CN107431497A - 一种信号传输电路及调谐天线 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种信号传输电路及调谐天线，信号传输电路包括：射频收发电路，与射频线缆的第一端连接，用于收发射频信号；调谐电路，与射频线缆的第二端连接，用于根据接收到的控制信号控制调谐器件进行调谐；输出控制电路，与射频线缆的第一端连接，用于将控制信号和电源叠加到射频收发电路发出的射频信号上，控制信号基于串口通信协议配置，包含控制命令信息和调谐电路中调谐器件的地址信息；输入控制电路，其输入端与射频线缆的第二端连接，输出端与调谐电路连接，用于分离混合在一起的控制信号、电源和射频信号，并将分离后的电源和控制信号传输至调谐电路。采用本发明，可降低调谐天线的复杂度和成本，控制多个调谐器件进行调谐。
Description
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种信号传输电路及调谐天线。
调谐天线是仅在一个很窄的频带内才具有预定频段的天线，通常，调谐天线仅在它的调谐频率附近5％的波段内，其效率才比较理性。其广泛用于地面、车载、舰载及航空短波电台中。
在现有技术中，调谐天线的控制一般采用移动产业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface简称MIPI)方案，对于像车载的外接调谐天线等，其调谐天线和主板控制系统没有直接连接关系，这时如果要控制调谐天线，需要额外增加控制信号线来传输控制信号，这样将增加调谐天线的复杂度和成本。
发明内容
本发明申请的目的在于，提供一种信号传输电路及调谐天线。以解决调谐天线复杂度和成本较高的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种信号传输电路，包括：
射频收发电路，与射频线缆的第一端连接，用于收发射频信号；
调谐电路，与所述射频线缆的第二端连接，用于根据接收到的控制信号控制调谐器件进行调谐；
输出控制电路，与所述射频线缆的第一端连接，用于将控制信号和电源叠加到所述射频收发电路发出的射频信号上，所述控制信号基于串口通信协议配置，其中包含控制命令信息和所述调谐电路中调谐器件的地址信息；
输入控制电路，其输入端与所述射频线缆的第二端连接，输出端与所述调谐电路连接，用于分离混合在一起的控制信号、电源和射频信号，并将分离后的电源和控制信号传输至所述调谐电路。
通过射频电缆既传输射频信号，又传输电源和控制信号，减少了信号线的
数量，降低了调谐天线组装的复杂度和成本；且控制信号基于串口通信协议配置，其中包含控制命令信息和调谐电路中调谐器件的地址信息，这样其既可以传输控制命令信息，又可以传输调谐器件的地址信息，当调谐电路中具备多个调谐器件时，可以同时传输几份地址信息及与地址信息分别对应的控制信息，从而可以实现对多个调谐器件的控制，使得天线系统更高效率的工作；同时因为控制天线的调谐器件的带宽要求很低，多余的带宽可以复用于其他设备通信如用于音频通信，传输音频数据等。
结合第一方面，在第一方面第一种实现方式中，所述输出控制电路包括比较器、第一电阻、第二电阻、第三电阻及可调电阻，所述比较器的反向输入端通过所述第一电阻接所述射频收发电路，所述电源通过所述第二电阻接所述比较器的同向输入端，所述控制信号通过所述第三电阻接所述比较器的同向输入端，所述可调电阻连接在所述比较器的输出端和所述比较器的反向输入端之间，所述比较器的输出端通过第一电感与所述射频线缆的第一端连接。
通过比较器对电源和控制信号进行叠加，电路结构简单，成本低廉，稳定性高。
结合第一方面或结合第一方面第一种实现方式，在第一方面第二种实现方式中，所述输入控制电路包括电源变换器、电容和触发器，所述电源变换器的输入端通过第二电感与所述射频线缆的第二端连接，所述电源变换器的输出端与所述调谐电路连接，所述电容的一端接所述电源变换器的输入端，另一端接所述触发器的第一输入端，所述触发器的第二输出端接所述电源变换器的输出端，所述触发器的输出端与所述调谐电路连接。
通过电源变换器、电容和触发器进行电源和控制信号的分离，电路结构简单，成本低廉。
结合第一方面第二种实现方式，在第一方面第三种实现方式中，所述射频收发电路包括射频开关和至少两个频段收发通道，所述至少两个频段收发通道分别与所述射频开关连接，所述射频开关通过所述第一电阻接所述比较器的反
向输入端。
结合第一方面第三种实现方式，在第一方面第四种实现方式中，所述调谐电路包括与所述频段收发通道数量相同的至少两个调谐器件，所述至少两个调谐器件串联后，一端接所述射频线缆的第二端，另一端与天线辐射单元连接，所述至少两个调谐器件分别接所述触发器的输出端以及所述电源变换器的输出端。
结合第一方面第四种实现方式，在第一方面第五种实现方式中，所述信号传输电路还包括：
音频传输控制电路，所述音频传输控制电路的第一输出端与所述触发器的输出端连接，所述音频传输控制电路的第二输出端与所述电源变换器的输出端连接。
由于控制天线调谐器件的带宽要求很低，因此可以将多余的带宽复用于音频通信，提高了带宽利用率。
结合第一方面或结合第一方面第一至第四种任一实现方式，在第一方面第六种实现方式中，所述控制信号为低频数字信号。
由于低频数字信号的频率很低，和射频信号的GHz级别差几个数量级，因此对射频信号的干扰可忽略。
第二方面，本发明实施例提供了一种调谐天线，包括：
天线辐射单元，用于接收和发射信号；以及
如本发明实施例第一方面或第一方面任一实现方式所述的信号传输电路。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种信号传输电路的组成示意图；
图2为本发明实施例提供的一种信号传输电路的电路示意图；
图3为本发明实施例提供的一种调谐天线的组成示意图。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，为本发明实施例提供的一种信号传输电路的组成示意图。在本实施例中，所述信号传输电路100包括：
射频收发电路10，与射频线缆的第一端连接，用于收发射频信号；
调谐电路20，与所述射频线缆的第二端连接，用于根据接收到的控制信号控制调谐器件进行调谐；
输出控制电路30，与所述射频线缆的第一端连接，用于将控制信号和电源叠加到所述射频收发电路10发出的射频信号上，所述控制信号基于串口通信协议配置，其中包含控制命令信息和所述调谐电路中调谐器件的地址信息；
输入控制电路40，其输入端与所述射频线缆的第二端连接，输出端与所述调谐电路20连接，用于分离混合在一起的控制信号、电源和射频信号，并将分离后的电源和控制信号传输至所述调谐电路20。
如图1所示，射频收发电路10与调谐电路20之间的射频线缆用粗线条表示，图中的箭头用于表示信号的流向。
其中，射频线缆原来仅用于传输射频信号，本实施例通过增加输出控制电路与射频线缆的第一端连接即与射频线缆靠近射频收发电路的一端连接，并将控制信号和电源叠加到射频线缆上，从而可以实现射频线缆上既传输射频信号，还传输控制信号和电源。这里的控制信号用于控制调谐电路20中的调谐器件进行调谐。
其中，输出控制电路30可以先将控制信号与电源叠加之后再叠加到射频
信号上，也可以分别将控制信号和电源叠加到射频信号上，本发明实施例不作任何限定。当采用将控制信号与电源先进行叠加的方式时，可以通过具备加法电路的元器件如比较器来实现叠加，或者也可以采用电源变换器来进行信号叠加，将控制信号输入到电源变换器可调部分对应的端口即可。
与输出控制电路30相匹配的，在靠近调谐电路20的一端还设置了输入控制电路，实现对混合在一起的射频信号、电源和控制信号的分离，并将分离出来的电源和控制信号发送给调谐电路20，为调谐电路20提供工作电源和控制信号。
可选地，控制信号可以是低频数字信号，这样由于其频率很低，与射频信号GHz的级别差几个数量级，对射频信号的影响可以忽略不计。且控制信号基于串口通信协议配置，其中包含控制命令信息和所述调谐电路20中调谐器件的地址信息，这样其既可以传输控制命令信息，又可以传输调谐器件的地址信息，当调谐电路20中具备多个调谐器件时，可以同时传输几份地址信息及与地址信息分别对应的控制信息，从而可以实现对多个调谐器件的控制，使得天线系统更高效率的工作。同时因为控制天线的调谐器件的带宽要求很低，多余的带宽可以复用于其他设备通信如用于音频通信，传输音频数据等，最终实现一根射频线缆既传输射频信号，又能传输电源和控制信号的效果，减少了信号线的数量，降低了调谐天线组装的复杂度。
当复用于其他设备通信时，可选地，所述信号传输电路还可以包括一个其他控制电路如音频传输控制电路，其与输入控制电路的输出端连接，可以将控制信号传输至调谐电路中的各个调谐器件。
下面结合详细的电路图进行说明。
请参考图2，为本发明实施例提供的一种信号传输电路的电路示意图。在本发明实施例中，包括：
射频收发电路10，与射频线缆的第一端连接，用于收发射频信号；
调谐电路20，与所述射频线缆的第二端连接，用于根据接收到的控制信
号控制调谐器件进行调谐；
输出控制电路30，与所述射频线缆的第一端连接，用于将控制信号和电源叠加到所述射频收发电路10发出的射频信号上，所述控制信号基于串口通信协议配置，其中包含控制命令信息和所述调谐电路中调谐器件的地址信息；
输入控制电路40，其输入端与所述射频线缆的第二端连接，输出端与所述调谐电路20连接，用于分离混合在一起的控制信号、电源和射频信号，并将分离后的电源和控制信号传输至所述调谐电路20。
具体地，所述输出控制电路30包括比较器Q、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及可调电阻Rf，所述比较器Q的反向输入端通过所述第一电阻R1接所述射频收发电路20，具体与所述射频收发电路中的射频开关S连接。所述电源V0通过所述第二电阻接所述比较器的同向输入端，所述控制信号S0通过所述第三电阻R3接所述比较器Q的同向输入端，所述可调电阻Rf连接在所述比较器Q的输出端和所述比较器Q的反向输入端之间，所述比较器Q的输出端通过第一电感L1与所述射频线缆的第一端连接。
所述输入控制电路40包括电源变换器Z、电容C和触发器RS，所述电源变换器RS的输入端通过第二电感L2与所述射频线缆的第二端连接，所述电源变换器Z的输出端与所述调谐电路20连接，所述电容C的一端接所述电源变换器Z的输入端，另一端接所述触发器RS的第一输入端，所述触发器RS的第二输出端接所述电源变换器Z的输出端，所述触发器RS的输出端与所述调谐电路20连接。
所述射频收发电路10包括射频开关S和至少两个频段收发通道，所述至少两个频段收发通道分别与所述射频开关S连接，所述射频开关S通过所述第一电阻R1接所述比较器Q的反向输入端。
所述调谐电路20包括与所述频段收发通道数量相同的至少两个调谐器件，所述至少两个调谐器件串联后，一端接所述射频线缆的第二端，另一端与天线辐射单元连接，所述至少两个调谐器件分别接所述触发器RS的输出端以及所
述电源变换器Z的输出端。
单个的调谐器件可以是由超外差矢量天线调谐器及其外围电路构成，其可以进行小功率快速阻抗匹配，通过自动天调技术(Trace Impedance Measuring System，简称TIMS)能对天线阻抗幅值和相位进行精确调整，从而与接收到的信号实现共振；或者单个的调谐器件也可以由电子调谐器及其外围电路构成，信号输入端接收来自不同频段的信号，控制输入端根据控制信号调整自身的本振信号，然后进行混频，从而将接收端接收到的某个频段的信号筛选出来。
可选地，所述信号传输电路100还包括：
音频传输控制电路50，所述音频传输控制电路50的第一输出端与所述触发器RS的输出端连接，所述音频传输控制电路50的第二输出端与所述电源变换器Z的输出端连接。
可选地，所述控制信号为低频数字信号。其频率很低，与射频信号GHz的级别差几个数量级，对射频信号的影响可以忽略不计。
电源V0和控制信号S0通过比较器Q叠加成信号S1之后，通过第一电感L1叠加到射频信号RF0上，第一电感起到隔离高频信号和低频信号的作用，确保高频的射频信号不会传输到输出控制电路。之后再通过第二电感L2，射频信号依然在射频线缆上传输，通过输入控制电路对信号S1进行分离，通过电容C、电源变换器Z和触发器RS的配合，在电源变换器Z的输出端得到调谐电路的工作电源V1提供给调谐电路，V1将小于V0，同时在触发器RS的输出端得到控制信号S2，S2基于S0，其中包含控制命令信息和调谐器件的地址信息，然后根据地址信息进行寻址并将控制命令信息传输给对应的调谐器件，使得对应的调谐器件根据控制命令信息中包含的调谐参数进行调谐。同时，由于控制信息的传输对带宽要求很低，因此多余的带宽还可以复用于其他设备进行通信如音频通信，因此，还可以引入音频传输控制电路与电源变换器Z和触发器RS的输出端连接，即与调谐电路中的各个调谐器件连接，实现音频通信的复用。
请参考图3，为本发明实施例提供的一种调谐天线300的组成示意图。在本实施例中，所述调谐天线300包括：
天线辐射单元200，用于接收和发射信号；以及
如上述信号传输电路任一实施例中所述的信号传输电路100。此处不再赘述。
当信号传输电路100中的射频收发电路需要发射信号时，信号传输电路100中的输出控制电路将控制信号和电源叠加到射频信号上，然后由输入控制电路进行分离并输出控制至信号传输电路100中的调谐电路，调谐电路根据控制信号进行调谐，使得射频收发电路所在的发射机与天线辐射单元的阻抗匹配，从而使得天线辐射单元200在任何频率上有最大的辐射功率来发射信号；当天线辐射单元200接收到信号时，输出控制电路同样可以叠加控制信号和电源到射频信号上，然后由输入控制电路分离并提供给调谐电路，调谐电路根据控制信号调谐之后可以对天线辐射单元200接收到的信号进行筛选，并将筛选后的信号传输给射频收发电路。从而实现调谐天线对信号的收发。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
通过上述实施例的描述，本发明具有以下优点：
通过射频电缆既传输射频信号，又传输电源和控制信号，减少了信号线的数量，降低了调谐天线组装的复杂度和成本；且控制信号基于串口通信协议配置，其中包含控制命令信息和调谐电路中调谐器件的地址信息，这样其既可以传输控制命令信息，又可以传输调谐器件的地址信息，当调谐电路中具备多个调谐器件时，可以同时传输几份地址信息及与地址信息分别对应的控制信息，从而可以实现对多个调谐器件的控制，使得天线系统更高效率的工作；同时因为控制天线的调谐器件的带宽要求很低，多余的带宽可以复用于其他设备通信
如用于音频通信，传输音频数据等。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上对本发明实施例所提供的一种信号传输电路及调谐天线进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
- 一种信号传输电路，其特征在于，包括：射频收发电路，与射频线缆的第一端连接，用于收发射频信号；调谐电路，与所述射频线缆的第二端连接，用于根据接收到的控制信号控制调谐器件进行调谐；输出控制电路，与所述射频线缆的第一端连接，用于将控制信号和电源叠加到所述射频收发电路发出的射频信号上，所述控制信号基于串口通信协议配置，其中包含控制命令信息和所述调谐电路中调谐器件的地址信息；输入控制电路，其输入端与所述射频线缆的第二端连接，输出端与所述调谐电路连接，用于分离混合在一起的控制信号、电源和射频信号，并将分离后的电源和控制信号传输至所述调谐电路。
- 根据权利要求1所述的信号传输电路，其特征在于，所述输出控制电路包括比较器、第一电阻、第二电阻、第三电阻及可调电阻，所述比较器的反向输入端通过所述第一电阻接所述射频收发电路，所述电源通过所述第二电阻接所述比较器的同向输入端，所述控制信号通过所述第三电阻接所述比较器的同向输入端，所述可调电阻连接在所述比较器的输出端和所述比较器的反向输入端之间，所述比较器的输出端通过第一电感与所述射频线缆的第一端连接。
- 根据权利要求1或2所述的信号传输电路，其特征在于，所述输入控制电路包括电源变换器、电容和触发器，所述电源变换器的输入端通过第二电感与所述射频线缆的第二端连接，所述电源变换器的输出端与所述调谐电路连接，所述电容的一端接所述电源变换器的输入端，另一端接所述触发器的第一输入端，所述触发器的第二输出端接所述电源变换器的输出端，所述触发器的输出端与所述调谐电路连接。
- 根据权利要求3所述的信号传输电路，其特征在于，所述射频收发电路包括射频开关和至少两个频段收发通道，所述至少两个频段收发通道分别与所述射频开关连接，所述射频开关通过所述第一电阻接所述比较器的反向输入端。
- 根据权利要求4所述的信号传输电路，其特征在于，所述调谐电路包括与所述频段收发通道数量相同的至少两个调谐器件，所述至少两个调谐器件串联后，一端接所述射频线缆的第二端，另一端与天线辐射单元连接，所述至少两个调谐器件分别接所述触发器的输出端以及所述电源变换器的输出端。
- 根据权利要求5所述的信号传输电路，其特征在于，所述信号传输电路还包括：音频传输控制电路，所述音频传输控制电路的第一输出端与所述触发器的输出端连接，所述音频传输控制电路的第二输出端与所述电源变换器的输出端连接。
- 根据权利要求1-6任一项所述的信号传输电路，其特征在于，所述控制信号为低频数字信号。
- 一种调谐天线，其特征在于，包括：天线辐射单元，用于接收和发射信号；以及如权利要求1-7任一项所述的信号传输电路。
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