前端电路、接收机、电子设备及通信系统的制作方法

本技术涉及通信，尤其涉及一种前端电路、接收机、电子设备及通信系统。

背景技术：

1、目前，越来越多的人使用可穿戴设备进行健康监测、运动监测等监测活动，可穿戴设备需要频繁地与手机进行通信。由于电容耦合的通信方式具有较低的功耗，因此，广泛应用于可穿戴设备与手机之间的通信中。

2、可穿戴设备和手机均需要发射信号，也需要接收信号，因此，可穿戴设备和手机均包括发射机和接收机。相关技术中，接收机包括前端电路，前端电路包括接收电极和放大器，接收电极可接收自发射机发送的信号，并通过放大器进行功率放大并进一步恢复信号。

3、相关技术中的通信方式通常通信距离较短，而可穿戴设备和手机在使用的过程中，两者之间的距离可能产生变化，在特定的环境下，两者之间的距离较大，而相关技术中较短的通信距离将无法满足通信需求。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术提供一种前端电路、接收机、电子设备及通信系统，能够减少前端电路的输入电容的容值，从而提高前端电路的灵敏度，进而增加前端电路与发射机之间的通信距离。

2、本技术提供一种前端电路，前端电路可应用于接收机中，接收机可应用于电子设备中，接收机可接收自发射机发射的信号。前端电路包括：电极、共栅极电路、放大电路和第一输出端。为便于描述，前端电路中的电极可被称为接收电极。共栅极电路包括第一晶体管、第二晶体管和供电电压端；第一晶体管的控制极与电极连接，第一晶体管的第一极与放大电路的输入端连接，第一晶体管的第二极与第二晶体管的第一极连接，第二晶体管的第二极连接至供电电压端；第一晶体管被配置为源极跟随器放大器；放大电路的输出端与第一输出端连接。

3、在本技术中，第一晶体管可以被配置为源极跟随器放大器，因此，第一晶体管的第一极输出的信号与从第一晶体管的控制极输入的信号具有完全相同的幅度和相位。则，第一晶体管的控制极与第一极之间等电压电位。如果电容的第一端和第二端之间的电压(电位差)在给定时间保持在0v，则电容的影响可以被消除，在这种情况下，电容等效为零。因此，当第一晶体管的控制极与第一晶体管的第一极之间等电压电位时，第一晶体管的内部电容的容值将降低，则，第一晶体管的栅极电容的容值也会降低，由此降低了前端电路的输入电容的容值，从而使得输出电压升高，可提高前端电路的灵敏度，进而可扩大通信距离，即，扩大接收机与发射机之间的通信距离。而且，发射电极和接收电极无需设计为较大的尺寸，即可满足灵敏度需求，由此可实现发射电极和接收电极的小型化设计。

4、在一些可能实现的方式中，第一晶体管的第一极还与第二晶体管的控制极连接。此外，由于第二晶体管的控制极由第一晶体管的第一极输出的信号驱动，第二晶体管的第一极输出的信号也与第一晶体管的第一极输出的信号具有相同的幅度和相位。因此，第一晶体管的第二极与第一晶体管的控制极之间等电压电位，则第一晶体管的剩余内部电容的容值降低。

5、由于第一晶体管的栅极电容由第一晶体管的内部电容和剩余内部电容组合形成，因此，当第一晶体管的内部电容的容值和剩余内部电容的容值均降低时，第一晶体管的栅极电容的容值也会降低，由此降低了前端电路的输入电容的容值，从而使得输出电压升高，可提高前端电路的灵敏度，进而可扩大通信距离，即，扩大接收机与发射机之间的通信距离。而且，发射电极和接收电极无需设计为较大的尺寸，即可满足灵敏度需求，由此可实现发射电极和接收电极的小型化设计。

6、在另一些可能实现的方式中，共栅极电路还包括第一电容；第二晶体管的控制极与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端接地。第一晶体管可以被配置为源极跟随器放大器，因此，第一晶体管的第一极输出的信号与从第一晶体管的控制极输入的信号具有完全相同的幅度和相位。则，第一晶体管的控制极与第一极之间等电压电位。如果电容的第一端和第二端之间的电压(电位差)在给定时间保持在0v，则电容的影响可以被消除，在这种情况下，电容等效为零。因此，当第一晶体管的控制极与第一晶体管的第一极之间等电压电位时，第一晶体管的内部电容的容值将降低，则，第一晶体管的栅极电容的容值也会降低，由此降低了前端电路的输入电容的容值，从而使得输出电压升高，可提高前端电路的灵敏度，进而可扩大通信距离，即，扩大接收机与发射机之间的通信距离。而且，发射电极和接收电极无需设计为较大的尺寸，即可满足灵敏度需求，由此可实现发射电极和接收电极的小型化设计。

7、在一些可能实现的方式中，第一晶体管的第一极用于输出保护信号。保护信号几乎完全跟随自第一晶体管的控制极输入的信号，因此保护信号与输入的信号之间的电位差最小，由此可避免在接收电极和任何位于接收电极附近的环境器件(例如接收器电路的接地端子)之间形成电位，从而保护前端电路和接收电极，进而减少杂散电容的容值，进而进一步降低前端电路的输入电容的容值。

8、在另一些可能实现的方式中，共栅极电路还包括第一电阻，第一电阻的第一端与第一晶体管的第一极连接，第一电阻的第二端接地。这样，可通过第一电阻设置第一晶体管和第二晶体管的偏置点，当增加第一电阻的阻值时，可获得较低的偏置电流；当减小第一电阻的阻值时，可获得较高的偏置电流。第一电阻可用于提供低阻抗输出，并在共栅级电路的输出端，即，在第一晶体管的第一极，实现稳定的电压增益，由此可降低第一晶体管的内部电容的容值和剩余内部电容的容值。

9、在另一些可能实现的方式中，共栅极电路还包括第三晶体管，第三晶体管的第二极与第一晶体管的第一极连接，第三晶体管的第一极与第一电阻的第一端连接，第三晶体管的控制极与第一电阻的第二端连接。这样，可通过第三晶体管和第一电阻形成的电流源电路设置第一晶体管和第二晶体管的偏置点，当增加第一电阻的阻值时，可获得较低的偏置电流；当减小第一电阻的阻值时，可获得较高的偏置电流。电流源电路可用于提供低阻抗输出，并在共栅级电路的输出端，即，在第一晶体管的第一极实现稳定的电压增益，由此可降低第一晶体管的内部电容的容值和剩余内部电容的容值。

10、在一些可能实现的方式中，前端电路还包括第二电阻，放大电路包括接地端，第二电阻的第一端与放大电路的输入端连接，第二电阻的第二端与接地端连接。这相当于在第一放大器的前端并联一个第二电阻，第二电阻的第二端与接地端连接，则，第二电阻的第二端接地，由此可通过释放静电或低频电荷接地，避免第一放大器饱和来提高直流稳定性。此外，第二电阻可与耦合电容形成rc滤波器，由此可抑制低频干扰，以及降低带外干扰噪声，由此可进一步提高接收灵敏度。

11、在一些可能实现的方式中，第二电阻为可调电阻。前端电路的输入电阻可由第二电阻、共栅极电路的等效电阻和放大电路的等效电阻组合形成，因此，可通过调节第二电阻的阻值以调节前端电路的输入电阻的阻值，而rc滤波器的截止频率为1/(2πrinput*ccoupling)，其中，rinput表示前端电路的输入电阻，由此可通过将截止频率调至通信带宽的下限，以实现消除低频干扰噪声的作用。

12、在一些可能实现的方式中，前端电路还包括第一滤波器，第一滤波器的输入端与共栅极电路的输出端连接，第一滤波器的输出端与放大器的输入端连接。第一滤波器能够很好地抑制噪音，即，滤除低频干扰，从而提高前端电路的灵敏度。

13、在另一些可能实现的方式中，前端电路包括第二滤波器，第二滤波器的输入端与放大器的输出端连接，第二滤波器的输出端与第一输出端连接。第二滤波器能够很好地抑制噪音，即，滤除低频干扰，从而提高前端电路的灵敏度。

14、在另一些可能实现的方式中，前端电路还包括第一滤波器和第二滤波器，第一滤波器的输入端与共栅极电路的输出端连接，第一滤波器的输出端与放大器的输入端连接；第二滤波器的输入端与放大器的输出端连接，第二滤波器的输出端与第一输出端连接。第一滤波器和第二滤波器可对从接收电极进入的信号起到两级滤波作用，从而能够很好地抑制噪音，即，滤除低频干扰，进而提高前端电路的灵敏度。

15、在一些可能实现的方式中，第一滤波器为rc滤波器、rcl滤波器或陶瓷滤波器，第二滤波器为rc滤波器、rcl滤波器或陶瓷滤波器。rc滤波器具有结构简单以及抑制噪音效果好等特点，由此，可提高进入前端电路的信号的低频抑制效果。示例性的，第一滤波器和第二滤波器均为rc滤波器；或者，第一滤波器和第二滤波器均为rlc滤波器；或者，第一滤波器和第二滤波器均为陶瓷滤波器。或者，第一滤波器为rc滤波器，第二滤波器为rlc滤波器；或者，第一滤波器为rlc滤波器，第二滤波器为rc滤波器；或者，第一滤波器为rc滤波器，第二滤波器为陶瓷滤波器；或者，第一滤波器为陶瓷滤波器，第二滤波器为rc滤波器；或者，第一滤波器为rlc滤波器，第二滤波器为陶瓷滤波器；或者，第一滤波器为陶瓷滤波器，第二滤波器为rlc滤波器。

16、在一些可能实现的方式中，放大电路包括串联的第一放大器和第二放大器，第一放大器为共源放大器、电阻共轭放大器或电感共轭放大器，第二放大器为共源放大器、电阻共轭放大器或电感共轭放大器。当信号进入放大器进行功率放大后会失真，且为非线性失真，而放大器增益越大，则失真度越大。在本实施例中，放大电路包括第一放大器和第二放大器，表明本实施例采用了两级放大的方式对信号进行功率放大，由此可使得每一级的功率放大的失真度较低，进而降低两级功率放大后信号的失真度。

17、在另一些可能实现的方式中，放大电路包括第一放大器或第二放大器。

18、在一些可能实现的方式中，前端电路还包括缓冲器，缓冲器的输入端与放大器的输出端连接，缓冲器的输出端与第一输出端连接。缓冲器可作为阻抗转换器，为前端电路提供高输入阻抗，为后续电路提供低输出阻抗。

19、本技术的第二方面，还提供一种接收机，包括控制电路以及上述任一项的前端电路，控制电路与前端电路电连接。接收机能够实现前端电路的所有效果。

20、本技术的第三方面，还提供一种电子设备，包括电路板以及上述的接收机，接收机与电路板电连接。电子设备能够实现接收机的所有效果。

21、本技术的第四方面，还提供一种通信系统，包括第一电子设备和第二电子设备，第二电子设备为上述的电子设备，第一电子设备与第二电子设备之间通信连接，第一电子设备用于向第二电子设备发送信号。通信系统能够实现电子设备的所有效果。