一种信号处理电路、信号处理方法及电子设备与流程

本技术涉及无线通信传输，尤其涉及一种信号处理电路、信号处理方法及电子设备。

背景技术：

1、在无线通信传输中，通过发射端向接收端发射射频信号，该射频信号上调制有数据信息。接收端从接收到的射频信号上解调出数据信息。

2、一种常用的调制方式为频移键控(frequency shift keying，fsk)，这种调制技术将数据信息以不同频率值的频率信号的形式调制到射频信号上。对应地，一种常见的解调方式为，在接收端上设置混频器、晶体振荡器、频率幅度转换器。通过晶体振荡器向混频器提供本振信号。由混频器对输入的射频信号和本振信号进行混频得到中频信号，该中频信号上承载有用于指示数据信息的不同频率的频率信号。而后通过频率幅度转换器将中频信号上承载的不同频率值的频率信号转换为不同幅度值的幅度信号，以不同幅度值的幅度信号来指示对应的数据信息。但在实际的应用中，晶体振荡器因器件精度等原因，所提供的本振信号存在一定的频偏。该频偏会对频率幅度转换器将频率信号转换为幅度信号的精度产生干扰。当频率偏移量较大时，甚至会导致接收端无法正常进行解调。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种信号处理电路、信号处理方法及电子设备，能够降低本振信号存在频偏对于解调产生的影响。

2、为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，提供了一种信号处理电路，该信号处理电路包括控制器、混频器、频率源、频率幅度转换器、幅值检测器；频率源耦合至混频器；混频器耦合至频率幅度转换器；频率幅度转换器耦合至幅值检测器；幅值检测器和频率源分别耦合至控制器；频率源用于向混频器输出带有频偏的第一本振信号；混频器用于输入射频信号和第一本振信号，并将射频信号与第一本振信号进行混频，得到中频信号；中频信号上承载有频率信号；频率幅度转换器用于根据频率信号得到第一幅度信号；幅值检测器用于获取第一幅度信号的幅度值；控制器用于：根据第一幅度信号的幅度值与第二幅度信号的幅度值得到频偏的大小；第二幅度信号为第二本振信号上承载的频率信号所对应的幅度信号；第二本振信号未带有频偏；根据频偏的大小控制频率源调整输出的第一本振信号的频率值。

4、在本技术实施例中，在应用频移键控技术的场景下，在接收设备进行解调时，需要应用到频率幅度转换器。频率幅度转换器将输入的频率信号转换为输出的幅度信号，理想情况下，输入信号的频率与输出信号的幅度呈线性关系。但实际器件，频率信号与幅度信号并不是完全呈线性关系。针对不同的频率幅度转换器而言，其作为一个将频率信号转换为幅度信号的电子器件，不论是对多大范围内的频率信号进行转换，都有一定的线性工作区间。只有频率位于在该线性工作区间内的频率信号，频率幅度转换器才能将其转换为呈线性关系的幅度信号。而超出该线性工作区间一定范围的频率信号，其频率值与幅度信号的幅度值之间开始呈非线性关系，我们将此频率区间称为非线性工作区间。甚至，当某一频率信号的频率值与线性工作区间之间的频率差非常大时，则工作在饱和工作区间。在饱和区间内，尽管频率信号的频率值发生变化，但频率幅度转换器所转换得到的幅度信号的幅度值可能并不会对应变化，或者只有很小的变化。当第一本振信号上的频偏使得中频信号上的频率信号的频率值在线性工作区间和非线性工作区间时，通过频率幅度转换器转换得到的第一幅度信号的幅度值与频率信号的频率值呈现一定的对应关系，通过该对应关系(当频率信号的频率值在线性工作区间时，频率值与幅度值是呈线性关系的。当频率信号的频率值在非线性工作区间时，频率值与幅度值为存在一定的偏差，但仍能估算出频偏的大小)以及第二本振信号对应的幅度值，可以计算出频偏的大小。根据频偏的大小，调整第一本振信号的频率值以对频偏进行补偿，进而使得中频信号的频率值和频率信号的频率值都位于频率幅度转换器的线性工作区间内，从而降低频偏对解调造成的影响。

5、在一种可能的实施方式中，对于频率幅度转换器：当输入频率幅度转换器的频率信号的频率值在第一频率区间内时，频率幅度转换器输出的第一幅度信号的幅度值与频率幅度转换器对应输入的频率信号的频率值成线性关系；频偏用于指示第一本振信号的频率值与第一频率区间之间的偏移量；控制器具体用于：根据频偏的大小控制频率源调整输出的第一本振信号的频率，以使得频率信号的频率值位于第一频率区间。

6、在本技术实施例中，当频率信号的频率值不在第一频率区间(即线性工作区间)时，即频率信号的频率值在第二频率区间(即非线性工作区间)或者在第三频率区间(即饱和区间)。此时，频率值与幅度值之间的转换关系并非是精确的线性关系。为了提高处理的精度，此时可以通过控制器调整频率幅度转换器的器件参数，以扩大频率幅度转换器的第一频率区间(即线性工作区间)，从而使得频率信号的频率值位于第一频率区间中，而后再对频率信号的频率值进行转换，得到第一幅度信号的幅度值，此时的幅度值与频率值之间是线性关系。通过线性关系可精确得到频偏的大小。

7、在一种可能的实施方式中，控制器还用于：当第一幅度信号的幅度值与第二幅度信号的幅度值的差值的绝对值大于第一数值，控制频率幅度转换器扩大第一频率区间的区间范围。

8、在本技术实施例中，当第一幅度信号的幅度值与第二幅度信号的幅度值的差值的绝对值大于第一数值，控制器即可判断为频率信号的频率值未在第一频率区间内，此时，即可控制频率幅度转换器扩大第一频率区间的区间范围。

9、在一种可能的实施方式中，控制器还用于：当频率信号的频率值在第一频率区间内，且第一比值大于第二数值，控制频率幅度转换器缩小第一频率区间的区间范围；第一比值为第三数值与第四数值的比值；第三数值为频率信号的频率值与第一频率区间的区间点频率之间的最小差值；第四数值为频率信号的频率值与第一频率区间的区间中心频率的最大差值。

10、在本技术实施例中，第一比值可以用来描述频率信号的频率值在第一频率区间内与区间点频率之间的靠近程度。当第一比值越大，则频率信号的频率值与区间点频率之间的距离也越大，证明当前的第一频率区间相对较大。

11、在一种可能的实施方式中，控制器还用于：当第一频率差值小于第五数值，控制频率幅度转换器缩小第一频率区间的区间范围；第一频率差值为第一本振信号上承载的频率信号的最大频率值和最小频率值之间的差值的绝对值。

12、在本技术实施例中，第一频率差值为频率信号的最大频率值和最小频率值之间的差值，当第一频率差值越小，则说明转换得到的第一幅度信号的不同幅度值之间的差别也越小，其需要更高的解调精度。故当第一频率差值小于预设的第五数值时，可通过控制器控制频率幅度转换器缩小第一频率区间的区间范围，以提高解调的性能。

13、在一种可能的实施方式中，频率幅度转换器包括移相电路和乘法电路；移相电路的输入端和乘法电路的第一输入端分别耦合至混频器的输出端，用于输入频率信号；移相电路的输出端耦合至乘法电路的第二输入端；乘法电路的输出端作为频率幅度转换器的输出端耦合至幅值检测器；移相电路用于对输入移相电路的频率信号进行移相，得到移相后的频率信号；乘法电路用于通过输入乘法电路的频率信号和移相后的频率信号，得到第一幅度信号；控制器具体用于：降低移相电路对频率信号进行移相的角度的大小幅度，以扩大第一频率区间的区间范围。

14、在本技术实施例中，移相电路对输入的频率信号的不同频率值，其频率-相位响应度不同，即对不同频率值的频率信号，移相电路的移相角度不同，通过移相电路移相后的频率信号与移相前的频率信号的相位不同。移相前后的两个频率信号输入乘法电路中相乘，并进行低通滤波后，可得到第一幅度信号的一个幅度值。通过控制器降低移相电路对频率信号进行移相的角度的大小幅度，即可增大移相电路的线性工作区间，从而实现移相电路对更大频率区间范围的频率信号进行移相，以实现频率幅度转换器对更大频率区间的频率信号进行频率与幅度的转换，以此实现对第一频率区间的扩大。

15、在一种可能的实施方式中，频率幅度转换器包括移相电路和乘法电路；移相电路的输入端和乘法电路的第一输入端分别耦合至混频器的输出端，为输入频率信号；移相电路的输出端耦合至乘法电路的第二输入端；乘法电路的输出端，在低通滤波之后，作为频率幅度转换器的输出端耦合至幅值检测器；移相电路用于对输入移相电路的频率信号进行移相，得到移相后的频率信号；乘法电路用于通过输入乘法电路的频率信号和移相后的频率信号，得到第一幅度信号；控制器具体用于：增加移相电路对频率信号进行移相的角度的大小幅度，以缩小第一频率区间的区间范围。

16、在本技术实施例中，移相电路对输入的频率信号的不同频率值，其频率-相位响应度不同，即对不同频率值的频率信号，移相电路的移相角度不同，通过移相电路移相后的频率信号与移相前的频率信号的相位不同。不同相位的两个频率信号输入乘法电路中相乘并进行低通滤波后可得到第一幅度信号的一个幅度值。经过移相电路移相后输出的多个移相后的频率信号与移相前的频率信号进行相乘，即可得到多个不同幅度值的第一幅度信号。通过控制器增加移相电路对频率信号进行移相的角度的大小幅度，即可缩小移相电路的线性工作区间的大小，从而实现移相电路对更小频率区间范围的频率信号进行移相，以实现频率幅度转换器对更小频率区间的频率信号进行频率与幅度的转换，以此实现对第一频率区间的缩小。

17、在一种可能的实施方式中，移相电路包括第一电容、第二电容、第一电感和第一可调电阻；第一电容的第一端作为移相电路的输入端耦合至混频器的输出端；第一电容的第二端分别与第二电容的第一端、第一电感的第一端和第一可调电阻的第一端耦合；第二电容的第二端、第一电感的第二端和第一可调电阻的第二端接地；第一电容的第二端作为移相电路的输出端耦合至乘法电路；控制器具体用于：调整第一可调电阻的阻值，以调整移相电路对频率信号进行移相的角度的大小幅度。

18、在本技术实施例中，该移相电路由第一电容和谐振电路串联构成。第一电容和谐振电路之间的耦合点作为移相电路的输出端与乘法电路的第二输入端耦合。其中，谐振电路包括并联的第二电容、第一电感和第一可调电阻。该谐振电路的谐振频率其中f3为谐振频率值，l为第一电感的电感值，c为第二电容的电容值。移相电路对输入频率值为f3的频率信号的移相角度为90°，而其他频率值的频率信号的移相角度的计算公式为公式中，f为输入移相电路的频率信号的某一频率值，f3为谐振频率值，移相电路移相90°的频率信号的频率值，qp为移相电路的移相斜率，其决定了对不同频率值的频率信号可移相角度的幅度大小，且qp＝2πf3rc。其中，r为第一可调电阻的电阻值，c为第二电容的电容值。故通过调整第一可调电阻的电阻值的大小，即可实现对移相电路的移相斜率的调整。从上述公式可以看出，该移相电路只能对频率信号移相一定相位区间范围，若移相斜率越大，则频率值f的可选范围越小，反之，若移相斜率越小，则频率值f的可选范围越大。故通过对移相电路的移相斜率的调整，可以调整移相电路可进行移相的线性工作区间的范围，从而实现调节频率幅度转换器的线性工作区间范围，即第一频率区间的范围。

19、在一种可能的实施方式中，频率幅度转换器还包括第一比较器；第一比较器的第一输入端耦合至移相电路的输出端；第一比较器的第二输入端用于输入参考电压；第一比较器的输出端耦合至乘法电路的第二输入端。

20、在本技术实施例中，第一比较器通过将第一输入端输入的移相后的频率信号与参考电压进行比较，当移相后的频率信号的信号幅度(即电压值)大于或等于参考电压时，第一比较器输出为固定的第一幅度值的信号，当移相后的频率信号的信号幅度小于参考电压时，第一比较器输出为固定的第二幅度值的信号。第一比较器输出的为固定的第一幅度值的信号和/或固定的第一幅度值的信号构成了第一整形信号。

21、在一种可能的实施方式中，中频信号的中心频率值等于第一频率区间的区间中心频率。

22、在本技术实施例中，在实际应用中，第一本振信号上承载的频率信号的频率值大小一般是以第一本振信号为中心频率进行变化的，例如在对二进制数据信息进行调制和解调的过程中。中频信号中心频率值为1mhz，第一本振信号上承载的频率信号具有两个不同的频率值，分别为频率值f0和频率值f1。频率值f0的取值可以为1mhz-0.01mhz＝0.99mhz，频率值f1的取值可以为1mhz+0.01mhz＝1.01mhz。当为四阶频移键控、八阶频移键控等调制方式下，也可以再增加更多的频率值来对应不同的调制阶数的取值。在这种情况下，当中频信号的中心频率值为第一频率区间的区间中心频率f3时，可以在调整第一频率区间的区间范围大小时更好地保证频率信号的所有频率值都落入第一频率区间内。同时，移相电路对其进行移相后得到的移相后的频率信号的信号幅度是一致的，则在通过乘法电路相乘得到的第一幅度信号时，其在第一幅度信息上对应的信号幅度的绝对值也是一致的。例如以频率值f3对应的幅度值为0，则频率值f0对应的幅度值可以为-1，而频率值f1对应的幅度值可以为1，两者的信号幅度的绝对值都为1。在这种情况下，得到的第一幅度信号也是较为规律对称的信号。幅度转换器对该第一幅度信号进行转换时，得到的数据信息的结果也会更加精准。

23、在一种可能的实施方式中，信号处理电路还包括幅度转换器；幅度转换器耦合至频率幅度转换器的输出端，用于根据第一幅度信号的幅度值得到对应的数据信息。

24、在本技术实施例中，幅度转换器的实现原理类似于模数转换器。将为模拟信号的第一幅度信号根据其幅度值的不同，转换成为数字信号的数据信息。

25、在一种可能的实施方式中，信号处理电路还包括低通滤波器；幅值检测器的输入端和幅度转换器的输入端通过低通滤波器耦合至频率幅度转换器的输出端。

26、在本技术实施例中，部分频率幅度转换器在进行频率值到幅度值的转换时，转换得到的第一幅度信号上可能会存在高频分量，该高频分量会对幅度转换器的工作产生干扰，故通过低通滤波器对该高频分量进行滤出。

27、在一种可能的实施方式中，信号处理电路还包括第一带通滤波器；频率幅度转换器通过第一带通滤波器耦合至混频器的输出端；控制器还用于：根据频偏的大小，提高第一带通滤波器的带宽，或者，降低第一带通滤波器的带宽。

28、在本技术实施例中，中频信号可分为宽带、中带和窄带三种。在实际的应用中，宽带和中带的中频信号因频率值差距不大，一般可共用带通滤波器。通过设置第一带通滤波器可选择不同的工作模式，即通过第一带通滤波器滤除中带外的中频信号或者滤除宽带外的中频信号。

29、在一种可能的实施方式中，信号处理电路还包括第一放大器；第一带通滤波器的输入端通过第一放大器耦合至混频器的输出端。

30、在本技术实施例中，第一放大器用于对混频器输出的中频信号进行放大，以提高中频信号的信号质量。

31、在一种可能的实施方式中，信号处理电路还包括接收单元；接收单元用于接收射频信号并向混频器输出射频信号。

32、在本技术实施例中，接收单元用于接收射频信号，并将接收到的射频信号输出至混频器。

33、在一种可能的实施方式中，接收单元包括第二带通滤波器、第二放大器；第二带通滤波器通过第二放大器与混频器耦合；第二带通滤波器用于接收射频信号。

34、在本技术实施例中，接收单元所接收到的射频信号可能包括其他信道的信号，采用第二带通滤波器对其他信道的信号进行滤除。通过第二放大器对射频信号进行放大，以提高射频信号的信号质量，使得混频器通过第一本振信号对射频信号进行下变频处理得到中频信号的处理效果更佳。

35、第二方面，本技术实施例还提出了一种信号处理电路，该信号处理电路包括移相电路、乘法电路、整形电路；移相电路的输入端和乘法电路的第一输入端分别用于输入一路数据信号；数据信号上承载有频率信号；移相电路的输出端耦合至整形电路的第一输入端；整形电路的输出端耦合至乘法电路的第二输入端；乘法电路的输出端作为信号处理电路的输出端；移相电路用于对输入移相电路的一路数据信号进行移相，得到移相后的数据信号；整形电路用于根据移相后的载波信号得到第一整形信号；第一整形信号包括多个固定的幅度值；乘法电路用于根据输入乘法电路的一路数据信号和第一整形信号得到幅度信号；幅度信号的幅度值用于指示频率信号对应的频率值。

36、在本技术实施例中，数据信号可以为基带信号、中频信号或射频信号等等。

37、在一种可能的实施方式中，整形电路包括第一比较器；第一比较器的第一输入端耦合至移相电路的输出端；第一比较器的第二输入端用于输入参考电压；第一比较器的输出端耦合至乘法电路的第二输入端。

38、在一种可能的实施方式中，移相电路包括第一电容、第二电容、第一电感和第一电阻；第一电容的第一端作为移相电路的输入端用于输入一路数据信号；第一电容的第二端分别与第二电容的第一端、第一电感的第一端和第一电阻的第一端耦合；第二电容的第二端、第一电感的第二端和第一电阻的第二端接地；第一电容的第二端作为移相电路的输出端耦合至整形电路。

39、第三方面，本技术实施例还提出了一种信号处理方法，基于信号处理电路；信号处理电路包括混频器、频率源、频率幅度转换器、幅值检测器；频率源耦合至混频器；混频器耦合至频率幅度转换器；频率幅度转换器耦合至幅值检测器；频率源用于向混频器输出带有频偏的第一本振信号；混频器用于输入射频信号和第一本振信号，并将射频信号与第一本振信号进行混频，得到中频信号；中频信号上承载有频率信号；频率幅度转换器用于根据频率信号得到第一幅度信号；幅值检测器用于获取第一幅度信号的幅度值；该方法包括：根据第一幅度信号的幅度值与第二幅度信号的幅度值得到频偏的大小；第二幅度信号为第二本振信号上承载的频率信号所对应的幅度信号；第二本振信号未带有频偏；根据频偏的大小控制频率源调整输出的第一本振信号的频率。

40、在一种可能的实施方式中，对于频率幅度转换器：当输入频率幅度转换器的频率信号的频率值在第一频率区间内时，频率幅度转换器输出的第一幅度信号的幅度值与频率幅度转换器对应输入的频率信号的频率值成线性关系；频偏用于指示第一本振信号的频率值与第一频率区间之间的偏移量；该方法具体包括：根据频偏的大小控制频率源调整输出的第一本振信号的频率，以使得频率信号的频率值位于第一频率区间。

41、在一种可能的实施方式中，该方法还包括：当第一幅度信号的幅度值与第二幅度信号的幅度值的差值的绝对值大于第一数值，控制频率幅度转换器扩大第一频率区间的区间范围。

42、在一种可能的实施方式中，该方法还包括：当频率信号的频率值在第一频率区间内，且第一比值大于第二数值，控制频率幅度转换器缩小第一频率区间的区间范围；第一比值为第三数值与第四数值的比值；第三数值为频率信号的频率值与第一频率区间的区间点频率之间的最小差值；第四数值为频率信号的频率值与第一频率区间的区间中心频率的最大差值。

43、在一种可能的实施方式中，该方法还包括：当第一频率差值小于第五数值，控制频率幅度转换器缩小第一频率区间的区间范围；第一频率差值为第一本振信号上承载的频率信号的最大频率值和最小频率值之间的差值的绝对值。

44、在一种可能的实施方式中，频率幅度转换器包括移相电路和乘法电路；移相电路的输入端和乘法电路的第一输入端分别耦合至混频器的输出端，用于输入频率信号；移相电路的输出端耦合至乘法电路的第二输入端；乘法电路的输出端作为频率幅度转换器的输出端耦合至幅值检测器；移相电路用于对输入移相电路的频率信号进行移相，得到移相后的频率信号；乘法电路用于通过输入乘法电路的频率信号和移相后的频率信号，得到第一幅度信号；该方法具体包括：降低移相电路对频率信号进行移相的角度的大小幅度，以扩大第一频率区间的区间范围。

45、在一种可能的实施方式中，频率幅度转换器包括移相电路和乘法电路；移相电路的输入端和乘法电路的第一输入端分别耦合至混频器的输出端，用于输入频率信号；移相电路的输出端耦合至乘法电路的第二输入端；乘法电路的输出端作为频率幅度转换器的输出端耦合至幅值检测器；移相电路用于对输入移相电路的频率信号进行移相，得到移相后的频率信号；乘法电路用于通过输入乘法电路的频率信号和移相后的频率信号，得到第一幅度信号；该方法具体包括：增加移相电路对频率信号进行移相的角度的大小幅度，以缩小第一频率区间的区间范围。

46、在一种可能的实施方式中，移相电路包括第一电容、第二电容、第一电感和第一可调电阻；第一电容的第一端作为移相电路的输入端耦合至混频器的输出端；第一电容的第二端分别与第二电容的第一端、第一电感的第一端和第一可调电阻的第一端耦合；第二电容的第二端、第一电感的第二端和第一可调电阻的第二端接地；第一电容的第二端作为移相电路的输出端耦合至乘法电路；该方法具体包括：调整第一可调电阻的阻值，以调整移相电路对频率信号进行移相的角度的大小幅度。

47、在一种可能的实施方式中，信号处理电路还包括第一带通滤波器；频率幅度转换器通过第一带通滤波器耦合至混频器的输出端；该方法还包括：根据频偏的大小，提高第一带通滤波器的带宽，或者，降低第一带通滤波器的带宽。

48、第四方面，本技术实施例还提出了一种电子设备，该电子设备包括如上第一方面所记载的信号处理电路，或者，包括如上第二方面所记载的信号处理电路。

49、在一些可能的实施方式中，该电子设备为发射设备。

50、第五方面，本技术实施例还提出了一种芯片系统。该芯片系统包括至少一个控制器和至少一个接口电路。至少一个控制器和至少一个接口电路可通过线路互联。控制器用于支持芯片系统实现上述第三方面所记载的方法。至少一个接口电路可用于从其它装置(例如存储器)接收信号，或者，向其它装置(例如通信接口)发送信号。该芯片系统可以包括芯片，还可以包括其他分立器件。

51、第六方面，本技术实施例还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括指令，当指令在上述芯片系统或电子设备上运行时，使得该芯片系统或电子设备执行上述第三方面中所记载的方法。

52、第七方面，本技术实施例还提供一种包括指令的计算机程序产品，当指令在上述芯片系统或电子设备上运行时，使得该芯片系统或电子设备执行上述第三方面所记载的方法。

53、关于第二方面、第三方面、第四方面、第五方面、第六方面和第七方面的技术效果可参考上述第一方面和第二方面的相关描述，故不再赘述。