DE102020215322A1 - Device and method for antenna power supply for a vehicle and antenna device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (104) zur Antennenstromversorgung für ein Fahrzeug (100). Die Vorrichtung (104) ist ausgebildet, einen Zwischenstrom unter Verwendung eines Eingangsstroms sowie ein eine Größe des Eingangsstroms repräsentierendes Eingangsspannungssignals bereitzustellen, einen Versorgungsstrom zur Phantomspeisung für einen Antennenverstärker (110) gesteuert von einem Schaltsignal unter Verwendung des Zwischenstroms sowie ein eine Größe des Versorgungsstroms repräsentierendes Ausgangsspannungssignal bereitzustellen, ein Rücksetzsignal unter Verwendung des Eingangsspannungssignals und des Ausgangsspannungssignals bereitzustellen, und das Schaltsignal unter Verwendung eines Steuersignals und des Rücksetzsignals bereitzustellen.The invention relates to a device (104) for supplying power to an antenna for a vehicle (100). The device (104) is designed to provide an intermediate current using an input current and an input voltage signal representing a magnitude of the input current, a supply current for phantom powering for an antenna amplifier (110) controlled by a switching signal using the intermediate current and an output voltage signal representing a magnitude of the supply current provide, provide a reset signal using the input voltage signal and the output voltage signal, and provide the switching signal using a control signal and the reset signal.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.The invention is based on a device or a method according to the species of the independent claims.
Für eine Phantomspeisung für einen Antennenverstärker einer Antenne für ein Fahrzeug können einfache Linearregler mit einem PNP-Haupttransistor oder einem P-Channel FET verwendet werden, die zusätzliche Schaltungen für eine Strommessung und Abschaltmechanismen für Kurzschluss nach Masse, Kurzschluss zur Bordnetzspannung und Übertemperatur beinhalten. Diese Regler benötigen jedoch mindestens einen Spannungshub von IV. Standardmäßige „High Side Switches“ können typischerweise nicht verwendet werden, da diese „Charge Pumps“ mit hohen Frequenzen beinhalten.For phantom powering for an antenna amplifier of an antenna for a vehicle, simple linear regulators with a PNP main transistor or a P-channel FET can be used, which contain additional circuits for current measurement and switch-off mechanisms for short circuit to ground, short circuit to vehicle voltage and overtemperature. However, these regulators require at least a voltage swing of IV. Standard "high side switches" typically cannot be used because they contain "charge pumps" with high frequencies.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Antennenstromversorgung für ein Fahrzeug und eine Antennenvorrichtung gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, a device and a method for antenna power supply for a vehicle and an antenna device according to the main claims are presented with the approach presented here. Advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim are possible as a result of the measures listed in the dependent claims.
Der beschriebene Ansatz ermöglicht eine Antennenstromversorgung für solche Anwendungsfälle, in denen einfache Linearregler nicht eingesetzt werden können, beispielsweise dann, wenn der von den Linearreglern benötigte Spannungshub nicht zur Verfügung steht.The approach described enables an antenna power supply for applications in which simple linear regulators cannot be used, for example when the voltage swing required by the linear regulators is not available.
Eine Vorrichtung zur Antennenstromversorgung für ein Fahrzeug weist die folgenden Merkmale auf:
- einen Antennenanschluss für eine Antennenleitung zu einem Antennenverstärker einer Antenne;
- einen Tuner für ein über die Antennenleitung übertragenes Antennensignal, wobei der Tuner mit dem Antennenanschluss gekoppelt ist;
- eine Energieversorgungseinrichtung zum Bereitstellen einer ungeschützten Versorgungsspannung;
- eine Steuereinrichtung zum Bereitstellen eines Steuersignals; und
- eine mit dem Antennenanschluss gekoppelte Schaltung zum Bereitstellen einer geschützten Antennenspannung zur Phantomspeisung für den Antennenverstärker.
- an antenna connection for an antenna line to an antenna amplifier of an antenna;
- a tuner for an antenna signal transmitted via the antenna line, the tuner being coupled to the antenna connection;
- an energy supply device for providing an unprotected supply voltage;
- a controller for providing a control signal; and
- circuitry coupled to the antenna connector for providing a protected antenna voltage for phantom powering the antenna amplifier.
Sie Schaltung weist dabei die folgenden Merkmale auf:
- eine Strommesseinrichtung mit einem mit der Energieversorgungseinrichtung gekoppelten Eingangsanschluss zum Empfangen eines Eingangsstroms, einem Ausgangsanschluss und einem Eingangsmessanschluss, wobei die Strommesseinrichtung ausgebildet ist, um unter Verwendung des Eingangsstroms einen Zwischenstrom an dem Ausgangsanschluss bereitzustellen und ein eine Größe des Eingangsstroms repräsentierendes Eingangsspannungssignal an dem Eingangsmessanschluss bereitzustellen;
- eine Schalteinrichtung mit einem Zwischenanschluss zum Empfangen des Zwischenstroms, einem mit dem Antennenanschluss gekoppelten Versorgungsanschluss, einem Schalteingangsanschluss zum Empfangen eines Schaltsignals und einem Ausgangsmessanschluss, wobei die Schalteinrichtung ausgebildet ist, um gesteuert von dem Schaltsignal unter Verwendung des Zwischenstroms einen Versorgungsstrom zum Generieren einer geschützten Antennenspannung an dem Versorgungsanschluss bereitzustellen und ein eine Größe des Versorgungsstroms repräsentierendes Ausgangsspannungssignal an dem Ausgangsmessanschluss bereitzustellen;
- einer Überwachungseinrichtung mit einem ersten Messanschluss zum Empfangen des Eingangsspannungssignals und einem zweiten Messanschluss zum Empfangen des Ausgangsspannungssignals und einem Rücksetzanschluss, wobei die Überwachungseinrichtung ausgebildet ist, um unter Verwendung des Eingangsspannungssignals und des Ausgangsspannungssignals ein Rücksetzsignal an dem Rücksetzanschluss bereitzustellen; und
- eine Einschalteinrichtung mit einem Steueranschluss zum Empfangen des Steuersignals, einem Resetanschluss zum Empfangen des Rücksetzsignals und einem Signalanschluss, wobei die Einschalteinrichtung ausgebildet ist, um unter Verwendung des Steuersignals und des Rücksetzsignals das Schaltsignal an dem Signalanschluss bereitzustellen.
- a current measuring device with an input connection coupled to the energy supply device for receiving an input current, an output connection and an input measuring connection, the current measuring device being designed to provide an intermediate current at the output connection using the input current and to provide an input voltage signal representing a magnitude of the input current at the input measuring connection;
- a switching device with an intermediate connection for receiving the intermediate current, a supply connection coupled to the antenna connection, a switching input connection for receiving a switching signal and an output measuring connection, the switching device being designed to, controlled by the switching signal using the intermediate current, supply a supply current for generating a protected antenna voltage to provide the supply connection and to provide an output voltage signal representing a magnitude of the supply current at the output measuring connection;
- a monitoring device with a first measurement connection for receiving the input voltage signal and a second measurement connection for receiving the output voltage signal and a reset connection, wherein the monitoring device is designed to provide a reset signal at the reset connection using the input voltage signal and the output voltage signal; and
- a switch-on device with a control connection for receiving the control signal, a reset connection for receiving the reset signal and a signal connection, the switch-on device being designed to provide the switching signal at the signal connection using the control signal and the reset signal.
Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein Fahrzeug zur Personenbeförderung oder um einen Lastkraftwagen handeln. Die Antenne kann Teil einer Funkschnittstelle des Fahrzeugs sein. Beispielsweise kann die Antenne zum Empfangen von Signalen zur Positionsbestimmung verwendet werden. Die Antenne kann an ein Fahrzeugbordnetz des Fahrzeugs angeschlossen sein. Der Versorgungsstrom kann für eine sogenannte Phantomspeisung verwendet werden. Die Phantomspeisung kann die Stromversorgung des Antennenverstärkers in Form eines rauscharmen Verstärkers LNA (Low Noise Amplifier) am Antennenfuß der Antenne repräsentieren. Die Phantomspeisung kann die Gleichspannung auf der Antennenleitung bilden. Für die Phantomspeisung gelten dieselben Regeln im Fahrzeugbordnetz wie für alle anderen externen Anschlüsse von Steuergeräten. Sie müssen kurzschlusssicher und auch strombegrenzt sein. Für eine Antennenspeisung gelten noch wesentlich stärker die Filteranforderungen, da die Antennenspeisung zusätzlich zu den EMV (Elektro-Magnetische Verträglichkeit) Anforderungen speziell für den sensitiven Bereich der Antenne möglichst stark gefiltert werden muss. Auf keinen Fall dürfen zusätzliche Störungen, z.B. von einer Ladungspumpe oder eines Schaltreglers, weitergeleitet werden.The vehicle can be a vehicle for passenger transport or a truck, for example. The antenna can be part of a radio interface of the vehicle. For example, the antenna can be used to receive signals for position determination. The antenna can be attached to a vehicle board be connected to the vehicle network. The supply current can be used for so-called phantom power. The phantom power can represent the power supply of the antenna amplifier in the form of a low-noise amplifier LNA (Low Noise Amplifier) at the antenna base of the antenna. The phantom power can form the DC voltage on the antenna line. The same rules in the vehicle electrical system apply to phantom power as to all other external control unit connections. They must be short-circuit-proof and current-limited. The filter requirements apply even more to an antenna feed, since the antenna feed must be filtered as strongly as possible, in addition to the EMC (electromagnetic compatibility) requirements, especially for the sensitive area of the antenna. Under no circumstances should additional interference, eg from a charge pump or a switching regulator, be passed on.
Gemäß einer Ausführungsform ermöglicht es der beschriebene Ansatz aus einer zur Verfügung stehenden Spannung von 5V+-3% eine Antennenspannung von 5V+-0,5V mit Schutzmaßnahmen für Kurzschluss nach Masse, Kurzschluss zur Bordnetzspannung und Übertemperatur zu generieren. Zudem kann eine Strommessung ermöglicht werden.According to one embodiment, the described approach makes it possible to generate an antenna voltage of 5V+-0.5V from an available voltage of 5V+-3% with protective measures for short circuits to ground, short circuits to the vehicle electrical system voltage and overtemperature. In addition, a current measurement can be made possible.
Die Strommesseinrichtung kann einen Messwiderstand aufweisen, der zwischen den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet ist. Die Strommesseinrichtung kann ausgebildet sein, um das Eingangsspannungssignal unter Verwendung einer an dem Messwiderstand abfallenden Messspannung zu bestimmen. Auf diese Weise kann der Strom durch die Strommesseinrichtung hindurch geleitet und zugleich gemessen werden.The current measuring device can have a measuring resistor which is connected between the input connection and the output connection. The current measuring device can be designed to determine the input voltage signal using a measuring voltage dropping across the measuring resistor. In this way, the current can be passed through the current measuring device and measured at the same time.
Dazu kann die Strommesseinrichtung einen Operationsverstärker und einen Eingangsspannungsteiler zum Bestimmen des Eingangsspannungssignals aufweisen. Somit können Standardbauteile verwendet werden.For this purpose, the current measuring device can have an operational amplifier and an input voltage divider for determining the input voltage signal. Thus, standard components can be used.
Die Schalteinrichtung kann eine durch das Schaltsignal schaltbare Transistoreinrichtung aufweisen, die zwischen den Zwischenanschluss und den Versorgungsanschluss geschaltet ist. Je nach Schaltzustand der Transistoreinrichtung kann der Zwischenstrom als Versorgungsstrom bereitgestellt oder nicht bereitgestellt werden. Die Transistorschaltung kann einen oder mehrere geeignete Transistoren aufweisen.The switching device can have a transistor device that can be switched by the switching signal and is connected between the intermediate connection and the supply connection. Depending on the switching state of the transistor device, the intermediate current may or may not be provided as a supply current. The transistor circuit may include one or more suitable transistors.
Beispielsweise kann die Transistoreinrichtung zwei gegenläufig geschaltete Feldeffekttransistoren umfassen. Somit kann vorteilhafterweise eine sognannte Back-to-Back-Schaltung zweier Transistoren zum Durchlassen oder Sperren des Stromflusses durch die Schalteinrichtung genutzt werden.For example, the transistor device can comprise two field effect transistors connected in opposite directions. A so-called back-to-back circuit of two transistors can thus advantageously be used to pass or block the flow of current through the switching device.
Die Schalteinrichtung kann einen Ausgangsspannungsteiler zum Bestimmen des Ausgangsspannungssignals aufweisen. Dadurch kann die Ausgangsspannung einfach bestimmt werden.The switching device can have an output voltage divider for determining the output voltage signal. This makes it easy to determine the output voltage.
Die Überwachungseinrichtung kann ausgebildet sein, um das Rücksetzsignal bereitzustellen, wenn das Eingangsspannungssignal einen ersten Schwellenwert und/oder das Ausgangsspannungssignal einen zweiten Schwellenwert betragsmäßig überschreitet. Die Schwellenwerte können gleich oder unterschiedlich groß gewählt sein. Auf diese Weise kann bei einer Spannungsüberschreitung eine weitere Bereitstellung des Versorgungsstroms unterbrochen werden.The monitoring device can be designed to provide the reset signal when the input voltage signal exceeds a first threshold value and/or the output voltage signal exceeds a second threshold value. The threshold values can be chosen to be the same or different. In this way, if the voltage is exceeded, further provision of the supply current can be interrupted.
Die Einschalteinrichtung kann eine bistabile Kippstufe und einen Transistor zum Bereitstellen des Schaltsignals unter Verwendung des Steuersignals und des Rücksetzsignals aufweisen. Vorteilhafterweise können auf diese Weise nicht nur aktuelle Zustände der Eingangssignale der bistabilen Kippstufe sondern auch zeitlich vorangegangenen Zustände der Eingangssignale bei der Bereitstellung des Schaltsignals berücksichtigt werden.The switch-on device can have a bistable multivibrator and a transistor for providing the switching signal using the control signal and the reset signal. Advantageously, in this way not only current states of the input signals of the flip-flop but also chronologically preceding states of the input signals can be taken into account when the switching signal is provided.
Die bistabile Kippstufe kann einen Rücksetzeingang, einen Seteingang, einen nichtnegierten Ausgang und einen negierten Ausgang aufweisen. Dabei kann der Rücksetzeingang mit dem nichtnegierten Ausgang und dem Resetanschluss verbunden sein. Der Seteingang kann mit dem Steueranschluss verbunden sein. Der negierte Ausgang kann zum Schalten des Transistors mit dem Transistor verbunden sein. Dies ermöglicht eine Bereitstellung des Schaltsignals basierend auf dem Prinzip eines RS-FlipFlops.The flip-flop can have a reset input, a set input, a non-negated output and a negated output. In this case, the reset input can be connected to the non-negated output and the reset connection. The set input can be connected to the control connection. The negated output can be connected to the transistor to switch the transistor. This enables the switching signal to be provided based on the principle of an RS flip-flop.
Die Einschalteinrichtung kann einen Kondensator aufweisen, der mit dem Resetanschluss verbunden ist. Durch eine geeignete Wahl einer Kapazität des Kondensators kann ein definiertes Aufstarten der Vorrichtung eingestellt werden.The switch-on device can have a capacitor which is connected to the reset connection. A defined start-up of the device can be set by a suitable choice of a capacitance of the capacitor.
Lediglich beispielhaft kann die Energieversorgungseinrichtung als eine 5V Spannungsquelle ausgeformt sein. Andere Spannungswerte sind entsprechend möglich.By way of example only, the energy supply device can be in the form of a 5V voltage source. Other voltage values are correspondingly possible.
Die Vorrichtung kann eine Koppeleinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, um unter Verwendung des Versorgungsstroms die geschützte Antennenspannung in den Antennenanschluss einzukoppeln. Dabei kann auf bekannte Einkoppelschaltungen zurückgegriffen werden.The device can have a coupling device which is designed to couple the protected antenna voltage into the antenna connection using the supply current. Known coupling circuits can be used here.
Die Vorrichtung kann vorteilhaft im Zusammenhang mit einer Antennenvorrichtung eingesetzt werden.The device can advantageously be used in connection with an antenna device.
Eine entsprechende Antennenvorrichtung weist neben der genannten Vorrichtung eine Antenne, einen Antennenverstärker und eine Antennenleitung auf.In addition to the device mentioned, a corresponding antenna device has an antenna, an antenna amplifier and an antenna line.
Der Antennenverstärker kann separat zu der Antenne ausgeführt sein oder in die Antenne integriert sein. Bei der Antenne kann es sich um eine typischerweise im Fahrzeugbereich verbaute Antenne, beispielsweise um eine Stabantenne oder eine Planarantenne handeln.The antenna amplifier can be designed separately from the antenna or integrated into the antenna. The antenna can be an antenna typically installed in the vehicle area, for example a rod antenna or a planar antenna.
Ein entsprechendes Verfahren zur Antennenstromversorgung für ein Fahrzeug umfasst die folgenden Schritte:
- Bereitstellen eines Zwischenstroms um unter Verwendung eines Eingangsstroms;
- Bereitstellen eines eine Größe des Eingangsstroms repräsentierenden Eingangsspannungssignals;
- Bereitstellen eines Versorgungsstroms zur Phantomspeisung für einen Antennenverstärker unter Verwendung des Zwischenstroms gesteuert von einem Schaltsignal;
- Bereitstellen eines eine Größe des Versorgungsstroms repräsentierenden Ausgangsspannungssignals;
- Bereitstellen eines Rücksetzsignals unter Verwendung des Eingangsspannungssignals und des Ausgangsspannungssignals; und
- Bereitstellen des Schaltsignals unter Verwendung eines Steuersignals und des Rücksetzsignals.
- providing an intermediate current um using an input current;
- providing an input voltage signal representing a magnitude of the input current;
- providing a supply current for phantom power for an antenna amplifier using the intermediate current controlled by a switching signal;
- providing an output voltage signal representing a magnitude of the supply current;
- providing a reset signal using the input voltage signal and the output voltage signal; and
- providing the switching signal using a control signal and the reset signal.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware implementiert sein. Die Schritte des Verfahrens können beispielsweise unter Verwendung von Einrichtungen der genannten Vorrichtung ausgeführt werden.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware. The steps of the method can be carried out, for example, using means of said apparatus.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a device can be understood to mean an electrical device. The device can have an interface that can be configured as hardware and/or software. In the case of a hardware design, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible for the interfaces to be separate integrated circuits or to consist at least in part of discrete components. In the case of a software design, the interfaces can be software modules which are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
2 ein Schaltbild einer Schaltung zur Phantomspeisung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und -
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Antennenstromversorgung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 a schematic representation of a vehicle with an antenna device according to an embodiment; -
2 a circuit diagram of a circuit for phantom power according to an embodiment; and -
3 a flow chart of a method for antenna power supply according to an embodiment.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable exemplary embodiments of the present invention, the same or similar reference symbols are used for the elements which are shown in the various figures and have a similar effect, with a repeated description of these elements being dispensed with.
Die Antenne 102 kann Teil einer Antennenvorrichtung sein oder mit einer Antennenvorrichtung verbunden sein. Die Antennenvorrichtung weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel beispielhaft eine Vorrichtung 104 zur Antennenstromversorgung, eine Antennenleitung 108 und einen Antennenverstärker 110 auf. Der Antennenverstärker 110 ist zwischen die Antenne 102 und die Vorrichtung 104 geschaltet. Optional ist der Antennenverstärker 110 in die Antenne 102 integriert Beispielsweise ist der Antennenverstärker 110 als ein rauscharmer Verstärker, als ein sogenannter Low Noise Amplifier, ausgeführt.The
Die Antennenleitung 108 ist ausgebildet, um ein Antennensignal von dem Antennenverstärker 110 zu der Vorrichtung 104 zu leiten sowie eine von der Vorrichtung 104 bereitgestellte geschützte Antennenspannung 111 zur Versorgung des Antennenverstärkers 110 als sogenannte Phantomspeisung an den Antennenverstärker 110 bereitzustellen.The
Die Vorrichtung 104 weist einen Antennenanschluss 112 auf, über den die Vorrichtung 104 mit der Antennenleitung 108 verbunden ist.The
Beispielhaft wird die Vorrichtung 104 über eine Schnittstelle zu einer Batterie114 des Fahrzeugs mit einer Batteriespannung versorgt.For example, the
Die Vorrichtung 104 umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Energieversorgungseinrichtung 120 zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung, eine Steuereinrichtung 122 zum Bereitstellen eines Steuersignals, einen Tuner 124 für das über die Antennenleitung 108 empfangene Antennensignal und eine Schaltung 126.According to one exemplary embodiment,
Beispielhaft stellt die Energieversorgungseinrichtung 120 ein Energieversorgungsmodul dar, das über die Batterie 114 mit der Batteriespannung versorgt wird. Die Energieversorgungseinrichtung 120, dient zur Energieversorgung der Steuereinrichtung 122, des Tuners 124 und der Schaltung 126. Über eine Verbindungsleitung stellt die Energieversorgungseinrichtung 120 eine Antennenspannung ohne Schaltmechanismus als ungeschützte Versorgungsspannung 129 an die Schaltung 126 bereit.By way of example, the
Die Schaltung 126 ist ausgebildet, um aus der von der Energieversorgungseinrichtung 120 bereitgestellten ungeschützten Versorgungsspannung 129 einen Versorgungsstrom zu generieren und unter Verwendung des Versorgungsstroms die geschaltete, geschützte Antennenspannung 111 in den Antennenanschluss 112 einzukoppeln. Die geschaltete, geschützte Antennenspannung 111 ist zur Phantomspeisung für den Antennenverstärker 110 geeignet. Beispielsweise umfasst die Schaltung 126 eine geeignete Koppeleinrichtung 128 zum Einkoppeln der geschützte Antennenspannung 111 in den Antennenanschluss 112.The
Die Steuereinrichtung 122 ist über Steuerleitungen mit der Energieversorgungseinrichtung 120, dem Tuner 124 und der Schaltung 126 verbunden. Die Steuerleitungen umfassen beispielsweise Monitor- und Kontrollleitungen, über die beispielsweise Log Ein/Aus sowie Analog-DigitalWandler-Überwachungen möglich sind, sofern dies zusätzlich vorgesehen ist.The
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein von der Steuereinrichtung 122 an die Schaltung 126 bereitgestelltes Steuersignal von der Schaltung 126 verwendet, um die in den Antennenanschluss 112 einzukoppelnde Antennenspannung zu schützen.According to one embodiment, a control signal provided by the
Der Tuner 124 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel Teil eines Empfängermoduls, eines sogenannten Receivermoduls. Der Tuner 124 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel über die Schaltung 126 mit dem Antennenanschluss 112 gekoppelt. Beispielsweise ist die Schaltung 124 ausgebildet, um den Antennenanschluss 112 unter Verwendung der Koppeleinrichtung 128 oder einer weiteren Koppeleinrichtung mit dem Tuner 124 zu koppeln.According to one exemplary embodiment, the
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 104 als ein Gerät ausgeführt, wobei die Energieversorgungseinrichtung 120 als eine 5V Versorgung im Gerät integriert ist. Der Antennenverstärker 110, der entweder in der Antenne 102 oder in einem zusätzlichen Gerät sitzt, wird über die Antennenleitung 108 versorgt, wozu auch eine Spannung von 5V benötigt wird.According to one embodiment, the
Die Schaltung 126 umfasst eine Strommesseinrichtung 200, eine Schalteinrichtung 202, eine Überwachungseinrichtung 204, eine Einschalteinrichtung 206 und optional eine Energieversorgungseinrichtung 120 und/oder eine Steuereinrichtung 122.The
Die Strommesseinrichtung 200 weist einen Eingangsanschluss 220, einen Ausgangsanschluss 222 und einen Eingangsmessanschluss 224 auf. Die Strommesseinrichtung 200 ist ausgebildet, um über den Eingangsanschluss 220 einen Eingangsstrom 226 zu empfangen, der gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch die von der Energieversorgungseinrichtung 120 bereitgestellten Versorgungsspannung 129 bewirkt wird. Die Strommesseinrichtung 200 ist ausgebildet, um unter Verwendung des Eingangsstroms 226 einen Zwischenstrom 228 an dem Ausgangsanschluss 222 bereitzustellen. Ferner ist die Strommesseinrichtung 200 ausgebildet, um ein Eingangsspannungssignal 230 an dem Eingangsmessanschluss 224 bereitzustellen, das eine Größe des Eingangsstroms 226 repräsentiert.The
Die Schalteinrichtung 202 weist einen Zwischenanschluss 232, einen Versorgungsanschluss 234, einen Schalteingangsanschluss 236 und einen Ausgangsmessanschluss 238 auf. Die Schalteinrichtung 202 ist ausgebildet, um den Zwischenstrom 228 über den Zwischenanschluss 232 zu empfangen. Dazu ist der Zwischenanschluss 232 mit dem Ausgangsanschluss 222 der Strommesseinrichtung 200 verbunden. Die Schalteinrichtung 202 ist ausgebildet, um den Versorgungsstrom 106 an dem Versorgungsanschluss 234 bereitzustellen. Der Versorgungsstrom 106 kann direkt oder beispielsweise nach einer Glättung in die Antennenleitung 108 eingekoppelt werden, beispielsweise unter Verwendung einer Koppeleinrichtung 128. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Koppeleinrichtung 128 ausgebildet, um unter Verwendung des Versorgungsstroms 106 die geschützte Antennenspannung 111 zur Phantomspeisung des Antennenverstärkers in die Antennenleitung 108 oder einen Antennenanschluss einzukoppeln. Die Schalteinrichtung 202 ist ausgebildet, um ein Schaltsignal 240 über den Schalteingangsanschluss 236 zu empfangen und zur Bereitstellung des Versorgungsstroms 106 zu verwenden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird eine Verbindung zwischen dem Zwischenanschluss 232 und dem Versorgungsanschluss 234 gesteuert durch das Schaltsignal 240 unterbrochen oder freigegeben. Ferner ist die Schalteinrichtung 202 ausgebildet, um an dem Ausgangsmessanschluss 238 ein Ausgangsspannungssignal 242 bereitzustellen, das eine Größe des Versorgungsstroms 106 repräsentiert.The
Die Überwachungseinrichtung 204 weist einen ersten Messanschluss 244, einen zweiten Messanschluss 246 und einen Rücksetzanschluss 248 auf. Die Überwachungseinrichtung 204 ist ausgebildet, um über den ersten Messanschluss 244 das Eingangsspannungssignal 230 und über den zweiten Messanschluss 246 das Ausgangsspannungssignals 238 zu empfangen. Dazu ist der erste Messanschluss 244 beispielsweise mit dem Eingangsanschluss 220 der Strommesseinrichtung 200 und der zweite Messanschluss 246 mit dem Ausgangsmessanschluss 238 der Schalteinrichtung 202 verbunden. Die Überwachungseinrichtung 204 ist ausgebildet, um unter Verwendung des Eingangsspannungssignals 230 und des Ausgangsspannungssignals 238 ein Rücksetzsignal 250 an dem Rücksetzanschluss 248 bereitzustellen.The
Die Einschalteinrichtung 206 weist einen Steueranschluss 252, einen Resetanschluss 254 und einen Signalanschluss 256 auf. Die Einschalteinrichtung 206 ist ausgebildet, um über den Steueranschluss 252 ein Steuersignal 258 zu empfangen, über den Resetanschluss 254 das Rücksetzsignal 250 zu empfangen und das Schaltsignal 240 über den Signalanschluss 256 bereitzustellen. Dazu ist der Resetanschluss 254 beispielhaft mit dem Rücksetzanschluss 248 der Überwachungseinrichtung 204 und der Signalanschluss 256 beispielhaft mit dem Schalteingangsanschluss 236 der Schalteinrichtung 202 verbunden. Beispielhaft wird das Steuersignal 258 von der Steuereinrichtung 122 bereitgestellt. Die Einschalteinrichtung 206 ist ausgebildet, um unter Verwendung des Steuersignals 258 und des Rücksetzsignals 250 das Schaltsignal 240 zu bestimmen und an dem Signalanschluss 256 bereitzustellen.The switch-on
Bei den Anschlüssen 220, 222, 224, 232, 234, 236, 244, 246, 248, 252, 254, 256 kann es sich abhängig von der technischen Ausführung der Einrichtungen 200, 202, 204, 206 um externe Kontakte oder interne Schnittstellen handeln. Die Einrichtungen 200, 202, 204, 206 können beispielsweise unter Verwendung diskreter Bauteile oder einer oder mehrerer integrierter Schaltungen realisiert sein.Depending on the technical design of the
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Strommesseinrichtung 200 zum Messen des Eingangsstroms 226, der zumindest annähernd dem Zwischenstrom 228 entspricht, einen Messwiderstand 260, einen Operationsverstärker 262 und einen Spannungsteiler 264 auf. Der Messwiderstand 260 ist zwischen den Eingangsanschluss 220 und den Ausgangsanschluss 222 geschaltet. Die an dem Messwiderstand 260 abfallende Spannung wird von dem Operationsverstärker 262 verstärkt und dem Spannungsteiler 264 zugeführt. Der Spannungsteiler weist eine Serienschaltung aus zwei Widerständen auf, wobei ein Verbindungspunkt der zwei Widerstände mit dem Eingangsmessanschluss 224 verbunden ist.According to one exemplary embodiment, the
Die gezeigte Anordnung zur Strommessung ist nur beispielhaft. In entsprechender Weise kann auf andere bekannte Schaltungen zur Strommessung zurückgegriffen werden.The current measurement arrangement shown is only an example. Correspondingly, other known circuits for current measurement can be used.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Strommesseinrichtung 200 zur Stromzu-Spannung-Konvertierung geeignet. Das Eingangsspannungssignal 230 wird auch als Signal 12V bezeichnet.According to an embodiment, the
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Schalteinrichtung 202 eine Transistoreinrichtung 266 auf. Die Transistoreinrichtung 266 ist zwischen den Zwischenanschluss 232 und den Versorgungsanschluss 234 geschaltet und wird durch das Schaltsignal 240 geschaltet. Dazu ist ein Steuereingang der Transistoreinrichtung 266 mit dem Schalteingangsanschluss 236 verbunden. Das Schaltsignal 240 kann unterschiedliche Zustände einnehmen, die unter Verwendung der Einschalteinrichtung 206 eingestellt werden. Wenn die Transistoreinrichtung 266 leitend geschaltet ist, wird der Zwischenstrom 228 durch die Transistoreinrichtung 266 hindurch zu dem Versorgungsanschluss 234 geleitet und dort als der Versorgungsstrom 106 bereitgestellt. Wenn die Transistoreinrichtung 266 sperrend geschaltet ist, wird der der Versorgungsstrom 106 nicht bereitgestellt.According to one embodiment, the
Beispielhaft weist die Transistoreinrichtung 266 zwei gegenläufig geschaltete Feldeffekttransistoren auf.By way of example, the
Zum Bestimmen des Ausgangsspannungssignals 242 weist die Schalteinrichtung 202 einen weiteren Spannungsteiler 268 auf. Der weitere Spannungsteiler 268 weist eine Serienschaltung aus zwei Widerständen auf und ist zwischen den Versorgungsanschluss 234 und Masse geschaltet. Der Ausgangsmessanschluss 238 ist mit einem Verbindungspunkt der Widerstände des weiteren Spannungsteilers 268 verbunden. Das Ausgangsspannungssignal 242 wird auch als Signal Vdiv bezeichnet.The
Die Überwachungseinrichtung 204 ist ausgebildet, um die Ströme 226, 228, 234 und oder die an den Anschlüssen 220, 222, 232, 234 anliegenden Spannungen unter Verwendung der Signale 230, 238 zu überwachen. Beispielsweise ist die Überwachungseinrichtung 204 ausgebildet, um auf diese Weise einen sich auf den Strompfand zwischen den Anschlüssen 220, 234 auswirkenden Kurzschluss zu einer Batteriespannung des Fahrzeugs oder zu Masse zu erkennen und als Fehlerzustand anzuzeigen. Bei Erkennen eines Fehlerzustands ist die Überwachungseinrichtung 204 ausgebildet, das Rücksetzsignal 250 bereitzustellen.The
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Überwachungseinrichtung 204 ausgebildet, um das Rücksetzsignal 250 bereitzustellen, wenn das Eingangsspannungssignal 230 betragsmäßig einen Schwellenwert überschreitet. Zusätzlich oder alternativ ist die Überwachungseinrichtung 204 ausgebildet, um das Rücksetzsignal 250 bereitzustellen, wenn das Ausgangsspannungssignal 238 denselben oder einen weiteren Schwellenwert betragsmäßig überschreitet.According to one exemplary embodiment, the
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Überwachungseinrichtung 204 dazu einen Komparator 270 auf, der einen zweifachen Überspannungsmonitor darstellen kann.According to one exemplary embodiment, the
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Überwachungseinrichtung 204 neben dem Komparator 270 einen Anschluss 272 zum Empfangen einer Eingangsspannung und einen Transistor 274 auf. Die Eingangsspannung wird gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Betreiben des Komparators 270 verwendet. Ein erster Eingang des Komparators 270 ist mit dem ersten Messanschluss 244 und ein zweiter Eingang des Komparators 270 mit dem zweiten Messanschluss 246 verbunden. Ein erster Ausgang des Komparators 270 ist über einen Widerstand mit dem Anschluss 272 und einem Steueranschluss des Transistors 274 verbunden. Ein zweiter Ausgang des Komparators 270 ist mit dem Rücksetzanschluss 248 verbunden. Der Transistor 274 ist zwischen den zweiten Ausgang des Komparators 270 und Masse geschaltet. Unter Verwendung des Transistors 274 kann der Rücksetzanschluss 248 somit gesteuert durch den ersten Ausgang des Komparators auf das Massepotential gezogen werden.According to one exemplary embodiment, the
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Einschalteinrichtung 204 ausgebildet, um das Schaltsignal 240 mit einem ersten Zustand bereitzustellen, der die Transistorschaltung 266 leitend schaltet, wenn das Steuersignal 258 einen gewünschten Betrieb der Schaltung 126 und das Rücksetzsignal 250 keinen Fehlerzustand anzeigt. Entsprechend ist die Einschalteinrichtung 204 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das Schaltsignal 240 mit einem zweiten Zustand bereitzustellen, der die Transistorschaltung 266 sperrend schaltet, wenn das Steuersignal 258 keinen gewünschten Betrieb der Schaltung 126 und/oder das Rücksetzsignal 250 einen Fehlerzustand anzeigt.According to one exemplary embodiment, switch-on
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Einschalteinrichtung 206 eine bistabile Kippstufe 270, auch Flip Flop genannt, und einen Transistor 278. Der Transistor 278 wird durch die bistabile Kippstufe 270 geschaltet. Wenn der Transistor 278 leitend geschaltet wird, ist der Transistor 278 ausgebildet, um den Signalanschluss 256 und somit das Schaltsignal 240 auf Masse zu ziehen. Der Signalanschluss 256 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel mit dem Steueranschluss 252 verbunden.According to one exemplary embodiment, the switch-on
Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die bistabile Kippstufe 270 einen Rücksetzeingang (INA+), einen Seteingang (INB-), einen nichtnegierten Ausgang (OUTB) und einen negierten Ausgang (OUTA) auf. Der Rücksetzeingang (INA+) ist mit dem nichtnegierten Ausgang (OUTAB) und dem Resetanschluss 254 verbunden. Der Seteingang (INB-) ist mit dem Steueranschluss 252 verbunden. Der negierten Ausgang (OUTA) ist mit einem Steuereingang des Transistors 278 verbunden.According to the exemplary embodiment shown, the flip-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Einschalteinrichtung 206 einen Anschluss 282 zum Empfangen einer Eingangsspannung auf und der Steueranschluss 252, der Seteingang (INB-) und der Signalanschluss 256 sind über einen Widerstand mit dem Anschluss 282 verbunden, der Rücksetzeingang (INA+) ist über einen weiteren Widerstand mit dem Anschluss 282 und der Ausgang (OUTA) ist über einen dritten Widerstand mit dem Anschluss 282 verbunden.According to one embodiment, the switch-on
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Einschalteinrichtung 206 einen Kondensator 280 auf, der zwischen den Resetanschluss 254 und Masse geschaltet ist.According to one embodiment, the enabling
Lediglich beispielhaft ist die Energieversorgungseinrichtung 120 als eine 5V Spannungsquelle ausgeformt. Optional ist die Energieversorgungseinrichtung 120 ausgebildet um eine weitere Spannung, beispielsweise eine 3,3V Spannung bereitzustellen, die beispielsweise zum Betreiben des Operationsverstärkers 262 eingesetzt wird.The
In
Die Schaltung 126 ermöglicht es, beispielsweise aus 5V+-3%, die von der Energieversorgungseinrichtung 120 bereitgestellt wird, die Antennenspannung 111 von beispielsweise 5V+-0,5V mit Schutzmaßnahmen für Kurzschluss nach Masse, Kurzschluss zur Bordnetzspannung und Übertemperatur zu generieren. Zudem wird eine Strommessung ermöglicht.The
Die Schaltung 126 erfüllt diese Anforderungen unter Ausnutzung der unterschiedlichen Toleranzbreiten von Eingang und Ausgang. Die 3% von 5V sind 150 mV und es bleiben 350 mV für Leitungsverlust und die Schaltung. Bei einem Kurzschluss nach Masse wie zu Bordspannung wird direkt abgeschaltet, gemäß einem Ausführungsbeispiel durch das Rücksetzsignal 250. Alle Parameter dieser Abschaltungen wie Abschaltstrom und Abschaltspannung und die jeweiligen Reaktionszeiten können über die Wahl diskreter Bauelemente der Schaltung eingestellt werden. Ein Übertemperaturabschaltung ist nicht mehr nötig, da keine Wärme mehr erzeugt wird. Die Widerstände im direkten Pfad zwischen dem Eingangsanschluss 220 und dem Versorgungsanschluss 234 sind der Messwiderstand 260 für die Strommessung und der Innenwiderstand der Transistorschaltung 266, also beispielsweise der RDS on zweier p Channel FETs. Da die FETs nur im Durchlass oder Sperrbetrieb betrieben werden, wird auch keine nennenswerte Wärme erzeugt. Der Messwiderstand 260 entspricht dem gewünschten Strom und/oder der eingestellten Stromabschaltung. Bei einer Auslegung als MELF (Metal Electrode Leadless Faces) Widerstand besteht zusätzlich der Vorteil einer Sicherung, da bei einer Überlast nur die leitende Schicht abdampfen würde und der Messwiderstand 260 letztlich wie eine Sicherung gegen größere Schäden wirkt.The
In der Schaltung 126 finden keine Regelungen statt. Somit können auch keine zusätzlichen Frequenzen entstehen. In the
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Stromversorgung, die beispielhaft in Form der Energieversorgungseinrichtung 120 dargestellt ist, die Strommessung mit dem Messwiderstand 260 und geeignetem Operationsverstärker 262 nachgeschaltet. Die Strommessung hat als Ausgang einen Strompfad und die dem gemessenen Strom äquivalente Spannung, die beispielhaft in Form des Eingangsspannungssignals 230 bereitgestellt wird.According to one exemplary embodiment, the current measurement with the measuring
Der Strompfad führt zu der Schalteinrichtung 202 mit einem Schalter, der in Form der Transistoreinrichtung 266 beispielhaft als „back to back p Channel FET“-Struktur ausgelegt ist. Dabei umfasst die Transistoreinrichtung 266 zwei FET's, deren parasitären Dioden gegenläufig sind.The current path leads to the
Hinter der Schalteinrichtung 202 folgt dann optional eine weitere Glättung und eine Einkopplung in das Antennensignal. Dies umfasst beispielsweise eine Drossel auf die Antennenleitung 108 und einen Kondensator gegen Masse. Dieses LC-Glied weist vorteilhafterweise eine Nullstelle bei der gewünschten Antennenfrequenz auf. Zusätzlich ist der Spannungsteiler 268 im Ausgang der Schalteinrichtung 202 enthalten, der ein Spannungssignal, hier in Form des Ausgangsspannungssignals 242 zur Verfügung stellt.A further smoothing and coupling into the antenna signal then optionally follows after the
Die dem in der Messeinrichtung 200 gemessenen Strom äquivalente Spannung und die Ausgangsspannung gehen in die Überwachungseinrichtung 204 ein, beispielsweise in den Komparator 270 der als Doppel-Komparatorblock ausgeführt sein kann. Sobald der Strom oder die Spannung zu hoch wird, erzeugt der Komparator 270 das Rücksetzsignal 250, das auch als Reset-Signal bezeichnet wird.The voltage equivalent to the current measured in the
Dieses Rücksetzsignal 250 geht gemäß einem Ausführungsbeispiel auf die bidirektionale Kippstufe 270 in Form eines RS-FlipFlop-Signals. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind der Komparator 270 und die bidirektionale Kippstufe 270 gemeinsam in einer integrierten Schaltung, beispielsweise in Form eines Komparator-ASIC gebildet. Das Steuersignal 258 repräsentiert gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Setsignal, das von der Steuereinrichtung 122 bereitgestellt wird, die beispielsweise als Controller eines Steuergeräts (ECU) ausgeführt ist. Der Kondensator 280 sorgt für ein definiertes Aufstarten der Schaltung in den gewünschten Zustand der bidirektionalen Kippstufe 270. Der negierte Q Ausgang (OutA) der bidirektionalen Kippstufe 270 geht gemäß einem Ausführungsbeispiel auf das Gate der Schalterblocks, die beispielsweise den Transistor 278 und die Transistoreinrichtung 266 umfassen. Mit einem 0 Signal wird die Versorgung gestartet. Dies kann dem genannten ersten Zustand des Schaltsignals 240 entsprechen.According to one exemplary embodiment, this reset signal 250 goes to the bidirectional flip-
Die Schaltung 126 wird beispielsweise auf einer Einbauplatine für ein ASIL B fähiges Positionsgerät eingesetzt.
In einem Schritt 301 wird ein Zwischenstrom unter Verwendung eines Eingangsstroms bereitgestellt. In einem Schritt 303 wird ein eine Größe des Eingangsstroms repräsentierendes Eingangsspannungssignal bereitgestellt. In einem Schritt 305 wird der Versorgungsstrom zur Phantomspeisung für einen Antennenverstärker gesteuert von einem Schaltsignal unter Verwendung des Zwischenstroms bereitgestellt. In einem Schritt 307 wird ein eine Größe des Versorgungsstroms repräsentierendes Ausgangsspannungssignal bereitgestellt. In einem Schritt 309 wird ein Rücksetzsignal unter Verwendung des Eingangsspannungssignals und des Ausgangsspannungssignals bereitgestellt. In einem Schritt 311 wird das Schaltsignal unter Verwendung eines Steuersignals und des Rücksetzsignals bereitgestellt.In a
Die Schritte 301, 303, 305, 307, 309, 311 können fortlaufend wiederholt ausgeführt werden.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102020215322.1A DE102020215322A1 (en) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | Device and method for antenna power supply for a vehicle and antenna device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102020215322.1A DE102020215322A1 (en) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | Device and method for antenna power supply for a vehicle and antenna device |
Publications (1)
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DE102020215322A1 true DE102020215322A1 (en) | 2022-06-09 |
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Family Applications (1)
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DE102020215322.1A Pending DE102020215322A1 (en) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | Device and method for antenna power supply for a vehicle and antenna device |
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-
2020
- 2020-12-03 DE DE102020215322.1A patent/DE102020215322A1/en active Pending
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