频率调整电路和方法与流程

本发明涉及电路领域，尤其涉及一种频率调整电路和方法。

背景技术：

天线是一种能量转换装置，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中，天线用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的设备，都依靠天线来进行工作。

目前，天线的辐射效率非常容易受环境的影响。例如，当我们将手放在天线上方随意移动时，通过矢量网络分析仪可以明显地观察到，该天线的反射系数会起伏变化，谐振点(反射系数最小的频点)会前后漂移。如果设备固定某一个频点输出，则当谐振点漂移时，天线反射功率较大，辐射效率变低。

在一些能量传输的场景，需要使能量转换装置(如天线)能够根据环境调整输出参数，以确保传输效率始终为最佳的。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题提供一种频率调整电路和方法。

第一方面，本申请实施例提供一种频率调整电路，包括：

一种频率调整电路，其特征在于，所述电路包括信号源、功率检测电路、能量转换电路和控制电路；所述信号源的输出端与所述功率检测电路的第一输入端连接，所述功率检测电路的第二输入端与所述能量转换电路的输出端连接，所述功率检测电路的第一输出端与所述能量转换电路连接，所述功率检测电路的第二输出端与所述控制电路的输入端连接，所述控制电路的输出端与所述信号源的输入端连接；

所述功率检测电路用于获取所述能量转换电路的输入功率和反向功率；

所述控制电路用于根据所述输入功率和所述反向功率，调整所述信号源的输出频点，以使所述输出频点对应的能量转换电路的反向功率最小或输入功率减反向功率最大。

上述的频率调整电路，所述电路包括信号源、功率检测电路、能量转换电路和控制电路；所述信号源的输出端与所述功率检测电路的第一输入端连接，所述功率检测电路的第二输入端与所述能量转换电路的输出端连接，所述功率检测电路的第一输出端与所述能量转换电路连接，所述功率检测电路的第二输出端与所述控制电路的输入端连接，所述控制电路的输出端与所述信号源的输入端连接。在一些能量传输的场景，通过检测能量转换电路的输入功率、反向功率，动态地探寻特定输出频段范围内的反向功率最小或输入功率减反向功率最大的频点，以用作能量传输的最佳频点，确保能量转换装置(如天线)的传输效率始终为最佳的。

在其中一个实施例中，所述电路还包括能量放大电路；所述能量放大电路的第一输入端与所述信号源连接，所述能量放大电路的第二输入端与所述控制电路连接，所述能量放大电路的输出端与所述功率检测电路的第一输入端连接。

在其中一个实施例中，所述控制电路具体用于获取所述输入功率和所述反向功率之间的差异值，并在所述差异值小于预设阈值时，调整所述信号源的输出频点。

第二方面，本申请实施例提供一种频率调整方法，包括：

获取设备的能量转换装置的输入功率与反向功率；

根据所述输入功率和反向功率，调整所述设备的信号源的输出频点，以使所述输出频点对应的能量转换装置的反向功率最小或输入功率减反向功率最大。

上述的功率调整方法，获取设备的能量转换装置的输入功率与反向功率；根据所述输入功率和反向功率，调整所述设备的信号源的输出频点，以使所述输出频点对应的能量转换装置的反向功率最小或输入功率减反向功率最大。在能量传输的场景中，通过检测能量转换装置(如天线)的反向功率，动态地探寻特定频段范围内的反向功率最小或输入功率减反向功率最大的频点，以用作能量传输的最佳频点，可确保能量转换装置(如天线)的传输效率始终为最佳的。

在一个实施例中，所述获取设备的能量转换装置的输入功率与反向功率，包括：

根据所述能量转换装置的输入信号，获取所述能量转换装置的输入功率；

根据所述能量转换装置的反向信号，获取所述能量转换装置的反向功率。

在一个实施例中，所述根据所述能量转换装置的输入信号，获取所述能量转换装置的输入功率，包括：

对所述能量转换装置的输入信号进行放大，获得放大后的输入信号；

根据所述放大后的输入信号，获取所述能量转换装置的输入功率。

在一个实施例中，所述根据所述输入功率和反向功率，调整所述设备的信号源的输出频点，包括：

获取所述输入功率和所述反向功率之间的差异值，并在所述差异值小于预设阈值时，调整所述信号源的输出频点。

在其中一个实施例中，所述获取所述输入功率和所述反向功率之间的差异值，并在所述差异值小于预设阈值时，调整所述信号源的输出频点，包括：

获取所述输入功率和所述反向功率之间的差值；

若所述差值小于预设的第一阈值，则调整所述信号源的输出频点。

在其中一个实施例中，所述获取所述输入功率和所述反向功率之间的差异值，并在所述差异值小于预设阈值时，调整所述信号源的输出频点，包括：

获取所述输入功率和所述反向功率之间的比值；

若所述比值小于预设的第二阈值，则调整所述信号源的输出频点。

在其中一个实施例中，所述根据所述输入功率和反向功率，调整所述设备的信号源的输出频点，包括：

按照预设时间周期，根据所述输入功率和反向功率，调整所述设备的信号源的输出频点。

上述频率调整电路和方法，通过在设备输出链路中增加功率检测电路，动态地探寻特定频段范围内的反向功率最小或输入功率减反向功率最大的频点，以用作最佳输出频点，使设备能够根据环境调整输出频点，确保能量转换装置(如天线)的传输效率始终为最佳的。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种频率调整电路示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种频率调整电路示意图；

图3为本申请实施例提供的一种频率调整方法示意图；

图4为一个实施例提供的一种频率调整方法示意图；

图5为另一个实施例提供的一种频率调整方法示意图；

图6为一个实施例提供的一种频率调整方法流程图。

附图标记说明：

1：信号源；

2：功率检测电路；

3：底盘主体；

4：能量转换电路；

5：能量放大电路。

具体实施例

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图1为本申请实施例提供的一种频率调整电路示意图，该电路可以包括：信号源1、功率检测电路2、能量转换电路3和控制电路4；所述信号源1的输出端与所述功率检测电路2的第一输入端连接，所述功率检测电路2的第二输入端与所述能量转换电路3的输出端连接，所述功率检测电路2的第一输出端与所述能量转换电路3连接，所述功率检测电路2的第二输出端与所述控制电路4的输入端连接，所述控制电路4的输出端与所述信号源1的输入端连接；所述功率检测电路2用于获取所述能量转换电路3的输入功率和反向功率；所述控制电路4用于根据所述输入功率和所述反向功率，调整所述信号源1的输出频点，以使所述输出频点对应的能量转换电路3的反向功率最小。

在本实施例中，信号源1以扫频方式输出特定频率范围内的信号；可选地，该信号源1可以包括锁相环(praselockedloop,pll)和压控振荡器(voltagecontrolledoscillater,vco)。功率检测电路2用于功率测量，可以是环形器方式的，也可以是微带耦合方式的，本实施例不做限制。功率检测电路2可以直接测量元器件的端电压和通过的电流，通过计算得出待测功率，或者是将电磁能量转换成易于测量的形式，例如热能等，然后以间接方式测出功率；能量转换电路3用于将电能转化为磁场，可以实现电磁相互转换，可选地，在本实施例中能量转换电路3可以是天线。控制电路4可以提供计算和控制能力，并控制其它的电路，该控制电路4可以包括cpu、fpga、单片机等，例如，控制电路4可以包括为16位、32位或者64位单片机，本实施例不做限制。

在本实施例中，信号源1将第一电信号通过功率检测电路2的第一输入端进入功率检测电路2，功率检测电路2向能量转换电路3输出第二电信号，功率检测电路2根据第二电信号检测能量转换电路3的输入功率，并根据能量转换电路3反射回来的第三电信号检测能量转换电路3的反向功率，功率检测电路2将输入功率和反向功率传输给控制电路4，控制电路4根据输入功率和反向功率调整信号源1的输出频点，使输出频点对应的能量转换电路3的反向功率最小，或使得输出频点对应的能量转换电路3的输入功率与反向功率的差值或比值最大，也即反向功率与输入功率的差值或比值最小。

本申请提供的频率调整电路，所述电路包括信号源1、功率检测电路2、能量转换电路3和控制电路4；所述信号源1的输出端与所述功率检测电路2的第一输入端连接，所述功率检测电路2的第二输入端与所述能量转换电路3的输出端连接，所述功率检测电路2的第一输出端与所述能量转换电路3连接，所述功率检测电路2的第二输出端与所述控制电路4的输入端连接，所述控制电路4的输出端与所述信号源1的输入端连接。在一些能量传输的场景，功率检测电路2可以检测能量转换电路3的反向功率，控制电路4根据检测能量转换电路3的输入功率和反向功率，动态地探寻特定频段范围内的反向功率最小的频点，以用作能量传输的最佳频点，确保能量转换装置(如天线)的传输效率始终为最佳的。

在图1所示电路图示意图的基础上，如图2所示，所述电路还包括能量放大电路5；所述能量放大电路5的第一输入端与所述信号源1连接，所述能量放大电路5的第二输入端与所述控制电路4连接，所述能量放大电路5的输出端与所述功率检测电路2的第一输入端连接。

在本申请实施例中，能量放大电路5用于将输入的微弱电压信号或者电流信号放大到所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号，即进行不失真的放大。根据输入回路和输出回路的公共端不同，可以是共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路等形式；根据放大电路的组成元件，可以是晶体管放大电路和场效应管放大电路，本实施例中不做限制。能量放大电路5的第一输入端与信号源1连接，能量放大电路5的第二输入端与控制电路4连接，输出端与功率检测电路2的第一输入端连接，控制电路4控制其将信号源1发出的信号放大到特定范围，然后传输至功率检测电路2。

在一个实施例中，所述控制电路4具体用于获取所述输入功率和所述反向功率之间的差异值，并在所述差异值小于预设阈值时，调整所述信号源1的输出频点。

在本申请实施例中，控制电路4根据功率检测电路2传输给能量转换电路3的电信号，来获得输入功率，能量转换电路3接收到信号后将一部分信号转化为磁场辐射至自由空间，将另一小部分信号反射回去，控制电路4根据能量转换电路3反射回功率检测电路2的信号，来获取反向功率；然后判断输入功率和反向功率的差值或者比值，寻找出能使差值或比值最大化的输出频点，或者是能量转换电路3的反向功率最小的输出频点作为最佳输出频点，然后调整信号源1的输出频点至最佳输出频点。

图3为本申请实施例提供的一种频率调整方法示意图，该方法的执行主体为计算机设备，该计算机设备可以包括如图1或图2所述的频率调整电路，该方法包括：

s301、获取设备的能量转换装置的输入功率与反向功率。

其中，能量转换装置是可以实现电磁相互转换的装置，在本实施例中可以是天线，例如，该计算机设备为速眠仪，速眠仪中能量转换装置为天线，则天线用于将电能转化为磁场，利用磁场干预大脑行为，动态调节大脑睡眠功能区的生物节律，使之释放出更多内源性睡眠促进物质，达到改善睡眠质量的目的。输入功率为信号源发射的信号经过一系列传输，给到能量转换装置的功率。能量转换装置将接收到的一部分电信号转化为磁场辐射至自由空间，将另一小部分信号反射回去。根据反射回去的信号，即可获得反向功率。可以根据能量转换装置的接收信号和反射信号，来获取能量转换装置的输入功率与反向功率。

s302、根据所述输入功率和反向功率，调整所述设备的信号源的输出频点，以使所述输出频点对应的能量转换装置的反向功率最小或输入功率减反向功率最大。

其中，信号源的输出频点为电路的工作频点，也是天线的工作频点。利用上述方法调整工作频点，使其为天线反向功率最小或输入功率减反向功率最大的频点。

在本实施例中，可以根据输入功率和反向功率的差值调整设备的信号源的输出频点，也可以根据输入功率和反向功率的比值调整设备的信号源的输出频点，还可以根据输入功率和反向功率的变化百分比来调整设备的信号源的输出频点，或者根据反向功率值的大小来调整设备的信号源的输出频点。

上述的功率调整方法，在能量传输的场景中，通过检测能量转换装置(如天线)的反向功率，动态地探寻特定频段范围内的反向功率最小的频点，以用作能量传输最佳频点，以确保天线传输效率一直是最佳的。

具体地，如图4所示，s301“所述获取设备的能量转换装置的输入功率与反向功率”，包括：

s401、根据所述能量转换装置的输入信号，获取所述能量转换装置的输入功率。

在本实施例中，输入信号为信号源输出的信号，或者，输入信号为信号源输出的信号经过放大器放大后的信号，计算机设备通过能量转换装置的输入信号获取能量转换装置的输入功率。

进一步地，如图5所示，所述根据所述能量转换装置的输入信号，获取所述能量转换装置的输入功率，包括：

s501、对所述能量转换装置的输入信号进行放大，获得放大后的输入信号。

本实施例中，还可以对能量转换装置的输入信号进行放大，可以在能量转换装置的输入端增加放大器，对输入信号进行放大，该放大器可以为三极管或者晶体管等。

s502、根据所述放大后的输入信号，获取所述能量转换装置的输入功率。

本实施例中，可以利用三极管或者晶体管等放大器对信号源发出的电信号进行放大，将放大后的电信号传输至能量转换装置，计算机设备根据输入信号得到能量转换装置的输入功率。

s402、根据所述能量转换装置的反向信号，获取所述能量转换装置的反向功率。

本实施例中，能量转换装置接收到输入信号后，将一部分输入信号转化为磁场辐射到自由空间，同时反向回部分电信号至检测模块，计算机设备根据反向的电信号获取能量转换装置的反向功率。

在一个实施例中，s302“所述根据所述输入功率和反向功率，调整所述设备的信号源的输出频点”，包括，获取所述输入功率和所述反向功率之间的差异值，并在所述差异值小于预设阈值时，调整所述信号源的输出频点。

其中，输入功率和所述反向功率之间的差异值可以是差值或比值，当差值或者比值小于预设阈值，则调整设备的信号源的输出频点。需要说明的是，还可以根据反向功率值的大小来调整设备的信号源的输出频点。

具体地，第一种情况，所述获取所述输入功率和所述反向功率之间的差异值，并在所述差异值小于预设阈值时，调整所述信号源的输出频点，包括，获取所述输入功率和所述反向功率之间的差值；若所述差值小于预设的第一阈值，则调整所述信号源的输出频点。

在本实施例中，将获取的输入功率值减去反向功率值，得到它们之间的差值；利用差值与预设的第一阈值相比较，当差值低于预设的第一阈值时，控制单元调整信号源的输出频点，使其在特定频段范围内扫频输出，重新确定信号源的最佳输出频点。

第二种情况，所述获取所述输入功率和所述反向功率之间的差异值，并在所述差异值小于预设阈值时，调整所述信号源的输出频点，还包括，获取所述输入功率和所述反向功率之间的比值；若所述比值小于预设的第二阈值，则调整所述信号源的输出频点。

将获取的输入功率值比上反向功率值得到它们之间的比值；利用比值与预设的第二阈值相比较，当比值低于预设的第二阈值时，控制单元调整信号源的输出频点，使其在特定频段范围内扫频输出，重新确定信号源的最佳输出频点。

第三种情况，所述根据所述输入功率和反向功率，调整所述设备的信号源的输出频点，包括：

按照预设时间周期，根据所述输入功率和反向功率，调整所述设备的信号源的输出频点。

在本申请实施例中，可以根据需求设定时间周期，例如预设时间周期为10min，则设备的信号源每隔10min就重新进行特定频段范围内的扫频输出，然后利用本申请提供的方法寻找使得能量转换装置的反向功率最小的频点，作为新的输出频点。

在一个实施例中，提供了一种频率调整方法流程图，如图6所示，首先启动仪器或者设备，计算机设备调节信号源特定频率范围的信号，找到能使反向功率最小化或者输出功率(输入功率减反向功率)最大化的频点，作为最佳输出频点。然后计算机根据预设程序判断扫描周期是否已到，如果是，则利用功率检测电路检测能量转换装置的输入功率和反向功率，计算机根据检测到的输入功率和反向功率判断反向功率与输入功率的差异值是否大于预设阈值；可选地，差异值可以是反向功率减去输入功率，也可以是反向功率比输入功率，还可以是输入功率减去反向功率在时间周期上的变化量的百分比。若反向功率减去输入功率大于第一阈值，或者反向功率比输入功率大于第二阈值，又或者输入功率减去反向功率在时间周期上的变化百分比大于第三阈值，则重新调节信号源的输出频段。若小于或等于预设阈值，则以当前最佳频点输出。当检测到异常，如电压过大，或检测到工作时间完成时，仪器自动关闭。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储电路的检测数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种频率调整方法。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

获取设备的能量转换装置的输入功率与反向功率；

根据所述输入功率和反向功率，调整所述设备的信号源的输出频点，以使所述输出频点对应的能量转换装置的反向功率最小或输入功率减反向功率最大。

在一个实施例中，处理器执行计算机设备程序时还实现以下步骤：

根据所述能量转换装置的输入信号，获取所述能量转换装置的输入功率；

根据所述能量转换装置的反向信号，获取所述能量转换装置的反向功率。

在一个实施例中，处理器执行计算机设备程序时还实现以下步骤：

对所述能量转换装置的输入信号进行放大，获得放大后的输入信号；

根据所述放大后的输入信号，获取所述能量转换装置的输入功率。

在一个实施例中，处理器执行计算机设备程序时还实现以下步骤：获取所述输入功率和所述反向功率之间的差异值，并在所述差异值小于预设阈值时，调整所述信号源的输出频点。

在一个实施例中，处理器执行计算机设备程序时还实现以下步骤：

获取所述输入功率和所述反向功率之间的差值；

若所述差值小于预设的第一阈值，则调整所述信号源的输出频点。

在一个实施例中，处理器执行计算机设备程序时还实现以下步骤：

获取所述输入功率和所述反向功率之间的比值；

若所述比值小于预设的第二阈值，则调整所述信号源的输出频点。

在一个实施例中，处理器执行计算机设备程序时还实现以下步骤：

按照预设时间周期，根据所述输入功率和反向功率，调整所述设备的信号源的输出频点。

本实施例提供的计算机设备，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机设备程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机设备程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机设备程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。