CN118055341A - 天线电路、自动驾驶系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种天线电路、自动驾驶系统，所述天线电路包括：V2X天线端、GNSS天线端、GNSS天线同轴线缆、V2X天线同轴线缆，所述GNSS天线同轴线缆，用以传输GNSS信号，且通过耦合电源电路后向天线放大电路进行供电，所述天线放大电路分别连接所述V2X天线端和所述GNSS天线端；所述V2X天线同轴线缆，用以传输V2X信号，且通过耦合控制信号电路后向所述V2X天线端进行V2X收发信号切换控制。通过本申请将V2X天线和高精度GNSS天线集成在一起，同时在天线内部增加V2X放大电路和协议控制信号，从而在不影响GNSS天线性能的情况下，可以有效提高V2X设备的通信距离。本申请的天线电路可用于自动驾驶系统。

Description

天线电路、自动驾驶系统

技术领域

本申请涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种天线电路、自动驾驶系统。

背景技术

GNSS高精定位设备，作为自动驾驶车辆的必需功能能够为车辆提供厘米级的定位和导航信息。V2X设备作为自动驾驶车辆的辅助功能，能够为车辆提供车车、车路之间的通信。

在GNSS设备和V2X设备上都需要外接两根天线、且车上设备都需要通过较长线缆才能连接到外置天线，典型连接示意图如图1所示是相关技术中GNSS高精定位单元结构图。因GNSS是有源天线，故天线内部包含放大器，所以天线单元中除了射频接收信号外还有供电。通常供电是耦合在射频信号中，通过单根线缆传输到天线端的。在GNSS天线内部、电源通过电感耦合出来给功放进行供电，这样在给天线供电的同时，不会影响到射频GNSS接收信号的传输，天线通过5m线缆连接到GNSS设备上。如图2所示，是相关技术中V2X天线单元的框图，V2X是无源天线，分别通过5m线缆连接到V2X设备的主辅集端口上，其中，V2X主天线既收又发、V2X辅天线只接收信号。

由于GNSS天线和V2X天线都放在车顶位置，而对应设备一般都放在车内，这样就会导致线缆较长，尤其是对于V2X射频5.9GHz来说，相应的线缆衰减较大，会导致通信距离明显降低。此外，采用四个独立的天线安装在车顶时，同时对于GNSS天线和V2X天线、都希望两天线之间的间距尽量增大，也给天线安装带来困难。

发明内容

本申请实施例提供了一种天线电路、自动驾驶系统，以将V2X天线和高精度GNSS天线集成在一起，同时在天线内部增加V2X放大电路和协议控制信号，从而在不影响GNSS天线性能的情况下，可以有效提高V2X设备的通信距离。

本申请实施例采用下述技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种天线电路，其中，应用于自动驾驶系统，所述天线电路包括：V2X天线端、GNSS天线端、GNSS天线同轴线缆、V2X天线同轴线缆，

所述GNSS天线同轴线缆，用以传输GNSS信号，且通过耦合电源电路后向天线放大电路进行供电，所述天线放大电路分别连接所述V2X天线端和所述GNSS天线端；

所述V2X天线同轴线缆，用以传输V2X信号，且通过耦合控制信号电路后向所述V2X天线端进行V2X收发信号切换控制。

在一些实施例中，将所述V2X天线端和GNSS天线端的两个天线集成为单个天线。

在一些实施例中，所述天线放大电路，包括：GNSS信号放大电路和V2X信号放大电路，

所述GNSS信号放大电路，用以将所述GNSS天线端接收的GNSS信号经LNA放大以及LPF滤波处理后传输给信号接收端；

V2X信号放大电路，用以在收发电路切换开关切换为第一状态时作为发射放大电路，所述发射放大电路中的PA将经过线缆衰减的信号再次放大，所述发射放大电路的LPF对放大后的发射信号做滤波处理后传输给V2X天线端；

所述V2X信号放大电路，还用以在收发电路切换开关切换为第二状态时作为接收放大电路，所述接收放大电路中的LNA将天线接收到的信号先放大，所述接收放大电路的LPF对放大后的信号做滤波处理后再经线缆传输给V2X主机。

在一些实施例中，所述电源电路，通过借助所述GNSS天线同轴线缆，耦合到GNSS射频信号中进行传输，所述电源电路包括：第二电容、电源转换模块、第一电阻以及第一电感，

经线缆传输过来的电源中的直流被所述第二电容隔离，经过所述第一电阻、所述第一电感组成的耦合网络输出给所述电源转换模块；

所述电源转换模块输出的额定电压供电，分别给V2X天线端、GNSS天线端进行供电。

在一些实施例中，所述控制信号电路，通过借助所述V2X天线同轴线缆，耦合到V2X天线通道中进行传输，所述控制信号电路包括：第一电容和第二电感，

通过所述第二电感将控制信号耦合到控制电路并将射频信号阻挡在射频通路中传输；

通过所述第一电容将V2X射频信号耦合到天线通路传输，并将控制信号阻挡在控制信号通路中；

控制信号从V2X天线通道中分离后，输入到V2X天线放大电路的开关并控制开关的收发切换动作。

第二方面，本申请实施例还提供一种自动驾驶系统，其中，包括上述第一方面中所述的天线电路，所述自动驾驶系统包括：采用第一天线电路和第二天线电路分别部署在车辆的两端，且分别连接到GNSS设备和V2X设备，

第一天线电路的GNSS主天线同轴线缆与所述V2X设备的V2X主天线通道连接，且所述第一天线电路的V2X主天线同轴线缆与所述GNSS设备的GNSS主天线通道连接；

第二天线电路的V2X辅天线同轴线缆与所述V2X设备的辅天线通道连接，且所述第二天线电路的GNSS辅天线同轴线缆与所述GNSS设备的GNSS辅天线通道连接；

其中，所述V2X设备同时为所述第一天线电路和第二天线电路提供协议控制信号，或只为所述第一天线电路提供协议控制信号。

在一些实施例中，在所述第一天线电路与所述第二天线电路相同的情况下，

所述第一天线电路与所述第二天线电路均采用如第一方面中所述的天线电路。

在一些实施例中，在所述第一天线电路与所述第二天线电路不相同的情况下，

所述第一天线电路，采用如第一方面中所述的天线电路；

所述第二天线电路包括：V2X天线端、GNSS天线端、GNSS天线同轴线缆、V2X天线同轴线缆，

所述GNSS天线同轴线缆，用以接收GNSS信号，且通过耦合电源电路后向所述V2X天线端进行供电；

V2X天线同轴线缆，用以接收V2X信号。

在一些实施例中，将所述第一天线电路作为所述自动驾驶系统的主天线使用，且将所述第二天线电路作为所述自动驾驶系统的辅天线使用。

在一些实施例中，所述V2X设备，通过所述V2X主天线通道为所述第一天线电路的GNSS主天线同轴线缆提供控制信号。

在一些实施例中，所述GNSS设备，通过所述GNSS主天线通道为所述第一天线电路的V2X主天线同轴线缆提供控制信号。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：所述天线电路包括V2X天线端、GNSS天线端、GNSS天线同轴线缆、V2X天线同轴线缆，通过所述GNSS天线同轴线缆，传输GNSS信号，且通过耦合电源电路后向天线放大电路进行供电，之后将所述天线放大电路分别连接所述V2X天线端和所述GNSS天线端。将高精度GNSS天线和V2X天线集成在一起，通过耦合电源电路后进行供电。通过所述V2X天线同轴线缆传输V2X信号，且通过耦合控制信号电路后向所述V2X天线端进行V2X收发信号切换控制，可以在不增加线缆的情况下，给V2X天线提供放大电路和协议控制信号。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为相关技术中GNSS高精定位单元结构示意图；

图2为相关技术中V2X天线单元结构示意图；

图3为本申请实施例中天线电路的内部结构示意图；

图4为本申请实施例中天线电路的电路原理示意图；

图5为本申请实施例中自动驾驶系统的自动驾驶系统天线连接关系示意图；

图6为本申请实施例中天线电路的自动驾驶系统辅天线电路原理示意图；

图7为本申请实施例中自动驾驶系统的自动驾驶系统天线连接关系示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、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。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

本申请实施例提供了一种天线电路，如图3所示，提供了本申请实施例中天线电路内部结构示意图，所述天线电路包括：V2X天线端310、GNSS天线端320、GNSS天线同轴线缆330、V2X天线同轴线缆340，所述GNSS天线同轴线缆330，用以传输GNSS信号，且通过耦合电源电路350后向所述天线放大电路360进行供电，所述天线放大电路360分别连接所述V2X天线端310和所述GNSS天线端320；所述V2X天线同轴线缆340，用以传输V2X信号，且通过耦合控制信号电路370后向所述V2X天线端310进行V2X收发信号切换控制。

在所述天线电路中主要包括同轴线缆、有源放大电路、电源电路以及无源天线。此外天线电路中还包括控制信号，通过控制信号可实现天线收发功能的相应切换。所述V2X天线端310以及所述GNSS天线端320作为原始无源天线，同时所述GNSS天线同轴线缆330、V2X天线同轴线缆340分别作为同轴线缆，在经过了信号收发放大电路之后分别连接所述V2X天线端310以及所述GNSS天线端320。可以理解，所述GNSS天线端320，在GNSS无源天线接收到信号后，经LNA放大以及滤波处理后送给接收端使用。

所述GNSS天线同轴线缆330，作为传输GNSS信号的载体。通过耦合所述电源电路350之后，可以分别向天线放大电路和GNSS天线端实现电源供电。

进一步地，所述V2X天线同轴线缆340，作为传输V2X信号的载体。通过耦合所述控制信号电路370之后，可以向所述V2X天线端进行V2X收发信号切换控制。通过借用V2X天线的同轴线缆，并耦合到V2X射频接收信号中进行传输；这样也能节省一根传输线。

具体实施时，可以采用两根相同长度的同轴线缆，一根线缆传输GNSS信号、一根线缆传输V2X信号，在GNSS线缆中除了传输GNSS信号外、还耦合了电源，给天线端GNSS和V2X放大电路进行供电。同时V2X线缆中除了传输V2X信号外、还耦合了协议控制信号，用于天线端V2X收发切换控制使用。由于天线电源和控制信号都耦合在天线信号上，不用增加额外的传输线缆，方便整车布线。

需要注意的是，两根相同长度的同轴线缆优选5m。

采用上述天线电路，通过新增的有源放大以及控制电路，可以在不影响GNSS天线性能的情况下，有效提高V2X设备的通信距离。同时由于将V2X天线和高精度GNSS天线集成在一起，使得天线电路集成度较高，并且不用增加额外线缆传输供电和控制信号，方便应用于自动驾驶系统时的安装。

区别于相关技术中，单独进行V2X天线和GNSS天线部署时会给天线安装带来不便的问题，采用上述天线电路，在不增加线缆的情况下、给V2X天线提供放大电路和协议控制信号，天线集成度高且方便安装。

在本申请的一个实施例中，将所述V2X天线端和GNSS天线端的两个天线集成为单个天线。

采用单个天线将单根V2X天线和单根GNSS天线集成在一起，也就是说说，之前的四根天线变为了两根，在GNSS天线中进行信号的接收，在V2X天线中完成信号的收发。这样，天线电源和控制信号都耦合在天线信号上、不用增加额外的传输线缆，方便整车布线。

在本申请的一个实施例中，所述天线放大电路，包括：GNSS信号放大电路和V2X信号放大电路，所述GNSS信号放大电路，用以将所述GNSS天线端接收的GNSS信号经LNA放大以及LPF滤波处理后传输给信号接收端；V2X信号放大电路，用以在收发电路切换开关切换为第一状态时作为发射放大电路，所述发射放大电路中的PA将经过线缆衰减的信号再次放大，所述发射放大电路的LPF对放大后的发射信号做滤波处理后传输给V2X天线端；所述V2X信号放大电路，还用以在收发电路切换开关切换为第二状态时作为接收放大电路，所述接收放大电路中的LNA将天线接收到的信号先放大，所述接收放大电路的LPF对放大后的信号做滤波处理后再经线缆传输给V2X主机。

GNSS放大电路可以采用相关技术中相同的信号电路，天线接收到的微弱GNSS信号经LNA放大和LPF滤波处理后送给接收端使用。

V2X放大电路的主天线收发放大电路要分开设计，且需要时序切换进行控制，收发电路切换开关由U1和U2组合实现。

第一状态时，发射放大电路由功放PA和滤波器LPF组成，PA将经过线缆衰减的信号再次放大，LPF对放大后的发射信号做滤波处理后给天线发射。

第二状态时，接收放大电路由低噪放LNA和滤波器LPF组成，LNA将天线接收到的信号先放大，LPF对放大后的信号做滤波处理后再经线缆传输给V2X主机(未示出)。

在本申请的一个实施例中，所述电源电路，通过借助所述GNSS天线同轴线缆，耦合到GNSS射频信号中进行传输，所述电源电路包括：第二电容、电源转换模块、第一电阻以及第一电感，经线缆传输过来的电源中的直流被所述第二电容隔离，经过所述第一电阻、所述第一电感组成的耦合网络输出给所述电源转换模块；所述电源转换模块输出的额定电压供电，分别给V2X天线端、GNSS天线端进行供电。

如图4所示，电源部分不使用独立的线缆进行传输，而是借助GNSS同轴线缆、耦合到GNSS射频信号中进行传输。如图4所示，电容C2起到隔离直流、耦合GNSS信号的作用。对于直流部分：经线缆传输过来的电源无法穿过C2，只能经过电阻R1和电感L1耦合网络输出给天线的电源输入端。

如图4所示，经电源转换模块输出的3.3V供电，分别提供给GNSS天线和V2X天线放电电路使用。具体而言，V2X用电部分包括两个天线开关、接收LNA低噪放、发射PA功放。GNSS用电部分为接收LNA低噪放，电容C11可以对输入电源起到滤波作用。

在本申请的一个实施例中，所述控制信号电路，通过借助所述V2X天线同轴线缆，耦合到V2X天线通道中进行传输，所述控制信号电路包括：第一电容和第二电感，通过所述第二电感将控制信号耦合到控制电路并将射频信号阻挡在射频通路中传输；通过所述第一电容将V2X射频信号耦合到天线通路传输，并将控制信号阻挡在控制信号通路中；控制信号从V2X天线通道中分离后，输入到V2X天线放大电路的开关并控制开关的收发切换动作。

考虑到控制信号是低速周期性电平信号和电源类似。所以对于控制信号也不再使用独立线缆传输，而是借用V2X天线的同轴线缆，耦合到V2X射频接收信号中进行传输，这样也能节省一根传输线。

如图4所示，图4中电感L2和L1作用类似，将控制信号耦合到控制电路，而将射频信号阻挡在射频通路传输。电容C1和C2作用类似，将V2X射频信号耦合到天线通路传输、而将控制信号阻挡在控制信号通路中。控制信号从V2X天线通道中分离出来后，连接到V2X天线放大电路的开关U1/U2处、控制开关的收发切换动作。

在本申请的实施例中还提供了一种自动驾驶系统，其中，包括所述的天线电路，所述自动驾驶系统包括：采用第一天线电路和第二天线电路分别部署在车辆的两端，且分别连接到GNSS设备和V2X设备，第一天线电路的GNSS主天线同轴线缆与所述V2X设备的V2X主天线通道连接，且所述第一天线电路的V2X主天线同轴线缆与所述GNSS设备的GNSS主天线通道连接；第二天线电路的V2X辅天线同轴线缆与所述V2X设备的辅天线通道连接，且所述第二天线电路的GNSS辅天线同轴线缆与所述GNSS设备的GNSS辅天线通道连接；其中，所述V2X设备同时为所述第一天线电路和第二天线电路提供协议控制信号，或只为所述第一天线电路提供协议控制信号。

在本申请的一个实施例中，在所述第一天线电路与所述第二天线电路相同的情况下，所述第一天线电路与所述第二天线电路均采用上述的天线电路。

如图5所示，当所述天线电路应用到自动驾驶系统时，可以采用两个同样的天线(自动驾驶系统天线1和自动驾驶系统天线2)放置在车辆的两端、分别连接到GNSS设备和V2X设备。

需要注意的是，由于采用同样的天线，V2X设备也需要为辅天线提供协议控制信号。

在本申请的一个实施例中，在所述第一天线电路与所述第二天线电路不相同的情况下，所述第一天线电路，采用上述的天线电路；所述第二天线电路包括：：V2X天线端、GNSS天线端、GNSS天线同轴线缆、V2X天线同轴线缆，所述GNSS天线同轴线缆，用以接收GNSS信号，且通过耦合电源电路后向所述GNSS天线端和所述V2X天线端进行供电；V2X天线同轴线缆，用以接收V2X信号。

如图5所示，因V2X辅天线只有接收功能、不用发射，所以上述天线作为自动驾驶系统辅天线使用时，还可以进行优化。即将所述第二天线电路作为所述自动驾驶系统的辅天线使用的情况下，所述第二天线电路包括：V2X天线端、GNSS天线端、GNSS天线同轴线缆、V2X天线同轴线缆，所述GNSS天线同轴线缆，用以接收GNSS信号，且通过耦合电源电路后向所述GNSS天线端和所述V2X天线端进行供电。

在本申请的一个实施例中，将所述第一天线电路作为所述自动驾驶系统的主天线使用，且将所述第二天线电路作为所述自动驾驶系统的辅天线使用。

同理，当天线电路用于自动驾驶系统时，第一天线电路作为所述自动驾驶系统的主天线使用，所述第二天线电路作为所述自动驾驶系统的辅天线使用。

如图6所示，因V2X辅天线只有接收功能、不用发射，所以上述天线作为自动驾驶系统辅天线使用时，还可以进行优化，具体如图6所示。

在本申请的一个实施例中，所述V2X设备，通过所述V2X主天线通道为所述第一天线电路的GNSS主天线同轴线缆提供控制信号。

在本申请的一个实施例中，所述GNSS设备，通过所述GNSS主天线通道为所述第一天线电路的V2X主天线同轴线缆提供控制信号。

如图6所示，主要变化在于V2X放大部分不用切换，和GNSS放大类似，单路接收放大滤波即可，同时V2X放大单元的供电直接采用GNSS部分提供的供电，结构相对简单。

如图7所示，该优化天线采用如上述图6所示的天线结构，但只能作为自动驾驶系统辅天线使用、主天线仍然采用上述图4所示的收发一体天线，应用到自动驾驶系统中时，请继续参考图6，V2X设备只要为主天线提供协议控制信号、辅天线可以不用提供协议控制信号。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种天线电路，其中，应用于自动驾驶系统，所述天线电路包括：V2X天线端、GNSS天线端、GNSS天线同轴线缆、V2X天线同轴线缆，

所述GNSS天线同轴线缆，用以传输GNSS信号，且通过耦合电源电路后向天线放大电路进行供电，所述天线放大电路分别连接所述V2X天线端和所述GNSS天线端；

所述V2X天线同轴线缆，用以传输V2X信号，且通过耦合控制信号电路后向所述V2X天线端进行V2X收发信号切换控制。

2.如权利要求1所述天线电路，其中，将所述V2X天线端和GNSS天线端的两个天线集成为单个天线。

3.如权利要求1所述天线电路，其中，所述天线放大电路，包括：GNSS信号放大电路和V2X信号放大电路，

所述GNSS信号放大电路，用以将所述GNSS天线端接收的GNSS信号经LNA放大以及LPF滤波处理后传输给信号接收端；

V2X信号放大电路，用以在收发电路切换开关切换为第一状态时作为发射放大电路，所述发射放大电路中的PA将经过线缆衰减的信号再次放大，所述发射放大电路的LPF对放大后的发射信号做滤波处理后传输给V2X天线端；

所述V2X信号放大电路，还用以在收发电路切换开关切换为第二状态时作为接收放大电路，所述接收放大电路中的LNA将天线接收到的信号先放大，所述接收放大电路的LPF对放大后的信号做滤波处理后再经线缆传输给V2X主机。

4.如权利要求1所述天线电路，其中，所述电源电路，通过借助所述GNSS天线同轴线缆，耦合到GNSS射频信号中进行传输，所述电源电路包括：第二电容、电源转换模块、第一电阻以及第一电感，

经线缆传输过来的电源中的直流被所述第二电容隔离，经过所述第一电阻、所述第一电感组成的耦合网络输出给所述电源转换模块；

所述电源转换模块输出的额定电压供电，分别给V2X天线端、GNSS天线端进行供电。

5.如权利要求1所述天线电路，其中，所述控制信号电路，通过借助所述V2X天线同轴线缆，耦合到V2X天线通道中进行传输，所述控制信号电路包括：第一电容和第二电感，

通过所述第二电感将控制信号耦合到控制电路并将射频信号阻挡在射频通路中传输；

通过所述第一电容将V2X射频信号耦合到天线通路传输，并将控制信号阻挡在控制信号通路中；

控制信号从V2X天线通道中分离后，输入到V2X天线放大电路的开关并控制开关的收发切换动作。

6.一种自动驾驶系统，其中，包括如权利要求1至5任一项所述的天线电路，所述自动驾驶系统包括：采用第一天线电路和第二天线天路分别部署在车辆的两端，且分别连接到GNSS设备和V2X设备，

第一天线电路的GNSS主天线同轴线缆与所述V2X设备的V2X主天线通道连接，且所述第一天线电路的V2X主天线同轴线缆与所述GNSS设备的GNSS主天线通道连接；

第二天线电路的V2X辅天线同轴线缆与所述V2X设备的辅天线通道连接，且所述第二天线电路的GNSS辅天线同轴线缆与所述GNSS设备的GNSS辅天线通道连接；

其中，所述V2X设备同时为所述第一天线电路和第二天线电路提供协议控制信号，或只为所述第一天线电路提供协议控制信号。

7.如权利要求6所述自动驾驶系统，其中，在所述第一天线电路与所述第二天线电路相同的情况下，

所述第一天线电路与所述第二天线电路均采用如权利要求1至5任一项所述的天线电路。

8.如权利要求6所述自动驾驶系统，其中，在所述第一天线电路与所述第二天线电路不相同的情况下，

所述第一天线电路，采用如权利要求1至5任一项所述的天线电路；

所述第二天线电路包括：V2X天线端、GNSS天线端、GNSS天线同轴线缆、V2X天线同轴线缆，

所述GNSS天线同轴线缆，用以接收GNSS信号，且通过耦合电源电路后向所述GNSS天线端和所述V2X天线端进行供电；

V2X天线同轴线缆，用以接收V2X信号。

9.如权利要求7或8所述自动驾驶系统，其中，将所述第一天线电路作为所述自动驾驶系统的主天线使用，且将所述第二天线电路作为所述自动驾驶系统的辅天线使用。

10.如权利要求9所述自动驾驶系统，其中，

所述V2X设备，通过所述V2X主天线通道为所述第一天线电路的GNSS主天线同轴线缆提供控制信号。

11.如权利要求9所述自动驾驶系统，其中，

所述GNSS设备，通过所述GNSS主天线通道为所述第一天线电路的V2X主天线同轴线缆提供控制信号。