CN113472367A - 一种高信噪比的芯片以及含有该芯片的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高信噪比的芯片以及含有该芯片的设备，所述芯片包含滤除杂讯层和电路层，所述滤除杂讯层用于吸收杂讯，所述滤除杂讯层包含从左到右依次间隙设置的干扰杂讯吸收件、杂讯余波降频件、低频杂讯吸收件，定义所述芯片的时脉的频率为f，L＝c/f，其中c为光速；所述滤除杂讯层的接地端和所述电路层的接地端相连；所述干扰杂讯吸收件的长度为0.125L‑1.25L且不为(0.125*N)L，其中N为1‑8的整数；所述杂讯余波降频件包含杂讯余波耦合部和杂讯余波消耗部。

Description

一种高信噪比的芯片以及含有该芯片的设备
技术领域
本发明涉及滤除杂波领域，具体指有一种高信噪比的芯片以及含有该芯片的设备。
背景技术
一个电子设备或者电子系统传递信号的过程中，经过该设备后产生的原信号中并不存在的无规则的额外信号，称为杂波。杂波会造成信号失真，特别是空气中本身充满了多种杂波，会造成信号传递的过程中参入无用信号，影响信号传输的信噪比。
滤除杂波的装置一般是滤波器实现，然而滤波器在滤除杂波的过程中，通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，造成信号传递效率下降，影响电子设备的性能。
针对上述的现有技术存在的问题设计一种高信噪比的芯片以及含有该芯片的设备是本发明研究的目的。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明在于提供一种高信噪比的芯片以及含有该芯片的设备，能够有效解决上述现有技术存在的问题。
本发明的技术方案是：
一种高信噪比的芯片，所述芯片包含滤除杂讯层和电路层，所述滤除杂讯层用于吸收杂讯，所述滤除杂讯层包含从左到右依次间隙设置的干扰杂讯吸收件、杂讯余波降频件、低频杂讯吸收件，
定义所述芯片的时脉的频率为f，定义L＝c/f，其中c为光速；
所述滤除杂讯层的接地端和所述电路层的接地端相连；
所述干扰杂讯吸收件的长度为0.125L-1.25L且不为(0.125*N)L，其中N为1-8的整数，用于吸收时脉以外的杂讯，所述干扰杂讯吸收件用于消耗部分所述干扰杂讯并得到杂讯余波；
所述杂讯余波降频件包含杂讯余波耦合部和杂讯余波消耗部，所述杂讯余波耦合部耦合设置于所述干扰杂讯吸收件的一侧，所述杂讯余波耦合部的长度和所述干扰杂讯吸收件的长度相同，所述杂讯余波消耗部的长度大于所述干扰杂讯吸收件的长度，所述杂讯余波耦合部和杂讯余波消耗部的底端通过连接件电性连接，所述杂讯余波降频件用于耦合所述杂讯余波并降低所述杂讯余波的频率得到低频杂讯；
所述低频杂讯吸收件的长度和所述杂讯余波消耗部的长度相同，所述杂讯余波吸收件用于耦合所述低频杂讯并消耗所述低频杂讯。
进一步地，所述杂讯余波消耗部的长度为0.375L-1.625L且不为(0.125*M)L，其中M为3-8的整数。
进一步地，所述干扰杂讯吸收件、所述杂讯余波降频件、所述低频杂讯吸收件的结构为若干层叠加结构，每一层均包含穿插设置的导电片和氮化硼片。
进一步地，所述导电片为石墨烯基底或碳基底其中的一种。
进一步地，所述干扰杂讯吸收件的长度方向、所述杂讯余波降频件的长度方向、所述低频杂讯吸收件的长度方向互相平行设置。
进一步地，所述氮化硼片与所述长度方向相垂直。
进一步地，所述干扰杂讯吸收件、所述低频杂讯吸收件底端均设置有接地端。
进一步提供，一种电子设备，包含上述所述的芯片。
因此，本发明提供以下的效果和/或优点：
本发明通过干扰杂讯吸收件、杂讯余波降频件、低频杂讯吸收件的配合，以及干扰杂讯吸收件的特定长度关系，干扰杂讯吸收件对杂讯的阻抗最小，可以将设定的工作信号以外的杂讯进行耦合、消耗、降频、再次消耗，将杂讯转换为热能散发到外界，从而大大提高通讯设备的信噪比。
当杂讯超过干扰杂讯吸收件的吸收瞬时上限时，多余的杂讯余波被耦合至杂讯余波耦合部，此时的杂讯余波一般是突波，即变化较大的干扰波形，由于杂讯余波耦合部和杂讯余波消耗部的底端电性连接在一起，杂讯余波从杂讯余波耦合部向杂讯余波消耗部传递，通过所述杂讯余波消耗部的长度大于所述干扰杂讯吸收件的长度这样的长度关系，传递的过程中杂讯余波的频率会被降低，杂讯余波的波长增加，转换为低频杂讯。
干扰杂讯经过干扰杂讯吸收件、杂讯余波降频件、低频杂讯吸收件后，干扰杂讯已经大部分被吸收消耗，剩下小部分无法被一次吸收消耗的高频杂讯经低频杂讯吸收件释放并继续被干扰杂讯吸收件耦合，然后被杂讯余波降频件降频，最后再次被低频杂讯吸收件，多次循环上述步骤从而来回游走逐步吸收消耗。通过多次循环降频、吸收，可以有效减少杂讯，提高信号质量。
本发明的结构是若干层叠加结构，通过光刻工艺可刻出每一层的导电片阵列，再在导电片阵列填设氮化硼粉末，并固化形成穿插设置的导电片和氮化硼片，石墨烯的导电片具有良好的导电性以及六角形结构，氮化硼具有介电特性，能够和石墨烯一样都会在静电下竖立，运用此特性为石墨烯竖立后的沟槽填缝绝缘，使石墨烯竖片产生消耗干扰噪声特性，使得石墨烯导电片的结构分层，从而产生消耗干扰杂讯的磁场，该磁场与干扰杂讯在空气中的磁场方向形成剪力，对干扰杂讯造成破坏，从而提高芯片的性能。由于杂讯的滤除，芯片输出的高电平信号十分接近VDD，便于后续对芯片输出的脉冲信号的读取。
应当明白，本发明的上文的概述和下面的详细说明是示例性和解释性的，并且意在提供对如要求保护的本发明的进一步的解释。
附图说明
图1为实施例一提供的滤除杂讯层的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图1的B-B剖视图。
图4为设置有所述芯片的路由器。
图5为对比例1的测试数据。
图6-10为对比例2中的测试数据。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：
实施例一
参考图1-3，一种高信噪比的芯片，所述芯片包含滤除杂讯层和电路层，所述滤除杂讯层用于吸收杂讯，所述滤除杂讯层包含从左到右依次间隙设置的干扰杂讯吸收件1、杂讯余波降频件2、低频杂讯吸收件3，其中，电路层由相应的生产厂商提供，为现有技术。
定义所述芯片的时脉的频率为f，定义L＝c/f，其中c为光速；
本实施例中，工作信号可以指处理器工作信号或者通信设备的通信信号，通信设备可以是例如手机、无线路由器等。本实施例中，芯片可以是集成有基带的通信芯片也可以是具有计算能力的处理芯片。本实施例中，电路层是NETGEAR 3100 300Mbps(BCM)无线网卡，其时脉的频率f为2400Mhz，L＝0.125米，通过光刻工艺将电路层和滤除杂讯层集成在芯片中。所述滤除杂讯层的接地端和所述电路层的接地端相连。
所述干扰杂讯吸收件1的长度为0.125L-1.25L且不为(0.125*N)L，其中N为1-8的整数，本实施例中，所述干扰杂讯吸收件1的长度为0.128L＝0.016米米，用于吸收时脉以外的杂讯，所述干扰杂讯吸收件1用于消耗部分所述干扰杂讯并得到杂讯余波；带有干扰杂讯的工作信号被干扰杂讯吸收件1信号耦合，干扰杂讯吸收件1对杂讯的阻抗最小，易于被干扰杂讯吸收件1耦合，杂讯被干扰杂讯吸收件1分离并优先经过干扰杂讯吸收件1，大部分杂讯被干扰杂讯吸收件1吸收。
所述杂讯余波降频件2包含杂讯余波耦合部201和杂讯余波消耗部202，所述杂讯余波耦合部201耦合设置于所述干扰杂讯吸收件1的一侧，所述杂讯余波耦合部201的长度和所述干扰杂讯吸收件1的长度相同，所述杂讯余波消耗部202的长度大于所述干扰杂讯吸收件1的长度，所述杂讯余波消耗部202的长度为0.375L-1.625L且不为(0.125*M)L，其中M为3-8的整数，本实施例中，所述杂讯余波消耗部202的长度为0.376L＝0.047米，所述杂讯余波耦合部201和杂讯余波消耗部202的底端通过连接件5电性连接，所述杂讯余波降频件2用于耦合所述杂讯余波并降低所述杂讯余波的频率得到低频杂讯。当杂讯超过干扰杂讯吸收件1的吸收瞬时上限时，多余的杂讯余波被耦合至杂讯余波耦合部201，此时的杂讯余波一般是突波，即变化较大的干扰波形，由于杂讯余波耦合部201和杂讯余波消耗部202的底端电性连接在一起，杂讯余波从杂讯余波耦合部201向杂讯余波消耗部202传递，通过所述杂讯余波消耗部202的长度大于所述干扰杂讯吸收件1的长度这样的长度关系，传递的过程中杂讯余波的频率会被降低，杂讯余波的波长增加，转换为低频杂讯。
所述低频杂讯吸收件3的长度和所述杂讯余波消耗部202的长度相同，所述杂讯余波吸收件3用于耦合所述低频杂讯并消耗所述低频杂讯。低频杂讯吸收件3的工作原理与干扰杂讯吸收件1类似，不同点仅仅在于其用于消耗波长更大的低频杂讯。
干扰杂讯经过干扰杂讯吸收件1、杂讯余波降频件2、低频杂讯吸收件3后，干扰杂讯已经大部分被吸收消耗，剩下小部分无法被一次吸收消耗的高频杂讯经低频杂讯吸收件3释放并继续被干扰杂讯吸收件1耦合，然后被杂讯余波降频件2降频，最后再次被低频杂讯吸收件3，多次循环上述步骤从而来回游走逐步吸收消耗。
进一步地，所述干扰杂讯吸收件、所述杂讯余波降频件、所述低频杂讯吸收件的结构为若干层叠加结构，每一层均穿插设置的导电片和氮化硼片。所述干扰杂讯吸收件的长度方向、所述杂讯余波降频件的长度方向、所述低频杂讯吸收件的长度方向互相平行设置，所述氮化硼片与所述长度方向相垂直。进一步地，所述导电片为石墨烯基底或碳基底其中的一种。本实施例中，导电片为石墨烯。由于杂讯的方向不固定，若干层叠加结构可以延伸出三维方向的结构，石墨烯的导电片具有良好的导电性以及六角形结构，氮化硼具有介电特性，能够和石墨烯一样都会在静电下竖立，运用此特性为石墨烯竖立后的沟槽填缝绝缘，使石墨烯竖片产生消耗干扰噪声特性，使得石墨烯导电片的结构分层，从而产生消耗干扰杂讯的磁场，该磁场与干扰杂讯在空气中的磁场方向形成剪力，对干扰杂讯造成破坏，通过相应的长度设置，使其与工作信号以外的电磁信号耦合转化为静电，再通过氮化硼的介电特性不断地将该静电消耗，使其转换成热能并散发到四周。所述芯片内大量开关效应下的杂讯被消除，确保VDD电压的准度。
进一步地，所述干扰杂讯吸收件1、所述低频杂讯吸收件3底端均设置有接地端。
实施例二
本实施例与实施例一基本相同，本实施例中，电路层是NETGEAR 3100 300Mbps(BCM)无线网卡，其时脉f为2400Mhz，L＝0.125米，不同之处在于：
所述干扰杂讯吸收件1的长度为0.628L＝0.0785米；所述杂讯余波消耗部202的长度为0.78L＝0.0975米。
实施例三
本实施例与实施例一基本相同，本实施例中，电路层是NETGEAR 3100 300Mbps(BCM)无线网卡，其时脉f为2400Mhz，L＝0.125米，不同之处在于：
所述干扰杂讯吸收件1的长度为1.2L＝0.15米；所述杂讯余波消耗部202的长度为1.56L＝0.195米。
实施例四
本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于：本实施例中，电路层是4G制式的手机处理器，时脉f为1880MHz，L＝0.15957米，所述干扰杂讯吸收件1的长度为0.126L＝0.020米；所述杂讯余波消耗部202的长度为0.376L＝0.060米。
实施例五
本实施例与实施例四基本相同，本实施例中，电路层是4G制式的手机处理器，时脉f为1880MHz，L＝0.15957米，不同之处在于：所述干扰杂讯吸收件1的长度为0.628L＝0.100米；所述杂讯余波消耗部202的长度为0.78L＝0.124米。
实施例六
本实施例与实施例四基本相同，本实施例中，电路层是4G制式的手机处理器，时脉f为1880MHz，L＝0.15957米，不同之处在于：所述干扰杂讯吸收件1的长度为1.2L＝0.191米；所述杂讯余波消耗部202的长度为1.56L＝0.249米。
实施例七
一种电子设备，包含如实施例一所述的芯片，所述装置接入于电子设备的接地端。
实验数据
对比例1
采用斐讯FIR302B型号的路由器，该路由器的芯片分别是实施例一、实施例二、实施例三的所述芯片，并且与未接入所述芯片的路由器进行多次实验对比，两组路由器的电路层(网卡)完全相同。接入所述芯片的路由器如图4所示。其中，实验环境为路由器与同型号的笔记本电脑进行连接，笔记本与路由器的距离均为20m且笔记本与路由器之间存在两堵墙进行信号干扰，墙的厚度均为25cm。
参考图5，路由器的芯片分别接入实施例一、实施例二、实施例三的所述芯片后，均大大提高了路由器与笔记本电脑之间的连接速率，无所述芯片的路由器在该环境下的连接速率仅为11Mbps，而设置了所述芯片的路由器的连接速率提高到了76-81Mbps。从实验数据可知，以实施例二所提供的数据制得的所述芯片具有更好的效果。杂讯杂讯的干扰，使得通信过程中的误码率大大增加，并且在设置有障碍物(墙体)的传播过程中，通信本身的放大、射频等电路也会将干扰杂讯进行放大，使得笔记本接收到的信息存在误码。通过所述芯片将信号发射前存在的干扰杂讯消耗，通信设备能够发射出更高信噪比的信息。
对比例2
采用红米手机K40 pro，接入实施例二所述芯片，所述芯片的电路层为骁龙888处理器，并且与未接入所述芯片的红米手机K40 pro进行多次实验对比。
将两把手机在福建省厦门市的不同的地点进行对照实验，同时采用speedtest测试手机的下载速率。参考图6-8，图中左侧均为未安装所述芯片的手机的测试数据，右侧均为安装有所述芯片的手机的测试数据，可以看出，安装有所述芯片的手机的下载速率提高。4G、5G功率密度高，穿墙不易，需要多信号组成，所以基站分配带宽时会从移动端回传标记信号码决定，由于将杂讯干扰减少，标记信号更接近最大带宽，产生下载速率更快的效果。
将两把手机放置于相同的环境下，同时采用安兔兔对cpu进行跑分测试。如图9-10所示，装有所述芯片的红米手机K40 pro的跑分为77.88万，而未装有所述芯片的红米手机K40 pro的跑分为70.43万，其他未装有所述芯片且同样cpu的手机，例如黑鲨4pro、红魔6等跑分均低于装有所述芯片的红米手机K40 pro的跑分，可以看出安装有所述芯片的手机的cpu性能提高。
在芯片上，芯片工艺精进，使内部线路变细，容易受到杂讯突波的干扰，使VDD产生电压飘移。本实施例可以看出，设置有滤除杂讯层的芯片，芯片发出的高电平更接近VDD，发出的低电平更接近0，从而接收芯片电平的接收电路收到的误码更少，降低了误码干扰后无法识别信号而需要芯片重新发送信号的情况，从而提高性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种高信噪比的芯片，所述芯片包含滤除杂讯层和电路层，所述滤除杂讯层用于吸收杂讯，所述滤除杂讯层包含从左到右依次间隙设置的干扰杂讯吸收件、杂讯余波降频件、低频杂讯吸收件，其特征在于：
定义所述芯片的时脉的频率为f，定义L＝c/f，其中c为光速；
所述滤除杂讯层的接地端和所述电路层的接地端相连；
所述干扰杂讯吸收件的长度为0.125L-1.25L且不为(0.125*N)L，其中N为1-8的整数，用于吸收时脉以外的杂讯，所述干扰杂讯吸收件用于消耗部分所述干扰杂讯并得到杂讯余波；
所述杂讯余波降频件包含杂讯余波耦合部和杂讯余波消耗部，所述杂讯余波耦合部耦合设置于所述干扰杂讯吸收件的一侧，所述杂讯余波耦合部的长度和所述干扰杂讯吸收件的长度相同，所述杂讯余波消耗部的长度大于所述干扰杂讯吸收件的长度，所述杂讯余波耦合部和杂讯余波消耗部的底端通过连接件电性连接，所述杂讯余波降频件用于耦合所述杂讯余波并降低所述杂讯余波的频率得到低频杂讯；
所述低频杂讯吸收件的长度和所述杂讯余波消耗部的长度相同，所述杂讯余波吸收件用于耦合所述低频杂讯并消耗所述低频杂讯。
2.根据权利要求1所述的一种高信噪比的芯片，其特征在于：所述杂讯余波消耗部的长度为0.375L-1.625L且不为(0.125*M)L，其中M为3-8的整数。
3.根据权利要求1所述的一种高信噪比的芯片，其特征在于：所述干扰杂讯吸收件、所述杂讯余波降频件、所述低频杂讯吸收件的结构为若干层叠加结构，每一层均包含穿插设置的导电片和氮化硼片。
4.根据权利要求3所述的一种高信噪比的芯片，其特征在于：所述导电片为石墨烯基底或碳基底其中的一种。
5.根据权利要求3所述的一种高信噪比的芯片，其特征在于：所述干扰杂讯吸收件的长度方向、所述杂讯余波降频件的长度方向、所述低频杂讯吸收件的长度方向互相平行设置。
6.根据权利要求5所述的一种高信噪比的芯片，其特征在于：所述氮化硼片与所述长度方向相垂直。
7.根据权利要求3所述的一种高信噪比的芯片，其特征在于：所述干扰杂讯吸收件、所述低频杂讯吸收件底端均设置有接地端。
8.一种电子设备，其特征在于：包含如权利要求1所述的芯片。
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