CN209448741U - 一种无线传输电路、无线传输装置和无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种无线传输电路、无线传输装置和无人机，无线传输电路包括控制器、射频芯片、电源、发射回路、射频接口以及天线，发射回路包括第一射频开关、隔直电容、第一功率放大器和第二射频开关，电源分别与控制器、射频芯片以及第一功率放大器连接，射频芯片分别与控制器和第一射频开关的输入端连接，控制器分别与第一射频开关和第二射频开关连接，在功率要求严格时通过控制器控制第一射频开关和第二射频开关选择隔直电容以低功率发射射频信号，从而获得功率步进值小、连续性和可调性好的射频信号，满足了不同的功率要求，在远距离通信时，选择功率放大器对射频信号进行放大，以获得高功率的射频信号，从而保证了无线通信的距离。

Description

一种无线传输电路、无线传输装置和无人机

技术领域

本实用新型涉及无线传输技术领域，尤其涉及一种无线传输电路、无线传输装置和无人机。

背景技术

随着电子技术的发展，使得无人机技术越来越成熟，从而促进无人机广泛应用于测绘、植保等领域中。

无人机与地面站通过无线传输方式进行通信，无人机通过设置于无人机上的无线传输装置将数据发送至地面站，并接收地面站的控制信号以进行飞行控制。目前，无线传输装置的一种传输方案是射频芯片输出的射频信号经过匹配电路后直接通过天线传输，该方案的优点是射频信号的功率值的步进值小，使得射频信号具有良好的连续性，缺点是射频芯片的输出功率低，使得射频信号的功率小，导致无线通信距离短，另一种传输方案是通过功率放大器对射频信号进行放大，其优点是提高了射频信号功率，无线传输距离远，缺点是功率值的步进值大，射频信号连续性差、可调性不足，在信号功率要求严格的国家和地区无法满足使用要求。

综上，目前的无线传输装置存在无法根据需要选择低功率或者高功率来传输射频信号的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于：提供一种无线传输电路、无线传输装置和无人机，以实现根据需要选择低功率或者高功率传输射频信号。

为达此目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：

第一方面，提供一种无线传输电路，包括控制器、射频芯片、电源、发射回路、射频接口以及天线；

所述发射回路包括第一射频开关、隔直电容、第一功率放大器和第二射频开关，所述隔直电容的两端分别与所述第一射频开关的第一输出端和所述第二射频开关的第一输入端连接，所述第一功率放大器的输入端与所述第一射频开关的第二输出端连接，所述第一功率放大器的输出端与所述第二射频开关的第二输入端连接，所述第二射频开关的输出端通过所述射频接口与所述天线连接；

所述电源分别与所述控制器、所述射频芯片以及所述第一功率放大器连接；

所述射频芯片分别与所述控制器和所述第一射频开关的输入端连接，所述射频芯片用于从所述控制器接收数据后进行编码并输出射频信号至所述第一射频开关；

所述控制器还分别与所述第一射频开关和所述第二射频开关连接，用于控制所述第一射频开关和所述第二射频开关，以使得所述射频芯片通过所述隔直电容或者所述第一功率放大器耦合至所述射频接口，以及在所述射频芯片耦合至所述第一功率放大器时控制所述电源向所述第一功率放大器供电。

可选地，所述发射回路还包括第一匹配电路；

所述第一匹配电路的输入端与所述射频芯片的输出端连接，所述第一匹配电路的输出端与所述第一射频开关的输入端连接，所述第一匹配电路用于对所述射频芯片输出的射频信号进行选频。

可选地，所述发射回路还包括滤波器；

所述滤波器的输入端与所述第一匹配电路的输出端连接，所述滤波器的输出端与所述第一射频开关的输入端连接。

可选地，所述无线传输电路还包括接收回路和第三射频开关，

所述第三射频开关的输入端与所述第二射频开关的输出端连接，所述第三射频开关的输出端与所述接收回路的输入端连接，所述第三射频开关的公共端与所述射频接口连接；

所述控制器还与所述第三射频开关连接，所述控制器用于控制所述第三射频开关，以使得所述射频接口通过所述第三射频开关耦合至所述第二射频开关或者所述接收回路。

可选地，所述接收回路包括第二匹配电路，所述第二匹配电路的输入端与所述第三射频开关的输出端连接，所述第二匹配电路的输出端与所述射频芯片的输入端连接。

可选地，所述接收回路包括第二功率放大器，所述第二功率放大器的输入端与所述第三射频开关的输出端连接，所述第二功率放大器的输出端与所述第二匹配电路的输入端连接。

可选地，所述第二匹配电路为电感和电容组成的选频电路。

可选地，所述第二功率放大器为低噪声放大器。

第二方面，提供一种无线传输装置，所述无线传输装置包括本实用新型任一实施例所述的无线传输电路。

第三方面，提供一种无人机，所述无人机包括本实用新型任一实施例所述的无线传输装置，所述无线传输装置的控制器与所述无人机的飞行控制模块连接。

本实用新型实施的无线传输电路包括控制器、射频芯片、电源、发射回路、射频接口以及天线。其中发射回路包括第一射频开关、隔直电容、第一功率放大器和第二射频开关，电源分别与控制器、射频芯片以及第一功率放大器连接，射频芯片分别与控制器和所述第一射频开关的输入端连接，控制器分别与第一射频开关和第二射频开关连接，用于控制第一射频开关和第二射频开关，以使得射频芯片通过隔直电容或者第一功率放大器耦合至射频接口，以及在射频芯片耦合至第一功率放大器时控制电源向第一功率放大器供电。在发射低功率射频信号时，可以通过控制器控制第一射频开关和第二射频开关以选择隔直电容以低功率发射射频信号，从而通过射频芯片获得功率值的步进值小、连续性和可调性较好的射频信号，使得射频信号能够满足功率要求，在发射高功率射频信号以满足远距离无线通信时，可以选择功率放大器对射频信号进行放大，以获得功率较大的射频信号，从而保证了无线通信的距离，并且由于功率放大器在高功率时输出信号步进值小的特性，使得高功率的射频信号同样具有步进值小、连续性和可调性较好的优点。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型一个实施例的一种无线传输电路的结构框图。

图2为本实用新型另一个实施例的一种无线传输电路的结构框图。

图3为本实用新型又一个实施例的一种无线传输电路的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例的一种无线传输电路的连接结构框图。如图1所示，本实用新型实施例提供的无线传输电路包括控制器1、射频芯片2、电源3、发射回路、射频接口8以及天线9。

其中，控制器1可以为单片机，控制器1具有数据收发和数据处理功能，对于应用于无人机上的无线传输电路，控制器1可以通过串口与无人机的飞行控制模块连接，并且可以通过SPI(串行外设接口，Serial Peripheral Interface)与射频芯片2连接。在发送数据时，控制器1对飞行控制模块输出的数据处理后输出至射频芯片2，在接收数据时，控制器1将射频芯片2接收的数据进行处理后输出至飞行控制模块。

射频芯片2可以是将无线电信号转换成无线电信号波形，并通过天线谐振发送的电子元器件，射频芯片2可以包括发射引脚TX端和接收引脚RX端，TX端和RX端可以分别接入适当频率范围的匹配电路。在发送数据时，射频芯片2从控制器1接收数据进行编码并加载到特定频率的射频信号从TX端输出，在接收数据时，将从RX端接收到的数据进行解码处理后输出至控制器1，射频芯片2可以对无线通信的信号频率和信号功率进行调整。

射频接口8用于连接天线9，天线9使用时与射频接口8连接，用于发送射频信号至空中以及从空中接收射频信号，从而实现无线传输。

发射回路是将射频信号从射频芯片2传输至天线9的通信链路，在本实用新型实施例中，发射回路可以包括第一射频开关4、隔直电容5、第一功率放大器6和第二射频开关7。

其中，第一射频开关4和第二射频开关7可以为SPDT(Single Pole Double Throw，单刀双掷开关)，且第一射频开关4和第二射频开关7的控制端均与控制器1连接，以通过控制器1控制第一射频开关4和第二射频开关7的开和关的动作。

隔直电容5既可以隔离发射回路中的直流电又可以传输射频信号，隔直电容5的电容容量越大信号损失越小，而且电容容量大有利于低频射频信号的传输，在本实用新型实施例中，本领域技术人员可以根据实际需要选择隔直电容5的容量，本实用新型实施例对隔直电容5的型号、规格不加以限制。

第一功率放大器6可以将射频芯片2输出的射频信号进行放大处理以提高射频信号的功率，第一功率放大器6的输出功率与输入功率不是正相关的，即第一功率放大器6并不能将射频信号无限放大，当输入的射频信号的功率比较小时，放大效率高，当输入的射频信号的功率较高时，放大效率比较低，这就使得在输入功率较低时，在输入端输入功率步进值较小的两个射频信号时，输出端对应输出步进值较大的射频信号，而在输入功率较高时，在输入端输入功率步进值较小的两个射频信号时，输出端相应输出的两个射频信号的步进值也较小。

电源3可以是无人机上的可充电电池，该电源3分别与控制器1、射频芯片2以及第一功率放大器6连接，以向控制器1、射频芯片2以及第一功率放大器6提供工作电压，例如，向控制器1和射频芯片提供3.3V的工作电压，向第一功率放大器6提供5.0V的工作电压。

如图1所示，隔直电容5的两端分别与第一射频开关4的第一输出端和第二射频开关7的第一输入端连接，第一功率放大器6的输入端与第一射频开关4的第二输出端连接，第一功率放大器6的输出端与第二射频开关7的第二输入端连接，第二射频开关7的输出端通过射频接口8与天线9连接。

射频芯片2分别与控制器1和第一射频开关4的输入端连接，射频芯片2用于从控制器1接收数据后进行编码并输出发射信号至第一射频开关4。

在本实用新型实施例中，控制器1还分别与第一射频开关4和第二射频开关7连接，用于控制第一射频开关4和第二射频开关7，以使得射频芯片2通过隔直电容5或者第一功率放大器6耦合至射频接口8，以及在射频芯片2耦合至第一功率放大器6时控制电源3向第一功率放大器6供电，例如，射频芯片2调制的射频信号的功率低于预设阈值时，射频芯片2输出一低电平信号至控制器1，控制器1接收到该低电平信号后控制第一射频开关4和第二射频开关7，以使得射频芯片2通过隔直电容5耦合至射频接口8；在射频芯片2调制的射频信号的功率大于预设阈值时，射频芯片2输出一高电平信号至控制器1，控制器1接收到该高电平信号后控制第一射频开关4和第二射频开关7，以使得射频芯片2通过第一功率放大器6耦合至射频接口8，其中，预设阈值为第一功率放大器6输出功率步进值较小时输入功率的值，该预设阈值根据第一功率放大器不同而改变，本实用新型实施例对此不加以限制。

本实用新型实施例的无线传输电路的工作原理如下：

如图1所示，控制器1从无人机的飞行控制模块接收到数据后输出至射频芯片2，射频芯片2将数据编码为射频信号从TX端输出至第一射频开关4的输入端，如果需要发射低功率的射频信号，则控制器1控制第一射频开关4的输入端连接到第一射频开关4的第一输出端，同时控制第二射频开关7的第一输入端连接到第二射频开关7的输出端，从而使得射频芯片2通过隔直电容5耦合至射频接口8，射频芯片2调制的射频信号可以依次经由第一射频开关4的输入端、第一射频开关4的第一输出端、隔直电容5、第二射频开关7的第一输入端、第二射频开关7的输出端、射频接口8输出至天线9，从而实现无线传输，并且由于射频芯片2本身输出的射频信号的功率步进值较小，且射频芯片2耦合至隔直电容5，使得通过该发射链路输出的射频信号的功率的步进值较小，连续性好，可以调制满足功率要求的射频信号，适合功率要求严格的国家和地区，提高无线传输电路的适用性。

如果需要发射高功率的射频信号，则控制器1控制第一射频开关4的输入端连接到第一射频开关4的第二输出端，控制第二射频开关7的第二输入端连接到第二射频开关7的输出端，从而使得射频芯片2通过第一功率放大器6耦合至射频接口8，同时控制器1控制电源3向第一功率放大器6提供工作电源，使得射频芯片2调制的射频信号可以依次经由第一射频开关4的输入端、第一射频开关4的第二输出端、第一功率放大器6、第二射频开关7的第二输入端、第二射频开关7的输出端、射频接口8输出至天线9，由于射频芯片2耦合至第一功率放大器6，使得射频信号的功率可以放大，从而提高了射频信号的传输距离。

本实用新型实施例的无线传输电路，发射回路包括第一射频开关4、隔直电容5、第一功率放大器6和第二射频开关7，在发射低功率射频信号时，可以通过控制器1控制第一射频开关4和第二射频开关7以选择隔直电容5以低功率发射射频信号，从而通过射频芯片2本身输出的射频信号的功率步进值较小的特性获得功率值的步进值小、连续性和可调性较好的射频信号，使得射频信号能够满足功率要求，在发射高功率射频信号以满足远距离无线通信时，可以选择功率放大器对射频信号进行放大，以获得功率较大的射频信号，从而保证了无线通信的距离，并且由于功率放大器在高功率时输出信号步进值小的特性，使得高功率的射频信号同样具有步进值小、连续性和可调性较好的优点，能够满足射频信号的功率要求。

如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，发射回路还包括第一匹配电路10，具体地，第一匹配电路10的输入端与射频芯片2的输出端连接，第一匹配电路10的输出端与第一射频开关4的输入端连接，优选地，发射回路还可以包括滤波器11，第一匹配电路10的输出端可以通过滤波器11与第一射频开关4的输入端连接。

其中，第一匹配电路10可以是电容、电感组成的选频电路，在实际应用中可以通过不同的电容和电感以实现选择不同波段的射频信号，本实用新型实施例对第一匹配电路10不加以限制，能够对射频芯片2输出的射频信号进行选频即可，同时，对滤波器11的型号和规格也不加以限制，本领域技术人员根据实际需要滤波的波段进行选择即可。

本实用新型实施例中，通过第一匹配电路10和滤波器11，可以对射频芯片2输出的射频信号进行选频和滤波处理，使得射频信号具有更低的噪音，提高了无线通信质量。

如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，无线传输电路还包括接收回路和第三射频开关14。

其中，接收回路可以是从射频接口8接收射频信号后输出至射频芯片2的回路，在本实用新型实施例中，第三射频开关14的输入端与第二射频开关7的输出端连接，第三射频开关14的输出端与接收回路的输入端连接，第三射频开关14的公共端与射频接口8连接。

同时，控制器1还与第三射频开关14连接，控制器1用于控制第三射频开关14，以使得射频接口8耦合至第二射频开关7或者接收回路。

本实用新型实施例中，当射频芯片2接收射频信号时，控制器1控制第三射频开关14的公共端连接至输出端，从天线9接收到的射频信号经由射频接口8、第三射频开关14的公共端、第三射频开关14的输出端、接收回路、射频芯片2传输至控制器1，由控制器1将射频信号输出至飞行控制模块以对无人机进行飞行控制。

本实用新型实施例中无线传输电路包括接收回路，使得接收回路和发射回路共用同一个天线和射频芯片，简化了无线传输电路的结构，节约了器件成本。

如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，接收回路包括第二匹配电路12，优选地，第二匹配电路12的输入端通过第二功率放大器13与第三射频开关14的输出端连接，第二匹配电路12的输出端与射频芯片2的RX端连接，其中，第二匹配电路12可以为包括电感和电容的选频电路，第二功率放大器13可以为低噪声放大器，本实用新型实施例对第二匹配电路12中的电感和电容的规格和型号不加以限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，另外，对第二功率放大器13的规格和型号也不加以限制。

本实用新型实施例中，接收回路设置有第二匹配电路12和第二功率放大器13，可以通过第二匹配电路12对接收到的射频信号进行选频处理以及通过第二功率放大器13对接收到的射频信号进行放大处理，使得射频芯片2能够接收到较好质量的射频信号，进一步提高了从接收的射频信号中解码出正确控制指令的准确性，提高了无线传输的可靠性。

本实用新型实施例还提供了一种无线传输装置，所述无线传输装置包括本实用新型任一实施例提供的无线传输电路。

本实用新型实施例还提供了一种无人机，所述无人机包括本实用新型实施例提供的无线传输装置，所述无线传输装置的控制器与所述无人机的飞行控制模块连接。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚器件，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线传输电路，其特征在于，包括控制器、射频芯片、电源、发射回路、射频接口以及天线；

所述发射回路包括第一射频开关、隔直电容、第一功率放大器和第二射频开关，所述隔直电容的两端分别与所述第一射频开关的第一输出端和所述第二射频开关的第一输入端连接，所述第一功率放大器的输入端与所述第一射频开关的第二输出端连接，所述第一功率放大器的输出端与所述第二射频开关的第二输入端连接，所述第二射频开关的输出端通过所述射频接口与所述天线连接；

所述电源分别与所述控制器、所述射频芯片以及所述第一功率放大器连接；

所述射频芯片分别与所述控制器和所述第一射频开关的输入端连接，所述射频芯片用于从所述控制器接收数据后进行编码并输出射频信号至所述第一射频开关；

所述控制器还分别与所述第一射频开关和所述第二射频开关连接，用于控制所述第一射频开关和所述第二射频开关，以使得所述射频芯片通过所述隔直电容或者所述第一功率放大器耦合至所述射频接口，以及在所述射频芯片耦合至所述第一功率放大器时控制所述电源向所述第一功率放大器供电。

2.如权利要求1所述的无线传输电路，其特征在于，所述发射回路还包括第一匹配电路，所述第一匹配电路的输入端与所述射频芯片的输出端连接，所述第一匹配电路的输出端与所述第一射频开关的输入端连接，所述第一匹配电路用于对所述射频芯片输出的射频信号进行选频。

3.如权利要求2所述的无线传输电路，其特征在于，所述发射回路还包括滤波器；

所述滤波器的输入端与所述第一匹配电路的输出端连接，所述滤波器的输出端与所述第一射频开关的输入端连接。

4.如权利要求1-3任一项所述的无线传输电路，其特征在于，所述无线传输电路还包括接收回路和第三射频开关，

所述第三射频开关的输入端与所述第二射频开关的输出端连接，所述第三射频开关的输出端与所述接收回路的输入端连接，所述第三射频开关的公共端与所述射频接口连接；

所述控制器还与所述第三射频开关连接，所述控制器用于控制所述第三射频开关，以使得所述射频接口通过所述第三射频开关耦合至所述第二射频开关或者所述接收回路。

5.如权利要求4所述的无线传输电路，其特征在于，所述接收回路包括第二匹配电路，所述第二匹配电路的输入端与所述第三射频开关的输出端连接，所述第二匹配电路的输出端与所述射频芯片的输入端连接。

6.如权利要求5所述的无线传输电路，其特征在于，所述接收回路包括第二功率放大器，所述第二功率放大器的输入端与所述第三射频开关的输出端连接，所述第二功率放大器的输出端与所述第二匹配电路的输入端连接。

7.如权利要求5所述的无线传输电路，其特征在于，所述第二匹配电路为包括电感和电容的选频电路。

8.如权利要求6所述的无线传输电路，其特征在于，所述第二功率放大器为低噪声放大器。

9.一种无线传输装置，其特征在于，所述无线传输装置包括如权利要求1-8任一项所述的无线传输电路。

10.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括权利要求9所述的无线传输装置，所述无线传输装置的控制器与所述无人机的飞行控制模块连接。