CN112929048A - 一种双天线切换电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种双天线切换电路，包括：天线信号检测电路、射频开关电路和天线连接器电路；天线信号检测电路包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一三极管和第二三极管；射频开关电路分别与第五电阻的第一端口、第一天线连接器电路和第二天线连接器电路电连接，用于根据天线信号检测电路的检测信号切换天线连接器电路，天线连接器电路包括第一天线连接器电路和第二天线连接器电路。本申请能够解决现有技术无法实现自动的天线识别与线路切换，且存在天线功率损耗，效率低下的技术问题。

Description

一种双天线切换电路

技术领域

本申请涉及天线连接技术领域，尤其涉及一种双天线切换电路。

背景技术

目前GNSS天线在农业、航空、环境、海运、公共安全和灾难救援、铁路、空间、勘测与绘图等领域中发挥着很重要的作用。有源天线和无源天线各有优势，不少产品上需要根据不同使用场景来选择天线的种类。而现有的天线接口多仅能提供一类天线连通，无法兼容有源天线和无源天线的多种应用需求。

目前存在外部信号切换的操作方式无法实现接口类型识别，存在天线功率损耗，而且容易影响输出信号的准确度。另外还有一种利用切换弹片的内部和外部天线的切换机制，但是该方法中的结构件机械易磨损失效，且其体积比电子元器件大，所占面积较大，不利于满足产品的小型化需求。

发明内容

本申请提供了一种双天线切换电路，用于解决现有技术无法实现自动的天线识别与线路切换，且存在天线功率损耗，效率低下的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种双天线切换电路，包括：天线信号检测电路、射频开关电路和天线连接器电路；

所述天线信号检测电路包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一三极管和第二三极管；

所述射频开关电路分别与所述第五电阻的第一端口、第一天线连接器电路和第二天线连接器电路电连接，用于根据所述天线信号检测电路的检测信号切换所述天线连接器电路，所述天线连接器电路包括第一天线连接器电路和第二天线连接器电路。

可选的，所述天线信号检测电路的所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极电连接；

所述第一三极管的发射极与所述第二电阻的第一端口连接，所述第二电阻的第二端口分别与所述第一电阻的第一端口、所述第一电容的第一端口和供电电源连接；

所述第一三极管的集电极分别所述第一三极管的基极和所述第三电阻的第一端口连接，所述第三电阻的第二端口接地；

所述第二三极管的发射极分别与所述第一电阻的第二端口、所述第一电容的第二端口和目标天线连接；

所述第二三极管的集电极分别与所述第四电阻的第一端口和第五电阻的第二端口连接，所述第四电阻的第二端口接地。

可选的，所述射频开关电路包括选通接口、第一连接接口和第二连接接口，所述第一连接接口与所述第一天线连接器电路连接，所述第二连接接口与所述第二天线连接器电路连接；

所述选通接口与所述第五电阻的第一端口连接；

所述射频开关电路通过所述选通接口与所述第一连接接口导通选取所述第一天线连接器电路；

所述射频开关电路通过所述选通接口与所述第二连接接口导通选取所述第二天线连接器电路。

可选的，所述射频开关电路还包括：射频信号源；

所述射频信号源用于为所述射频开关电路提供射频信号，用于开关导通。

可选的，所述第一天线连接器电路包括第二电容、第一电感、第二电感、第六电阻、第七电阻和第一连接器；

所述第六电阻的第一端口与所述第一连接接口相连，所述第六电阻的第二端口分别与所述第二电感的第一端口和所述第七电阻的第一端口连接；

所述第一连接器的第一端口分别与所述第一电感的第一端口、所述第二电容的第一端口和所述第七电阻的第二端口连接；

所述第一电感的第二端口与目标天线连接，所述第二电感的第二端口、所述第二电容的第二端口和所述第一连接器的第二端口均接地。

可选的，所述第二天线连接器电路包括第三电感、第三电容、第八电阻和第二连接器；

所述第二连接接口分别与所述第三电感的第一端口和所述第八电阻的第一端口连接；

所述第二连接器的第一端口分别与所述第八电阻的第二端口和所述第三电容的第一端口连接；

所述第三电感的第二端口、所述第三电容的第二端口和所述第二连接器的第二端口均接地。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请中，提供了一种双天线切换电路，包括：天线信号检测电路、射频开关电路和天线连接器电路；天线信号检测电路包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一三极管和第二三极管；射频开关电路分别与第五电阻的第一端口、第一天线连接器电路和第二天线连接器电路电连接，用于根据天线信号检测电路的检测信号切换天线连接器电路，天线连接器电路包括第一天线连接器电路和第二天线连接器电路。

本申请提供的一种双天线切换电路，通过由电阻、电容和三极管构成的天线信号检测电路检测天线的电信号，通过电信号判断天线的有源和无源类型；同时分别为不同类型的天线设计匹配的天线连接器电路；通过连接在天线信号检测电路与天线连接器电路之间的射频开关电路进行电路的选通，即切换，不仅可以实现天线类型的自动识别，而且能够同时提供不同的连接器电路，更能满足实际应用的要求；内部切换仅涉及开关的选通，功耗少，反应速度快。因此，本申请能够解决现有技术无法实现自动的天线识别与线路切换，且存在天线功率损耗，效率低下的技术问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种双天线切换电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种双天线切换电路的拓扑电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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。

为了便于理解，请参阅图1和图2，本申请提供的一种双天线切换电路的实施例，包括：天线信号检测电路101、射频开关电路102和天线连接器电路103；

天线信号检测电路101包括第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一三极管Q1和第二三极管Q2；

射频开关电路102分别与第五电阻R5的第一端口、第一天线连接器电路和第二天线连接器电路电连接，用于根据天线信号检测电路的检测信号切换天线连接器电路103，天线连接器电路包括第一天线连接器电路和第二天线连接器电路。

天线信号检测电路101检测的是对接口处的天线类型进行检测，检测的依据是天线接口传入的电信号，具体的有源天线的电信号与无源天线的电信号存在明显差别，因此，可以根据电信号判断天线是何种类型。天线信号检测电路主要由电阻、电容和三极管构成，其中三极管能够有效地将天线的电信号进行放大，便于提高信号检测的准确度。

射频开关电路是根据射频信号进行开关导通的电路，主要器件是二合一射频开关，该开关包括选择接口和两个带连通接口，可以根据不同的需求触发二合一射频开关进行不同电路的切换操作。具体的图2中是以芯片的形式描述射频开关电路，其中，引脚的选择性导通即为射频开关的导通。

天线连接器电路是针对天线类型设计的，不同的天线插入器件中，本实施例的系统都能提供对应的天线连接器电路与之匹配，增强系统的天线接口的兼容性；本实施例中主要讨论的接入天线类型是有源天线和无源天线，请参阅图2，与有源天线匹配的天线连接器电路是包括第二电容C2和第二电感L2的部分电路；与无源天线匹配的天线连接器电路是包括第三电容C3和第三电感L3的部分电路。通过射频开关的切换，可以根据不同的天线类型实现自适应的天线连接器电路的切换操作。

进一步地，天线信号检测电路101的第一三极管Q1的基极与第二三极管Q2的基极电连接；

第一三极管Q1的发射极与第二电阻R2的第一端口连接，第二电阻R2的第二端口分别与第一电阻R1的第一端口、第一电容C1的第一端口和供电电源连接；

第一三极管Q1的集电极分别与第二三极管Q2的基极和第三电阻R3的第一端口连接，第三电阻R3的第二端口接地；

第二三极管Q2的发射极分别与第一电阻R1的第二端口、第一电容C1的第二端口和目标天线连接；

第二三极管Q2的集电极分别与第四电阻R4的第一端口和第五电阻R5的第二端口连接，第四电阻R4的第二端口接地。

请参阅图2，天线信号检测电路中存在两个相对的三极管，即Q1和Q2，主要用于信号放大，为信号检测提供便利。三极管的1为基极，2为发射极，3为集电极。

具体的，3V3_GNSS为供电电源，主要为天线信号检测电路提供电源，ANT_GNSS_PWR即为目标天线接口，用于连接目标天线，图2中的电阻或者电容的取值仅为样例，还可以根据实际情况进行任意值的选取，在此不作限定。

进一步地，射频开关电路102包括选通接口、第一连接接口和第二连接接口，第一连接接口与第一天线连接器电路连接，第二连接接口与所述第二天线连接器电路连接；

选通接口与第五电阻R5的第一端口连接；

射频开关电路通过选通接口与第一连接接口导通选取第一天线连接器电路；

射频开关电路通过选通接口与第二连接接口导通选取第二天线连接器电路。

选通接口、第一连接接口和第二连接接口即为二合一开关的几个接口，射频开关电路连接在天线信号检测电路与天线连接器电路之间。请参阅图2，若A为第一连接接口，那么与其连接的即为第一天线连接器电路，相匹配的天线类型是有源天线；B则为第二连接接口，与其连接的是第二天线连接器电路，相匹配的天线类型是无源天线接口；S0为选通接口，与天线信号检测侧电路中的第五电阻的第一端口连接，接收检测信号。

进一步地，射频开关电路102还包括：射频信号源；

射频信号源用于为射频开关电路提供射频信号，用于开关导通。图2中的U1 GNSSIC即为射频信号源，用于提供射频信号。除了信号源之外，射频开关电路U2 RF SWITCH还包括接地引脚S1。

进一步地，第一天线连接器电路包括第二电容C2、第一电感L1、第二电感L2、第六电阻R6、第七电阻R7和第一连接器；

第六电阻R6的第一端口与第一连接接口相连，第六电阻R6的第二端口分别与第二电感L2的第一端口和第七电阻R7的第一端口连接；

第一连接器J1的第一端口分别与第一电感L1的第一端口、第二电容C2的第一端口和第七电阻R7的第二端口连接；

第一电感L1的第二端口与目标天线连接，第二电感L2的第二端口、第二电容C2的第二端口和第一连接器的第二端口均接地。

第一天线连接器电路为插入接口的天线为有源天线时选取的连接器电路，主要由电阻、电感和电容构成；第一电感L1与目标天线的接口连接，通过ANT_GNSS_PWR为接入的天线提供天线负载。

进一步地，第二天线连接器电路包括第三电感L3、第三电容C3、第八电阻R8和第二连接器；

第二连接接口分别与第三电感L3的第一端口和第八电阻R8的第一端口连接；

第二连接器J2的第一端口分别与第八电阻的第二端口和第三电容的第一端口连接；

第三电感L3的第二端口、第三电容C3的第二端口和第二连接器的第二端口均接地。

第二天线连接器电路为插入接口的天线为无源天线或者未插入有源天线时选取的连接器电路，主要由单个的电阻、电感和电容构成，电路结构相对简易。

通过以上电路连接方式，本申请实施例中的一种双天线切换电路的工作模式可以划分为两种：

有源天线工作模式：由于有源天线为负载，使得ANT_GNSS_PWR接口处的电压降低，具体的，低至小于第二三极管Q2的基极1处的电压，且比第二三极管Q2的导通电压低，使得第二三极管Q2的发射极2和集电极3均关断，此时，由于射频开关电路中的二合一射频开关的选通接口S0对应的引脚通过第五电阻R5和第四电阻R4接地，即S0处的电平为0，而射频开关电路中的引脚S1也是接地，所以射频开关电路中的二合一射频开关就会选通引脚A，与第一天线连接器电路导通，即导通有源天线对应的天线连接器电路。

无源天线工作模式：当无源天线接入ANT_GNSS_PWR接口，或者有源天线未接入时，第一三极管Q1的发射极2处的电压约等于供电电源3V3_GNSS，第一三极管Q1的基极1与集电极3导通，并通过第三电阻R3接地，因第一三极管Q1的发射极2处的电压大于基极1处的电压，且大于第一三极管Q1的导通电压，因此，第一三极管Q1的发射极2和集电极3完全导通。由于第二电阻R2和第三电阻R3的分压作用，导致第一三极管Q1的基极1电压低于供电电源3V3_GNSS，且ANT_GNSS_PWR与3V3_GNSS电压相同，即第二三极管Q2的发射极2处的电压大于其基极1处的电压，且大于其对应的导通电压，使得第二三极管Q2的发射极2和集电极3完全导通，第二三极管Q2的集电极3处的电压约等于ANT_GNSS_PWR，经过第二电阻R5使得射频开关电路中的二合一射频开关的选通接口S0为高电平，即S0＝1，而射频开关电路中的引脚S1也是接地，即S1＝0，此时，射频开关电路就会通过二合一射频开关选通引脚B，与第二天线连接器电路导通，即导通无源天线对应的天线连接器电路。

本申请实施例提供的一种双天线切换电路，通过由电阻、电容和三极管构成的天线信号检测电路检测天线的电信号，通过电信号判断天线的有源和无源类型；同时分别为不同类型的天线设计匹配的天线连接器电路；通过连接在天线信号检测电路与天线连接器电路之间的射频开关电路进行电路的选通，即切换，不仅可以实现天线类型的自动识别，而且能够同时提供不同的连接器电路，更能满足实际应用的要求；内部切换仅涉及开关的选通，功耗少，反应速度快。因此，本申请实施例能够解决现有技术无法实现自动的天线识别与线路切换，且存在天线功率损耗，效率低下的技术问题。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：RandomAccess Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种双天线切换电路，其特征在于，包括：天线信号检测电路、射频开关电路和天线连接器电路；

所述天线信号检测电路包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一三极管和第二三极管；

所述射频开关电路分别与所述第五电阻的第一端口、第一天线连接器电路和第二天线连接器电路电连接，用于根据所述天线信号检测电路的检测信号切换所述天线连接器电路，所述天线连接器电路包括第一天线连接器电路和第二天线连接器电路。

2.根据权利要求1所述的双天线切换电路，其特征在于，所述天线信号检测电路的所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极电连接；

所述第一三极管的发射极与所述第二电阻的第一端口连接，所述第二电阻的第二端口分别与所述第一电阻的第一端口、所述第一电容的第一端口和供电电源连接；

所述第一三极管的集电极分别所述第二三极管的基极和所述第三电阻的第一端口连接，所述第三电阻的第二端口接地；

所述第二三极管的发射极分别与所述第一电阻的第二端口、所述第一电容的第二端口和目标天线连接；

所述第二三极管的集电极分别与所述第四电阻的第一端口和第五电阻的第二端口连接，所述第四电阻的第二端口接地。

3.根据权利要求1所述的双天线切换电路，其特征在于，所述射频开关电路包括选通接口、第一连接接口和第二连接接口，所述第一连接接口与所述第一天线连接器电路连接，所述第二连接接口与所述第二天线连接器电路连接；

所述选通接口与所述第五电阻的第一端口连接；

所述射频开关电路通过所述选通接口与所述第一连接接口导通选取所述第一天线连接器电路；

所述射频开关电路通过所述选通接口与所述第二连接接口导通选取所述第二天线连接器电路。

4.根据权利要求1或3所述的双天线切换电路，其特征在于，所述射频开关电路还包括：射频信号源；

所述射频信号源用于为所述射频开关电路提供射频信号，用于开关导通。

5.根据权利要求3所述的双天线切换电路，其特征在于，所述第一天线连接器电路包括第二电容、第一电感、第二电感、第六电阻、第七电阻和第一连接器；

所述第六电阻的第一端口与所述第一连接接口相连，所述第六电阻的第二端口分别与所述第二电感的第一端口和所述第七电阻的第一端口连接；

所述第一连接器的第一端口分别与所述第一电感的第一端口、所述第二电容的第一端口和所述第七电阻的第二端口连接；

所述第一电感的第二端口与目标天线连接，所述第二电感的第二端口、所述第二电容的第二端口和所述第一连接器的第二端口均接地。

6.根据权利要求3所述的双天线切换电路，其特征在于，所述第二天线连接器电路包括第三电感、第三电容、第八电阻和第二连接器；

所述第二连接接口分别与所述第三电感的第一端口和所述第八电阻的第一端口连接；

所述第二连接器的第一端口分别与所述第八电阻的第二端口和所述第三电容的第一端口连接；

所述第三电感的第二端口、所述第三电容的第二端口和所述第二连接器的第二端口均接地。

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