CN109935950B - 一种天线供电电路及天线 - Google Patents

Abstract

一种天线供电电路，其包括：电源模块、单片机模块以及至少一个包括了第一控制单元、第二控制单元、开关单元以及第一保护单元的供电电路模块。通过设置至少一个供电电路模块接收单片机模块输出的供电使能信号进行控制接通或断开电源模块向天线供电，断开电源模块向天线供电时为无源天线，接通电源模块向天线供电时为有源天线，可以兼容无源和有源天线以满足不同场合的需求，并且在接通电源模块向天线供电时，还可以通过供电电路模块接收单片机模块监测天线短路状态输出的电平检测信号，能够在天线短路时，供电电路模块能够切断电源模块向天线供电，从而保护天线电源不受损害。

Description

一种天线供电电路及天线

技术领域

本发明属于天线供电技术领域，尤其涉及一种天线供电电路及天线。

背景技术

目前，天线可分为有源天线和无源天线，无源天线只包括接收天线模块，可以满足一般的性能要求；而有源天线内部集成了接收天线模块、低噪声放大模块、电源供给模块，可适用于性能要求较高的场合；虽然可以针对于不同的场合需求来选择不同类型的天线以节省不必要的花费，但是，由于某些特殊的场合需求，使得天线要在室外使用，但是，长期经受风吹日晒雨淋会导致天线的外表皮破损，容易造成天线短路现象，对于无源天线，短路可能会影响信号质量，而对于有源天线，短路可能会对设备造成损害。

因此，传统的技术方案中存在的天线供电电路存在无法通过兼容无源和有源天线进行监测天线短路状态来保护天线的问题。

发明内容

本发明提供一种天线供电电路，旨在解决传统的技术方案中存在的无法通过兼容无源和有源天线进行监测天线短路状态来保护天线的问题。

本发明是这样实现的，一种天线供电电路，包括：

被配置为供电的电源模块；

被配置为输出供电使能电平信号和检测天线短路状态以输出电平检测信号的单片机模块；及

至少一个与所述单片机模块、所述天线以及所述电源模块连接，被配置为接通或断开所述电源模块供电的供电电路模块；其中，所述供电电路模块包括：

与所述单片机模块的短路检测端和所述电源模块的第一电源端连接，被配置为根据所述电平检测信号输出第一电平控制信号的第一控制单元；

与所述单片机模块的供电使能端、所述第一控制单元以及所述电源模块的第一电源端连接，被配置为根据所述供电使能电平信号和所述第一电平控制信号输出第二电平控制信号的第二控制单元；

与所述第二控制单元、所述电源模块的第二电源端以及所述天线连接，被配置为根据所述第二电平控制信号断开或接通所述电源模块向所述天线供电的开关单元；及

连接于所述天线和所述单片机模块的短路检测端之间，被配置为防止电流倒灌至所述单片机模块的短路检测端的第一保护单元。

此外，还提供了一种天线，包括上述的天线供电电路。

上述的天线供电电路，通过设置至少一个供电电路模块接收单片机模块输出的供电使能信号进行控制接通或断开电源模块向天线供电，断开电源模块向天线供电时为无源天线，接通电源模块向天线供电时为有源天线，可以兼容无源和有源天线以满足不同场合的需求；此外，在接通电源模块向天线供电时，还可以通过供电电路模块接收单片机模块监测天线短路状态输出的电平检测信号，能够在天线短路时，供电电路模块能够切断电源模块向天线供电，从而保护天线电源不受损害。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的天线供电电路的模块示意图；

图2为本发明另一实施例提供的天线供电电路的模块示意图；

图3为本发明一实施例提供的天线供电电路的电路原理图；

图4为本发明另一实施例提供的天线供电电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明较佳实施例提供的天线供电电路模块示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

参考图1，天线供电电路包括：电源模块30、单片机模块20以及至少一个包括了第一控制单元101、第二控制单元102、开关单元103以及第一保护单元104的供电电路模块10。

其中，电源模块30被配置为供电；单片机模块20被配置为输出供电使能电平信号和检测天线短路状态以输出电平检测信号；各个供电电路模块10与单片机模块20、天线以及电源模块30连接，被配置为接通或断开电源模块30供电。具体的，第一控制单元101与单片机模块20的短路检测端ANT_STA和电源模块30的第一电源端连接，被配置为根据电平检测信号输出第一电平控制信号；第二控制单元102与单片机模块20的供电使能端ANT_ENA、第一控制单元101以及电源模块30的第一电源端连接，被配置为根据供电使能电平信号和第一电平控制信号输出第二电平控制信号；开关单元103与第二控制单元102、电源模块30的第二电源端以及天线连接，被配置为根据第二电平控制信号断开或接通电源模块30向天线供电；第一保护单元104连接于天线和单片机模块20的短路检测端ANT_STA之间，被配置为防止电流倒灌至单片机模块20的短路检测端。

在其中一个实施例中，参考图3，各个供电电路模分别与单片机模块20的多个供电使能端ANT_ENA和单片机模块20的多个短路检测端ANT_STA一一对应连接，被分别配置为对多路天线进行独立供电。

如上述，通过设置至少一个供电电路模块10接收单片机模块20输出的供电使能信号进行控制接通或断开电源模块30向天线供电，断开电源模块30向天线供电时为无源天线，接通电源模块30向天线供电时为有源天线，可以兼容无源和有源天线以满足不同场合的需求。在接通电源模块30向天线供电时，还可以通过供电电路模块10接收单片机模块20监测天线短路状态输出的电平检测信号，能够在天线短路时，供电电路模块10包括的开关单元103不导通以停止电源模块30向天线供电，从而保护天线电源不受损害。

在其中一个实施例中，参考图2，第一控制单元101包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第一开关管Q1，第一电阻R1的第一端和第三电阻R3的第一端均与电源模块30的第一电源端连接，第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第一端共接作为第一控制单元101的短路信号输入端并与单片机模块20的短路检测端ANT_STA连接，第二电阻R2的第二端与第一开关管Q1的控制端连接，第一开关管Q1的输出端接地，第三电阻R3的第二端与第一开关管Q1的输入端共接作为第一控制单元101的控制信号输出端。在本实施例中，第一开关管Q1可以由NPN型三极管实现，NPN型三极管的基极、集电极以及发射极分别为第一开关管Q1的控制端、输入端和输出端。在其他的实施例中，第一开关管Q1还可以由PNP型三极管实现。

在其中一个实施例中，参考图2，第二控制单元102包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二开关管Q2以及第三开关管Q3；第四电阻R4的第一端作为第二控制单元102的控制信号输入端并与第一控制单元101的控制信号输出端，第四电阻R4的第二端与第二开关管Q2的控制端共接作为第二控制单元102的供电使能输入端并与单片机模块20的供电使能端ANT_ENA连接，第二开关管Q2的输出端接地，第二开关管Q2的输入端、第五电阻R5的第一端以及第六电阻R6的第一端共接，第五电阻R5的第二端与电源模块30的第一电源端连接，第六电阻R6的第二端、第七电阻R7的第一端以及第三开关管Q3的控制端共接，第七电阻R7的第二端和第三开关管Q3的输出端共接于地，第三开关管Q3的输入端作为第二控制单元102的控制信号输出端并与开关单元103连接。在本实施例中，第二开关管Q2可以由NPN型三极管实现，NPN型三极管的基极、集电极以及发射极分别为第二开关管Q2的控制端、输入端和输出端。第三开关管Q3可以由NPN型三极管实现，NPN型三极管的基极、集电极以及发射极分别为第三开关管Q3的控制端、输入端和输出端。在其他的实施例中，第二开关管Q2和第三开关管Q3还可以由PNP型三极管实现。

在其中一个实施例中，参考图2，开关单元103包括：第八电阻R8和第四开关管Q4，第八电阻R8的第一端与开关管的控制端共接作为开关单元103的控制信号输入端，第八电阻R8的第二端与第四开关管Q4的输入端共接作为开关单元103的电压输入端，第四开关管Q4的输出端作为开关单元103的电压输出端并与天线连接。在本实施例中，第四开关管Q4可以由PMOS管实现，PMOS管的栅极、源极以及漏极分别为第四开关管Q4的控制端、输入端以及输出端。在其他的实施例中，第四开关管Q4还可以由NMOS管实现。当该天线供电电路包括多个供电电路模块10，那么包括多个开关单元103，即需要多个第四开关管Q4，可采用集成了多个开关管的开关芯片来实现，例如：如图2和4所示，当该天线供电电路包括两个供电电路模块10即需要两个第四开关管Q4，那么可采用集成了两个开关管的开关芯片来实现，即可采用型号为IRF7304的开关芯片来实现。

在其中一个实施例中，参考图2，第一保护单元104包括第一二极管D1，第一二极管D1的阴极与天线连接，第一二极管D1的阳极与单片机模块20的短路检测端ANT_STA连接。例如，当天线电源端的电压为12V时，经过第一保护单元104的电平转换后使单片机模块20的短路检测端ANT_STA的电压为3.3V。

在其中一个实施例中，参考图2，供电电路模块10还包括：连接于电源模块30的第二电源端和开关单元103的电压输入端之间，被配置为滤波处理的滤波单元106。在其中一个实施例中，滤波单元106包括第一磁珠FB1。在其他实施例中，滤波单元106可以为电感器。

在其中一个实施例中，参考图2，供电电路模块10还包括：连接于开关单元103的电压输出端和天线之间，用于保护天线的第二保护单元105。在本实施例中，第二保护单元105可以由保险丝或熔断丝FUSE1实现。

在其中一个实施例中，参考图4，该供电电路模块10还包括：连接于开关单元103的电压输出端和第二保护单元之间，被配置为指示天线是否短路的指示模块107。在本实施例中，指示模块107包括第一LED灯LED1和第十电阻R10，第一LED灯LED1的阳极连接至开关单元103的电压输出端和第二保护单元之间，第一LED灯LED1的阴极与第十电阻R10的第一端连接，第十电阻R10的第二端接地。

下面以图3为例对上述天线供电电路的工作原理进行说明，详述如下：

通过单片机模块20的供电使能端ANT_ENA输出使能电平信号，供电电路模块10接收单片机模块20输出的供电使能信号进行控制接通或断开电源模块30向天线供电。

当单片机模块20的供电使能端ANT_ENA输出使能电平信号为高电平时，第二开关管Q2导通，由于第二开关管Q2的发射极接地，使得第五电阻R5的第一端和第六电阻R6的第一端的共接点电压接近0V，从而导致第三开关管Q3不导通，进而控制开关单元103包括的第四开关管Q4断开，使电源模块30不向天线供电，此时可以作为无源天线。

当单片机模块20的供电使能端ANT_ENA输出使能电平信号为低电平时，第二开关管Q2不导通，但由于第五电阻R5的第二端与电源模块30的第二电源端连接，电源模块30向第二控制单元102输出的电压经过第五电阻R5和第六电阻R6分压后，使得第三开关管Q3导通，进而控制开关单元103包括的第四开关管Q4导通，使得电源模块30的第二电源端可以通过第四开关管Q4向天线供电，此时可以作为有源天线。

当电源模块30的第二电源端向天线供电时，单片机模块20的短路检测端ANT_STA监测天线电源端的短路状态，当天线正常工作时天线电源端为高电平，此时单片机模块20的短路检测端ANT_STA检测到的电平检测信号也为高电平，而当单片机模块20的短路检测端ANT_STA检测到的电平检测信号也为低电平时，说明天线发生短路故障，从而使第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第一端的共接点电压为0V，进而使第一开关管Q1不导通，因此电源模块30的第一电源端输出的电压经过第三电阻R3和第四电阻R4分压后使第二开关管Q2导通，由于第二开关管Q2的发射极接地，使得第五电阻R5的第一端和第六电阻R6的第一端的共接点电压接近0V，从而导致第三开关管Q3不导通，进而控制开关单元103包括的第四开关管Q4断开以停止源模块向天线供电，从而保护天线电源不受损害。

此外，还提供了一种天线，包括上述的天线供电电路。

本发明的有益效果：

(1)设置至少一个供电电路模块接收单片机模块输出的供电使能信号进行控制接通或断开电源模块向天线供电，断开电源模块向天线供电时为无源天线，接通电源模块向天线供电时为有源天线，可以兼容无源和有源天线以满足不同场合的需求。

(2)在接通电源模块向天线供电时，还可以通过供电电路模块接收单片机模块监测天线短路状态输出的电平检测信号，能够在天线短路时，供电电路模块能够切断电源模块向天线供电，从而保护供电电源不受损害。

(3)多个供电电路模块可以组合叠加，可以分别对多路天线进行独立的短路监测，从而保护供电电源的安全。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种天线供电电路，其特征在于，所述天线供电电路包括：

被配置为供电的电源模块；

被配置为输出供电使能电平信号和检测天线短路状态以输出电平检测信号的单片机模块；及

至少一个与所述单片机模块、所述天线以及所述电源模块连接，被配置为接通或断开所述电源模块供电的供电电路模块；

其中，所述供电电路模块包括：

与所述单片机模块的短路检测端和所述电源模块的第一电源端连接，被配置为根据所述电平检测信号输出第一电平控制信号的第一控制单元；

与所述单片机模块的供电使能端、所述第一控制单元以及所述电源模块的第一电源端连接，被配置为根据所述供电使能电平信号和所述第一电平控制信号输出第二电平控制信号的第二控制单元；

与所述第二控制单元、所述电源模块的第二电源端以及所述天线连接，被配置为根据所述第二电平控制信号断开或接通所述电源模块向所述天线供电的开关单元；

连接于所述电源模块的第二电源端和所述开关单元的电压输入端之间，被配置为滤波处理的滤波单元；及

连接于所述天线和所述单片机模块的短路检测端之间，被配置为防止电流倒灌至所述单片机模块的短路检测端的第一保护单元；

各个所述供电电路模分别与所述单片机模块的多个供电使能端和所述单片机模块的多个短路检测端一一对应连接，被分别配置为对多路所述天线进行独立供电。

2.如权利要求1所述的天线供电电路，其特征在于，所述第一控制单元包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第一开关管，所述第一电阻的第一端和所述第三电阻的第一端均与所述电源模块的第一电源端连接，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端共接作为所述第一控制单元的短路信号输入端并与所述单片机模块的短路检测端连接，所述第二电阻的第二端与所述第一开关管的控制端连接，所述第一开关管的输出端接地，所述第三电阻的第二端与所述第一开关管的输入端共接作为所述第一控制单元的控制信号输出端。

3.如权利要求1所述的天线供电电路，其特征在于，所述第二控制单元包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二开关管以及第三开关管；

所述第四电阻的第一端作为所述第二控制单元的控制信号输入端并与所述第一控制单元的控制信号输出端，所述第四电阻的第二端与所述第二开关管的控制端共接作为所述第二控制单元的供电使能输入端并与所述单片机模块的供电使能端连接，所述第二开关管的输出端接地，所述第二开关管的输入端、所述第五电阻的第一端以及所述第六电阻的第一端共接，所述第五电阻的第二端与所述电源模块的第一电源端连接，所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第一端以及所述第三开关管的控制端共接，所述第七电阻的第二端和所述第三开关管的输出端共接于地，所述第三开关管的输入端作为所述第二控制单元的控制信号输出端并与所述开关单元连接。

4. 如权利要求1所述的天线供电电路，其特征在于，所述开关单元包括：第八电阻和第四开关管，所述第八电阻的第一端与所述开关管的控制端共接作为所述开关单元的控制信号输入端，所述第八电阻的第二端与所述第四开关管 的输入端共接作为所述开关单元的电压输入端，所述第四开关管的输出端作为所述开关单元的电压输出端并与所述天线连接。

5.如权利要求1所述的天线供电电路，其特征在于，所述第一保护单元包括第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述天线连接，所述第一二极管的阳极与所述单片机模块的短路检测端连接。

6.如权利要求1所述的天线供电电路，其特征在于，所述滤波单元包括第一磁珠。

7.如权利要求1所述的天线供电电路，其特征在于，所述供电电路模块还包括：连接于所述开关单元的电压输出端和所述天线之间，用于保护所述天线的第二保护单元。

8.一种天线，包括权利要求1至7任一项所述的天线供电电路。