CN113726622A - 一种通信设备、塔放设备及其自动切换电路 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种通信设备、塔放设备及其自动切换电路，该自动切换电路包括调制解调器、切换芯片、反相器以及电平转换电路，调制解调器和切换芯片以及电平转换电路耦接，电平转换电路通过反相器耦接切换芯片；电平转换电路从调制解调器的发射端获取输出信号，并根据输出信号产生控制信号；切换芯片通过反相器获取控制信号，并根据控制信号自动切换为接收模式或者发送模式。本申请电平转换电路根据调制解调器输出的不同输出信号，能够产生不同的控制信号，进而实现控制切换芯片自动切换收发模式，无需软件干预以及额外的集成芯片，降低成本。

Description

一种通信设备、塔放设备及其自动切换电路
技术领域
本申请涉及通信领域，特别是一种通信设备、塔放设备及其自动切换电路。
背景技术
RS485总线是一种串行半双工的一主多从式通信总线，即主站(基站)通过RS485总线发送时，具有总线控制权，从站(塔放或天线)不能发送，RS485总线为发送模式；从站(天线)通过RS485总线发送时，主站不能发送，RS485总线为接收模式。
现有的RS485总线通过集成芯片内置功能引脚来控制切换发送模式和接收模式，例如集成的AISG调制解调器，导致成本高。
发明内容
本申请提供一种通信设备、塔放设备及其自动切换电路，以解决现有技术中成本高的问题。
为解决上述技术问题。本申请采用的一个技术方案是：提供一种自动切换电路，该自动切换电路包括调制解调器、切换芯片、反相器以及电平转换电路，调制解调器和切换芯片以及电平转换电路耦接，电平转换电路通过反相器耦接切换芯片；电平转换电路从调制解调器的发射端获取输出信号，并根据输出信号产生控制信号；切换芯片通过反相器获取控制信号，并根据控制信号切换为接收模式或者发送模式。
其中，电平转换电路包括第一电容、第二电容、第一电阻和第一二极管，反相器的第一端与第一电容的一端、第一电阻的一端和第一二极管的正极连接，第一电容的另一端接地，第一电阻的另一端接收第一电压，第一二极管的负极与调制解调器的发射端连接，反相器的第二端接地，反相器的第三端接收第二电压，反相器的第四端分别与切换芯片的第一使能端和第二使能端连接。
其中，在调制解调器的发射端处于空闲状态时，第一电容完成充电，反相器的第一端为高电平，反相器的第四端输出低电平，切换芯片进入接收模式。
其中，在调制解调器的发射端发送数据，且数据为低电平时，第一电容通过第一二极管放电，反相器的第一端为低电平，反相器的第四端输出高电平，切换芯片进入发送模式。
其中，在调制解调器的发射端发送数据，且数据为高电平时，第一电容通过第一电阻进行充电，第一电容的电压小于反相器的阈值电压，反相器的第一端为低电平，反相器的第四端输出高电平，切换芯片保持发送模式。
其中，在调制解调器的发射端停止发送数据时，第一电容通过第一电阻进行充电，第一电容的电压大于反相器的阈值电压，反相器的第一端为高电平，反相器的第四端输出低电平，切换芯片进入接收模式。
其中，第一电容通过第一电阻进行充电至预设的充电时间，第一电容的电压大于反相器的阈值电压，充电时间大于调制解调器发送一个字节数据的传输时间。
其中，反相器还包括第二电容，反相器的第三端与第二电容的一端连接，第二电容的另一端接地。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是：提供一种塔放设备，塔放设备包括滤波器、低噪声放大器和如上述的自动切换电路，滤波器耦接低噪声放大器，低噪声放大器耦接自动切换电路。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是：提供一种通信设备，通信设备包括电源模块和如上述的塔放设备，电源模块耦接塔放设备。
本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请一种自动切换电路，该自动切换电路包括调制解调器、切换芯片、反相器以及电平转换电路，调制解调器和切换芯片以及电平转换电路耦接，电平转换电路通过反相器耦接切换芯片；电平转换电路从调制解调器的发射端获取输出信号，并根据输出信号产生控制信号；切换芯片通过反相器获取控制信号，并根据控制信号切换为接收模式或者发送模式。本申请电平转换电路根据调制解调器输出的不同输出信号，能够产生不同的控制信号，进而实现控制切换芯片自动切换收发模式，无需软件干预，也无需额外的集成芯片，降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请自动切换电路的一实施例的电路示意图；
图2是本申请自动切换电路的另一实施例的电路示意图；
图3是本申请自动切换电路工作波形图；
图4是本申请塔放设备的一实施例的电路示意图；
图5是本申请通信设备的一实施例的电路示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。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的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。
本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对发明所提供的自动切换电路做进一步详细描述。
请参阅图1，图1是本申请自动切换电路的一实施例的电路示意图。自动切换电路100包括电平转换电路110、反相器U1、切换芯片120和调制解调器130。
调制解调器130和切换芯片120以及电平转换电路110耦接，电平转换电路110通过反相器U1耦接切换芯片120；电平转换电路110从调制解调器130的发射端获取输出信号，并根据输出信号产生控制信号；切换芯片120通过反相器U1获取控制信号，并根据控制信号自动切换为接收模式或者发送模式。
其中，电平转换电路110根据输出信号产生第一电平或第二电平，反相器U1将产生的电平信号进行反转，即将第一电平反转为第二电平，将第二电平反转为第一电平。切换芯片120的第一使能端和第二使能端与反相器U1的输出端连接；在控制信号为第一电平时，即切换芯片120接收到反相器U1输出的第二电平，切换芯片120的第一使能端工作，切换芯片120进入接收模式；在控制信号为第二电平时，即切换芯片120接收到反相器U1输出的第一电平，切换芯片120的第二使能端工作，切换芯片120进入发送模式。
可选地，第一电平为低电平，第二电平为高电平，或者第一电平为高电平，第二电平为低电平。
区别于现有技术，本申请实施例自动切换电路100通过电平转换电路110根据调制解调器130的不同状态产生不同控制信号，并通过反相器U1将控制信号输出至切换芯片120，进而控制切换芯片120切换模式，无需软件干预，也无需额外的集成芯片，实现切换芯片120的收发自动控制，降低成本。
进一步参阅图2，图2是本申请自动切换电路的另一实施例的电路示意图。电平转换电路110包括第一电容C1、第一电阻R1和第一二极管D1。
反相器U1的第一端与第一电容C1的一端、第一电阻R1的一端和第一二极管D1的正极连接，第一电容C1的另一端接地，第一电阻R1的另一端接收第一电压U1，第一二极管D1的负极与调制解调器130的发射端TX连接，反相器U1的第二端接地，反相器U1的第三端接收第二电压U2，反相器U1的第四端与切换芯片120的第一使能端RE和第二使能端DE连接，用于输出控制信号。其中，第二电压U2为反相器U1的供电电压。可选地，第一电压U1和第二电压U2可为+5V。
可选地，反相器U1进一步设置第二电容C2，第二电容C2为反相器U1电源端的旁路电容，第二电容C2的一端与反相器U1的第三端连接，第二电容C2的另一端接地。
切换芯片120的第一端R连接调制解调器130的接收端RX；切换芯片120的第二端RE为第一使能端，接收到低电平时进行工作；当切换芯片120的第二端RE接收到低电平时，切换芯片120的第一端R和第二端RE同时工作，切换芯片120切换为接收模式，切换芯片120的第六端B和第七端A接收RS485总线的数据。切换芯片120的第四端D连接调制解调器130的发射端TX；切换芯片120的第三端DE为第二使能端，接收到高电平时进行工作；当切换芯片120的第三端DE接收到高电平时，切换芯片120的第三端DE和第四端D同时工作，切换芯片120为发送模式，切换芯片120的第六端B和第七端A向RS485总线发送数据。切换芯片120的第八端GND为接地端；切换芯片120的第六端B和第七端A连接RS485总线，用于接收RS485总线的数据或者向RS485总线发送数据；切换芯片120的第五端VCC为供电端，接收第三电压U3。
其中，第三电压U3为切换芯片120的供电电压。可选地，第三电压U3可为+5V。
可选地，切换芯片120的第五端VCC进一步设置有第三电容C3，第三电容C3为第五端VCC的旁路电容。第三电容C3的一端连接第五端VCC，第三电容C3的另一端接地。
其中，切换芯片120为RS485驱动芯片。可选地，切换芯片120可选用SN75176、SN75276、SN75LBC184、MAX485、MAX1487、MAX3082、MAX1483等芯片，并根据芯片本身PIN脚的设计进行电路连接。
区别于现有技术，本申请实施例自动切换电路100仅使用反相器U1、第一电容C1、第一电阻R1和第一二极管D1，利用少量简单的元器件以实现切换芯片120的收发自动控制，能够简化电路，同时降低生产成本。
参阅图2与图3，图3是本申请自动切换电路工作波形图，其中有五个主要节点。
节点1，根据AISG协议，当调制解调器130的发射端TX处于空闲状态，即无发送数据时，TX处于高电平的状态。此时，第一二极管D1不导通，第一电容C1经由第一电阻R1充电；第一电容C1充电完成时为高电平，即反相器U1的第一端为高电平，高电平经反相器U1反转，反相器U1的第四端输出低电平；切换芯片120接收到反相器U1输出的低电平，切换芯片120的第二端RE工作，此时切换芯片120为接收模式，随时接收RS485总线的数据。
节点2，当调制解调器130的发射端TX启动发射数据的第一个下降沿，即数据为低电平时，此时第一电容C1通过第一二极管D1放电，放电后电压与放电前电压的电压差大于反相器U1的阈值电压，即从高电平到低电平的门槛电压，此时反相器U1的第一端为低电平，反相器U1的第四端输出高电平，反相器U1输出信号由低电平反转为高电平；切换芯片120接收到反相器U1输出的高电平，切换芯片120的第三端DE工作，此时切换芯片120为发送模式，向RS485总线发送数据。
节点3，当调制解调器130的发射端TX发送的数据由低电平转换为高电平，由于第一二极管D1的单向导电性，第一电容C1不再通过第一二极管D1放电，而是通过第一电阻R1进行充电；反相器U1输入电压缓慢升高，但还没有达到反相器U1由低电平到高电平的门槛电压时，调制解调器130的发射端发送的数据反转为低电平，第一电容C1再次通过第一二极管D1放电，此时反相器U1的第一端为低电平，反相器U1的第四端输出高电平，使得反相器U1保持输出高电平，切换芯片120保持发送模式不变。
节点4，当调制解调器130的发射端TX发送数据完毕，重新恢复为空闲状态时，第一电容C1持续通过第一电阻R1进行充电。
节点5，当反相器U1的输入电压达到反相器U1由低电平到高电平的门槛电压时，此时反相器U1的第一端为高电平，反相器U1的第四端输出低电平，反相器U1输出信号由高电平反转为低电平，切换芯片120进入接收模式。
其中，节点4到节点5之间的延时为充电时间T，第一电容C1通过第一电阻R1进行充电至预设的充电时间T，此时第一电容C1的电压大于反相器U1的阈值电压。
充电时间T至少要大于一个字节数据的传输时间，才能实现调制解调器130发送数据的过程中不会出现反相器U1输出电平反转的情况，以使切换芯片120保持输出状态不变。其中，一个字节数据包括9个位，8个有效位和停止位。根据AISG协议，RS485通信为发送状态时应当在解调器输出最后一个有效位后20位的时间内切换为接收状态。因此，充电时间T应当小于20个位的传输时间且大于9个位的传输时间。
可选地，反相器U1可为由其他分立器件和逻辑器件构成的反相器。其中，门槛电压由反相器U1本身参数决定，可通过改变第一电阻R1和第一电容C1的参数来改变充电时间，以满足充电时间小于20个位的传输时间且大于9个位的传输时间的条件。
区别与现有技术，本申请实施例通过利用第一电容C1根据调制解调器130发送端TX状态改变充放电，实现电平信号的改变，进而控制切换芯片120的工作状态。同时通过第一电容C1的充放电，能够保持反相器U1输入电压在反转门槛电压以下，以保持切换芯片120的发送状态。
请参阅图4，图4是本申请塔放设备的一实施例的电路示意图。塔放设备10包括自动切换电路100、低噪声放大器200和滤波器300。
滤波器300耦接低噪声放大器200，低噪声放大器200耦接自动切换电路100。滤波器300对输入信号进行滤波，低噪声放大器200对滤波的信号进行放大，自动切换电路100接收放大后的输入信号，并对输入信号进行解调，根据解调后的输出信号进行收发状态的切换。
请参阅图5，图5是本申请通信设备的一实施例的电路示意图。通信设备1包括塔放设备10和电源模块20，塔放设备10和电源模块20耦接，电源模块20为塔放设备10提供工作电压。
以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种自动切换电路，其特征在于，所述自动切换电路包括调制解调器、切换芯片、反相器以及电平转换电路，所述调制解调器和所述切换芯片以及所述电平转换电路耦接，所述电平转换电路通过所述反相器耦接所述切换芯片；
所述电平转换电路从所述调制解调器的发射端获取输出信号，并根据所述输出信号产生控制信号；所述切换芯片通过所述反相器获取所述控制信号，并根据所述控制信号自动切换为接收模式或者发送模式。
2.根据权利要求1所述的自动切换电路，其特征在于，所述电平转换电路包括第一电容、第一电阻和第一二极管，所述反相器的第一端与所述第一电容的一端、所述第一电阻的一端和所述第一二极管的正极连接，所述第一电容的另一端接地，所述第一电阻的另一端接收第一电压，所述第一二极管的负极与所述调制解调器的发射端连接，所述反相器的第二端接地，所述反相器的第三端接收第二电压，所述反相器的第四端分别与所述切换芯片的第一使能端和第二使能端连接。
3.根据权利要求2所述的自动切换电路，其特征在于，在所述调制解调器的发射端处于空闲状态时，所述第一电容完成充电，所述反相器的第一端为高电平，所述反相器的第四端输出低电平，所述切换芯片进入所述接收模式。
4.根据权利要求3所述的自动切换电路，其特征在于，在所述调制解调器的发射端发送数据，且所述数据为低电平时，所述第一电容通过所述第一二极管放电，所述反相器的第一端为低电平，所述反相器的第四端输出高电平，所述切换芯片进入所述发送模式。
5.根据权利要求4所述的自动切换电路，其特征在于，在所述调制解调器的发射端发送所述数据，且所述数据为高电平时，所述第一电容通过所述第一电阻进行充电，所述第一电容的电压小于所述反相器的阈值电压，所述反相器的第一端为低电平，所述反相器的第四端输出高电平，所述切换芯片保持所述发送模式。
6.根据权利要求5所述的自动切换电路，其特征在于，在所述调制解调器的发射端停止发送所述数据时，所述第一电容通过所述第一电阻进行充电，所述第一电容的电压大于所述反相器的阈值电压，所述反相器的第一端为高电平，所述反相器的第四端输出低电平，所述切换芯片进入所述接收模式。
7.根据权利要求6所述的自动切换电路，其特征在于，所述第一电容通过所述第一电阻进行充电至预设的充电时间，所述第一电容的电压大于所述反相器的阈值电压，所述充电时间大于所述调制解调器发送一个字节数据的传输时间。
8.根据权利要求2所述的自动切换电路，其特征在于，所述反相器进一步设置第二电容，所述反相器的第三端与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端接地。
9.一种塔放设备，其特征在于，所述塔放设备包括滤波器、低噪声放大器和如权利要求1-8任一项所述的自动切换电路，所述滤波器耦接所述低噪声放大器，所述低噪声放大器耦接所述自动切换电路。
10.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括电源模块和如权利要求9所述的塔放设备，所述电源模块耦接所述塔放设备。
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