CN209692741U

CN209692741U - 一种车载射频天线诊断电路和车载电子设备

Info

Publication number: CN209692741U
Application number: CN201920628224.5U
Authority: CN
Inventors: 王康; 冯军伟; 舒敏; 喻明富; 刘玲
Original assignee: Hubei Ecarx Technology Co Ltd
Current assignee: Ecarx Hubei Tech Co Ltd
Priority date: 2019-05-05
Filing date: 2019-05-05
Publication date: 2019-11-26
Anticipated expiration: 2029-05-05

Abstract

本实用新型提供了一种车载射频天线诊断电路和车载电子设备。该车载射频天线诊断电路包括供电电源、分压电路、低通滤波器和MCU控制器，通过由电阻R1和电阻R2组成的分压电路和待测的射频天线组件共同对供电电源提供的基准电压进行分压，并通过MCU控制器采集分压电路的输出端处的电压，根据该采集的电压来对射频天线组件的状态进行检测，实现了在无需进行拆车的情况下方便、快速地对车载射频天线的故障进行诊断。同时，通过连接在射频天线组件与分压电路之间的低通滤波器阻止来自射频天线组件的射频信号通过，防止射频天线组件所接收的射频通信信号被诊断电路衰减，能够实现在不妨碍车载射频天线正常工作的情况下进行射频天线状态诊断。

Description

一种车载射频天线诊断电路和车载电子设备

技术领域

本实用新型涉及车联网技术领域，特别是一种车载射频天线诊断电路和车载电子设备。

背景技术

车联网设备通过4G通信的方式提供本地与云端的数据通信服务。当4G天线出现问题时，会导致本地与云端网络无法连接，此时车载设备不能上网，无法提供车联网服务。然而，在实际应用中，因为有很多原因都可能会导致4G不能上网的问题出现，所以排查真实的故障原因会非常繁琐。传统的方法需要去专门的修理厂，借助专业的维修人员和工具进行拆车，即，将车联网设备拆卸下来，使用万用表或者示波器等来检查线束和设备的连接状态，这耗费大量的人力和物力。

因此，亟需一种可避免拆车并且可以快速诊断4G不能上网的故障原因的技术。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的车载射频天线诊断电路和车载电子设备。

根据本实用新型实施例的一方面，提供了一种车载射频天线诊断电路，包括：

供电电源，配置为为所述诊断电路提供基准电压；

分压电路，配置为与待测的射频天线组件一起对所述基准电压进行分压，包括；电阻R1和电阻R2，所述电阻R1的一端与所述供电电源连接作为所述分压电路的输入端，另一端与所述电阻R2连接作为所述分压电路的输出端，所述电阻R2未连接所述电阻R1的一端接地；

低通滤波器，具有输入端和输出端，其输入端与所述分压电路的输出端连接，输出端与车载电子设备的所述射频天线组件连接，配置为将经所述分压电路分压后的基准电压信号进行滤波后输出至所述射频天线组件，并阻止来自所述射频天线组件的射频信号通过；

MCU控制器，与所述分压电路的输出端连接，配置为采集所述分压电路的输出端处的电压，并根据所采集的电压判断所述射频天线组件的状态。

可选地，所述MCU控制器还配置为：

根据所采集的所述分压电路的输出端处的电压与所述基准电压的预定关系，判断所述射频天线组件的状态。

可选地，所述MCU控制器还配置为：

当所采集的所述分压电路的输出端处的电压在[VCC*R4/(R4+R1)-x,VCC*R4/(R4+R1)+x]范围内时，判断所述射频天线组件的状态为正常连接；

当所采集的所述分压电路的输出端处的电压在[VCC*R2/(R1+R2)-x,VCC*R2/(R1+R2)+x]范围内时，判断所述射频天线组件的状态为开路；

当所采集的所述分压电路的输出端处的电压大于VCC*R2/(R1+R2)+x时，判断所述射频天线组件的状态为短路到电源；

当所采集的所述分压电路的输出端处的电压小于VCC*R4/(R4+R1)-x时，判断所述射频天线组件的状态为短路到地端；

其中，VCC表示所述基准电压；R4为所述电阻R2与所述射频天线组件的内阻R3的并联电阻，R4＝(R3*R2)/(R3+R2)；x为所述诊断电路的设计余量。

可选地，所述低通滤波器包括：电感L1和电容C1，所述电感L1的一端连接所述射频天线组件，另一端分别连接所述电容C1和所述分压电路的输出端，所述电容C1未连接所述电感L1的一端接地。

可选地，所述车载射频天线诊断电路还包括：

高通滤波器，具有输入端和输出端，其输入端连接所述射频天线组件，输出端连接所述车载电子设备的射频信号处理模块，配置为对来自所述射频天线组件的射频信号进行滤波后输出至所述射频信号处理模块。

可选地，所述高通滤波器包括：电容C2、电感L2、电容C3、电感L3和电容C4；

所述电容C2、电感L3和电容C4顺序串联在所述射频天线组件与所述射频信号处理模块之间；

所述电感L2的一端连接在所述电容C2与所述电感L3之间的连接点处，另一端接地；

所述电容C3的一端连接在所述电感L3与所述电容C4之间的连接点处，另一端接地。

可选地，所述MCU控制器通过自身的AD采样口与所述分压电路的输出端连接。

可选地，所述射频天线组件包括4G天线。

根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种车载电子设备，包括车载电子设备本体、以及应用于所述车载电子设备本体的上述任一项所述的车载射频天线诊断电路。

本实用新型实施例提出的车载射频天线诊断电路，通过由电阻R1和电阻R2组成的分压电路和待测的射频天线组件共同对供电电源提供的基准电压进行分压，并通过MCU控制器采集分压电路的输出端处的电压，根据该采集的电压来对射频天线组件的状态进行检测，实现了在无需进行拆车的情况下方便、快速地对车载射频天线的故障进行诊断。同时，通过连接在射频天线组件与分压电路之间的低通滤波器阻止来自射频天线组件的射频信号通过，防止射频天线组件所接收的射频通信信号被诊断电路衰减，能够实现在不妨碍车载射频天线正常工作的情况下进行射频天线状态诊断。

进一步地，根据所采集的分压电路的输出端处的电压与基准电压的预定关系，判断出射频天线组件的正常连接、开路、短路到电源、短路到地端四种状态，实现了射频天线故障原因的快速、准确定位。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本实用新型一实施例提供的车载射频天线诊断电路的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型一实施例提供的车载电子设备的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种车载射频天线诊断电路，可以应用于车载电子设备，车载电子设备上安装有射频天线组件，用于与云端进行通信。图1示出了根据本实用新型一实施例的车载射频天线诊断电路100的结构示意图。参见图1，该车载射频天线诊断电路100至少可以包括：供电电源110(图1中示为VCC端)、分压电路120、低通滤波器130以及MCU微控制器140(图1中示为C端)。

供电电源110用于为本诊断电路提供基准电压VCC。在实际应用中，供电电源110可采用直流电压源。

分压电路120包括电阻R1和电阻R2。电阻R1的一端与供电电源110连接，作为分压电路120的输入端，电阻R1的另一端与电阻R2连接，作为分压电路120的输出端。电阻R2未连接电阻R1的一端接地。

低通滤波器130具有输入端和输出端。低通滤波器130的输入端与分压电路120的输出端连接，低通滤波器130的输出端与车载电子设备的射频天线组件150(图1中示为A端)连接。低通滤波器130将经分压电路120分压后的基准电压信号进行滤波后输出至射频天线组件150，并阻止来自射频天线组件150的射频信号通过。

MCU控制器140与分压电路120的输出端连接，它采集分压电路120的输出端处的电压。

根据上述连接关系可知，在进行诊断时，射频天线的诊断信号由射频天线组件150(A端)经过低通滤波器130流向MCU控制器140(C端)。

在本实用新型一种具体的实施方式中，MCU控制器140通过自身的AD采样口与分压电路120的输出端连接，以通过AD采样口采集分压电路120的输出端处的电压。

射频天线具有内部阻抗(设为R3)，则在进行天线诊断时，可将射频天线组件150视为一电阻R3，R3的一端与低通滤波器130的输出端连接，另一端接地。在接通供电电源110提供直流基准电压进行诊断时，由于直流电通过电感时压降几乎为0，射频天线组件150的内阻R3相当于与电阻R2并联。也就是说，电阻R2与射频天线组件150的内阻R3并联后再与电阻R1串联，三者共同对基准电压进行分压。通过MCU控制器140采集分压电路120的输出端处的电压，可以检测出基准电压VCC被R1、R2和R3分压后的电压，进而根据分压后的电压即可判断出射频天线组件150的状态，确定故障原因。

本实用新型实施例通过由电阻R1和电阻R2组成的分压电路和待测的射频天线组件共同对供电电源提供的基准电压进行分压，并通过MCU控制器采集分压电路的输出端处的电压，根据该采集的电压来对射频天线组件的状态进行检测，实现了在无需进行拆车的情况下方便、快速地对车载射频天线的故障进行诊断。

另外，由于低通滤波器能够阻隔、减弱超过设定临界值的高频信号，通过适当地设定连接在射频天线组件150与分压电路120之间的低通滤波器130的截止频率，能够阻止A端的射频信号(如射频天线组件150从云端接收的射频信号、或射频天线组件150从车载电子设备接收的将向云端发射的射频信号)通过低通滤波器130，从而防止射频天线组件150所接收的射频通信信号被诊断电路衰减，能够实现在不妨碍车载射频天线正常工作的情况下进行射频天线状态诊断。

在本实用新型一实施例中，MCU控制器140在采集到分压电路120的输出端处的电压后，可以根据该采集的电压与基准电压VCC的预定关系，判断射频天线组件150的状态。

继续参见图1，当射频天线组件150正常连接时，射频天线组件150的内阻R3相当于电阻R2并联。假设内阻R3与电阻R2的并联电阻为R4，则R4＝(R3*R2)/(R3+R2)。电阻R4再与电阻R1串联，对基准电压VCC进行分压。此时，分压电路120的输出端处的电压应为VCC*R4/(R4+R1)。

当射频天线组件150开路时，射频天线组件150中无电流流过，则仅由电阻R2与电阻R1串联对基准电压VCC进行分压。此时，分压电路120的输出端处的电压应为VCC*R2/(R1+R2)。

当射频天线组件150短路到电源时，相当于将电阻R1短路，此时，分压电路120的输出端处的电压必然大于由电阻R1和电阻R2共同对基准电压进行分压时相应的电压VCC*R2/(R1+R2)。

当射频天线组件150短路到地端(GND)时，相当于将电阻R2短路，此时，分压电路120的输出端处的电压必然小于由内阻R3、电阻R2和电阻R1共同对基准电压进行分压时相应的电压VCC*R4/(R4+R1)。

因此，根据MCU控制器140采集到的分压电路120的输出端处的电压值满足上述哪种预定关系，即可判断出射频天线组件150的四种状态，包括射频天线组件正常连接状态、射频天线组件开路状态、射频天线组件短路到电源的状态、射频天线组件短路到GND的状态。

在本实用新型实施例中，由于电路的元器件本身的精度(如电阻精度)的影响，电压的测量值与理论计算值之间不可避免存在一些误差。因此，在实际应用中，MCU控制器140通过采集分压电路120的输出端处的电压值来判断射频天线组件150的状态时，可以设定采集到的电压值与理论计算值之间的允许偏差x(本文中称为设计余量)，设计余量x的值由诊断电路中的元器件的精度(包括电阻的精度、基准电压的精度等)决定。

在本实用新型一优选实施例中，MCU控制器140根据所采集的分压电路120的输出端处的电压与基准电压VCC的预定关系判断射频天线组件150的状态时，采用的诊断判定方案如下：

当所采集的分压电路120的输出端处的电压在[VCC*R4/(R4+R1)-x,VCC*R4/(R4+R1)+x]范围内时，判断射频天线组件150的状态为正常连接。

当所采集的分压电路120的输出端处的电压在[VCC*R2/(R1+R2)-x,VCC*R2/(R1+R2)+x]范围内时，判断射频天线组件150的状态为开路。

当所采集的分压电路120的输出端处的电压大于VCC*R2/(R1+R2)+x时，判断射频天线组件150的状态为短路到电源。

当所采集的分压电路120的输出端处的电压小于VCC*R4/(R4+R1)-x时，判断射频天线组件150的状态为短路到GND。

此处，基准电压VCC、电阻R1、R2、R4的定义如前所述，x为上文所述的本诊断电路的设计余量。

通过根据所采集的分压电路的输出端处的电压与基准电压的预定关系，判断出射频天线组件的正常连接、开路、短路到电源、短路到地端四种状态，实现了射频天线故障原因的快速、准确定位。

继续参见图1，在本实用新型一实施例中，本车载射频天线诊断电路中的低通滤波器130可以包括电感L1和电容C1。电感L1的一端连接射频天线组件150，另一端分别连接电容C1和分压电路120的输出端。电容C1未连接电感L1的一端接地。本实用新型实施例对电感L1和电容C1的取值不作具体限定，可根据实际需求的截止频率进行设定。另外需要说明的是，本实用新型实施例中也可以采用其他低通滤波器，例如RC低通滤波器，只要其允许信号中的低频或直流分量通过即可。

继续参见图1，在本实用新型一实施例中，本车载射频天线诊断电路还可以包括高通滤波器160。高通滤波器160具有输入端和输出端，其输入端连接射频天线组件150，输出端连接车载电子设备的射频信号处理模块170(图1中示为B端)。射频信号由射频天线组件150(A端)进入高通滤波器160，高通滤波器160对来自射频天线组件150的射频信号进行滤波后，经输出端输出至射频信号处理模块170(B端)。具体地，射频信号处理模块170通过自身的天线信号输入口与高通滤波器160的输出端连接，以接收高通滤波器160输出的滤波后射频信号。通过在射频天线组件和车载电子设备的射频信号处理模块之间设置高通滤波器，可以防止诊断电路的直流或低频诊断信号对射频信号的干扰，从而可以保证射频信号的通信质量。

继续参见图1，在本实用新型一实施例中，本车载射频天线诊断电路中的高通滤波器160可以包括：电容C2、电感L2、电容C3、电感L3和电容C4。电容C2、电感L3和电容C4顺序串联在射频天线组件150与射频信号处理模块170之间。电感L2的一端连接在电容C2与电感L3之间的连接点处，另一端接地。电容C3的一端连接在电感L3与电容C4之间的连接点处，另一端接地。本实用新型实施例对电容C2、电感L2、电容C3、电感L3和电容C4的取值不作具体限定，可根据实际需求的截止频率进行设定。另外需要说明的是，此处列举的仅是高通滤波器的一种实施方式，本实用新型实施例中也可以采用其他高通滤波器。

在本实用新型一实施例中，射频天线组件150可以包括4G天线。相应地，车载电子设备的射频信号处理模块170可以为4G模块。通过MCU控制器140自动采集分压电路120的输出端处(C点)的电压，根据上述诊断判定方案，很容易就可以判断出车载4G天线的连接状态，从而不需要拆车就可以知道4G天线是否安装正常，当发生4G不能上网的问题时，很容易定位出具体的问题点。

在本实用新型实施例中，MCU控制器在检测到射频天线组件150存在故障时，还可以将相应的故障信息(或称故障内容)显示在导航仪的屏幕上，或者，也可以通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线等整车总线，将诊断故障码发送至车载仪表或其他节点，方便工程技术或维修人员快速地定位出故障问题，提高了射频天线组件150的诊断和维修效率。

基于同一构思，本实用新型还提供了一种车载电子设备。图2示出了根据本实用新型一实施例的车载电子设备200的结构示意图，参见图2，车载电子设备200包括车载电子设备本体210、以及应用于车载电子设备本体的如上文任意实施例中的车载射频天线诊断电路100。

需要说明的是，实际应用中，上述所有可选实施方式可以采用结合的方式任意组合，形成本实用新型的可选实施例，在此不再一一赘述。

根据上述任意一个可选实施例或多个可选实施例的组合，本实用新型实施例能够达到如下有益效果：

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：在本实用新型的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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脱离本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种车载射频天线诊断电路，其特征在于，包括：

供电电源，配置为为所述诊断电路提供基准电压；

2.根据权利要求1所述的车载射频天线诊断电路，其特征在于，所述MCU控制器还配置为：

3.根据权利要求2所述的车载射频天线诊断电路，其特征在于，所述MCU控制器还配置为：

4.根据权利要求1所述的车载射频天线诊断电路，其特征在于，

所述低通滤波器包括：电感L1和电容C1，所述电感L1的一端连接所述射频天线组件，另一端分别连接所述电容C1和所述分压电路的输出端，所述电容C1未连接所述电感L1的一端接地。

5.根据权利要求1所述的车载射频天线诊断电路，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的车载射频天线诊断电路，其特征在于，

所述高通滤波器包括：电容C2、电感L2、电容C3、电感L3和电容C4；

7.根据权利要求1所述的车载射频天线诊断电路，其特征在于，所述MCU控制器通过自身的AD采样口与所述分压电路的输出端连接。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的车载射频天线诊断电路，其特征在于，所述射频天线组件包括4G天线。

9.一种车载电子设备，其特征在于，包括：车载电子设备本体、以及应用于所述车载电子设备本体的上述权利要求1-8中任一项所述的车载射频天线诊断电路。