CN219285309U

CN219285309U - 一种天线状态检测装置

Info

Publication number: CN219285309U
Application number: CN202320171169.8U
Authority: CN
Inventors: 欧业佳; 宾显文; 赵健
Original assignee: Guangzhou Haida Xingyu Technology Co ltd
Current assignee: Guangzhou Haida Xingyu Technology Co ltd
Priority date: 2023-01-12
Filing date: 2023-01-12
Publication date: 2023-06-30
Anticipated expiration: 2033-01-12

Abstract

本实用新型公开了一种天线状态检测装置，开合路检测单元包括第一、第二分压电阻、检流电阻和差分运算放大器，第一分压电阻的输出端连接差分运算放大器的第一输入端，检流电阻的输入端连接第一分压电阻的输入端，输出端通过第三电阻连接差分运算放大器的第二输入端，差分运算放大器的输出端连接MCU的开合路检测引脚，并通过负反馈电阻连接差分运算放大器的第二输入端；短路检测单元包括隔离二极管，正极上拉到MCU供电电压，并连接MCU的短路检测引脚，负极连接检流电阻的输出端。本实用新型，通过差分运算放大器、检流电阻组成高侧电流检测电路，输出不同的检测电压，精确检测不同负载天线的开路、合路状态，电路简单，适配性好，成本低。

Description

一种天线状态检测装置

技术领域

本实用新型涉及GNSS天线技术领域，具体涉及一种天线状态检测装置。

背景技术

目前，汽车上配备的GNSS，通常会使用有源天线提高信号质量，但是由于使用环境较为复杂，有源天线发生开路、短路的情况时有发生，从而导致定位失败。

为了准确排查GNSS定位失败有原因，现有技术提出了实时检测天线状态的技术方案，例如中国实用新型专利CN217404412U公开了一种车载天线诊断电路，连接于车载天线的输入端和电压输出端之间；包括：分压支路、第一比较器、第二比较器以及微控制器；分压支路连接于车载天线和接地端之间，分压支路具有第一反馈节点和第二反馈节点；第一比较器的输入端连接第一反馈节点和参考节点；第二比较器的输入端连接第二反馈节点和参考节点；微控制器连接第一比较器和第二比较器。该方案基于比较器设计，同时具备过流自动保护功能，可检出车载天线的开路、短路或正常工作状态；同步将天线状态反馈给微控制器，保证在首次安装或者出现天线故障时，能够便捷的检测出天线问题所在。然而，该方案存在以下缺点：

第一，电路较复杂，使用两个比较器实现，制造成本高。

第二，选用性较差，由于不同天线电流不同，采集的电压也不同，MCU比较难统一其识别状态。

有鉴于此，需要对现有的天线状态检测装置进行改进，以简化电路，降低成本，提高适用性。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种天线状态检测装置，以解决现有技术电路复杂，成本高，适用性较差的问题。

为此，本实用新型提供的天线状态检测装置，包括电源和天线接入单元，所述天线接入单元用于连接天线，还包括：

开合路检测单元，包括第一分压电阻、第二分压电阻、检流电阻和差分运算放大器，所述第一分压电阻和第二分压电阻串联后，输入端连接电源，输出端接地；所述第一分压电阻的输出端连接所述差分运算放大器的第一输入端V+，所述检流电阻的输入端连接所述第一分压电阻的输入端，输出端通过第三电阻连接所述差分运算放大器的第二输入端V-，所述差分运算放大器的输出端连接MCU的开合路检测引脚，并通过负反馈电阻连接所述差分运算放大器U1的第二输入端V-；

短路检测单元，包括隔离二极管，所述隔离二极管的正极上拉到MCU供电电压，并连接MCU的短路检测引脚，所述隔离二极管的负极连接所述检流电阻的输出端。

在上述方案中，优选地，所述电源和所述第一分压电阻之间设有自恢复保险丝。

在上述方案中，优选地，所述差分运算放大器的输出端通过钳位二极管钳位到钳位电压。

在上述方案中，优选地，所述天线接入单元包括馈电电感，所述馈电电感的输出端连接天线，输入端连接所述第三电阻的输入端，所述天线通过隔直电容以及阻容滤波电路连接定位芯片的射频输入口。

在上述方案中，优选地，所述馈电电感的输入端通过ESD防护器件接地。

在上述方案中，优选地，所述馈电电感的输出端通过第一电容和第二电容组成的滤波电路连接所述第三电阻的输入端。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的一种天线状态检测装置，解决了现有技术电路复杂，成本高，适用性较差的问题。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

通过差分运算放大器、检流电阻组成高侧电流检测电路，放大后可输出不同的ADC检测电压，以区分不同的状态，与直接ADC采集相比，可可以精确地检测不同负载天线的开路、合路等接入状态。另外，通过ADC输出的方式，使得安装不同负载的天线，依然可以确保输出电压范围的准确性，电路简单、适配性好，制作成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做出简单地介绍和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，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为本实用新型提供的天线状态检测装置的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，以下所描述的实施例，仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了对本实用新型的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明，以下介绍实现本实用新型技术方案的几个优选的具体实施例。

需要说明的是，本文中“内、外”、“前、后”及“左、右”等方位词是以产品使用状态为基准对象进行的表述，显然，相应方位词的使用对本方案的保护范围并非构成限制。

请参见图1，图1为本实用新型提供的一种天线状态检测装置的电路原理图。

如图1所示，本实用新型提供的一种天线状态检测装置，包括电源VCC、天线接入单元10、开合路检测单元20、隔离二极管D2和处理器MCU(图中未示出)。

天线接入单元10用于连接天线J1。

开合路检测单元20包括第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、检流电阻R4和差分运算放大器U1。

第一分压电阻R1和第二分压电阻R2串联后，输入端通过自恢复保险丝F1连接电源VCC，输出端接地。第一分压电阻R1的输出端连接差分运算放大器U1的第一输入端V+，检流电阻R4的输入端连接自恢复保险丝F1的输出端，输出端通过第三电阻R7连接差分运算放大器U1的第二输入端V-。差分运算放大器U1的第二输入端V-与输出端之间连接负反馈电阻R8。根据天线负载电流通过第一分压电阻R1、检流电阻R4和第三电阻R7产生差分电压信号，输入给差分运算放大器U1，并放大产生单端开合路检测信号ANT_ADC_OPEN_DET，输出给处理器MCU的开合路检测引脚，MCU根据开合路检测信号判断天线是否接入以及天线的开路状态或合路状态。

当发生短路或过载时，自恢复保险丝F1切断电源VCC，保护线路上的元器件。当故障排除后，自恢复保险丝F1自动接通电源VCC。

差分运算放大器U1的输出端通过钳位二极管D1钳位到钳位VDD，通过钳位二极管对MCU的I/O口进行保护，有效防止运算放大器的输出电压偏大对MCU I/O引脚的损坏。

天线接入单元10包括馈电电感L1，馈电电感L1的输出端连接天线J1，同时通过ESD防护器件接地，馈电电感L1的输入端通过第一电容C3和第二电容C4组成的滤波电路连接第三电阻R7的输入端，天线J1通过隔直电容C5以及第四电阻R10、第三电容C6、第四电容C7组成的阻容滤波电路连接定位芯片的射频输入口RF_IN。

隔离二极管D2用于检测短路故障，隔离二极管D2的正极上拉到MCU供电电压，并连接MCU的短路检测引脚，以检测短路检测信号ANT_SHORT_DET，隔离二极管D2的负极连接检流电阻R4的输出端和馈电电感L1的输入端。

本实用新型的工作原理如下：

当天线J1未接入本实用新型提供的天线状态检测装置时，电源VCC与天线不构成回路，根据差分运算放大器U1的“虚短”的特点，可得到差分运算放大器U1第一输入端的输入电压V+＝第二端的输入电压V-，运算放大器U1的输出电压接近0V，MCU通过ANT_ADC_OPEN_DET检测到的输出电压接近0V，获知天线状态检测装置未接入天线J1。

当天线J1接入本实用新型提供的天线状态检测装置时，电源VCC与天线构成回路，电流流经检流电阻R4产生压降，差分运算放大器U1的第二输入端V-的输入电压降低，二者之间的电压差被差分运算放大器U1放大输出给MCU，从而判断出天线处于正常工作状态。

由此实现了天线的开路状态、合路状态检测。

当天线J1发生短路时，即天线J1的引脚1发生对地短路，此时隔离二极管D2的阴极为0V，阳极被拉低从而由高电平以改变为低电平，输出短路检测信号ANT_SHORT_DET给MCU，从而可判断得出天线短路状态。同时，自恢复保险丝F1关断，关闭天线的输入电源VCC，防止短路线路上的元器件受到损坏。

天线供电恢复功能，短路状态撤销后，MCU通过检测ANT_SHORT_DET的电平状态，重新检测短路情况，如果不存在短路，则报告天线状态正常。

综合以上具体实施例的描述，本实用新型提供的天线状态检测装置，与现有技术相比，具有如下优点：

第一，通过分立式差分运算放大器，检流电阻组成高侧电流检测电路，放大后可输出不同的ADC检测电压，以区分天线不同的接入状态，与直接ADC采集相比，可以精确地检测不同负载天线的开路、合路等接入状态。另外，通过ADC输出的方式，使得安装不同负载的天线，依然可以确保输出电压范围的准确性，适配性好。且当装置中的其他电路需要与负载端连接时，不会产生接地干扰。

第二，高侧电流检测，负载接入时可有效防止接地干扰，抗干扰能力强。

第三，通过ESD防护器件、钳位二极管对MCU的I/O口进行保护，有效防止运算放大器的输出电压偏大对MCU I/O引脚的损坏。

第四，使用自恢复保险丝，对天线供电进行保护，当天线发生短路时，MCU可检测到短路信号，自恢复保险丝关断，天线电源关闭，有效保护短路部分的元器件。

第五，MCU通过检测ANT_SHORT_DET的电平状态，重新检测短路情况，如果不存在短路，则报告天线状态正常。具有可靠性高、安全性高、以及短路撤销后，天线供电可恢复的功能。

第六，短路检测仅通过一个隔离二极管实现，电路设计简洁、成本低。

最后，还需要说明的是，在本文中使用的术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个…"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本实用新型并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种天线状态检测装置，包括电源和天线接入单元，所述天线接入单元用于连接天线，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的天线状态检测装置，其特征在于，所述电源和所述第一分压电阻之间设有自恢复保险丝。

3.根据权利要求1所述的天线状态检测装置，其特征在于，所述差分运算放大器的输出端通过钳位二极管钳位到钳位电压。

4.根据权利要求1所述的天线状态检测装置，其特征在于，所述天线接入单元包括馈电电感，所述馈电电感的输出端连接天线，输入端连接所述第三电阻的输入端，所述天线通过隔直电容以及阻容滤波电路连接定位芯片的射频输入口。

5.根据权利要求4所述的天线状态检测装置，其特征在于，所述馈电电感的输入端通过ESD防护器件接地。

6.根据权利要求4所述的天线状态检测装置，其特征在于，所述馈电电感的输出端通过第一电容和第二电容组成的滤波电路连接所述第三电阻的输入端。