CN106207394B - 一种具有双输出端口低噪声放大器的双模车载天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有双输出端口低噪声放大器的双模车载天线。它包括天线、放大器芯片、功分器、第一射频开关、第二射频开关、第一直流偏置器、第二直流偏置器、第一端口、第二端口以及电压选择电路。所述天线通过连接放大器芯片将接收的射频信号经放大器芯片放大后传递给与放大器芯片连接的功分器；所述功分器将射频信号分成两路，一路经第一射频开关、第一直流偏置器以及第一端口输出至所连接的接收机，另一路经第二射频开关、第二直流偏置器以及第二端口输出至所连接的另一个接收机。该天线采用双输出端口，使得当一个端口发生故障时，射频开关的输出自动从输出端口切换到匹配负载。两个端口可以同时供电，也可以单独供电。

Description

一种具有双输出端口低噪声放大器的双模车载天线
技术领域：
本发明涉及车载导航卫星接收天线，特别涉及一种具有双输出端口低噪声放大器的双模(GPS/北斗)车载天线。
背景技术：
近年来，随着车载导航与定位的迅速普及，现在汽车上安装GPS/北斗导航仪已经非常普遍。很多车上会需要两个导航设备，尤其是商用汽车，一个是车上主机用于通常的导航定位，另一个是远程车联网实现车辆的远程跟踪和定位等功能。这样相应地就需要两个GPS/北斗天线。目前一般的做法是在车上安装两个GPS/北斗天线，或者安装一个天线，然后连接一个3dB功分器。不过上述这两种方法都存在问题：首先，如果使用两个天线，那势必会提高硬件成本。另外，如果遇到在车上天线安装空间与位置受限的情况下，安装就很不方便。其次，如果使用3dB功分器，将功分器位于放大器与天线之间会导致整体系统噪声劣化3dB，如果功分器位于放大器输出端，则需要两路同时正常工作。如果其中一路出现异常(开路或短路)，另一路将不能正常工作，导致设备的整体兼容性非常差。
发明内容：
鉴于上述技术问题，本发明提供了一种具有双输出端口低噪声放大器的双模车载天线。该天线采用双输出端口，使得当一个端口发生故障时，射频开关的输出自动从输出端口切换到匹配负载。两个端口可以同时供电，也可以单独供电。这样天线整体性能不受影响。
本发明的具体技术方案如下：
一种具有双输出端口低噪声放大器的双模车载天线，包括天线、放大器芯片、功分器、第一射频开关、第二射频开关、第一直流偏置器、第二直流偏置器、第一端口、第二端口以及电压选择电路；其特征在于，所述天线通过连接放大器芯片将接收的射频信号经放大器芯片放大后传递给与放大器芯片连接的功分器；所述功分器将射频信号分成两路，一路经第一射频开关、第一直流偏置器以及第一端口输出至所连接的接收机，另一路经第二射频开关、第二直流偏置器以及第二端口输出至所连接的另一个接收机；所述第一射频开关和第二射频开关各自连接一匹配负载；所述电压选择电路通过分别连接第一直流偏置器和第二直流偏置器，将取自第一端口和第二端口的两路直流电压进行比较，并将其中较高的那路直流电压作为输出向第一射频开关、第二射频开关、功分器、放大器芯片提供电源；所述当第一端口开路或断路时，第一直流偏置器会通过发送控制信号将第一射频开关与匹配负载连接；所述当第二端口开路或断路时，第二直流偏置器会通过发送控制信号将第二射频开关与匹配负载连接。
上述方案中，所述直流电压范围为3-6伏。
上述方案中，所述天线为陶瓷介质的微带天线。
上述方案中，所述放大器芯片采用美信MAX2670。
上述方案中，所述功分器采用威尔金森微带型功分器。
上述方案中，所述第一射频开关和第二射频开关选用英飞凌单刀双掷射频开关芯片BGS12AL74。
上述方案中，所述电压选择电路由两个二极管组成。
上述方案中，所述第一直流偏置器和第二直流偏置器它们各自分别由电感与电容组成。
上述方案中，所述匹配负载是50欧姆电阻。
本发明所述天线具有两个独立工作的输出端口，两个端口可以同时工作，也可以各自独立工作。如果其中一个端口开路或短路，另外一路不受影响，仍然可以正常工作。
附图说明：
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明所述天线的结构框图。
图2为当第二端口开路时第一端口的增益与回波损耗图。
图3为当第二端口工作时第一端口的增益与回波损耗图。
图4为当第一端口开路时第二端口的增益与回波损耗图。
图5为当第一端口工作时第二端口的增益与回波损耗图。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明所述的具有双输出端口低噪声放大器的双模车载天线，它包括天线101、放大器芯片102、功分器103、第一射频开关105、第二射频开关108、第一直流偏置器106、第二直流偏置器109、第一端口107、第二端口110以及电压选择电路104。
其中，天线101通过连接放大器芯片102将接收的射频信号经放大器芯片102放大后传递给与放大器芯片连接的功分器103；功分器103将射频信号分成两路，一路经第一射频开关105、第一直流偏置器106以及第一端口107输出至所连接的接收机，另一路经第二射频开关108、第二直流偏置器109以及第二端口110输出至所连接的另一个接收机。第一射频开关和第二射频开关各自连接一匹配负载(120；121)。
电压选择电路104通过分别连接第一直流偏置器106和第二直流偏置器109，将取自第一端口107和第二端口110的两路直流电压进行比较，并将其中较高的那路直流电压作为输出向第一射频开关105、第二射频开关108、功分器103、放大器芯片102提供电源。
当第一端口107开路或断路时，第一直流偏置器106会通过发送控制信号将第一射频开关105与匹配负载120连接。当第二端口110开路或断路时，第二直流偏置器109会通过发送控制信号将第二射频开关108与匹配负载121连接。
具体来说，天线为陶瓷介质的微带天线，放大器芯片采用美信MAX2670，功分器采用威尔金森微带型功分器，射频开关选用英飞凌单刀双掷射频开关芯片BGS12AL74，电压选择电路是两个二极管组成，直流电压范围为3-6伏。直流偏置器是由电感与电容组成，匹配负载是50欧姆电阻。
这样一来，当整个天线在两个端口都正常工作时，两个端口同时给天线供电。天线接收的射频信号经过放大器芯片放大后，经功分器等分成两路信号，这两路信号分别经过第一射频开关和第二射频开关(此时直流偏置器发送控制信号给射频开关使射频开关输出端与直流偏置器连接)，第一直流偏置器和第二直流偏置器，最后到达第一端口和第二端口输出给接收机。
当其中一个端口发生故障时，如开路或短路，另一个端口会单独供电。此时，发生故障的端口由于开路或短路，直流偏置器发送给射频开关的控制信号使射频开关输出端与匹配负载连接。这样就保证功分器仍然处于匹配状态，另一路不受影响，能够正常工作。
参见图2至图5，比较图2和图3，放大器的增益与效率基本一致。同样地比较图4和图5，可以看到放大器的增益与效率基本保持不变。这说明两个端口是互相独立的，其中一个端口故障不影响另一个端口工作。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种具有双输出端口低噪声放大器的双模车载天线，包括天线、放大器芯片、功分器、第一射频开关、第二射频开关、第一直流偏置器、第二直流偏置器、第一端口、第二端口以及电压选择电路；其特征在于，所述天线通过连接放大器芯片将接收的射频信号经放大器芯片放大后传递给与放大器芯片连接的功分器；所述功分器将射频信号分成两路，一路经第一射频开关、第一直流偏置器以及第一端口输出至所连接的接收机，另一路经第二射频开关、第二直流偏置器以及第二端口输出至所连接的另一个接收机；所述第一射频开关和第二射频开关各自连接一匹配负载；所述电压选择电路通过分别连接第一直流偏置器和第二直流偏置器，将取自第一端口和第二端口的两路直流电压进行比较，并将其中较高的那路直流电压作为输出向第一射频开关、第二射频开关、功分器、放大器芯片提供电源；当第一端口开路或断路时，第一直流偏置器会通过发送控制信号将第一射频开关与匹配负载连接；当第二端口开路或断路时，第二直流偏置器会通过发送控制信号将第二射频开关与匹配负载连接。
2.根据权利要求1所述的具有双输出端口低噪声放大器的双模车载天线，其特征在于，所述直流电压范围为3-6伏。
3.根据权利要求1所述的具有双输出端口低噪声放大器的双模车载天线，其特征在于，所述天线为陶瓷介质的微带天线。
4.根据权利要求1所述的具有双输出端口低噪声放大器的双模车载天线，其特征在于，所述放大器芯片采用美信MAX2670。
5.根据权利要求1所述的具有双输出端口低噪声放大器的双模车载天线，其特征在于，所述功分器采用威尔金森微带型功分器。
6.根据权利要求1所述的具有双输出端口低噪声放大器的双模车载天线，其特征在于，所述第一射频开关和第二射频开关选用英飞凌单刀双掷射频开关芯片BGS12AL74。
7.根据权利要求1所述的具有双输出端口低噪声放大器的双模车载天线，其特征在于，所述电压选择电路由两个二极管组成。
8.根据权利要求1所述的具有双输出端口低噪声放大器的双模车载天线，其特征在于，所述第一直流偏置器和第二直流偏置器它们各自分别由电感与电容组成。
9.根据权利要求1所述的具有双输出端口低噪声放大器的双模车载天线，其特征在于，所述匹配负载是50欧姆电阻。
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