一种车载T-BOX及其内外置天线自动切换装置的制作方法

一种车载t
‑
box及其内外置天线自动切换装置
技术领域
1.本实用新型实施例涉及车载t
‑
box技术领域，尤其涉及一种车载t
‑
box及其内外置天线自动切换装置。


背景技术：

2.随着智能网联的飞速发展，对车载t
‑
box(telematics box，车载远程信息处理器)通讯性能及可靠性提出更高要求。由于目前外置天线采用的方式多通过frakra连接器与通讯模块天线端口连接。若frakra连接器(将外置天线与t
‑
box通讯端口相连接的端子)受磨损、操作失误等原因，极易发生frakra连接器脱落(开路)、短路等情形，致使外置天线通讯，定位等功能失效，使t
‑
box设备无法正常工作。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种车载t
‑
box及其内外置天线自动切换装置，以实现在t
‑
box外置天线受损，开路或者短路等情形下，可自动切换至t
‑
box的内置天线，提高t
‑
box的通讯功能的稳定性及可靠性。
4.为实现上述目的，本实用新型一方面实施例提出了一种车载t
‑
box内外置天线自动切换装置，包括：
5.电源模块、控制电路、比较器单元和单刀双掷开关单元，所述电源模块的输出端与所述控制电路的输入端电连接，所述控制电路的输出端与所述比较器单元的输入端电连接，所述比较器单元的输出端与所述单刀双掷开关单元的控制端电连接；所述单刀双掷开关单元的执行端连接至通讯模块射频天线端口，所述单刀双掷开关单元的第一开关端连接内置天线，所述单刀双掷开关单元的第二开关端通过连接器连接外置天线；所述比较器单元根据所述控制电路输出的电位信号输出相应的控制信号，所述单刀双掷开关单元的执行端根据所述控制信号在所述单刀双掷开关的第一开关端与第二开关端之间进行切换。
6.可选地，所述比较器单元包括：第一比较器和第二比较器，所述第一比较器的正输入端与所述第二比较器的负输入端分别与所述控制电路的输出端电连接，所述第一比较器的输出端与所述第二比较器的输出端电连接并连接所述单刀双掷开关单元的控制端；
7.所述比较器单元还包括第一二极管和第二二极管，所述第一比较器的输出端连接所述第一二极管的正极，所述第二比较器的输出端连接所述第二二极管的正极，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极电连接并连接所述单刀双掷开关单元的控制端。
8.可选地，所述比较器单元还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极电连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻的另一端与所述单刀双掷开关单元的控制端连接。
9.可选地，所述比较器单元还包括第三二极管，所述第一电阻的另一端与所述第三二极管的负极电连接，所述第三二极管的另一端接地。
10.可选地，所述控制电路包括：第一电容、第二电容、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电感，所述电源模块的输出端分别与所述第二电容的一端和所述第三电阻的一端电连接，所述第二电容的另一端接地，所述第三电阻的另一端分别与所述第一电感的一端和所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端分别与所述第五电阻的一端和所述比较器单元的输入端电连接，所述第五电阻的另一端接地，所述第一电感的另一端与所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与通讯模块射频天线端口电连接，所述第一电感的另一端与所述单刀双掷开关单元的执行端电连接。
11.可选地，所述控制电路还包括：第四二极管，所述第四二极管的正极与所述电源模块的输出端电连接，所述第四二极管的负极与所述第三电阻的一端电连接。
12.可选地，所述控制电路还包括：第五二极管，所述第五二极管的正极接地，所述第五二极管的负极与所述第一电感的另一端电连接。
13.可选地，所述的车载t
‑
box内外置天线自动切换装置还包括第六电阻，所述第六电阻的一端与所述外置天线电连接，所述第六电阻的另一端接地。
14.可选地，所述单刀双掷开关单元包括第七电阻、第八电阻、第三电容和第四电容，所述第七电阻与所述第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端接地，所述第八电阻的一端与所述第四电容的一端连接，所述第四电容的另一端接地，所述第七电阻的另一端悬空，所述第八电阻的另一端悬空。
15.为实现上述目的，本实用新型另一方面实施例还提出了一种车载t
‑
box，包括所述的车载t
‑
box内外置天线自动切换装置。
16.与现有技术相比，本实用新型提出的车载t
‑
box及其内外置天线自动切换装置，电源模块的输出端与控制电路的输入端电连接，控制电路的输出端与比较器的输入端电连接，比较器单元的输出端与单刀双掷开关单元的控制端电连接；单刀双掷开关单元的执行端连接至通讯模块射频天线端口，单刀双掷开关单元的第一开关端连接内置天线，单刀双掷开关单元的第二开关端通过连接器连接外置天线；比较器单元根据控制电路输出的电位信号输出相应的控制信号，单刀双掷开关单元的执行端根据控制信号在单刀双掷开关的第一开关端与第二开关端之间进行切换，从而，通过检测外置天线运行状态的方式，判别外置天线工作状态。若外置天线发生短路、开路等异常情况时，通过比较器识别处理故障信号，并自动触发单刀双掷开关自动切换为内置天线，无需其他单元决策处理，确保车载t
‑
box系统的正常运行，有效提高通讯定位可靠性。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例的车载t
‑
box内外置天线自动切换装置的方框图。
18.图2是本实用新型实施例的车载t
‑
box内外置天线自动切换装置的电路原理图。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
20.图1是本实用新型实施例的车载t
‑
box内外置天线自动切换装置的方框图。图2是
本实用新型实施例的车载t
‑
box内外置天线自动切换装置的电路原理图。如图1和2所示，本实用新型一方面实施例提出了一种车载t
‑
box内外置天线自动切换装置，包括：
21.电源模块101、控制电路102、比较器单元103和单刀双掷开关单元104，电源模块101的输出端与控制电路102的输入端电连接，控制电路102的输出端与比较器单元103的输入端电连接，比较器单元103的输出端与单刀双掷开关单元104的控制端ctl电连接；单刀双掷开关单元104的执行端rfc连接至通讯模块射频天线端口，单刀双掷开关单元104的第一开关端rf1连接内置天线105，单刀双掷开关单元104的第二开关端rf2通过连接器106连接外置天线107；比较器单元103根据控制电路102输出的电位信号输出相应的控制信号，单刀双掷开关单元104的执行端rfc根据控制信号在单刀双掷开关的第一开关端rf1与第二开关端rf2之间进行切换。
22.也就是说，当外置天线107工作正常时，控制电路102的输出信号ui输出第一电位信号，比较器单元103根据第一电位信号输出第一控制信号，单刀双掷开关单元104的执行端rfc根据第一控制信号控制单刀双掷开关的第二开关端rf2连通。
23.当外置天线107工作异常时，控制电路102的输出信号ui输出第二电位信号，比较器单元103根据第二电位信号输出第二控制信号，单刀双掷开关单元104的执行端rfc根据第二控制信号控制单刀双掷开关的第一开关端rf2连通。
24.当外置天线107工作恢复正常时，控制电路102的输出信号ui输出第一电位信号，比较器单元103根据第一电位信号输出第一控制信号，单刀双掷开关单元104的执行端rfc根据第一控制信号控制单刀双掷开关的第二开关端rf2连通。从而，若外置天线发生异常情况时，通过比较器单元103识别处理故障信号，并自动触发单刀双掷开关自动切换为内置天线105，无需其他单元决策处理，确保车载t
‑
box系统的正常运行，有效提高通讯定位可靠性。
25.可选地，如图2所示，比较器单元103包括：第一比较器a1和第二比较器a2，第一比较器a1的正输入端与第二比较器a2的负输入端分别与控制电路102的输出端电连接，第一比较器a1的输出端与第二比较器a2的输出端电连接并连接单刀双掷开关单元104的控制端；
26.比较器单元103还包括第一二极管d1和第二二极管d2，第一比较器a1的输出端连接第一二极管d1的正极，第二比较器a2的输出端连接第二二极管d2的正极，第一二极管d1的负极与第二二极管d2的负极电连接并连接单刀双掷开关单元104的控制端ctl。
27.可选地，如图2所示，比较器单元103还包括第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1的一端与第一二极管d1的负极与第二二极管d2的负极电连接，第一电阻r1的另一端与第二电阻r2的一端连接，第二电阻r2的另一端接地，第一电阻r1的另一端与单刀双掷开关单元104的控制端ctl连接。
28.可选地，如图2所示，比较器单元103还包括第三二极管d3，第一电阻r1的另一端与第三二极管d3的负极电连接，第三二极管d3的另一端接地。
29.可选地，如图2所示，控制电路102包括：第一电容c1、第二电容c2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第一电感l1，电源模块101的输出端分别与第二电容c2的一端和第三电阻r3的一端电连接，第二电容c2的另一端接地，第三电阻r3的另一端分别与第一电感l1的一端和第四电阻r4的一端连接，第四电阻r4的另一端分别与第五电阻r5的一端和比较
器单元103的输入端电连接，第五电阻r5的另一端接地，第一电感l1的另一端与第一电容c1的一端连接，第一电容c1的另一端与通讯模块射频天线端口ant电连接，第一电感l1的另一端与单刀双掷开关单元104的执行端rfc电连接。
30.可选地，如图2所示，控制电路102还包括：第四二极管d4，第四二极管d4的正极与电源模块101的输出端电连接，第四二极管d4的负极与第三电阻r3的一端电连接。
31.可选地，如图2所示，控制电路102还包括：第五二极管d5，第五二极管d5的正极接地，第五二极管d5的负极与第一电感l1的另一端电连接。
32.可选地，如图2所示，车载t
‑
box内外置天线自动切换装置还包括第六电阻r6，第六电阻r6的一端与外置天线107电连接，第六电阻r6的另一端接地。
33.可选地，如图2所示，单刀双掷开关单元104包括第七电阻r7、第八电阻r8、第三电容c3和第四电容c4，第七电阻r7与第三电容c3的一端连接，第三电容c3的另一端接地，第八电阻r8的一端与第四电容c4的一端连接，第四电容c4的另一端接地，第七电阻r7的另一端悬空，第八电阻r8的另一端悬空。
34.具体来说，单刀双掷开关单元104的控制端接收的电位信号为高电平时，执行端rfc与第二开关端rf2连通，单刀双掷开关单元104的控制端接收的电位信号为低平时，执行端rfc与第一关端rf1连通。
35.当ui≥urh1时，第一比较器a1输出uom，第二比较器a2输出
‑
uom，第一二极管d1导通，第二二极管d2截止，第三二极管d3稳压至uz3，uo输出uz3；
36.当ui≤url1时，第一比较器a1输出
‑
uom，第二比较器a2输出uom，第一二极管d1截止，第二二极管d2导通，第三二极管d3稳压至uz3，uo输出uz3；
37.当url1＜ui＜urh1时，第一比较器a1输出
‑
uom，第二比较器a2输出
‑
uom，第一二极管d1截止，第二二极管d2截止，uo输出0v。
38.即：当ui≥urh1或ui≤url1时，uo输出uz3(uz3为第三二极管d3的稳压值，同时uz3也为ctl端可识别的高电平)
39.当url1＜ui＜urh1时，uo输出0v(0v为ctl端可识别的低电平)。
40.(1)若外置天线107正常工作，第四电阻r4、第五电阻r5串联之后与第六电阻r6并联，之后与第三电阻r3串联。
41.uimax_nor＝(uldo_max
‑
uf4)*[r5*r6(r4 r5)(r4 r5 r6)]/[(r4 r5)(r4 r5 r6)]*{1/[r3*(r4 r5 r6) r6(r4 r5)]}＝(uldo_max
‑
uf4)*r4*r6/[r3*(r4 r5 r6) r6(r4 r5)]；
[0042]
uimin_nor＝(uldo_min
‑
uf4)*[r5*r6(r4 r5)(r4 r5 r6)]/[(r4 r5)(r4 r5 r6)]*{1/[r3*(r4 r5 r6) r6(r4 r5)]＝(uldo_min
‑
uf4)*r4*r6/[r3*(r4 r5 r6) r6(r4 r5)]}；
[0043]
其中，uf4为第四二极管d4的正向导通电压。uldo为电源模块101的输出电压。
[0044]
将urh1设定为uimax_nor；url1设定为uimin_nor。
[0045]
则此时比较器输出电压uo输出0v，单刀双掷开关单元104选择信号通道rfc to rf2，即继续使用外置天线。
[0046]
也就是说，当外置天线107正常工作时，控制电路102输出的信号ui处于urh1与url1之间，第一二极管d1截止，第二二极管d2截止，uo输出0v，单刀双掷开关单元104根据uo
的低电平信号控制执行端rfc与第二开关端rf2连通，即使用外置天线107。
[0047]
(2)若外置天线107短接至电源模块101，第四电阻r4的左端连接供电模块的电源，电路中只有第四电阻r4和第五电阻r5起作用。
[0048]
因t
‑
box的供电模块输出的电压范围不同(如：商用车24v系统供电，乘用车12v系统供电)，设定t
‑
box供电电压最小值umin，供电电压最大值umax。
[0049]
uimax_bat＝umax*r5/(r4 r5)；
[0050]
uimin_bat＝umin*r5/(r4 r5)；
[0051]
将urh1设定为uimax_nor；url1设定为uimin_nor；实际工程应用时：应设定电阻阻值，使uimin_bat≥uimax_nor。
[0052]
则外置天线107短接至电源模块101时，比较器单元103输出电压uo输出uz3，单刀双掷开关单元104选择信号通道rfc to rf1，即切换为内置天线105。
[0053]
也就是说，当外置天线107短接至电源模块101时，控制电路102输出的信号ui大于urh1，第一二极管d1导通，第二二极管d2截止，uo输出uz3，单刀双掷开关单元104根据uo的高电平信号控制执行端rfc与第一开关端rf1连通，即切换至内置天线105。
[0054]
(3)若外置天线107短接至地，相当于第四电阻r4的左端接地。
[0055]
ui_gnd近似等于0v；
[0056]
将urh1设定为uimax_nor；url1设定为uimin_nor；实际工程应用时：应设定电阻阻值，使ui_gnd≤uimin_nor。
[0057]
则外置天线107短接至地时，比较器单元103输出电压uo输出0v，单刀双掷开关单元104选择信号通道rfc to rf1，即切换为内置天线105。
[0058]
也就是说，当外置天线107短接至地时，控制电路102输出的信号ui小于url1，第一二极管d1截止，第二二极管d2导通，uo输出uz3，单刀双掷开关单元104根据uo的高电平信号控制执行端rfc与第一开关端rf1连通，即切换至内置天线105。
[0059]
(4)若外置天线107开路(脱落或接触不良)，相当与r6断开，电路中起作用的仅有第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5。
[0060]
uimax_fall＝(uldo_max
‑
uf4)*r5/(r3 r4 r5)；
[0061]
uimin_fall＝(uldo_min
‑
uf4)*r5/(r3 r4 r5)；
[0062]
将urh1设定为uimax_nor；url1设定为uimin_nor；实际工程应用时：应设定电阻阻值，使uimax_fall≥uimax_nor；或者，uimin_fall≤uimin_nor；
[0063]
也就是说，当外置天线107开路时，控制电路102输出的信号ui大于urh1，第一二极管d1导通，第二二极管d2截止，uo输出uz3，或者ui小于url1，第一二极管d1截止，第二二极管d2导通，uo输出uz3，单刀双掷开关单元104根据uo的高电平信号控制执行端rfc与第一开关端rf1连通，即切换至内置天线105。
[0064]
(5)若外置天线107从异常状态(短接，开路)恢复至正常状态后，ui电压值恢复至ui∈(urh1，url1)范围内，比较器uo输出0v，单刀双掷开关单元104选择信号通道rfc to rf2，即继续使用外置天线107。
[0065]
其中，第三二极管d3为稳压二极管，第五二极管d5均为esd二极管，防止电源模块101受到静电损害。第四二极管d4防止外置天线107短接至电源模块101时损坏通讯模块，其中，电源模块101集成在通讯模块中。第一电容c1为贴片电容，通交阻直，实现诊断直流电压
的隔离，同时防止外置天线107短接故障时损坏通讯模块。
[0066]
第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5均为贴片电阻，第六电阻r6为接屏蔽地电阻。
[0067]
本实用新型另一方面实施例还提出了一种车载t
‑
box，包括的车载t
‑
box内外置天线自动切换装置。
[0068]
综上所述，本实用新型提出的车载t
‑
box及其内外置天线自动切换装置，电源模块的输出端与控制电路的输入端电连接，控制电路的输出端与比较器的输入端电连接，比较器单元的输出端与单刀双掷开关单元的控制端电连接；单刀双掷开关单元的执行端连接至通讯模块射频天线端口，单刀双掷开关单元的第一开关端连接内置天线，单刀双掷开关单元的第二开关端通过连接器连接外置天线；比较器单元根据控制电路输出的电位信号输出相应的控制信号，单刀双掷开关单元的执行端根据控制信号在单刀双掷开关的第一开关端与第二开关端之间进行切换，从而，通过检测外置天线运行状态的方式，判别外置天线工作状态。若外置天线发生短路、开路等异常情况时，通过比较器识别处理故障信号，并自动触发单刀双掷开关自动切换为内置天线，无需其他单元决策处理，确保车载t
‑
box系统的正常运行，有效提高通讯定位可靠性。
[0069]
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。