CN214851141U - 一种天线接收系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种天线接收系统及电子设备，所述系统包括天线、滤波器、低噪声放大器、传输线以及无线模块；所述天线用于接收电磁波，并将所述电磁波转化为天线信号；所述滤波器用于接收所述天线信号并对所述天线信号进行滤波处理，得到滤波信号，将所述滤波信号输出至所述低噪声放大器；所述低噪声放大器用于对所述滤波信号进行放大，得到放大信号，并将所述放大信号经由所述传输线输出；所述传输线用于将所述放大信号传输至所述无线模块。因此，将低噪声放大器设置在传输线之前，可以减少放大信号在传输线上的损耗，同时避免传输线的噪声被低噪声放大器放大，从而使得天线接收系统的干扰噪声减少，灵敏度变高。

Description

一种天线接收系统及电子设备

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种天线接收系统及电子设备。

背景技术

在天线信号接收电路中，通过天线接收天线信号，经过滤波器滤除无用信号，再经由传输线传输至低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)进行低噪放大，而后传输至无线模块进行解调以及后续处理。

其中，在滤波后的天线信号经由传输线传输到低噪声放大器的过程中，微弱的天线信号在传输线上损耗严重。另外，在低噪声放大器对天线信号进行低噪放大时，传输线的噪声也经由低噪声放大器放大，从而导致天线接收系统的干扰噪声增多，灵敏度变差。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种天线接收系统及电子设备，可以减少天线信号在传输线上的损耗，同时降低传输线的噪声干扰，从而使得天线接收系统的干扰噪声减少，灵敏度变高。所述技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种天线接收系统，所述系统包括天线、滤波器、低噪声放大器、传输线以及无线模块，其中：

所述天线，用于接收电磁波，并将所述电磁波转化为天线信号；

所述滤波器，分别与所述天线以及所述低噪声放大器相连接，用于接收所述天线信号并对所述天线信号进行滤波处理，得到滤波信号，将所述滤波信号输出至所述低噪声放大器；

所述低噪声放大器，与所述传输线相连接，用于对所述滤波信号进行放大，得到放大信号，并将所述放大信号经由所述传输线输出；

所述传输线，与所述无线模块相连接，用于将所述放大信号传输至所述无线模块。

第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括上述的天线接收系统，所述天线接收系统设置在所述电子设备内。

本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

在本申请一个或多个实施例中，将天线与滤波器相连接，滤波器与低噪声放大器相连接，低噪声放大器与传输线相连接，传输线与无线模块相连接，构成天线接收系统，相比于现有技术，可以通过将低噪声放大器设置在传输线之前，使得滤波信号经由低噪声放大器进行低噪声放大，再经由传输线传输，从而可以减少放大信号在传输线上的损耗，同时避免传输线的噪声被低噪声放大器放大，进而使得天线接收系统的干扰噪声减少，灵敏度变高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的一种天线接收系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种天线接收系统的举例示意图；

图3是本申请实施例提供的一种现有的天线接收系统的举例示意图；

图4是本申请实施例提供的另一种天线接收系统的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种第一电路的拓扑电路图；

图6是本申请实施例提供的另一种第一电路的拓扑电路图；

图7是本申请实施例提供的一种第二电路的拓扑电路图；

图8是本申请实施例提供的一种传输线复用电路的拓扑电路图。

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做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。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。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申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合具体的实施例对本申请进行详细说明。

在一个实施例中，如图1，特提出了一种天线接收系统，所述天线接收系统1包括天线11、滤波器12、低噪声放大器13、传输线14以及无线模块15，其中：

天线11，用于接收电磁波，并将所述电磁波转化为天线信号；

滤波器12，分别与天线11以及低噪声放大器13相连接，用于接收所述天线信号并对所述天线信号进行滤波处理，得到滤波信号，将所述滤波信号输出至低噪声放大器13；

低噪声放大器13，与传输线14相连接，用于对所述滤波信号进行放大，得到放大信号，并将所述放大信号经由传输线14输出；

传输线14，与无线模块15相连接，用于将所述放大信号传输至无线模块15。

其中，低噪声放大器是指一种具有优良噪声特性而增益较高的小信号放大器，包括但不限于低温制冷参量放大器、常温恒温参量放大器、微波场效应晶体管放大器和高电子迁移率晶体管放大器中任意一种。

所述传输线是以横电磁模的方式传送电脑或电信号的导波结构至少包括带状线、同轴线、双绞线以及三轴线中一种。

具体的，所述天线接收系统的灵敏度与噪声系数的关系函数如下：

S＝-174dBm+10lg(BW)+E_b/N₀+NF

其中，dBm表示所述天线信号的功率，BW表示所述天线信号的带宽，E_b是所述滤波信号的功率，N₀表示低噪声放大器13中噪声的功率谱密度，E_b/N₀表示低噪声放大器13的信噪比，NF表示天线接收系统1的噪声系数。

需要说明的是，所述天线信号的带宽是指天线信号包含的不同频率成分所占据的频率范围。噪声的功率谱密度(Power Spectral Density，PSD)是指将噪声声波的功率频谱密度乘以一个适当的系数而得到每单位频率波携带的功率，即为噪声的功率谱密度。信噪比是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例，在本实施例中，低噪声放大器13的信噪比是指低噪声放大器13接收的滤波信号的功率与低噪声放大器中噪声的功率谱密度的比值。噪声系数(NoiseFigure，NF)是衡量电路或系统内部噪声大小的量度，而天线接收系统1的噪声系数是指天线接收系统内部噪声大小的量度。

综上可知，所述噪声系数NF变小，所述天线接收系统的灵敏度S的数值变小，灵敏度S的数值为负值，则灵敏度S的绝对值变大，即噪声系数越小，天线接收系统的灵敏度高。

噪声系数的大小由噪声因子(Noise Factor，F)决定，噪声系数NF与噪声因子F的关系函数如下：

NF＝10lg(F)

其中，F表示所述噪声因子，所述噪声因子F变小，则所述噪声系数NF变小，所述天线接收系统的灵敏度S的绝对值变大。

需要说明的是，噪声因子F是天线接收系统中输入信噪比与输出信噪比的比值。本实施例中噪声因子F₁的计算公式如下：

其中，Si表示天线信号的功率，Ni表示输入噪声的功率，G表示低噪声放大器的增益系数，β表示传输线的衰减系数，Ne表示低噪声放大器输出噪声的功率，Nc表示传输线输出噪声的功率。

如图2所示，本实施例中一种天线接收系统的举例示意图，本实施例中天线接收系统1包括天线11、滤波器12、低噪声放大器13、传输线14以及无线模块15。如图3所示，现有技术中一种天线接收系统的举例示意图，现有技术中天线接收系统2包括天线21、滤波器22、传输线23、低噪声放大器24以及无线模块25，其中：

天线21、滤波器22、传输线23、低噪声放大器24以及无线模块25依次连接，以实现天线信号的接收。

在天线接收系统1与天线接收系统2中元件类型和参数相同以及接收到的电磁波也相同的情况下，现有技术中噪声因子F₂的计算公式如下：

本实施例中噪声因子F₁的计算公式与现有技术中噪声因子F₂的计算公式区别在于Ne·β+Nc与Ne+Nc·G，其中，低噪声放大器的增益系数G大于1，传输线的衰减系数β小于1，因此，本实施例中噪声因子F₁小于现有技术中噪声因子F₂。

根据噪声系数NF与噪声因子F的关系函数可得，相比于现有技术，本实施例中天线接收系统的噪声系数变小，灵敏度变高。同时，通过低噪声放大器接收滤波信号并进行低噪声放大，再经由传输线输出，可以弥补天线信号在传输线上的损耗。

在本申请实施例中，将天线与滤波器相连接，滤波器与低噪声放大器相连接，低噪声放大器与传输线相连接，传输线与无线模块相连接，构成天线接收系统，相比于现有技术，可以通过将低噪声放大器设置在传输线之前，使得滤波信号经由低噪声放大器进行低噪声放大，再经由传输线传输，从而可以减少放大信号在传输线上的损耗，同时避免传输线的噪声被低噪声放大器放大，进而使得天线接收系统的干扰噪声减少，灵敏度变高。

请参见图4，图4是本申请提出的一种天线接收系统的另一种实施例的结构示意图。所述天线接收系统1包括第一实施例中的天线11、滤波器12、低噪声放大器13、传输线14以及无线模块15，在本实施例中，所述天线接收系统1还包括传输线复用电路16，其中：

天线11、滤波器12、低噪声放大器13、传输线14以及无线模块15的连接关系与第一实施例相同，具体可参见第一实施例，此处不再赘述。

传输线复用电路16包括第一电路161以及第二电路162，其中：

如图5所示，第一电路162包括第一电感L₁、第二电感L₂以及传输线14。第一电感L₁的一端与无线模块15的电源端相连接，第一电感L₁的另一端与传输线14的一端相连接；第二电感L₂的一端与传输线14的另一端相连接，第二电感L₂的另一端与低噪声放大器13的电源端相连接，用于阻隔所述天线信号，并为低噪声放大器13提供直流电源。

可选的，如图6所示，第一电路还包括第一电容C₁。第一电容C₁的一端与第二电感L₂的另一端相连接，第一电容C₁的另一端与低噪声放大器13的一端相连接，用于对第一电路进行退耦。

其中，退耦是指消除电路网络之间的寄生耦合，能够消除由于前后电路网络电流大小变化在供电电路中所形成的电流冲击对网络的正常工作产生影响。

如图7所示，第二电路包括第二电容C₂、第三电容C₃以及传输线14。第二电容C₂的一端与低噪声放大器13的另一端相连接，第二电容C₂的另一端分别与传输线14的另一端以及第二电感C₂的一端相连接；第三电容C₃的一端分别与传输线14的一端以及第一电感L₁的另一端相连接，第三电容C₃的另一端与无线模块15的输入端相连接，用于阻隔所述直流电源，并传输所述天线信号。

可选的，如图8所示，传输线复用电路16还包括接地电路163，接地电路163分别与低噪声放大器13以及传输线14相连接，用于将低噪声放大器13以及传输线14接地。

在本申请实施例中，将天线与滤波器相连接，滤波器与低噪声放大器相连接，低噪声放大器与传输线相连接，传输线与无线模块相连接，传输线复用电路分别与低噪声放大器和无线模块相连接，构成天线接收系统，使得天线接收系统通过加入传输线复用电路，在不影响天线信号传输的情况下，将低噪声放大器的电源端与无线模块的电源端相连接，从而为低噪声放大器提供直流电源，避免为低噪声放大器增加额外的直流连接线，减小天线接收系统的复杂度。

本申请的实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述的天线接收系统，所述天线接收系统设置在所述电子设备内。该电子设备可以为智能手机、平板电脑以及追踪器等设备。具有上述天线接收系统的电子设备可以减少放大信号在传输线上的损耗，同时可以降低传输线的噪声干扰，从而使得天线接收系统的干扰噪声减少，灵敏度变高。进一步的，具有上述天线接收系统的电子设备还可以通过加入传输线复用电路，使得在不影响天线信号传输的情况下，将低噪声放大器的电源端与无线模块的电源端相连接，从而为低噪声放大器提供直流电源，避免为低噪声放大器增加额外的直流连接线，减小天线接收系统的复杂度。

以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种天线接收系统，其特征在于，包括天线、滤波器、低噪声放大器、传输线以及无线模块，其中：

所述天线，用于接收电磁波，并将所述电磁波转化为天线信号；

所述滤波器，分别与所述天线以及所述低噪声放大器相连接，用于接收所述天线信号并对所述天线信号进行滤波处理，得到滤波信号，将所述滤波信号输出至所述低噪声放大器；

所述低噪声放大器，与所述传输线相连接，用于对所述滤波信号进行放大，得到放大信号，并将所述放大信号经由所述传输线输出；

所述传输线，与所述无线模块相连接，用于将所述放大信号传输至所述无线模块。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述天线接收系统还包括传输线复用电路，所述传输线复用电路包括第一电路以及第二电路，其中：

所述第一电路，分别与所述低噪声放大器以及所述无线模块相连接，用于阻隔所述天线信号，并为所述低噪声放大器提供直流电源；

所述第二电路，分别与所述低噪声放大器以及所述无线模块相连接，用于阻隔所述直流电源，并传输所述天线信号。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一电路包括第一电感、第二电感以及所述传输线，其中：

所述第一电感的一端与所述无线模块的电源端相连接，所述第一电感的另一端与所述传输线的一端相连接；

所述第二电感的一端与所述传输线的另一端相连接，所述第二电感的另一端与所述低噪声放大器的电源端相连接，用于阻隔所述天线信号，并为所述低噪声放大器提供直流电源。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一电路还包括第一电容，其中：

所述第一电容的一端与所述第二电感的另一端相连接，所述第一电容的另一端与所述低噪声放大器的一端相连接，用于对第一电路进行退耦。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二电路包括第二电容、第三电容以及所述传输线，其中：

所述第二电容的一端与所述低噪声放大器的另一端相连接，所述第二电容的另一端分别与所述传输线的另一端以及所述第二电感的一端相连接；

所述第三电容的一端分别与所述传输线的一端以及所述第一电感的另一端相连接，所述第三电容的另一端与所述无线模块的输入端相连接，用于阻隔所述直流电源，并传输所述天线信号。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述传输线复用电路还包括接地电路，其中：

所述接地电路分别与所述低噪声放大器以及所述传输线相连接，用于将所述低噪声放大器以及所述传输线接地。

7.根据权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，所述传输线至少包括带状线、同轴线、双绞线以及三轴线中一种。

8.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1～6任一项所述的天线接收系统，所述天线接收系统设置在所述电子设备内。

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