CN110011680B - 一种射频通信模组及其模拟消噪电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供的射频通信模组及其模拟消噪电路，通过一个有源放大电路将包括有用信号和噪声的第一信号放大生成第一待叠加信号，并通过另外一个有源放大电路将包括噪声的第二信号放大生成第二待叠加信号；然后通过反相叠加电路对这两个待叠加信号进行反相叠加，以消除噪声、得到消噪信号，提高信噪比。并且，本发明仅涉及到对模拟信号的直接放大和叠加，相比现有技术中的数字域消噪方案结构简单、成本低。

Description

一种射频通信模组及其模拟消噪电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种射频通信模组及其模拟消噪电路。

背景技术

随着电子产品的体积越来越小、功能越来越多，其与EMC(Electro MagneticCompatibility，电磁兼容性)之间的冲突日益突出。以手机系统为例，其屏幕干扰、PMU(Power Manager Unit,电源管理单元)以及PA(Audio PA,音频功放)等均会对射频通信模组造成严重的干扰；此类干扰噪声一般由天线进入，与有用信号一起进入解调平台，严重影响系统信噪比，降低电子终端产品的通信质量。

目前对带内干扰的抑制方案主要采用数字域消噪技术，即：首先设置两路信息采集通道，一路实现对于有用信号+噪声信号的采集，另一路通过噪声特性预制分析或者噪声实时采集来实现对于噪声信号的采集；然后在对掺杂噪声的有用信号做数字转换后，结合已有噪声模型通过一定算法来抵消噪声信号，进而实现系统信噪比的提升。

但是现有技术中的数字域消噪技术需要涉及到信息采集、模数转换以及噪声抵消软件，其实现结构复杂且成本高。

发明内容

本发明提供一种射频通信模组及其模拟消噪电路，以解决现有技术中结构复杂且成本高的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

本发明一方面提供一种射频通信模组的模拟消噪电路，包括：反相叠加电路和两个有源放大电路；其中：

一个有源放大电路用于接收第一信号，并对所述第一信号进行放大之后生成并输出第一待叠加信号；所述第一信号包括有用信号和噪声；

另一个有源放大电路用于接收第二信号，并对所述第二信号进行放大之后生成并输出第二待叠加信号；所述第二信号包括所述噪声；

所述反相叠加电路用于对所述第一待叠加信号和所述第二待叠加信号进行反相叠加，生成并输出消噪信号。

优选的，所述反相叠加电路为差分转单端电路。

优选的，所述差分转单端电路为平衡不平衡转换器。

优选的，所述平衡不平衡转换器为：LC结构、射频结构或者宽频电感耦合结构中的任意一种。

优选的，所述射频结构包括：第一电感、第二电感、第一电阻、第一电容和第二电容；其中：

所述第一电感的一端与所述第一电容的一端相连，连接点接收所述第一待叠加信号和所述第二待叠加信号中的一个；

所述第一电感的另一端与所述第二电容的一端均接地；

所述第二电容的另一端与所述第二电感的一端相连，连接点接收所述第一待叠加信号和所述第二待叠加信号中的另外一个；

所述第一电容的另一端、所述第二电感的另一端以及所述第一电阻的一端相连，连接点输出所述消噪信号；

所述第一电阻的另一端接地。

优选的，所述有源放大电路包括：匹配网络、第三电容、第四电容和放大器；其中：

所述匹配网络的输入端接收所述第一信号或者所述第二信号；

所述匹配网络的输出端通过所述第三电容与所述放大器的输入端相连；

所述放大器的输出端与所述第四电容的一端相连；

所述第四电容的另一端输出所述第一待叠加信号或者所述第二待叠加信号。

优选的，所述第二信号还包括：低于预设比例的所述有用信号；

所述预设比例为使所述第一信号的信噪比大于等于所述第二信号的信噪比的比例。

本发明另一方面提供一种射频通信模组，包括：第一天线、第二天线和如上述任一所述的射频通信模组的模拟消噪电路；其中：

所述第一天线用于输出第一信号至所述模拟消噪电路；

所述第二天线用于输出第二信号至所述模拟消噪电路。

本发明提供的射频通信模组的模拟消噪电路，通过一个有源放大电路将包括有用信号和噪声的第一信号放大生成第一待叠加信号，并通过另外一个有源放大电路将包括噪声的第二信号放大生成第二待叠加信号；然后通过反相叠加电路对这两个待叠加信号进行反相叠加，以消除噪声、得到消噪信号，提高信噪比。并且，本发明仅涉及到对模拟信号的直接放大和叠加，相比现有技术中的数字域消噪方案结构简单、成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内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是本发明申请实施例提供的射频通信模组的模拟消噪电路的结构示意图；

图2是本发明申请另一实施例提供的射频通信模组的模拟消噪电路的电路图；

图3是本发明申请另一实施例提供的射频通信模组的模拟消噪电路的输入输出电压波形图；

图4a和图4b是本发明申请另一实施例提供的射频通信模组的模拟消噪电路的输入输出相位示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本发明提供一种射频通信模组的模拟消噪电路，以解决现有技术中结构复杂且成本高的问题。

请参见图1，该射频通信模组的模拟消噪电路包括：反相叠加电路201和两个有源放大电路101；其中：

一个有源放大电路101的输入端作为该模拟消噪电路的一个输入端、接收第一信号，输出端与反相叠加电路201的一个输入端相连；另一个有源放大电路102的输入端作为该模拟消噪电路的另一个输入端、接收第二信号，输出端与反相叠加电路201的另一个输入端相连；反相叠加电路201的输出端作为该模拟消噪电路的输出端。

具体的工作原理为：

有源放大电路101接收的第一信号包括有用信号和噪声；在接收到第一信号之后，有源放大电路101对第一信号进行放大，然后生成并输出第一待叠加信号。有源放大电路102接收的第二信号包括噪声；在接收到第二信号之后，有源放大电路102对第二信号进行放大，然后生成并输出第二待叠加信号。反相叠加电路201接收第一待叠加信号和第二待叠加信号，并对第一待叠加信号和第二待叠加信号进行反相叠加，生成并输出消噪信号。

实际应用中，可以通过一个天线接收并输出该第一信号，并通过另一个天线接收并输出该第二信号；并且，该第二信号中还可以包括少量的有用信号，即低于预设比例的有用信号；该预设比例是一个能够使第一信号的信噪比大于等于第二信号的信噪比的比例，同时，保证第一信号和第二信号中的噪声幅度控制在3dB以内为佳，此处仅为一种示例，并不限定于此。

本实施例提供的该射频通信模组的模拟消噪电路，利用不同信噪比信号之间的差异，使用反相信号叠加的原理实现噪声的对消，大幅提高射频前端输出信噪比。并且，本发明仅涉及到对模拟信号的直接放大和叠加，相比现有技术中的数字域消噪方案结构简单、成本低。

本发明另一实施例还提供了一种具体的射频通信模组的模拟消噪电路，在上述实施例及图1的基础之上，优选的，其反相叠加电路201为差分转单端电路。

更为具体的，该差分转单端电路可以为平衡不平衡转换器，即巴伦电路。实际应用中，可以采用LC结构、射频结构或者宽频电感耦合结构中的任意一种结构的巴伦电路。

值得说明的是，LC结构的巴伦电路适用于集成电路使用，不适用于分立器件搭建和调试；宽频电感耦合结构的巴伦电路优点是带宽、相位控制精准，而缺点是高密布板容易受外界干扰，且占用面积大，应用场景少。所以实际应用中优选采用基于射频结构的巴伦电路，其原结构只用于差分通路的功率合成、分配、及走线的抗干扰，而本实施例提出采用这种结构做双天线消噪，能够实现带内底噪的降低。

如图2所示，反相叠加电路201为基于射频结构的巴伦电路，具体包括：第一电感L1、第二电感L2、第一电阻R1、第一电容C1和第二电容C2；其中：

第一电感L1的一端与第一电容C1的一端相连，连接点接收第一待叠加信号和第二待叠加信号中的一个；

第一电感L1的另一端与第二电容C2的一端均接地；

第二电容C2的另一端与第二电感L2的一端相连，连接点接收第一待叠加信号和第二待叠加信号中的另外一个；

第一电容C1的另一端、第二电感L2的另一端以及第一电阻R1的一端相连，连接点输出消噪信号；

第一电阻R1的另一端接地。

图2中同时展示了有源放大电路的一种具体实现形式，包括：匹配网络、第三电容(如101中的C3以及102中的C5)、第四电容(如101中的C4以及102中的C6)和放大器(如101中的A1以及102中的A2)；其中：

该匹配网络的输入端作为该有源放大电路的输入端，接收第一信号(或者第二信号)；

该匹配网络的输出端通过第三电容与放大器的输入端相连；

放大器的输出端与第四电容的一端相连；

第四电容的另一端作为该有源放大电路的输出端，输出第一待叠加信号(或者第二待叠加信号)。

实际应用中，反相叠加电路201的两个输入端分别接收第一待叠加信号和第二待叠加信号，可以视其具体应用环境进行分配，此处不做限定，均在本申请的保护范围内。

对图2所示电路的瞬态仿真发现，此模拟消噪电路具有明显的噪声抵消作用，probe2、probe3两路±500uV经过此模拟消噪电路后使probe1降低到±100uV，如图3所示。

仿真发现，该模拟消噪电路相位上具有严格的反相特性；幅度上可在任意窄带范围内实现等幅调试；如图4a和图4b所示。

本实施例提出了使用基于巴伦电路的带内消噪技术，使用两路有源放大并后置差分转单端巴伦电路，实现了射频链路的信噪比提升。并且，本实施例提供的电路结构简单，对目前难以解决的带内噪声问题具有显著效果，利于推广。

需要说明的是，现有技术中也存在使用差分信号进行抗干扰的方案，但其应用均局限在天线后端的干扰处理；因此，当天线自身收到干扰噪声时，即使后端存在差分电路也无法提高信噪比。同时，由于差分信号有一定的应用条件，其信号并不完全参考主地，需要差分线两端器件或平台支持差分端口走线；因此，遇到参考主地的微带线，带状线等单路信号线，该差分抗干扰的方案并不直接适用。

而本实施例提供的射频通信模组的模拟消噪电路，有别于上述普通差分信号线的抗干扰目的，能够在天线同时混合接收有用信号和噪声，且输入信号线为单信号线的条件下，通过第二天线及其附属消噪电路，大幅提升信号链路的信噪比。

本发明另一实施例还提供了一种射频通信模组，包括：第一天线(如图2中所示的301)、第二天线(如图2中所示的302)和如上述任一实施例所述的射频通信模组的模拟消噪电路；其中：

第一天线301用于输出第一信号至模拟消噪电路；

第二天线302用于输出第二信号至模拟消噪电路。

实际应用中，有用信号和噪声混合进入第一天线，而第二天线尽可能少的接收有用信号。也即，本实施例要求第一天线的信噪比高于第二天线，且保证两路信号的噪声幅度控制在3dB以内为佳。

图2仅为一种示例，实际应用中也可以设置第一天线301与有源放大电路102相连，而将第二天线302设置为与有源放大电路101相连，均在本申请的保护范围内。

与现有技术相比，本实施例提供的射频通信模组，采用双天线设计，一个天线包含有用信号和噪声，另一个天线只有噪声和少量的有用信号，利用不同信噪比的差异，大幅提高射频前端输出信噪比。

该模拟消噪电路的结构以及工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

该射频通信模组可以是指主射频通信系统、GPS(Global Positioning System，全球定位系统)接受系统、WiFi系统、FM(Frequency Modulation，调频)接受系统等，此处不做具体限定，只要相应系统中通过上述两个天线以及模拟消噪电路进行信噪比提升的方案均在本申请的保护范围内。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种射频通信模组的模拟消噪电路，其特征在于，应用于FM接收系统，包括：反相叠加电路和两个有源放大电路；其中：

一个有源放大电路用于接收第一信号，并对所述第一信号进行放大之后生成并输出第一待叠加信号；所述第一信号包括有用信号和噪声；

另一个有源放大电路用于接收第二信号，并对所述第二信号进行放大之后生成并输出第二待叠加信号；所述第二信号包括所述噪声和低于预设比例的所述有用信号，所述预设比例为使所述第一信号的信噪比大于等于所述第二信号的信噪比的比例；

所述反相叠加电路用于对所述第一待叠加信号和所述第二待叠加信号进行反相叠加，生成并输出消噪信号；

所述反相叠加电路包括：第一电感、第二电感、第一电阻、第一电容和第二电容；其中：

所述第一电感的一端与所述第一电容的一端相连，连接点接收所述第一待叠加信号和所述第二待叠加信号中的一个；

所述第一电感的另一端与所述第二电容的一端均接地；

所述第二电容的另一端与所述第二电感的一端相连，连接点接收所述第一待叠加信号和所述第二待叠加信号中的另外一个；

所述第一电容的另一端、所述第二电感的另一端以及所述第一电阻的一端相连，连接点输出所述消噪信号；

所述第一电阻的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的射频通信模组的模拟消噪电路，其特征在于，所述反相叠加电路为差分转单端电路。

3.根据权利要求2所述的射频通信模组的模拟消噪电路，其特征在于，所述差分转单端电路为平衡不平衡转换器。

4.根据权利要求3所述的射频通信模组的模拟消噪电路，其特征在于，所述平衡不平衡转换器为：LC结构、射频结构或者宽频电感耦合结构中的任意一种。

5.根据权利要求1-4任一所述的射频通信模组的模拟消噪电路，其特征在于，所述有源放大电路包括：匹配网络、第三电容、第四电容和放大器；其中：

所述匹配网络的输入端接收所述第一信号或者所述第二信号；

所述匹配网络的输出端通过所述第三电容与所述放大器的输入端相连；

所述放大器的输出端与所述第四电容的一端相连；

所述第四电容的另一端输出所述第一待叠加信号或者所述第二待叠加信号。

6.一种射频通信模组，其特征在于，包括：第一天线、第二天线和如权利要求1-5任一所述的射频通信模组的模拟消噪电路；其中：

所述第一天线用于输出第一信号至所述模拟消噪电路；

所述第二天线用于输出第二信号至所述模拟消噪电路。

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