CN107078752B - 用于车对x通信的远程天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种天线装置(1)和用于运行这样的天线装置的方法,所述天线装置包括天线(2),其中,天线(2)通过天线电缆(3)与电子设备(4)相连接,并且高频信号通过天线电缆(3)在电子设备(4)和天线(2)之间传输以及反向传输,其特征在于,所述天线装置(1)包括控制单元(5)以及开关单元(6、7),这些开关单元由控制单元(5)控制,其中,借助开关单元(6、7)在电子设备(4)与天线(2)之间的接收路径(8)和发送路径(9)之间切换。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线装置以及用于运行这样的天线装置的方法。
背景技术
已知的同类型的天线装置和用于运行这些天线装置的方法适合于在车辆领域中应用并且构造用于在车辆领域中应用。
在天线装置的已知实施方式中,天线装置具有天线,其中,天线通过天线电缆与电子设备相连接。由天线所接收到的高频信号通过天线电缆传输到电子设备,在那里进行处理并且以期望的方式播放。在此例如涉及音频信号和视频信号,它们借助车辆中合适的播放设备进行播放。同样适用于导航信号。也已知如下这样的天线装置,在其中沿着反向的信号传输路径传输。在此例如涉及电话信号,其由电子设备通过天线电缆传输到天线上并且在那里进行发射出。
对于高频信号的优化的接收或优化的发送所需要的是,天线设置在车辆之外。而电子设备设置在车辆内部与天线较远离的位置上,从而需要在电子设备和天线之间提供并铺设长的天线电缆。
此外,在有源天线中需要设置电源,对此同样需要附加于天线电缆设置的电源电缆。如果还应实施对有源天线的诊断,那么此外需要铺设从附加的诊断设备或者也从电子设备到有源天线的第三诊断电缆。
所述多条电缆需要高的材料耗费和高的装配耗费。
此外,车辆已知的有源天线不适合且不构造用于实施车对车(C2C)通信或车对X(C2X)通信。
发明内容
因此,本发明的任务在于,提供一种天线装置和一种用于运行这样的天线装置的方法,所述天线装置简单构造、可以简单运行并且能实现车对车通信或车对X通信。
该任务通过根据本发明的天线装置以及用于运行这样的天线装置的方法解决。
按照本发明,在天线装置的设计方案方面规定,天线装置包括控制单元以及开关单元,这些开关单元由控制单元控制,其中,借助开关单元在电子设备与天线之间的接收路径和发送路径之间进行切换。
按照本发明涉及一种天线装置,所述天线装置包括天线,其中,天线通过天线电缆与电子设备相连接,并且高频信号通过天线电缆在电子设备和天线之间传输以及反向传输。所述天线装置包括控制单元以及开关单元,这些开关单元由控制单元控制,其中,借助于开关单元在电子设备与天线之间的接收路径和发送路径之间进行切换。所述天线装置包括发送-接收单元和/或频率检测单元,所述发送-接收单元和/或频率检测单元连接在控制单元上,其中,所述发送-接收单元和/或频率检测单元在输出侧上与所述天线电缆相连接。借助所述频率检测单元能够产生或检测控制信号,以便根据在电子设备或天线装置中触发性的事件来操作在发送路径和接收路径之间切换的开关单元。
本发明利用如下的构思,即不仅对于运行、通信和诊断以及必要时其它服务,所述为此所需的高频信号仅还通过唯一的电缆、即天线电缆在电子设备和天线之间传输。根据要传输的高频信号的类型,这些高频信号未加改变地通过天线电缆传输(其中在此涉及应接收或发射的有用信号),或者为了控制或者诊断以及必要时其它目的将这些高频信号调制到天线电缆上。远离电子设备的天线装置的供电也可以但不是必须通过天线电缆实现。
根据高频信号应由天线进行接收并且转发到电子设备上还是高频信号应从电子设备传输到天线上并且在那里发射出,通过相应的开关单元在接收路径和发送路径之间进行切换。有利的是,根据使用目的可以在接收路径或发送路径中加入其它电子单元、例如放大器。
因此,信号处理和信号路径或者从电子设备到天线(发送路径)或者从天线到电子设备(接收路径)进行优化。因此例如在接收路径中加入作为放大器的低噪声放大器,其在电路技术上的突出特征是特别的低噪声,以便放大由天线接收到的极弱的信号,而不必在此同时将整个频带转换成更低的频率。由此极其显著地提高了天线装置的性能。当在发送路径中加入功率放大器时,同样适用于从电子设备直到天线的信号传输。这意味着,借助在短路径上的功率放大器,在信号通过天线发射出之前进行信号放大,以便由此在其发送方面也明显改善天线装置的性能。特别有利的是,天线装置根据通信标准802.11p构造用于接收和发送在车对车或车对X通信中的信号(X=外部装置,如笔记本电脑、智能手机,也还有在车辆之外的外部装置例如交通控制设备、堵车检测单元、交通信号灯等)。该标准专门适合在车辆中这样的天线装置的移动应用。由此可以基于标准化,在每个车辆和每个任意的车辆或每个任意其它装置之间建立通信路径(亦即高频信号的信号传输)。
在本发明的扩展方案中,在控制单元上连接有发送-接收单元,该发送-接收单元在输出侧上与天线电缆相连接。由此能控制应在车辆和外部装置或另一车辆之间触发的某些服务或动作。因此例如可以由电子设备触发地将信号调制到天线电缆上,所述信号通过发送-接收单元传输到控制单元上,并且控制单元促使通过发送-接收单元将稍后通过发送路径输出到天线上的另外的信号调制到天线电缆上。对于如下情况,即离开发送-接收单元的调制到发送电缆上的信号通过发送路径发送到天线上,其方式为:这样操作开关单元,使得发送路径(并且不将接收路径)接通。如果该信号发射出了,那么可以、但不是必须再次切回到接收路径上。一般地,通过控制单元对开关单元的操作总是取决于,信号应由天线接收并且通过天线电缆转发到电子设备还是信号应从电子设备或者可能也从控制单元自身或者从至少一个连接在控制单元上的其它单元通过发送路径转发到天线上用以发射出。
在本发明的进一步扩展方案中,在控制单元上连接有频率检测单元,所述频率检测单元在输出侧与天线电缆相连接。电子设备的调制到天线电缆上的控制信号借助该频率检测单元来检测并且输出控制脉冲到控制单元上。所述控制脉冲促使控制单元去操作开关单元,以便在发送路径和接收路径之间切换。因此,借助所述频率检测单元产生或检测控制信号,以便根据在电子设备或天线装置中触发性的事件来操作在发送路径和接收路径之间切换的开关单元。因为高频信号应从电子设备通过天线电缆传输到天线上用以在那里进行发射,所以所述触发性的事件是这样的,即电子设备将如下的控制信号调制到天线电缆上,所述控制信号发给控制单元切换到发送路径上的信息。同样也适用如下的情况,即借助天线装置由天线接收到的高频信号应通过接收路径和天线电缆传输到电子设备上。
因此,利用按照本发明的天线装置不仅能在天线和电子设备之间传输高频信号(所谓的有用信号),而且也能将控制信号、诊断信号、必要时供电以及可能其它信号也调制到天线电缆上并且进行传输,从而只有所述天线电缆在带有其天线装置和远离其的(远程的)电子设备之间传输。因此,本发明充分利用如下效果,即天线电缆是在电子设备和天线之间唯一的传输媒介,所述天线电缆由不同类型的信号传输(有用信号、控制信号、诊断信号、电能传输以及类似物)使用并且因此能以有利的方式取消为了分别所提及的目而使用各一条电缆。由此可以避免车辆中耗费的电缆敷设并且带有远离电子设备的天线的天线装置仅通过唯一的天线电缆、通常情况下以同轴电缆来运行。由此以有利的方式不仅降低材料耗费而且降低装配耗费。
以类似的方式,给出按照本发明的用于运行天线装置的方法。如在之前已经描述过的天线装置方面那样,对此适用同样的实施方式和同样的优点。
附图说明
下面描述并且根据唯一的附图来阐述天线装置的实施例,所述天线装置也可以根据按照本发明的方法来运行。
具体实施方式
详细地示出地,天线装置1具有天线2。天线装置1直接与天线2或仅通过极短的信号路径与天线相连接并且设置在车辆的确定的位置上、通常情况下在车辆之外。天线装置1通过纯天线电缆3、优选同轴电缆与仅原理性示出的电子设备4相连接。在此重要的是,天线装置1的安装位置和电子设备4的安装位置明显彼此间隔开距离。该距离根据车辆的大小处于米的范围中。因此,本发明的已经描述的基本构思、即在电子设备4和天线装置1之间使用唯一的天线电缆3具有特殊意义。
在天线装置1内部设置有具有不同的信号输入端和信号输出端的控制单元5(微控制器)。此外,存在处于天线2和电子设备4之间的信号路径中的开关单元6、7,其中,借助所述开关单元6、7可以在接收路径8和发送路径9之间切换。开关单元6、7与控制单元5相连接,从而通过控制单元5的相应的开关脉冲来操作开关单元6、7。各开关单元总是同步切换,从而如例如在图中所示出那样,或者仅接收路径8接通(或者在切换之后发送路径9接通)。在所述两条路径8、9中根据相应路径的应用而加入放大器10、11。以特别有利的方式在接收路径8中加入低噪声的放大器10(LNA)和/或在发送路径9中加入功率放大器11(PA)。两个放大器10、11之一或者两个放大器10、11也可以、但不是必须与控制单元5相连接。如果它们相连接,那么放大器10的输入端LNA EN与控制单元的相应的输入端LNA EN相连接。所述可选地构成为可控放大器11的功率放大器也可以通过其输出端PA EN与控制单元5的输入端PA EN相连接。
此外,所述两个放大器10、11或者仅一个放大器(如在图中示出那样仅放大器11)可以配备有诊断接口(detect)并且通过控制单元5的相应的输入端(detect)相连接。
此外,在电子设备4和天线2之间的传输路径中连接有高通滤波器12。
对此补充地存在带通滤波器13,所述带通滤波器存在于天线电缆3通过发送-接收单元14到控制单元5之间的信号路径中。发送-接收单元14例如涉及用于车辆的无线电中央闭锁的传输单元。
根据无线电中央闭锁的工作原理来描述例如车辆关于X(X=用于无线电中央闭锁的远程操作)的基本构思。如果接收路径8接通并且由天线2接收用于无线电中央闭锁的远程操作的触发信号,那么该信号通过带通滤波器13和发送-接收单元14(Transceiver)转发到控制单元5上。该信号在控制单元5中滤出、解调和解码并且然后通过发送-接收单元14和带通滤波器13再次调制到天线电缆3上。信号从那里出发到达电子设备4,以便在那里触发动作(例如车门闭锁或车门解锁)。所述这样调制到天线电缆3上的控制信号不能被发射出,因为其由高通滤波器12所阻止。如果在由天线2接收到无线电远程操作的触发信号的时刻,不是接收路径8而是发送路径9应接通,那么可设想,控制单元5通过合适的类型和方式总是非常短暂地在接收路径8和发送路径9之间切换,以便无论如何保证,当高频信号由天线2接收到并且在该时刻发送路径9应接通时,总是短暂地切换到接收路径8上。为此通过带通滤波器15,频率检测单元16与确保开关单元6、7快速切换的控制单元5相连接。电子设备4的触发信号(开关单元6、7应接通接收路径8还是发送路径9)通过带通滤波器15到达频率检测单元16,频率检测单元又连接在控制单元5上并且将相应的控制信号给到开关单元6、7上用以切换。
最后,通过低通滤波器17还实现天线装置1的电源18。电源18例如是储能器,其通过调制到天线电缆3上的信号来充电。通过电源18实现对天线装置1的有源单元、特别是天线装置的控制单元5、天线装置的发送-接收单元14以及天线装置的频率检测单元16的供电。
如从附图的电路图中可得知,通过相应调谐的滤波器(高通滤波器12、带通滤波器13、带通滤波器15和低通滤波器17)确保,天线电缆3可以为不同的目的而由有用信号以及多个调制的控制信号、诊断信号或供电信号所使用。因此例如高通滤波器12保证,仅在大于1GHz范围中的信号可以通过天线电缆3传输。带通滤波器13确保,仅在433MHz周围的范围中的信号可以调制到天线电缆上。同样地,通过带通滤波器15确保,仅在20MHz周围的范围中的信号可以通过。最后低通滤波器17确保,仅明显低于40MHz的信号可以通过天线电缆3到达电源18。为了完整性而应提及,所提到的频率数据(它们也标记在图中)仅仅是示例性的并且可以对有用信号和控制信号所使用的频率进行调整。
作为另外的选项,控制单元5可以提供BLE(蓝牙低功耗)的功能。这意味着,电源18的供应不仅可以仅通过天线电缆3实现,而且附加地或也单独地可以通过电源路径19实现。
关于控制单元5还应提及,所述控制单元按照实施例具有通用输入/输出(GPIO)、模数转换器(ADC)、串行外设接口(SPI)和中断接口(INT0)。通过所述中断接口,例如当施加在控制单元5的确定的输入端上的值从高变化到低(或者反之亦然)、之前确定的时间间隔到期或者串行传输结束时,由控制单元5触发中断。
附图标记列表
1.天线装置
2.天线
3.天线电缆
4.电子设备
5.控制单元
6.开关单元
7.开关单元
8.接收路径
9.发送路径
10.低噪声放大器
11.功率放大器
12.高通滤波器
13.带通滤波器
14.发送-接收单元
15.带通滤波器
16.频率检测单元
17.低通滤波器
18.电源
19.电源路径
Claims (12)
1.用于车对X通信的天线装置(1),所述天线装置包括天线(2),其中,天线(2)通过天线电缆(3)与电子设备(4)相连接,并且高频信号通过天线电缆(3)在电子设备(4)和天线(2)之间传输以及反向传输,其特征在于,所述天线装置(1)包括控制单元(5)以及开关单元(6、7),所述开关单元由控制单元(5)控制,其中,借助于开关单元(6、7)在电子设备(4)与天线(2)之间的接收路径(8)和发送路径(9)之间进行切换,其中,所述天线装置(1)包括发送-接收单元(14)和频率检测单元(16),所述发送-接收单元(14)和频率检测单元(16)连接在控制单元(5)上,其中,所述发送-接收单元(14)和频率检测单元(16)在输出侧上与所述天线电缆(3)相连接,其中,借助所述频率检测单元(16)能够产生或检测控制信号,以便根据在电子设备(4)或天线装置(1)中的触发性的事件来操作在发送路径和接收路径之间切换的开关单元(6、7)。
2.根据权利要求1所述的天线装置(1),其特征在于,在接收路径(8)中设置有放大器,并且在发送路径(9)中设置有放大器。
3.根据权利要求1或2所述的天线装置(1),其特征在于,在控制单元(5)上连接有电源(18),所述电源在输出侧上与天线电缆(3)相连接。
4.根据权利要求2所述的天线装置(1),其特征在于,在接收路径(8)中设置有低噪声放大器(10)。
5.根据权利要求2或4所述的天线装置(1),其特征在于,在发送路径中设置有功率放大器(11)。
6.根据权利要求1或2所述的天线装置(1),其特征在于,所述车对X通信包括车对车通信。
7.用于运行用于车对X通信的天线装置(1)的方法,所述天线装置包括天线(2),其中,天线(2)通过天线电缆(3)与电子设备(4)相连接,并且高频信号通过天线电缆(3)在电子设备(4)和天线(2)之间传输以及反向传输,其特征在于,
所述天线装置(1)的控制单元(5)控制开关单元(6、7),其中,借助于开关单元(6、7)在电子设备(4)与天线(2)之间的接收路径(8)和发送路径(9)之间进行切换,其中,
在控制单元(5)上连接的发送-接收单元(14)由控制单元(5)来控制并且该发送-接收单元的输出信号通过所述天线电缆(3)来传输,和
所述电子设备(4)的控制信号通过所述天线电缆(3)和频率检测单元(16)传输到控制单元(5)上,
其中,借助所述频率检测单元(16)产生或检测控制信号,以便根据在电子设备(4)或天线装置(1)中触发性的事件来操作在发送路径和接收路径之间切换的开关单元(6、7)。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,在接收路径(8)中设置的放大器以及在发送路径(9)中设置的放大器由控制单元(5)来控制。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于,所述天线装置(1)的供电通过天线电缆(3)来实现。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,在接收路径(8)中设置的低噪声放大器(10)由控制单元(5)来控制。
11.根据权利要求8或10所述的方法,其特征在于,在发送路径中设置的功率放大器(11)由控制单元(5)来控制。
12.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于,所述车对X通信包括车对车通信。
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