CN115173913A - 一种车载终端内置外置天线自适应切换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载终端内置外置天线自适应切换装置及方法，包括控制单元、切换模块、外置天线插座和内置天线接口，所述控制单元通过切换模块分别连接外置天线插座和内置天线接口；所述控制单元用于控制切换模块的切换功能，切换连接至外置天线插座或内置天线接口；所述控制单元还用于测定和比对内置天线和外置天线的信号强弱，若当前连接的信号强于切换前连接的信号时，则所述控制单元控制切换模块不进行切换操作；反之，若当前连接的信号弱于切换前连接的信号时，则所述控制单元控制切换模块进行切换操作。本发明可以实现自动切换天线信号，使天线信号一直维持在较好的强度水平，提高通讯信号的稳定性和可靠性。

Description

一种车载终端内置外置天线自适应切换装置及方法

技术领域

本发明涉及通信电子技术领域，尤其涉及一种车载终端内置外置天线自适应切换装置及方法。

背景技术

目前，车载远程信息处理器对通讯性能和可靠性的要求越来越高，为了保障通讯信号的稳定可靠，现有技术方案中经常采用内置天线和外置天线同时并联使用，但是同时使用时常会使GPS信号更弱，因此车载终端更多的还是采用单内置天线或单外置天线的方案。

但是采用单内置天线或单外置天线的方案，也有如下的缺点：

1)单内置天线信号相比外置天线较弱，会出现在信号弱的地区无法定位或定位偏差较大，人为加装外置天线时需要拆开壳体使用开关进行切换，操作复杂。

2)单外置天线信号较强，但在内置天线满足需求的情况下采用外置天线成本较高，安装不方便，不够美观。

现有技术也有一些方案可以提供内置天线和外置电线可以实现切换的方案，如中国专利CN214754165U公开的一种内外天线自动切换装置，中国专利CN214775713U公开的一种车载T-BOX及其内外置天线自动切换装置，但是上述方案仍然无法解决单天线方案信号弱无法增强和后期人为加装外置天线操作复杂的问题，内外天线切换并不能实现信号一直保持较强的信号，保障通讯信号的强度和稳定可靠。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种车载终端内置外置天线自适应切换装置及方法，有效解决了单天线方案信号弱无法增强和后期人为加装外置天线操作复杂的问题。

本发明采取以下技术方案实现上述目的：

一种车载终端内置外置天线自适应切换装置，包括控制单元、切换模块、外置天线插座和内置天线接口，所述控制单元通过切换模块分别连接外置天线插座和内置天线接口；所述控制单元用于控制切换模块的切换功能，切换连接至外置天线插座或内置天线接口；所述控制单元还用于测定和比对内置天线和外置天线的信号强弱，若当前连接的信号强于切换前连接的信号时，则所述控制单元控制切换模块不进行切换操作；反之，若当前连接的信号弱于切换前连接的信号时，则所述控制单元控制切换模块进行切换操作。

进一步的，还包括外置天线检测电路，所述外置天线检测电路一端连接外置天线插座，另一端连接控制单元；所述天线检测电路用于检测外置天线是否接入；控制单元接收天线检测电路是否有外置天线接入的信号，并控制切换模块是否切换连接；若控制单元接收到外置天线接入的信号，则控制切换模块切换连接，反之则控制切换模块不切换连接。

进一步的，所述控制单元包含可以控制切换模块做信号切换的GPIO引脚、主天线信号输出引脚和天线信号强度读取功能。

进一步的，所述切换模块为射频切换开关芯片和反相器芯片组合，可以将一路天线信号拆分为两路天线信号并进行切换。

进一步的，所述天线检测电路根据外置天线是否插入插座，转换为电信号，并输出到控制单元中。天线检测电路检测外置天线是否插入，输出高低电平传输至控制单元，控制单元识别后，通过控制切换模块使主天线信号切换到内置或者外置天线上。使用天线检测电路实现了外置天线的硬件检测方式。

一种车载终端内置外置天线自适应切换方法，包括以下步骤：

步骤1：控制单元读取当前1号天线信号强度，当1号天线信号强度低于设定阈值时，控制单元控制切换模块进行天线接口切换；

步骤2：天线接口切换至2号天线后，控制单元读取当前天线信号强度；

步骤3:若当前天线信号强度强于切换前的天线信号强度时，则保持连接；反之，若当前天线信号强度弱于切换前的天线信号强度时，控制单元控制切换模块进行天线接口切换，切换回1号天线连接。

另一种车载终端内置外置天线自适应切换方法，包括以下步骤：

步骤1：控制单元读取当前1号天线信号强度，并接收天线检测电路发来的2号天线是否接入的信号，当收到2号天线接入的信号时，控制单元控制切换模块进行天线接口切换；

步骤2：天线接口切换至2号天线后，控制单元读取当前天线信号强度；

步骤3:若当前天线信号强度强于切换前的天线信号强度时，则保持连接；反之，若当前天线信号强度弱于切换前的天线信号强度时，控制单元控制切换模块进行天线接口切换，切换回1号天线连接。

本发明的有益效果

本发明车载终端软件或硬件电路通过自动检测外置天线接口信号输入，实现自动切换天线信号，使天线信号一直维持在较好的强度水平，提高通讯信号的稳定性和可靠性；后期加装外置天线变得方便快捷，无需拆开终端壳体进行开关切换。本发明的切换方法策略具有减少综合成本、简化加装难度的优点。

附图说明

图1为车载终端内置外置天线自适应切换装置的整体结构图；

图2为控制单元的控制逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图1至图2对本发明进行详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

如图1-2所示，一种车载终端内置外置天线自适应切换装置，包括控制单元、切换模块、外置天线插座和内置天线接口，所述控制单元通过切换模块分别连接外置天线插座和内置天线接口；所述控制单元用于控制切换模块的切换功能，切换连接至外置天线插座或内置天线接口；所述控制单元还用于测定和比对内置天线和外置天线的信号强弱，若当前连接的信号强于切换前连接的信号时，则所述控制单元控制切换模块不进行切换操作；反之，若当前连接的信号弱于切换前连接的信号时，则所述控制单元控制切换模块进行切换操作。控制单元为4G模组，内置GPIO口和内置LTE天线接口，可以实时读取LTE天线信号强度值。

在本实施方式中，通过SDIO2_DATA2引脚的高低电平控制切换模块进行信号切换，SDIO2_DATA2引脚为数字信号输入输出引脚，1.8V电压域。SDIO2_DATA2引脚接入切换模块的反相器芯片引脚，输出两路信号，一路高电平一路低电平。反相器引脚再连接射频切换开关芯片引脚，控制芯片切换信号。

在本实施方式中，切换模块的射频切换开关芯片HMC544AE，引脚2为GND引脚，本实施方式中接地处理，引脚4和6为数字信号输入引脚，兼容3V和5V电平，用于接反相器信号，用于控制切换。引脚5为模拟信号输入输出引脚，用于控制单元的主天线信号输入接口，引脚1和3为模拟信号输入输出引脚，分别用于内置天线和外置天线输出接口。

在本实施方式中，还包括外置天线检测电路，所述外置天线检测电路一端连接外置天线插座，另一端连接控制单元；所述天线检测电路用于检测外置天线是否接入；控制单元接收天线检测电路是否有外置天线接入的信号，并控制切换模块是否切换连接；若控制单元接收到外置天线接入的信号，则控制切换模块切换连接，反之则控制切换模块不切换连接。

在本实施方式中，所述控制单元包含可以控制切换模块做信号切换的GPIO引脚、主天线信号输出引脚和天线信号强度读取功能。

在本实施方式中，所述切换模块为射频切换开关芯片和反相器芯片组合，其中反相器芯片为74HC04芯片，使用芯片的电平反向功能，将控制单元的一路控制信号经过转换处理，输出两路电平相反的控制信号。控制单元的引脚SDIO2_DATA2连接反相器的输入引脚1(引脚1为数字信号输入引脚，兼容3V和5V电平)，反相器的输出引脚2(引脚2为数字信号输出引脚，兼容3V和5V电平)连接反相器的输入引脚3(引脚3为数字信号输入引脚，兼容3V和5V电平，引脚3内置于反相器内部，附图未示出)，反相器的输出引脚2和输出引脚4(引脚2和引脚4为数字信号输出引脚，兼容3V和5V电平)作为反相器的输出信号，分别连接射频切换开关的引脚4和引脚6。射频切换开关的引脚4和引脚6的高低电平的切换，触发射频切换开关做信号切换，可以将一路天线信号拆分为两路天线信号并进行切换。

在本实施方式中，所述天线检测电路根据外置天线是否插入插座，转换为电信号，并输出到控制单元中。天线检测电路检测外置天线是否插入，输出高低电平传输至控制单元，控制单元识别后，通过控制切换模块使主天线信号切换到内置或者外置天线上。使用天线检测电路实现了外置天线的硬件检测方式。

如图2，一种车载终端内置外置天线自适应切换方法，包括以下步骤：

步骤1：控制单元读取当前1号天线信号强度，当1号天线信号强度低于设定阈值时，控制单元控制切换模块进行天线接口切换；

步骤2：天线接口切换至2号天线后，控制单元读取当前天线信号强度；

步骤3:若当前天线信号强度强于切换前的天线信号强度时，则保持连接；反之，若当前天线信号强度弱于切换前的天线信号强度时，控制单元控制切换模块进行天线接口切换，切换回1号天线连接。

在本实施方式中，1号天线为内置天线，2号天线为外置天线。

另一种车载终端内置外置天线自适应切换方法，包括以下步骤：

步骤1：控制单元读取当前1号天线信号强度，并接收天线检测电路发来的2号天线是否接入的信号，当收到2号天线接入的信号时，控制单元控制切换模块进行天线接口切换；

步骤2：天线接口切换至2号天线后，控制单元读取当前天线信号强度；

步骤3:若当前天线信号强度强于切换前的天线信号强度时，则保持连接；反之，若当前天线信号强度弱于切换前的天线信号强度时，控制单元控制切换模块进行天线接口切换，切换回1号天线连接。

在本实施方式中，1号天线为内置天线，2号天线为外置天线。

车载终端软件或硬件电路上上增加天线接口检测，以及信号强度判断，上电后若外置天线接口无信号输入，则默认使用内置天线信号，若外置天线信号接口有信号输入则进行内外置强度判断，自动切换至强度信号最强的天线，中途如果检测到外置天线信号接口无信号输入则自动切换回内置天线信号。

虽然，上文中已经用具体实施方式，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种车载终端内置外置天线自适应切换装置，其特征在于：包括控制单元、切换模块、外置天线插座和内置天线接口，所述控制单元通过切换模块分别连接外置天线插座和内置天线接口；所述控制单元用于控制切换模块的切换功能，切换连接至外置天线插座或内置天线接口；所述控制单元还用于测定和比对内置天线和外置天线的信号强弱，若当前连接的信号强于切换前连接的信号时，则所述控制单元控制切换模块不进行切换操作；反之，若当前连接的信号弱于切换前连接的信号时，则所述控制单元控制切换模块进行切换操作。

2.根据权利要求1所述的一种车载终端内置外置天线自适应切换装置，其特征在于：还包括外置天线检测电路，所述外置天线检测电路一端连接外置天线插座，另一端连接控制单元；所述天线检测电路用于检测外置天线是否接入；控制单元接收天线检测电路是否有外置天线接入的信号，并控制切换模块是否切换连接；若控制单元接收到外置天线接入的信号，则控制切换模块切换连接，反之则控制切换模块不切换连接。

3.一种车载终端内置外置天线自适应切换装置，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1：控制单元读取当前1号天线信号强度，当1号天线信号强度低于设定阈值时，控制单元控制切换模块进行天线接口切换；

步骤2：天线接口切换至2号天线后，控制单元读取当前天线信号强度；

步骤3:若当前天线信号强度强于切换前的天线信号强度时，则保持连接；反之，若当前天线信号强度弱于切换前的天线信号强度时，控制单元控制切换模块进行天线接口切换，切换回1号天线连接。

4.一种车载终端内置外置天线自适应切换装置，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1：控制单元读取当前1号天线信号强度，并接收天线检测电路发来的2号天线是否接入的信号，当收到2号天线接入的信号时，控制单元控制切换模块进行天线接口切换；

步骤2：天线接口切换至2号天线后，控制单元读取当前天线信号强度；

步骤3:若当前天线信号强度强于切换前的天线信号强度时，则保持连接；反之，若当前天线信号强度弱于切换前的天线信号强度时，控制单元控制切换模块进行天线接口切换，切换回1号天线连接。

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