端和第六电感l6的输入端相连接，第五电容c5的输出端与第六电感l6的输出端相连接、第七电感l7的输入端和第六电容c6的输入端相连接，第七电感l7的输出端和第六电感l6的输出端与优化电路的输出端相连接。
可选的，滤波器件例如可以是声表面波滤波器件，声表面波滤波器将信号通过电信号转化为声波信号，然后再将声波信号转化为电信号，从而具有良好选频特性能够滤除信号中的噪声信号，在一定程度上增强了滤波效果，从而能够在一定程度上抑制经过声表面波滤波电路后信号中的带外噪声。
一个可能的示例中，如图4所示，图4为本发明实施例提供了一种第一滤波电路的结构示意图，第一滤波电路包括：第一滤波器件401、第二滤波器件402、第三滤波器件403、第四滤波器件404、第五滤波器件405、第六滤波器件406、第七滤波器件407、第八滤波器件408和第九滤波器件409；
第一滤波器件401的第一端与第二滤波器件402的第一端、第五滤波器件405的第一端、第三滤波器件403的第二端相连接，第一滤波器件401的第二端与第六滤波器件406的第二端、第七滤波器件407的第二端、第九滤波器件409的第一端相连接，第五滤波器件405的第二端与第六滤波器件406的第一端、第七滤波器件407的第一端相连接，第二滤波器件402的第二端与第三滤波器件403的第一端、第四滤波器件404的第一端相连接，第三滤波器件403的第二端与第八滤波器件408的第二端相连接，第四滤波器件404的第二端与第八滤波器件408的第一端、第九滤波器件409的第二端相连接，信号通过in输入电路，最后取第九声表面波器件409和串联后的第八声表面波器件408两端电压为输出信号out，即第九声表面波器件409的第一端和第八声表面波器件408的第二端处的电压差。
通过将九个声表面波器件首先进行并联设置，然后在并联支路上在串联声表面波器件，上述声表面波滤波电路可以理解为设置了两级滤波电路，两级滤波电路能够具有较高的带外抑制，能够较好的滤除信号中的噪声信号，通过串联声表面波器件，能够在单独的支路上提升滤波效果，进而能够在一定程度上提升整体电路的滤波效果，从而提升对带外信号的抑制效果。
一个可能的示例中，信号处理电路还包括保护电路，所述保护电路用于在所述天线遭受预设电压时为所述电路提供保护。
请参阅图5，图5为本发明实施例提供了一种保护电路的结构示意图。如图5所示，保护电路包括：
第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第一稳压管d1、第二稳压管d2、第三稳压管d3、第四稳压管d4、第五稳压管d5、可控硅d6、第七电容c7、第八电容c8、第九电容c9、第八电感l8、第九电感l9、第十电感l10、第十一电感l11、第十二电感l12、第十三电感l13、带阻滤波器506、静电检测单元509、泄放单元508和晶体管t；
第一电阻r1的第一端通过带阻滤波器506与天线501的输出端相连接，第一电阻r1的第二端与第一稳压管的阳极d1、第二电阻r2的第一端相连接，第一稳压管d1的阴极接地，第二电阻r2的第二端与第二稳压管d2的阳极相连接，第二稳压管d2的阴极接地，第三电阻r3的第一端通过带阻滤波器506与天线501的输出端相连接，第三电阻r3的第二端与第四电阻r4的第一端、第四稳压管d4的阳极相连接，第四稳压管d4的阴极接地，第四电阻r4的第二端与第三稳压管d3的阳极相连接，第三稳压管d3的阴极接地，第十二电感l12的第一端与天线501的输出端相连接，第十二电感l12的第二端与第五稳压管d5的阳极相连接，第五稳压管d5的阴极与第五电阻r5的第一端相连接，第五电阻r5的第二端与第八电感l8的第一端、第六电阻r6的第一端相连接，第六电阻r6的第二端接地，第八电感l8的第二端与第七电容c7的第一端、第八电容c8的第一端、第九电感l9的第一端、晶体管t的栅极相连接，第七电容c7的第二端接地，第八电容c8的第二端与第九电感l9的第二端、mcu相连接，晶体管t的漏极与第十三电感l13的第二端相连接，第十三电感l13的第一端与电源507的输出端相连接，晶体管t的源极与可控硅d6的控制极相连接，可控硅d6的阳极与第十一电感l11的第二端相连接，第十一电感l11的第一端与开关电路503相连接，可控硅d6的阴极接地，mcu通过带阻滤波器506和静电检测单元509与第一滤波电路502的输出端相连接，mcu通过第九电容c9和第十电感l10组成的滤波电路与开关电路503相连接，mcu通过静电检测单元509、带阻滤波器506与开关电路503的输出端、低噪声放大电路504的输出端、混频电路505的输出端相连接，泄放单元508的第一端与信号处理电路相连接，泄放单元508的第二端接地，mcu与泄放单元508相连接，其中，mcu为微控制单元(microcontrollerunit)。
上述保护电路的工作原理为，在信号处理电路遇到高于预设电压时，预设电压为该信号处理电路能承受的最大电压，该电压由信号处理电路的电路本身所决定，保护电路中的d1的截止电压低于该预设电压，带阻滤波器的带阻为信号处理电路所能处理的信号的频段，设置此带阻滤波器主要用于防止信号处理电路的发射或接收信号从该支路通过，从而降低信号处理电路的性能，在处理电路中天线输出端的电压高于预设电压时，该电压使得d1、d2、d3、d4和d5导通，从而对该电压进行泄放，对信号处理电路做出保护，同时通过将d1、d2和d3、d4并联设置，在电路遭受到强电流时能够提升电路对该电流的泄放效果，提供第一级防护，避免r1、r2、r3、r4上的功率过大，而出现高放能现象，从而损坏保护电路。
在考虑到可能前述泄放电路对电压未能完全泄放，有部分电流击穿第一滤波电路，到达开关电路，此处设置第二级防护，在d5导通后，mcu检测到晶体管的栅极处存在电压时，直接控制开关电路完全断开，完全断开为与所有的发射通路和接收通路均断开，同时电压通过l10和c9构成的滤波网络后，为晶体管t提供偏置电压，使得晶体管t的导通，从而晶体管的源极为可控硅d6提供控制电压使得可控硅导通，对电流进行泄放，从而实现第二级防护。
mcu还可控制静电检测单元对信号处理电路中的静电进行检测，在该静电达到预设电压时，该预设电压为静电可放电电压，控制泄放单元对信号处理电路中的静电进行泄放，从而达到对信号处理电路的保护。
mcu还可通过电荷检测传感器对物联网终端所处的环境中的电荷进行检测，当检测到密集电荷时，可判断出该区域可能具有强电场或者将会出现雷击现象，则直接控制开关电路完全断开，能够一定程度避免在强电压进入电路后对开关电路后的元器件的存在损坏的可能性，从而达到对物联网终端进行保护的目的。
本发明的另一实施例中提供了一种芯片，该芯片包含如图1所描述的信号处理电路、电源电路和处理器。请参阅图6，图6为本发明实施例提供了芯片的一种可能的结构示意图。如图6所示，芯片包括：电源电路601、处理器602和射频信号处理电路603。上述电源电路601其主要功能为给该芯片提供电源，上述处理器602例如可以是例如可以是中央处理器(centralprocessingunit，cpu)，通用处理器，数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)，专用集成电路(application-specificintegratedcircuit，asic)，现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、硬件部件或者其任意组合，射频信号处理电路603为上述实施例中所描述的任一电路。
本发明实施例的另一实施例提供了一种电路板，该电路板包括调制解调器、基带信号处理器和上述实施例中提供的芯片。请参阅图7，图7为本发明实施例提供了电路板的一种可能的结构示意图。如图7所示，该电路板包括：调制解调器701、信号处理器702、芯片703和总线704。调制解调器701、信号处理器702、芯片703通过总线704连接。调制解调器701主要用于处理无线信号经过芯片703处理后的基带信号，信号处理器702主要用于处理经过调制解调器701解调后的信号，芯片703主要用于对无线射频信号进行处理得到基带信号。
本发明的另一实施例中提供了一种物联网终端，该物联网终端包含上述电路板和壳体。
以上的具体实施方式，对本发明实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明实施例的具体实施方式而已，并不用于限定本发明实施例的保护范围，凡在本发明实施例的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。