一种GPS有源天线状态检测电路及其检测装置的制作方法

一种gps有源天线状态检测电路及其检测装置
技术领域
1.本实用新型涉及天线领域，尤其涉及一种gps有源天线状态检测电路及其检测装置。


背景技术：

2.随着科技的发展，应用于汽车上的新技术越来越多，gps(global positioning system，全球定位系统gps)定位技术就是其中的一种。
3.目前，汽车上一般都带有gps定位功能，实现汽车的实时定位以及自动驾驶的实现。在汽车上，车机、tbox(telematics box，车载通讯匣)或者obd(on-board diagnostics，车载自诊断系统)设备都可能带有gps功能。gps由于信号弱，易干扰，在汽车的应用中会使用gps有源天线提高信号质量。gps有源天线上会增加lna(low noise amplifier，低噪声放大器)，在滤除干扰的同时也会提升gps信号的质量。
4.汽车的使用场景复杂多变，一旦gps有源天线出现故障，则需要准确上报gps有源天线状态，方便维修人员根据上报故障，准确定位及时维修。
5.所以，如何准确地确定gps有源天线状态，已经成为维修gps有源天线需要解决的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型实施例在于提供一种gps有源天线状态检测电路及其检测装置，旨在解决目前无法准确地确定gps有源天线状态的问题。
7.为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供以下技术方案：一种gps有源天线状态检测电路，所述检测电路包括：镜像电流源、采样电路、第一检测输出电路和第二检测输出电路；
8.镜像电流源接收gps有源天线馈电电流信号的输入，并设置有第一检测点和第二检测点；
9.采样电路与镜像电流源连接，对输入的gps有源天线馈电电流信号进行采样，并将采样结果传输给镜像电流源，使镜像电流源在第一检测点和第二检测点的电平发生变化；
10.第一检测输出电路连接至第一检测点，输出第一检测点的电平状态；
11.第二检测输出电路连接至第二检测点，输出第二检测点的电平状态；
12.通过第一检测输出电路输出第一检测点的电平状态和第二检测输出电路输出第二检测点的电平状态，实现对gps有源天线状态的检测。
13.可选地，镜像电流源包括第一三极管和第二三极管；其中：
14.第一三极管的基极与集电极连接，集电极经第五电阻和第六电阻组成的分压电路后接地，发射极经第二电阻后接收gps有源天线馈电电流信号输入；
15.第二三极管的基极连接至第一三极管的基极，集电极连接至第二检测输出电路后接地，发射极连接至采样电路；第二三极管的发射极的输出为第一检测点，集电极的输出为
第二检测点。
16.可选地，所述采样电路包括采样电阻，采样电阻的一端连接至第二三极管的发射极，另一端通过第二电阻与第一三极管的发射极连接，同时另一端接收gps有源天线馈电电流信号输入。
17.可选地，第一检测输出电路包括串联的第三电阻和第四电阻；第三电阻的一端连接至第二三极管的发射集，另一端连接至第四电阻的一端，第四电阻的另一端接地；第三电阻和第四电阻的连接点为第一检测输出电路的输出端，输出第二三极管的第一检测点的电平状态。
18.可选地，第二检测输出电路包括串联的第七电阻和第八电阻；第七电阻的一端连接至第二三极管的集电集，另一端连接至第八电阻的一端，第八电阻的另一端接地；第七电阻和第八电阻的连接点为第二检测输出电路的输出端，输出第二三极管的第二检测点的电平状态。
19.可选地，所述检测电路还包括短路检测电路，用于根据接收到gps有源天线短路信号输入。
20.可选地，所述短路检测电路包括开关二极管，开关二极管的正极接收gps有源天线短路信号输入，负极连接至第二三极管的发射极。
21.为解决上述技术问题，本实用新型实施例还提供以下技术方案：一种gps有源天线状态检测装置，所述检测装置包括微控制单元和本实用新型任一实施例所述的gps有源天线状态检测电路；其中：
22.gps有源天线状态检测电路用于检测gps有源天线的电平状态，并将电平状态传输给微控制单元；
23.微控制单元，用于根据所述电平状态，根据预设的真值表确定gps有源天线的状态。
24.可选地，微控制单元包括第一管脚、第二管脚、第三管脚和ldo使能管脚；
25.第一管脚接收第二三极管的第一检测点的电平状态；
26.第二管脚接收第二三极管的第二检测点的电平状态；
27.第三管脚连接至开关二极管的正极；
28.ldo使能管脚连接至低压差线性稳压器。
29.可选地，微控制单元的第一管脚和第二管脚与其对应输入的第一检测点的电平状态和第二检测点的电平状态之间形成预设的真值表。
30.与现有技术相比较，本实用新型实施例提供的一种gps有源天线状态检测电路及其检测装置，通过在gps有源天线状态检测电路中使用一个镜像电流源，根据镜像电流源设置的检测点的高低电平不同，可以实现对gps有源天线在位、开路及短路的检测，且一旦gps有源天线出现故障，可以准确地上报gps有源天线状态，方便维修人员根据上报故障，准确定位及时维修。
附图说明
31.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除
非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
32.图1是本实用新型提供的一种gps有源天线状态检测电路的结构示意图；
33.图2是本实用新型提供的一种gps有源天线状态检测电路的电路结构示意图；
34.图3是本实用新型提供的一种gps有源天线状态检测装置的结构示意图；
35.图4是本实用新型提供的一种gps有源天线状态检测装置的具体结构示意图。
具体实施方式
36.为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
38.此外，下面所描述的本实用新型不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
39.在一个实施例中，如图1所示，本实用新型提供一种gps有源天线状态检测电路，所述检测电路1包括：镜像电流源11、采样电路12、第一检测输出电路13和第二检测输出电路14；
40.镜像电流源11接收gps有源天线馈电电流信号gps_ant的输入，并设置有第一检测点和第二检测点；
41.采样电路12与镜像电流源11连接，对输入的gps有源天线馈电电流信号gps_ant进行采样，并将采样结果传输给镜像电流源11，使镜像电流源11在第一检测点和第二检测点的电平发生变化；
42.第一检测输出电路13连接至第一检测点，输出第一检测点的电平状态；
43.第二检测输出电路14连接至第二检测点，输出第二检测点的电平状态；
44.通过第一检测输出电路13输出第一检测点的电平状态和第二检测输出电路14输出第二检测点的电平状态，实现对gps有源天线状态的检测。
45.在本实施例中，通过在gps有源天线状态检测电路中使用一个镜像电流源，根据镜像电流源设置的检测点的高低电平不同，可以实现对gps有源天线在位、开路及短路的检测，且一旦gps有源天线出现故障，可以准确地上报gps有源天线状态，方便维修人员根据上报故障，准确定位及时维修。
46.在一个实施例中，如图2所示，镜像电流源11包括第一三极管vt1和第二三极管
vt2；其中：
47.第一三极管vt1为pnp型三极管，第一三极管vt1的基极与集电极连接，集电极经第五电阻r5和第六电阻r6组成的分压电路后接地，发射极经第二电阻r2后接收gps有源天线馈电电流信号gps_ant的输入。
48.第二三极管vt2为pnp型三极管，第二三极管vt2的基极连接至第一三极管vt1的基极，集电极连接至第二检测输出电路14后接地，发射极连接至采样电路12。第二三极管vt2的发射极的输出为第一检测点f，集电极的输出为第二检测点j。
49.在本实施例中，三极管vt1和三极管vt2构成镜像电流源，三极管vt1提供一个稳定的基准电流i1，给三极管vt2使用。
50.在一个实施例中，如图2所示，所述采样电路12包括采样电阻r1，采样电阻r1的一端连接至第二三极管vt2的发射极，另一端通过第二电阻r2与第一三极管vt1的发射极连接，同时另一端接收gps有源天线馈电电流信号gps_ant的输入。
51.采样电阻r1对输入的gps有源天线馈电电流信号gps_ant进行采样，并将采样结果传输给第二三极管vt2，使第二三极管vt2的第一检测点f和第二检测点j的电平发生变化。
52.在一个实施例中，如图2所示，第一检测输出电路13包括串联的第三电阻r3和第四电阻r4；第三电阻r3的一端连接至第二三极管vt2的发射集，另一端连接至第四电阻r4的一端，第四电阻r4的另一端接地；第三电阻r3和第四电阻r4的连接点c为第一检测输出电路13的输出端，输出第二三极管vt2的第一检测点f的电平状态gps_ant_short_det。
53.在一个实施例中，如图2所示，第二检测输出电路14包括串联的第七电阻r7和第八电阻r8；第七电阻r7的一端连接至第二三极管vt2的集电集，另一端连接至第八电阻r8的一端，第八电阻r8的另一端接地；第七电阻r7和第八电阻r8的连接点h为第二检测输出电路14的输出端，输出第二三极管vt2的第二检测点j的电平状态gps_ant_open_det。
54.在一个实施例中，如图1所示，所述检测电路1还包括短路检测电路15，用于根据接收到gps有源天线短路信号输入，输出控制信号给控制微处理单元(microcontroller unit，mcu)的ldo使能管脚，使微处理单元输出控制信号关闭ldo(low dropout regulator，低压差线性稳压器)输出，达到自动短路保护的目的。
55.如图2所示，所述短路检测电路15包括开关二极管vd1，开关二极管vd1的正极接收gps有源天线短路信号输入，负极连接至第二三极管vt2的发射极。
56.在本实施例中，由于采样电阻r1两端存在有压降，当gps有源天线存在开路、在位或短路时，检测电路1的gps_ant_short_det和gps_ant_open_det的电平状态会不同。在检测电路中设置短路检测电路15，特别是在短路检测电路15使用开关二极管vd1，在接收到gps有源天线短路信号输入后，开关二极管vd1导通，实现对gps有源天线短路的检测，当检测到gps有源天线短路时，会自动切断gps有源天线电源，及时关断gps有源天线的供电，从而实现保护gps有源天线，实现短路保护功能。
57.本实用新型提供一种gps有源天线状态检测电路1，在具体工作时：
58.第三电阻r3、第五电阻r5与第七电阻r7的电阻值相等，第四电阻r4、第六电阻r6与第八电阻r8的电阻值相等。第二电阻r2的电阻值大于第一电阻r1的电阻值。
59.当参考电压vcc正常供电时，检测点a供电正常，第一三极管vt1的基极与集电极短接，此时，第一三极管vt1相当于二极管导通，在参考电压vcc正常供电时，第一三极管vt1始
终处于导通状态。
60.当gps有源天线开路时，gps有源天线没有馈电电流信号输入，采样电阻r1上基本上无压降，此时，检测点a的电压与检测点b的电压相等，va＝vb，此时，检测点c为高电平。由于r2》r1，所以，检测点f的电压大于检测点e的电压(vf＝ve 0.7v，0.7v为第二三极管vt2的导通电压)，第二三极管vt2也可以正常导通，此时，检测点j的电压vj为高电压(vj＝v
a-0.7v)，检测点h的电平也为高电平。
61.当gps有源天线在位时，gps有源天线有馈电电流信号输入，由于lna存在有毫安级电路，通过采样电阻r1时，在采样电阻r1上存在有压降，压降为百毫伏级，此时，检测点f的电压小于检测点e的电压(v
f-ve《0.7v)，使第二三极管vt2处于截止不导通状态，此时，检测点h的电平为低电平。由于采样电阻r1上压降为百毫伏级，检测点c的电平仍然为高电平。由于不同lna的功耗不同，可以通过改变采样电阻r1的电阻值，来改变lna的电流范围，若对检测点b的电压有要求，则采样电阻r1的电阻值不能过大，如果采样电阻r1的电阻值过大会增加功耗，也可通过改变第二电阻r2的电阻值来改变lna的电流检测范围。
62.当gps有源天线短路时，开关二极管vd1的正极接收到gps有源天线短路信号输入，此时检测点b的电压被拉到地，使检测点c和检测点h的电平均为低电平。此时，开关二极管vd1导通，微控制单元(mcu)的ldo使能管脚被强制拉低，ldo输出关闭；当gps有源天线短路解除，ldo正常使能，检测点b的电压恢复正常。
63.本实用新型提供一种gps有源天线状态检测电路1，通过在gps有源天线状态检测电路中使用三极管构成的镜像电流源、开关二极管及若干电阻组成gps有源天线状态检测电路，根据镜像电流源设置的检测点的高低电平不同，可以方便的实现gps有源天线的在位、开路、短路的三种状态检测及短路保护功能；当检测到gps有源天线短路时，会自动切断gps有源天线电源，及时关断gps有源天线的供电，从而实现对gps有源天线的保护，实现短路保护功能。一旦gps有源天线出现故障，可以准确地上报gps有源天线状态，方便维修人员根据上报故障，准确定位及时维修。且电路结构简单，可以减少成本，实现成本及功能的双赢。
64.基于同一构思，在一个实施例中，如图3所示，本实用新型提供一种gps有源天线状态检测装置，所述检测装置包括微控制单元2和上述任一实施例所述的gps有源天线状态检测电路1；其中：
65.gps有源天线状态检测电路1用于检测gps有源天线的电平状态，并将电平状态传输给微控制单元2；
66.微控制单元2，用于根据所述电平状态，根据预设的真值表确定gps有源天线的状态。
67.在本实施例中，所述gps有源天线状态检测电路1与上述任一实施例所述的gps有源天线状态检测电路1是一致，具体的结构与功能可以参考上述任一实施例所述的gps有源天线状态检测电路1，在此不再赘述。
68.在一个实施例中，如图4所示，微控制单元2包括第一管脚gps_short_det、第二管脚gps_open_det、第三管脚gps_short_det_pro和ldo使能管脚ldo。
69.第一管脚gps_short_det连接至gps有源天线状态检测电路1的第一检测输出电路13，接收第二三极管vt2的第一检测点的电平状态gps_ant_short_det；
70.第二管脚gps_open_det连接至gps有源天线状态检测电路1的第二检测输出电路14，接收第二三极管vt2的第二检测点的电平状态gps_ant_open_det；
71.第三管脚gps_short_det_pro连接至的短路检测电路15的开关二极管vd1的正极。
72.ldo使能管脚ldo连接至低压差线性稳压器ldo。
73.微控制单元2的第一管脚gps_short_det和第二管脚gps_open_det与其对应连接的gps_ant_short_det和gps_ant_short_det输入的电平状态之间形成预设的真值表，如表1所示，该预设的真值表可以反应出gps有源天线的在位、开路、短路的状态。
74.表1预设的真值表
[0075][0076]
由于gps有源天线状态检测电路1的采样电阻r1两端存在压降，当gps有源天线开路、在位或短路时，在检测点c输出的gps_ant_short_det和在检测点h输出的gps_ant_open_det的电平状态会不同，对应的微控制单元2的第一管脚gps_short_det、第二管脚gps_open_det分别接收到与其对应的gps_ant_short_det和gps_ant_open_det的电平状态，根据预设的真值表，查询预设的真值表，即可得到gps有源天线的状态。
[0077]
本实用新型提供一种gps有源天线状态检测装置，包括微控制单元和gps有源天线状态检测电路；gps有源天线状态检测电路检测gps有源天线的电平状态，微控制单元2根据所述电平状态，根据预设的真值表确定gps有源天线是处于在位、开路或短路的状态。一旦gps有源天线出现故障，可以准确地上报gps有源天线状态，方便维修人员根据上报故障，准确定位及时维修。当确定gps有源天线短路时，会自动切断gps有源天线电源，及时关断gps有源天线的供电，从而实现对gps有源天线的保护，实现短路保护功能。
[0078]
需要说明的是，上述检测装置实施例与检测电路实施例属于同一构思，其具体实现过程详见检测电路实施例，且检测电路实施例中的技术特征在所述检测装置实施例中均对应适用，这里不再赘述。
[0079]
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0080]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本
质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。