CN116106943A - 一种gnss天线切换电路、装置、终端 - Google Patents

一种gnss天线切换电路、装置、终端 Download PDF

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Abstract

本发明实施例涉及GNSS定位领域，公开了一种GNSS天线切换电路、装置、终端。本发明中，GNSS天线切换电路包括：有源天线、无源天线、接收机、切换开关；接收机的输出端与切换开关的输入端相连；切换开关输入端分别与有源天线和无源天线相连；接收机根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成选择信号；并向切换开关发送选择信号；切换开关根据接收到的选择信号将对应的天线接入电路。设置两种天线，通过切换开关来控制将其中一根加入电路，并且通过接收机根据当前连接在电路中的天线的载噪比来选择合适的天线加入电路，实现根据不同的使用场景以及需求来切换使用有源天线或者是无源天线，在兼顾定位终端接收性能的同时可以降低功耗。

Description

一种GNSS天线切换电路、装置、终端
技术领域
本发明实施例涉及GNSS定位技术领域，特别涉及一种GNSS天线切换电路、终端、装置。
背景技术
GNSS定位终端一般至少由GNSS无线接收机模块、天线接收模块和电源供给模块组成，GNSS定位必须要用到GNSS天线接收模块用以接收卫星信号来进行定位导航。
GNSS天线接收模块主要用于同频转发系统作发射天线使用，天线由天线罩、微带辐射器、底板和高频输出插座等部分组成，用于GNSS定位系统作接收信号使用。GNSS天线又分为无源天线和有源天线，无源天线它一般只包括接收天线模块，具有能够把射频和微波装置的内部损耗降低许多分贝的能力，但是不加低噪放，系统接收灵敏度较为一般。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，将基站的射频部分集成到天线内部，采用多通道的射频和天线阵子配合，实现空间波束赋形，完成射频信号的收发，系统的接收灵敏度较高。
发明人发现相关技术中的的GNSS定位终端，其天线接收模块一般是单一地使用无源天线或者有源天线。当只使用无源天线时，在信号环境不佳或天线长度较长时，GNSS接收性能将受到限制。在只使用有源天线时，即使在信号环境较好的情况下也需要持续为天线接收模块提供电源，大大增加了定位终端的功耗，造成不必要的能源浪费。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种GNSS天线切换电路、装置、终端，使得GNSS定位终端可以在不同情况下选择不同的天线，在兼顾定位终端接收性能的同时可以降低功耗。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种GNSS天线切换电路，包括：有源天线、无源天线、接收机、切换开关；接收机的控制信号输出端与切换开关的控制信号输入端相连；切换开关具有两个天线输入端，两个天线输入端分别与有源天线和无源天线相连；接收机用于根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号；并向切换开关发送天线选择信号；切换开关用于根据接收到的所述天线选择信号将对应的天线接入电路。
本发明的实施方式还提供了一种GNSS天线切换装置，包括：接收机模块、切换模块、天线模块；接收机模块用于根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号；并向切换模块发送天线选择信号；切换模块用于根据接收到的天线选择信号将对应的天线接入电路；天线模块包括有源天线与无源天线，用于接受外界的信号。
本发明的实施方式还提供了一种终端，包括了上述实施方式中的GNSS天线切换电路。
在本发明实施方式中，包括：有源天线、无源天线、接收机、切换开关；接收机的控制信号输出端与切换开关的控制信号输入端相连；切换开关具有两个天线输入端，两个天线输入端分别与有源天线和无源天线相连；接收机用于根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号；并向切换开关发送天线选择信号；切换开关用于根据接收到的所述天线选择信号将对应的天线接入电路。在GNSS中同时设置有源天线和无源天线，通过切换开关来控制将其中一根天线加入电路，并且通过接收机根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号给切换开关用来将合适的天线加入电路中，可以实现GNSS根据不同的使用场景以及使用需求来切换使用有源天线或者是无源天线，在兼顾定位终端接收性能的同时可以降低功耗。
另外，在一个例子中，GNSS天线切换电路，还包括：负载开关和电源；负载开关的电力输入端与所述电源的电力输出端相连；负载开关的信号输入端与接收机的控制信号输出端相连；负载开关的电力输出端与有源天线的电力输入端相连；电源用于为接收机以及负载开关供电；负载开关用于在接收到天线选择信号为切换有源天线的信号时为有源天线进行供电。通过添加一个负载开关，可以在GNSS天线切换电路将天线切换到有源天线时，有源天线可以顺利获得工作电源，并且在GNSS天线切换电路将天线切换到无源天线时，负载开关断开供电，可以灵活地实现选择不同的天线时两种天线都可以正常工作，并且在不需要对有源天线供电时断开供电，减少了功耗。
另外，在一个例子中，GNSS天线切换电路，还包括：天线接收电路；天线接收电路连接在切换开关与接收机之间；天线接收电路的输入端连接在切换开关的输出端上；天线接收电路的输出端连接在接收机的输入端上；天线接收电路用于将切换开关接收到的天线信号转换为接收机可识别的信号。通过在切换开关与接收机之间添加一个天线接收电路，可以将接收到的天线信号转化为接收机可识别的信号，方便接收机根据接收到的信号判断是否需要对天线进行切换。
另外，在一个例子中，GNSS天线切换电路中接收机用于根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号，包括：
接收机用于从天线接收电路接收当前的天线信号，将当前的天线信号解析为NMEA-0183标准协议格式；根据NMEA-0183协议中$GPGSV字段中的载噪比C/N0来判断当前天线信号强度；接收机用于在载噪比低于预设阈值时，向切换开关发出切换天线为有源天线的信号；接收机用于在载噪比高于预设阈值时，向切换开关发出切换天线为无源天线的信号；其中，在NME-0183标准协议中，C/N0的值范围在0～99dbHz。接收机通过检测接收到的信号中的载噪比是否符合预设的阈值，可以更加方便判断当前天线的性能是否足够，便于后续对天线进行满足使用需求的切换。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本发明一实施方式的GNSS天线切换电路示意图；
图2是根据本发明另一实施方式的GNSS天线切换装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
本发明的一实施方式涉及一种GNSS天线切换电路，可以应用在GNSS定位终端中。在本实施方式中，GNSS切换电路包括：有源天线、无源天线、接收机、切换开关；接收机的控制信号输出端与切换开关的控制信号输入端相连；切换开关具有两个天线输入端，两个天线输入端分别与有源天线和无源天线相连；接收机用于根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号；并向切换开关发送天线选择信号；切换开关用于根据接收到的所述天线选择信号将对应的天线接入电路。在GNSS中同时设置有源天线和无源天线，通过切换开关来控制将其中一根天线加入电路，并且通过接收机根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号给切换开关用来将合适的天线加入电路中，可以实现GNSS根据不同的使用场景以及使用需求来切换使用有源天线或者是无源天线，在兼顾定位终端接收性能的同时可以降低功耗。下面对本实施方式的GNSS天线切换电路的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
在本实施方式中，GNSS天线切换电路的电路示意图如图1所示，包括：有源天线、无源天线、接收机、切换开关；接收机的控制信号输出端与切换开关的控制信号输入端相连；切换开关具有两个天线输入端，两个天线输入端分别与有源天线和无源天线相连；接收机用于根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号；并向切换开关发送天线选择信号；切换开关用于根据接收到的所述天线选择信号将对应的天线接入电路。
在一个例子中，GNSS天线切换电路，还包括：负载开关和电源；负载开关的电力输入端与所述电源的电力输出端相连；负载开关的信号输入端与接收机的控制信号输出端相连；负载开关的电力输出端与有源天线的电力输入端相连；电源用于为接收机以及负载开关供电；负载开关用于在接收到天线选择信号为切换有源天线的信号时为有源天线进行供电。通过添加一个负载开关，可以在GNSS天线切换电路将天线切换到有源天线时，有源天线可以顺利获得工作电源，并且在GNSS天线切换电路将天线切换到无源天线时，负载开关断开供电，可以灵活地实现选择不同的天线时两种天线都可以正常工作，并且在不需要对有源天线供电时断开供电，减少了功耗。
在一个例子中，GNSS天线切换电路，还包括：天线接收电路；天线接收电路连接在切换开关与接收机之间；天线接收电路的输入端连接在切换开关的输出端上；天线接收电路的输出端连接在接收机的输入端上；天线接收电路用于将切换开关接收到的天线信号转换为接收机可识别的信号。通过在切换开关与接收机之间添加一个天线接收电路，可以将接收到的天线信号转化为接收机可识别的信号，方便接收机根据接收到的信号判断是否需要对天线进行切换。
在一个例子中，GNSS天线切换电路中接收机用于根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号，包括：接收机用于从天线接收电路接收当前的天线信号，将当前的天线信号解析为NMEA-0183标准协议格式；根据NMEA-0183协议中$GPGSV字段中的载噪比C/N0来判断当前天线信号强度；接收机用于在载噪比低于预设阈值时，向切换开关发出切换天线为有源天线的信号；接收机用于在载噪比高于预设阈值时，向切换开关发出切换天线为无源天线的信号；其中，在NME-0183标准协议中，C/N0的值范围在0～99dbHz。接收机通过检测接收到的信号中的载噪比是否符合预设的阈值，可以更加方便判断当前天线的性能是否足够，便于后续对天线进行满足使用需求的切换。在具体实现中，定位终端开始运行时，电源供给模块向接收机模块提供系统电源，向负载开关输出有源天线供电电源，接收机模块输出控制信号，使能负载开关使开关导通，同时控制信号控制切换开关将天线接收模块的输入端与有源天线接通。此时接收机模块接收有源天线信号，将GNSS信号解析为NMEA-0183标准协议格式，根据NMEA-0183协议中$GPGSV字段中的载噪比C/N0来判断当前定位终端的天线接收信号强度，根据NME-0183标准协议，C/N0的值在0～99dbHz。
在一个例子中，预设阈值为38bdHz。在具体实现中，当定位终端获取载噪比Y<38bdHz，表征此时定位信号较弱，天线接收模块发出控制信号，将切换开关切换至有源天线端口，同时控制信号将负载开关打开；当载噪比Y≥38dbHz，表征此时定位信号较强，天线接收模块则发出控制信号，将切换开关切换至无源天线端口，同时控制信号将负载开关关闭。并且接收机进行天线载噪比与预设阈值进行判断的时间间隔为T，T根据用户设置决定。获取载噪比及开关切换为实时动态捕获，其频率可以调节，通过设置可调节的捕获频率，可以使GNSS天线切换电路适用于更多的应用场景，方便终端进行信号传递。并且在本实施方式中，并不对预设阈值的设置做限定，本领域相关技术人员可以根据实际应用场景自行设置。此方案通过GNSS解析的NMEA$GPGSV字段中C/N0来判断天线接收信号强度，相应输出控制信号，来选择有源天线或者无源天线，方便快捷，有效保证定位系统的天线接收性能，提高定位终端系统稳定性；同时还可以在信号环境较好的情况下主动切断有源天线供电电路，降低功耗，减少不必要的能源浪费。
在本实施方式中，GNSS天线切换电路包括：有源天线、无源天线、接收机、切换开关；接收机的控制信号输出端与切换开关的控制信号输入端相连；切换开关具有两个天线输入端，两个天线输入端分别与有源天线和无源天线相连；接收机用于根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号；并向切换开关发送天线选择信号；切换开关用于根据接收到的所述天线选择信号将对应的天线接入电路。在GNSS中同时设置有源天线和无源天线，通过切换开关来控制将其中一根天线加入电路，并且通过接收机根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号给切换开关用来将合适的天线加入电路中，可以实现GNSS根据不同的使用场景以及使用需求来切换使用有源天线或者是无源天线，在兼顾定位终端接收性能的同时可以降低功耗。
本发明另一施方式涉及一种GNSS天线切换装置，如图2所示，包括：接收机模块、切换模块、天线模块；
接收机模块用于根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号；并向切换模块发送天线选择信号；切换模块用于根据接收到的天线选择信号将对应的天线接入电路；天线模块包括有源天线与无源天线，用于接受外界的信号。
在一个例子中，GNSS天线切换装置还包括负载模块；负载模块的电力输入端与电源的电力输出端相连；负载模块的信号输入端与接收机模块的控制信号输出端相连；负载模块的电力输出端与天线模块中有源天线的电力输入端相连；电源用于为接收机模块以及负载模块供电；负载模块用于在接收到天线选择信号为切换有源天线的信号时为有源天线进行供电。通过添加一个负载模块，可以在GNSS天线切换电路将天线切换到有源天线时，有源天线可以顺利获得工作电源，并且在GNSS天线切换电路将天线切换到无源天线时，负载开关断开供电，可以灵活地实现选择不同的天线时两种天线都可以正常工作，并且在不需要对有源天线供电时断开供电，减少了功耗。
在一个例子中，GNSS天线切换装置还包括天线接受模块，天线接收模块连接在切换开模块与接收机模块之间；天线接收模块的输入端连接在切换模块的输出端上；天线接收模块的输出端连接在接收机模块的输入端上；天线接收模块用于将切换模块接收到的天线信号转换为接收机模块可识别的信号。通过在切换模块与接收机模块之间添加一个天线接收模块，可以将接收到的天线信号转化为接收机可识别的信号，方便接收机模块根据接收到的信号判断是否需要对天线进行切换。
在一个例子中，接收机模块用于根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号，包括：接收机模块用于从天线接收模块接收当前的天线信号，将当前的天线信号解析为NMEA-0183标准协议格式；根据NMEA-0183协议中$GPGSV字段中的载噪比C/N0来判断当前天线信号强度；接收机模块用于在载噪比低于预设阈值时，向切换模块发出切换天线为有源天线的信号；接收机模块用于在载噪比高于预设阈值时，向切换模块发出切换天线为无源天线的信号；其中，在NME-0183标准协议中，C/N0的值范围在0～99dbHz。接收机模块通过检测接收到的信号中的载噪比是否符合预设的阈值，可以更加方便判断当前天线的性能是否足够，便于后续对天线进行满足使用需求的切换。另外，在本实施方式中预设阈值为38bdHz；接收机模块进行天线载噪比与预设阈值进行判断的时间间隔为T，T根据用户设置决定。
在本实施方式中，GNSS天线切换装置：天线模块、接收机模块、切换模块；接收机模块的控制信号输出端与切换模块的控制信号输入端相连；切换模块具有两个天线输入端，两个天线输入端分别与有源天线和无源天线相连；接收机模块用于根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号；并向切换模块发送天线选择信号；切换模块用于根据接收到的天线选择信号将对应的天线接入电路。在GNSS中同时设置有源天线和无源天线，通过切换模块来控制将其中一根天线加入电路，并且通过接收机模块根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号给切换模块用来将合适的天线加入电路中，可以实现GNSS根据不同的使用场景以及使用需求来切换使用有源天线或者是无源天线，在兼顾定位终端接收性能的同时可以降低功耗。
不难发现，本实施方式为与上述方法实施方式相对应的装置实施例，本实施方式可与上述方法实施方式互相配合实施。上述方法实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在上述方法实施方式中。
值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
本发明的另一实施方式涉及一种终端，终端包括上述跟GNSS天线切换电路实施方式中的电路。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种GNSS天线切换电路，其特征在于，包括：有源天线、无源天线、接收机、切换开关；
所述接收机的控制信号输出端与所述切换开关的控制信号输入端相连；
所述切换开关具有两个天线输入端，所述两个天线输入端分别与所述有源天线和所述无源天线相连；
所述接收机用于根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号；并向所述切换开关发送所述天线选择信号；
所述切换开关用于根据接收到的所述天线选择信号将对应的天线接入电路。
2.根据权利要求1所述的GNSS天线切换电路，其特征在于，还包括：负载开关和电源；
所述负载开关的电力输入端与所述电源的电力输出端相连；
所述负载开关的信号输入端与所述接收机的控制信号输出端相连；
所述负载开关的电力输出端与所述有源天线的电力输入端相连；
所述电源用于为所述接收机以及所述负载开关供电；
所述负载开关用于在接收到所述天线选择信号为切换有源天线的信号时为所述有源天线进行供电。
3.根据权利要求1所述的GNSS天线切换电路，其特征在于，还包括：天线接收电路；
所述天线接收电路连接在所述切换开关与所述接收机之间；
所述天线接收电路的输入端连接在所述切换开关的输出端上；
所述天线接收电路的输出端连接在所述接收机的输入端上；
所述天线接收电路用于将所述切换开关接收到的天线信号转换为所述接收机可识别的信号。
4.根据权利要求3所述的GNSS天线切换电路，其特征在于，所述接收机用于根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号，包括：
所述接收机用于从所述天线接收电路接收当前的天线信号，将所述当前的天线信号解析为NMEA-0183标准协议格式；
根据NMEA-0183协议中$GPGSV字段中的载噪比C/N0来判断当前天线信号强度；
所述接收机用于在载噪比低于预设阈值时，向所述切换开关发出切换天线为有源天线的信号；
所述接收机用于在载噪比高于预设阈值时，向所述切换开关发出切换天线为无源天线的信号；
其中，在NME-0183标准协议中，C/N0的值范围在0～99dbHz。
5.根据权利要求4所述的GNSS天线切换电路，其特征在于，所述预设阈值为38bdHz。
6.根据权利要求5所述的GNSS天线切换电路，其特征在于，所述接收机进行天线载噪比与所述预设阈值进行判断的时间间隔为T，所述T根据用户设置决定。
7.一种GNSS天线切换装置，其特征在于，包括：接收机模块、切换模块、天线模块；所述接收机模块用于根据当前连接在电路中的天线的载噪比生成天线选择信号；并向所述切换模块发送所述天线选择信号；
所述切换模块用于根据接收到的所述天线选择信号将对应的天线接入电路；
所述天线模块包括有源天线与无源天线，用于接受外界的信号。
8.根据权利要求7所述的GNSS天线切换装置，其特征在于，还包括：负载模块；
所述负载模块用于在接收到所述天线选择信号为切换有源天线的信号时为所述有源天线进行供电。
9.一种终端，其特征在于，包括：上述权利要求1-6中任一项所述的GNSS天线切换电路。
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