共用天线模组及共用天线装置的制作方法

本发明涉及射频信号传输技术领域，尤其涉及共用天线模组及应用于电力系统的共用天线装置。

背景技术：

随着电力系统技术领域的发展，在电力抄表系统中加入卫星导航定位(globalnavigationsatellitesystem,gnss)辅助电力抄表需求越来越高，但在电力抄表系统中，设计之初没有gnss定位需求，因此，电表集中器结构上未预留gnss模块接收天线。

目前，在电表集中器通信板卡加入定位功能实现方式主要有两种，一是采用基站定位方式，即通过移动运营商的网络获取电表的位置信息，但容易受到环境的影响，定位精度存在偏差。二是采用内置天线模块或内置定位模块的方式，采用内置天线模块容易受到通讯信号的干扰，模块对自身所在的电磁场环境要求较高且占用较多的印刷电路板(printedcircuitboard,pcb)空间，内置定位模块成本较高，不利用大范围的推广和使用。

技术实现要素：

为解决前述问题，本申请提供一种共用天线模组及共用天线装置。

本申请一实施例中提供共用天线模组，包括：

天线模组用于接收通信信号和卫星定位信号，并传输第一功能数据信息和终端位置信息至服务器；定位模组电性连接于低噪声放大器模块，用于依据接收的放大卫星定位信号，解调所述放大卫星定位信号得到终端的位置信息；通信模组电性连接于双工器模块和所述定位模组，用于依据接收的所述通信信号，将所述第一功能数据信息和所述终端的位置信息传送至所述天线模组；功能模组电性连接于所述通信模组，用于记录并存储所述第一功能数据信息。双工器模块电性连接于所述天线模组，用于将接收的所述通信信号和所述卫星定位信号分离；滤波器模块电性连接于所述双工器模块，用于将接收的所述卫星定位信号经滤波处理后输出滤波卫星定位信号；低噪声放大器模块电性连接于所述滤波器模块，用于对所述滤波卫星定位信号放大处理后输出所述放大卫星定位信号。

在本申请一实施例中，提供一种包括前述共用天线装置。

相较于现有技术，本发明实施例公开了的共用天线模组，在终端只有一个天线端口的限制下，利用使用的天线频率接收范围包括定位卫星信号频率，使用双工器将合路的通信信号(longtermevolution,lte)与gnss定位信号分别输入至通信模块与定位模块，在不改变终端结构的前提下，实现lte通信与gnss定位共存，降低了电力抄表系统实现gnss定位升级的成本，达到了电力抄表系统实现自身定位的功能，有利于大范围推广实施。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明实施例公开的一种共用天线系统；

图2是为图1结构示意图中的共用天线模组框图；

图3是为图2结构示意图中的双工器模块电路结构示意图；

图4是为图2结构示意图中的滤波器模块电路结构示意图；

图5是为图2结构示意图中的低噪声发放大器模块电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其为本发明一实施例中共用天线系统10的结构示意图，如图1所示，共用天线系统10包括共用天线装置11、互联网以及服务器模组。进一步地，共用天线装置11包括共用天线模组100和功能模组106，所述功能模组106用于记录终端的第一功能数据信息，包括微处理器单元、电源输出单元、数据处理单元、电量报警单元、通信单元、计量单元、显示单元、开关单元、电表壳体以及其他外部装置。共用天线模组100用于接收的lte通信信号和gnss定位信号，通过天线模组107将第一功能数据信息和终端的位置信息发送至服务器，在终端只有一个天线端口基础上实现lte信号与gnss定位信号同时或者分时接收，所述一个天线端口仅连接一条天线。

进一步地，第一功能数据信息包括电表电量存储数据、电表电量数据、电表运行异常数据包以及电表显示异常数据，终端的位置信息为gnss定位信号，所述天线装置11包括电表。

电表通过天线模组107将电表数据信息和电表的位置信息发送至互联网，服务器模组通过互联网接受的电表数据信息和电表的位置信息，技术人员依据所接收的信息发送控制指令，控制电表运行状态。

所述lte信号接收与发送通过终端的通信单元实现，用于实现无线网络通信。所述gnss定位信号用于实现终端定位，包括gps信号、北斗信号以及glonass信号。

请参阅图2，其为本发明一实施例中如图1所示共用天线模组框图。如图2所示，共用天线模组100包括：双工器模块101、声表面滤波器模块102、低噪声放大器模块103、定位模块104、通信模块105、功能模块106以及天线模组107。本实施例共用天线模组100应用于终端只有一个天线端口的条件下，在电力抄表系统中增加定位模块，实现lte信号与gnss定位信号同时接收或分时接收，降低了电力抄表系统实现gnss定位的升级成本，达到了电力抄表系统实现自身定位的功能。

双工器模块101电性连接于天线模组107，用于接收外部信号，经过双工器模块101分离后输出lte信号与gnss定位信号。进一步地，天线模组107用于接收lte信号与gnss定位信号，并传输第一功能数据信息和终端的位置信息至服务器模组，双工器模块101与天线模组107连接处为天线接收端口，所述天线接收端仅连接一条外部天线，且所连接的天线模组107的信号频率范围涵盖了gnss定位信号频率，天线模组107接收端通过同一条射频同轴线将混合信号传送至双工器模块101，双工器模块101分别将lte信号与gnss定位信号分离。

所述gnss定位信号为双工器模块101分离lte信号和gnss定位信号后的定位信号，gnss定位信号包括较多高频和低频噪声信号，直接使用会造成较大的噪声干扰，定位效果较差甚至无法实现定位功能，所述天线模组107使用的天线信号频率接收范围涵盖了gnss定位信号频率。

声表面滤波器模块102电性连接于双工器模块101，用于将接收的gnss定位信号经滤波处理后输出滤波gnss定位信号。进一步地，声表面滤波器模块102可以滤除gnss定位信号中的高频噪声信号和低频噪声信号，提高gnss定位信号的信噪比。

低噪声放大器模块103电性连接于声表面滤波器模块102，用于对滤波gnss定位信号放大处理后输出放大gnss定位信号。进一步地，低噪声放大器模块103对滤波gnss定位信号放大处理，提高终端定位精度。

定位模块104电性连接于低噪声放大器模块103，用于依据接收的放大gnss定位信号，解调放大gnss定位信号得到终端的位置信息，实现终端定位功能。进一步地，定位模块104包括gps定位模块、北斗定位模块、glonass定位模块。

通信模块105电性连接于定位模块104以及双工器模块101，用于接收lte信号，并将第一功能数据信息发送至服务器，实现终端与服务器之间的通讯信息传输。通信模块105与定位模块104通过终端的通信单元相连接，定位模块104解调出终端的位置信息后，通过终端通信单元的串行接口(serialinterface,com)输入至通信模块105，通信模块105将第一功能数据信息通过lte信号传输至服务器，同时，通信模块105接收并解析lte信号。进一步地，通信模块105与定位模块104同时工作，同时集成于终端通信单元中。

功能模块106电性连接于通信模块105，用于记录并存储第一功能数据信息，将第一功能数据信息传送至通信模块105，并通过天线模组107发送至服务器模组中，技术人员可以依据服务器模组接收的第一功能数据信息，实时掌握终端运行情况。若终端出现异常及时发送控制指令控制终端。所述功能模块106为电表实现自身功能所需要的功能模块，包括计算量单元、显示单元，数据处理单元、电量报警单元以及开关单元。

在终端只有一个天线端口的限制下，天线模组107接收到混合信号后，通过同一条射频同轴线将混合信号传送至双工器模块101，双工器模块101将lte信号与gnss定位信号分离，gnss定位信号经过滤波、降噪和放大处理后输出至定位模块104，lte信号传输至通信模块105，gnss定位模块104依据得到的gnss定位信号解调出终端的位置信息，并通过终端通信单元的串行接口传输至通信模块105，gnss定位信号以lte信号为载体，通信模块105通过天线模组107将lte信号发送至服务器模组，服务器模组实现对终端位置定位。同时功能模块106将第一功能数据信息也以lte信号为载体，将第一功能数据信息发送至服务器模组，实现对终端远程控制，并实时掌握终端运行状态。

更为具体地，请参阅图3，其为图2所示双工器模块电路结构示意图。如图3所示，双工器模块电路101包括天线接口电路1011和双工器电路1012。

天线接口电路1011用于接收lte信号与gnss定位信号，包括射频单元j1、瞬态电压抑制二极管eds1、第五电感l5、第六电感l6、第七电感l7、第八电容c8以及第九电容c9。

本实施例中，射频单元j1为集成电路，包括引脚1～引脚5，射频单元j1引脚1为输出引脚，用于输出lte信号与gnss定位信号，射频单元j1引脚2、射频单元j1引脚3、射频单元j1引脚4以及射频单元j1引脚5为接地端。

瞬态电压抑制二极管eds1与第五电感l5并联于射频单元j1引脚1与接地端gnd之间，第八电容c9与第九电容c9串联于射频单元j1引脚1与第一连接端n1之间，第六电感l6电性连接于接地端gnd与第八电容c8和第九电容c9之间任意一连接点，第七电感l7电性连接于接地端gnd与第九电容c9和第一连接端n1之间任意一连接点，射频单元j1引脚2、射频单元j1引脚3、射频单元j1引脚4以及射频单元j1引脚5电性连接于接地端gnd。

双工器电路1012用于分离lte信号与gnss定位信号，并输出gnss定位信号至定位模块104(图2)。双工器电路1012包括双工器单元u3、第四电容c4、第十电容c10、第十一电容c11、第九电感l9、第十一电感l11以及第十二电感l12。

本实施例中，双工器单元u3为集成电路，包括引脚1～引脚10，双工器单元u3引脚1为输入引脚，用于接收lte信号与gnss定位信号，双工器单元u3引脚2、双工器单元u3引脚3、双工器单元u3引脚5、双工器单元u3引脚6、双工器单元u3引脚7、双工器单元u3引脚8以及双工器单元u3引脚10为接地端，双工器单元u3引脚4为gnss定位信号输出引脚，进一步地，双工器单元u3引脚4为输出定位信号包括gps定位信号、北斗定位信号、glonass定位信号，双工器单元u3引脚9为lte信号输出引脚。

第十电容c10与第四电容c4串联于双工器单元u3引脚4和第二连接端n2之间，用于传输gnss定位信号至第二连接端n2，第九电感l9电性连接于第十电容c10与第四电容c4之间任意一连接点和接地端gnd之间，双工器单元u3引脚1电性连接第一连接端n1，双工器单元u3引脚2、双工器单元u3引脚3、双工器单元u3引脚5、双工器单元u3引脚6、双工器单元u3引脚7、双工器单元u3引脚8以及双工器单元u3引脚10电性连接于接地端gnd，第十一电容c11电性连接于双工器单元u3引脚9与第三连接端n3之间，第十二电感l12电性连接于双工器单元u3引脚9与接地端gnd之间，第十一电感l11电性连接于第三连接端n3与接地端gnd之间。

进一步地，第三连接端n3连接lte模块105(图2)，用于传输lte信号至lte模块105。

射频单元j1接收lte信号与gnss定位信号后经过第一连接端n1传送到双工器单元u3引脚1，经过双工器单元u3分离后，lte信号通过双工器单元u3引脚9输出至第三连接端n3，gnss定位信号通过双工器单元u3引脚4输出至第二连接端n2，实现将lte信号与gnss定位信号分离。

更为具体地，请参阅图4，其为图2所示滤波器模块电路结构示意图。如图4所示，滤波器模块电路105用于接收gnss定位信号，滤除gnss定位信号中的高频噪声信号和低频噪声信号，并输出经滤波后的滤波gnss定位信号至第四连接端n4，滤波器模块电路105包括滤波单元u1和第一电感l1。

本实施例中，滤波单元u1为集成电路，包括引脚1～引脚5，滤波单元u1引脚1为输入引脚，用于接收gnss定位信号，经过滤波单元u1滤波处理后，通过滤波单元u1引脚4输出gnss定位信号，滤波单元u1引脚2、滤波单元u1引脚3以及滤波单元u1引脚5均为接地端。

第一电感l1电性连接于滤波单元u1引脚4与接地端gnd之间，滤波单元u1引脚1电性连接于第二连接端n2，滤波单元u1引脚2、滤波单元u1引脚3以及滤波单元u1引脚5电性连接于接地端gnd，滤波单元u1引脚4电性连接第四连接端n4。本实施例中，滤波单元u1可以使用声表面波(surfaceacousticwave,saw)滤波器集成模块实现。

更为具体地，请参阅图5，其为图2所示低噪声放大器模块电路结构示意图。如图5所示，低噪声放大器模块电路103用于对滤波gnss定位信号放大处理后，输出放大gnss定位信号至第六连接端n6，低噪声放大器模块电路103包括低噪声放大器单元u2、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第五电容c5、第八电容c8、第一电阻r1、第二电阻r2、第二电感l2、第三电感l3以及第四电感l4。

本实施例中，低噪声放大器单元u2为集成电路，包括引脚1～引脚6，驱动电压vcc通过低噪声放大器单元u2引脚1驱动低噪声放大器单元u2工作，低噪声放大器单元u2引脚2为信号输出端，低噪声放大器单元u2引脚3以及低噪声放大器单元u2引脚4为接地端，低噪声放大器单元u2引脚6为驱动引脚，低噪声放大器单元u2引脚5为信号输入端。

第五电容c5电性连接于第五连接端n5与接地端gnd之间，第一电容c1电性连接于第四连接端n4与低噪声放大器单元u2引脚5之间，第一电阻r1电性连接于第四连接端n4与接地端gnd之间，第四电感l4电性连接于驱动电压端vcc与低噪声放大器单元u2引脚1之间，第二电阻r2电性连接于低噪声放大器单元u2引脚2与接地端gnd之间，第二电容c2电性连接于低噪声放大器单元u2引脚1与接地端gnd之间，第三电容c3与第八电容c8串联于低噪声放大器单元u2引脚2与第六连接端n6之间，第三电感l3电性连接于低噪声放大器单元u2引脚2与接地端gnd之间，第二电感l2电性连接于第三电容c3与第八电容c8之间任意一连接点和接地端gnd之间，低噪声放大器单元u2引脚3和低噪声放大器单元u2引脚4电性连接接地端gnd，低噪声放大器单元u2引脚6电性连接第五连接端n5。

具体地，第五连接端n5为低噪声放大器单元u2的驱动输入端，第六连接端n6连接定位模块104(图2)，输出放大gnss定位信号至定位模块104。低噪声放大器单元u2可以使用ngm1043集成模块实现。

下面结合图2-图5，具体说明书天线模组100的工作过程：

天线模组107接收的lte信号与gnss定位信号通过双工器模块101中的双工器单元u3分离后，lte信号输入至通信模块105，gnss定位信号分别通过声表面滤波器模块102滤波以及低噪声放大器模块103放大处理后，输出放大gnss定位信号至定位模块104，定位模块104解调放大gnss定位信号后得到终端的位置信息，终端的位置信息通过终端通信单元的串行接口传送至通信模块105，同时终端内部自身的第一功能数据信息通过功能模块106也传输至通信模块105，通信模块105将第一功能数据信息和终端的位置信息以lte信号为载体，通过天线模组107发送至服务器模组，不仅完成对终端远程控制，而且还实现了对终端定位，方便技术人员对终端集中式的管理与操作。

相较于现有技术，共用天线装置11中的共用天线模组100，在终端只有一个天线端口限制下，不需要改变终端的内部结构，并在终端通信单元中加入了定位模块，达到了lte信号与gnss定位信号共存于终端的通信单元中，不仅实现了gnss定位功能和远程监控，而且还降低了终端改造成本，有利于大范围推广实施。

以上对本发明实施例公开的一种共用天线模组进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。