CN217543913U - 一种天线切换电路及具有该电路的电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种天线切换电路，包括矩阵开关，所述矩阵开关的一端分别与内置天线模块和外置天线接口相连接，所述矩阵开关的另一端与主集天线接口和分集天线接口相连接，在外置天线接口内未插入外置天线模块时，通过矩阵开关使内置天线模块与主集天线接口相连接；在外置天线接口内插入外置天线时，通过矩阵开关使内置天线模块切换至与分集天线接口相连接，并使外置天线模块与主集天线接口相连接。还公开了一种具有上述天线切换电路的电能表。本电路结构简单，在确保主集天线接口性能最优的情况下，再利用分集天线提升射频信号的接收灵敏度。

Description

一种天线切换电路及具有该电路的电能表

技术领域

本实用新型涉及无线通信领域，特别涉及一种天线切换电路及具有该电路的电能表。

背景技术

为了与外界进行信息交互，电能表在出厂的时候，内置天线已经装在电能表的通信模块上，电能表在现场的安装过程中，客户不用考虑内置天线的安装位置，但如果电能表的安装环境比较恶劣，比如地下室、金属材质电表箱等，会大大削弱无线信号强度，影响电能表的远程抄读成功率。为此现有电能表在生产时，通过带有同轴连接线将外置天线安装在电能表的壳体外，从而将外置天线引出，安装到信号强度较优的位置，不受电能表安装位置的限制。

电能表的通信模块只有一个外置天线接口，通常为SMA形式的同轴连接器，并且该连接器是位于表壳内部，出厂时安装内置短胶棒天线，如果因为安装环境影响信号强度，就需要在现场打开表壳，拆下内置天线，安装外置天线。另外，对于4G模组来说，会有2个射频天线口，分别用来连接主集天线和分集天线；其中4G模组的主集天线接口可实现射频信号的收发；4G模组的分集天线仅能用于射频信号的接收，理论上增加了分集天线后，可使接收灵敏度提升3dB。不过多数情况下，工控类产品并未使用分集天线，而是仅使用了主集天线用于射频信号的收发，同时目前工控类产品无法实现通信模块的外置天线和内置天线之间的切换，因此接收灵敏度有限；为此需要进一步改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能提高信号接收灵敏度的天线切换电路。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种具有上述天线切换电路的电能表。

本实用新型解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种天线切换电路，用于实现通信模块上的天线切换，通信模块上设有内置天线模块以及通信模块上预留有根据需要插入外置天线模块的外置天线接口，通信模块上具有主集天线接口和分集天线接口；

其特征在于：包括矩阵开关，所述矩阵开关的一端分别与内置天线模块和外置天线接口相连接，所述矩阵开关的另一端与主集天线接口和分集天线接口相连接，在外置天线接口内未插入外置天线模块时，通过矩阵开关使内置天线模块与主集天线接口相连接；在外置天线接口内插入外置天线时，通过矩阵开关使内置天线模块切换至与分集天线接口相连接，并使外置天线模块与主集天线接口相连接。

还包括用于实现外置天线接口是否插入有外置天线模块的检测电路，所述检测电路与外置天线接口相连接，检测电路的输出端还连接有处理器，所述处理器与矩阵开关相连接，以使处理器根据检测电路的检测结果控制矩阵开关的动作。

所述检测电路包括供电电源模块和与供电电源模块相连接的AD采样模块，所述AD采样模块的采样端连接在外置天线接口与矩阵开关之间，所述AD采样模块的反馈端与处理器相连接。

所述AD采样模块内还设有滤波电路。

所述滤波电路为RC低压滤波电路。

所述外置天线接口为SMA射频同轴连接器上的接口。

所述外置天线模块还包括外置天线模块及电感，所述电感的一端与外置天线相连，所述电感的另一端接地。

所述内置天线模块为由PCB板焊接而成的支架天线。

所述通信模块为4G模组。

本实用新型解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种电能表，包括通信模块，其特征在于：还包括如上述的天线切换电路。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：在外置天线接口内未插入外置天线模块时，通过矩阵开关使内置天线模块与主集天线接口相连接；在外置天线接口内插入外置天线时，通过矩阵开关使内置天线模块切换至与分集天线接口相连接，并使外置天线模块与主集天线接口相连接。因此本电路结构简单，在确保主集天线接口性能最优的情况下，再利用分集天线提升射频信号的接收灵敏度。

附图说明

图1为本实用新型实施例中天线切换电路的原理框图；

图2为本实用新型实施例中天线切换电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中的天线切换电路用于实现通信模块1上的天线切换，通信模块1上设有内置天线模块2以及通信模块1上预留有根据需要插入外置天线模块3的外置天线接口，通信模块1上具有主集天线接口11和分集天线接口12；本实施例中的天线切换电路包括矩阵开关4，矩阵开关4的一端分别与内置天线模块2和外置天线接口相连接，矩阵开关4的另一端与主集天线接口11和分集天线接口12相连接，在外置天线接口内未插入外置天线模块3时，通过矩阵开关4使内置天线模块2与主集天线接口相连接；在外置天线接口内插入外置天线模块3时，通过矩阵开关4使内置天线模块2切换至与分集天线接口12相连接，并使外置天线模块3与主集天线接口11相连接。本实施例中，通信模块为4G模组。

为了检测外置天线接口内是否有外置天线模块3插入，本实施例中天线切换电路还包括用于实现外置天线接口是否插入有外置天线模块3的检测电路5，检测电路5与外置天线接口相连接，检测电路5的输出端还连接有处理器6，处理器6与矩阵开关4相连接，以使处理器6根据检测电路的检测结果控制矩阵开关4的动作。

本实施例中的检测电路5包括供电电源模块51和与供电电源模块51相连接的AD采样模块52，AD采样模块52的采样端连接在外置天线接口与矩阵开关4之间，AD采样模块52的反馈端与处理器6相连接，通过AD采样读取射频信号线上面的直流电压值，因此能判断外置天线接口内是否安装有外置天线。如图2所示，AD采样模块52包括用来隔离射频线上交流信号的第二电感L2、第二电阻R2以及滤波电路，第二电感L2的一端与外置天线模块3相连接，第二电感L2的另一端与第二电阻R2的一端相连接，第二电阻R2的另一端连接供电电源模块51的输出端VCC；第二电感L2与第二电阻R2之间通过滤波电路与处理器6相连接；图2中滤波电路为第三电阻R3和第二电容C2组成的RC低压滤波电路。

外置天线接口与矩阵开关4之间还设置有第一电容C1，该第一电容C1能避免供电电源模块51的输出端VCC电压进入矩阵开关4中损坏器件。

本实施例中，外置天线接口为SMA射频同轴连接器上的接口，外置天线模块3还包括外置天线模块及电感L1，电感L1的一端与外置天线相连，电感L1的另一端接地，电感L1的感量在射频信号的频率范围内体现为极大的阻抗，不影响天线在工作频段内的阻抗；内置天线模块2为由PCB板焊接而成的支架天线。外置天线装或不装，就决定了用于连接外置天线的射频信号线上是否存在一个并联到工作地的电感。

上述天线切换电路的工作原理为：通过判断外置天线接口是否有外置天线插入而控制矩阵开关的动作。若外置天线接口未插入外置天线，则矩阵开关将内置天线模块接到4G模组的主集天线接口；若外置天线接口插入有外置天线，则矩阵开关将内置天线模块接到4G模组的分集天线接口，同时将外置天线模块接入到4G模组的主集天线接口。因此在确保主集天线接口性能最优的情况下，再利用分集天线提升射频信号的接收灵敏度。

另外检测电路的检测原理为：当外置天线接口内没有安装外置天线模块的时候，检测电路中仅存在第二电阻R2，因此AD采样电路得到的值就是VCC；当外置天线接口内安装上外置天线模块后，第一电感L1就出现在电路中，AD采样电路得到的值就是0V。因此，可以通过AD采样电路的值，判断外置天线接口内是否安装有外置天线模块。

作为一种应用，将上述天线切换电路应用到电能表中，电能表包括通信模块和上述的天线切换电路。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种天线切换电路，用于实现通信模块上的天线切换，通信模块上设有内置天线模块以及通信模块上预留有根据需要插入外置天线模块的外置天线接口，通信模块上具有主集天线接口和分集天线接口；

其特征在于：包括矩阵开关，所述矩阵开关的一端分别与内置天线模块和外置天线接口相连接，所述矩阵开关的另一端与主集天线接口和分集天线接口相连接，在外置天线接口内未插入外置天线模块时，通过矩阵开关使内置天线模块与主集天线接口相连接；在外置天线接口内插入外置天线时，通过矩阵开关使内置天线模块切换至与分集天线接口相连接，并使外置天线模块与主集天线接口相连接。

2.根据权利要求1所述的天线切换电路，其特征在于：还包括用于实现外置天线接口是否插入有外置天线模块的检测电路，所述检测电路与外置天线接口相连接，检测电路的输出端还连接有处理器，所述处理器与矩阵开关相连接，以使处理器根据检测电路的检测结果控制矩阵开关的动作。

3.根据权利要求2所述的天线切换电路，其特征在于：所述检测电路包括供电电源模块和与供电电源模块相连接的AD采样模块，所述AD采样模块的采样端连接在外置天线接口与矩阵开关之间，所述AD采样模块的反馈端与处理器相连接。

4.根据权利要求3所述的天线切换电路，其特征在于：所述AD采样模块内还设有滤波电路。

5.根据权利要求4所述的天线切换电路，其特征在于：所述滤波电路为RC低压滤波电路。

6.根据权利要求1～5任一项所述的天线切换电路，其特征在于：所述外置天线接口为SMA射频同轴连接器上的接口。

7.根据权利要求6所述的天线切换电路，其特征在于：所述外置天线模块还包括外置天线模块及电感(L1)，所述电感(L1)的一端与外置天线相连，所述电感(L1)的另一端接地。

8.根据权利要求1～5任一项所述的天线切换电路，其特征在于：所述内置天线模块为由PCB板焊接而成的支架天线。

9.根据权利要求1～5任一项所述的天线切换电路，其特征在于：所述通信模块为4G模组。

10.一种电能表，包括通信模块，其特征在于：还包括如上述权利要求1～9任一项所述的天线切换电路。

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