一种具备通路断路短路检测能力的导航接收电路的制作方法

本发明涉及电气元件，具体涉及一种具备通路断路短路检测能力的导航接收电路。

背景技术：

1、全球在2018年开始提出对于韧性pnt(resilient pnt，也有翻译为弹性pnt)能力测试，导航接收服务能力是实现泛在、可信(或者说是确保)导航服务信息提供的能力，实现真正意义上的无时不在、无处不在、无所不在的导航接收服务能力，这当然是针对gnss而言的，gnss服务存在明显的脆弱性，表现在信号弱，容易受到干扰和欺骗，而且只能够实现室外开阔和半开阔空间的定位，无法实现室内，或者说是非暴露空间的定位导航授时服务。来提供定位和导航能力，需要的是多系统多技术多传感器的融合。

2、当今最权威三大导航系统，包括gps、bd、glonass，但是出现以下情况时，可能会导致无法接收导航信号：

3、(1)导航接收电路中设置的用于将高频信号从主通路连至其他副通路的高频电缆连接异常，导致高频信号无法正常传输；

4、(2)导航系统异常关闭或者射频通路断开时，导致无法接收到导航信号；

5、而且当副pcb为无源板时，无法增设检测电路，又导致该类副pcb上的高频电缆通断无法检测。

6、因此，需要一种具有检测通断功能、区分异常情况、又能适应无源pcb板的导航接收电路。

技术实现思路

1、本发明是为了解决导航接收电路异常检测的问题，提供一种具备通路断路短路检测能力的导航接收电路，包括有源天线、耦合电容、馈电ldo芯片、分流监控器、插座、馈电电感、第一高频电缆和第二高频电缆，可以利用分流监控器探测到通过电阻的电流大小，检测出有源天线的高频信号是否出现连接异常，并可进行射频通路通断的检测且具有短路保护和短路识别功能。该电路包括通过第一高频电缆与有源天线连通的第一高频通路，通过第二高频电缆与导航板连通的第二高频通路。该检测方法包括：第一高频通路接收第一高频信号，有源天线发射第一高频信号；第一高频通路在传输第一高频信号时自耦合到第二高频通路成为第二高频信号；导航板接收第一高频通路传递来的第二高频信号；在第一高频通路检测导航板接收第一高频信号的第一接收功率；通路断路短路检测电路通过第一高频电缆为有源天线提供供电电压；同时对第一高频信号检测到的供电电流的大小进行判断，确定第一高频电缆的检测结果；通过短路保护指示信号kd_st1和rf_st1的信号进行短路识别和射频通路是否通畅的识别。

2、本发明提供一种具备通路断路短路检测能力的导航接收电路，包括依次电连接的有源天线、第一高频电缆、耦合电容、第二高频电缆、导航板和与第一高频电缆、导航板均电连接的通路断路短路检测电路；

3、有源天线、第一高频电缆和通路断路短路检测电路为第一高频通路，耦合电容、第二高频电缆和导航板为第二高频通路；

4、有源天线接收来自空间的导航信号，导航信号进入有源天线后得到第一导航信号并送入第一高频电缆；第一导航信号送入耦合电容进行耦合后得到第二导航信号并送入第二高频电缆，第二导航信号通过第二高频电缆输出至导航板；

5、通路断路短路检测电路包括并联的分流监控器、分流电阻r18和与分流监控器、分流电阻r18均电连接的馈电ldo，分流监控器与第一高频电缆、导航板均电连接，馈电ldo与导航板电连接，馈电ldo通过第一高频电缆为有源天线馈电，分流监控器通过检测分流电阻r18两端的电流大小进行有源天线与第一高频电缆是否连通的检测，分流监控器通过检测第一高频信号的有无检测导航系统是否关闭。

6、本发明所述的一种具备通路断路短路检测能力的导航接收电路，作为优选方式，分流监控器包括分流监控器芯片本体、与分流监控器芯片本体的out管脚依次串联的电阻r19和电阻r20，馈电ldo的输出端与分流监控器芯片本体的in+管脚、分流电阻r18的一端均电连接，分流电阻r18的另一端与分流监控器芯片本体的in-管脚、第一高频电缆均电连接；

7、馈电ldo输出+5v_kd11信号至分流电阻r18、经过分流电阻r18后输出+5v_kd1信号再与第一高频电缆电连接、+5v_kd11的信号同时输入分流监控器芯片本体的in+管脚、+5v_kd1信号同时输入分流监控器芯片本体的in-管脚，分流监控器芯片本体通过比较+5v_kd11信号和+5v_kd1信号的电流大小判断第一高频电缆是否为连通状态。

8、本发明所述的一种具备通路断路短路检测能力的导航接收电路，作为优选方式，电阻r19的另一端通过rf_st1信号连接至电阻r20的一端，电阻r20的另一端连接到地，rf_st1信号输出至导航板，导航板通过rf_st1信号进行射频通路通断的检测；

9、电阻r19和电阻r20的阻值相同；

10、分流监控器中设置内部ldo，分流监控器通过高压轨供电。

11、本发明所述的一种具备通路断路短路检测能力的导航接收电路，作为优选方式，馈电ldo包括馈电ldo芯片和与馈电ldo芯片的电流额度设置输入端电连接的电阻r28，通过调整电阻r28的阻值使馈电ldo的电流额度与有源天线匹配；

12、rset＝1.34·103/ilimit；

13、其中，rset为电阻r28的阻值，ilimit为馈电ldo芯片的电流额度。

14、本发明所述的一种具备通路断路短路检测能力的导航接收电路，作为优选方式，馈电ldo还包括与馈电ldo芯片的输入端in电连接的电容c70、电阻r23，与电阻r23另一端连接的电阻r27、电阻r31、电容c81，与馈电ldo芯片的输出端out电连接的电容c66和与馈电ldo芯片的使能端on电连接的电容c76、电阻r22、电阻r26；

15、电容c70的另一端连接到地，电阻r27的另一端连接到信号kd_st1并与导航板电连接，电阻r31、电容c81并联且一端与馈电ldo芯片的故障指示灯端fault电连接、另一端接地；导航板根据信号kd_st1判断馈电ldo芯片是否短路并控制故障指示灯的使用，电容c70进行滤波；

16、馈电ldo芯片的输出端out通过电容c66的一端连接到+5v_kd11信号并输出至分流监控器、分流电阻r18，电容c66的另一端连接到地；

17、电阻r22和电容c76并联后再与电阻r26的一端连接，电容c76、电阻r26的另一端连接到地，电阻r22的另一端连接到kd_on/off1的信号并与导航板电连接，信号kd_on/off1为导航板输出的控制馈电ldo开关的信号；

18、导航板中设置导航芯片，接收rf_st1信号、kd_st1信号，输出kd_on/off1信号。

19、本发明所述的一种具备通路断路短路检测能力的导航接收电路，作为优选方式，通路断路短路检测电路还包括插座x1、与插座x1输入端耦合的电感l4和与电感l4另一端均电连接的电容c52、电容c61，电容c52、电容c61并联且另一端均接地，插座x1、电感l4均与耦合电容电连接，耦合电容为电容c50；

20、插座x1的输入端通过第一高频电缆连接至有源天线的输出端，电容c61、电感l4、电容c52均连接到+5v_kd1信号并与分流监控器的in-管脚、分流电阻r18的输出端电连接。

21、本发明所述的一种具备通路断路短路检测能力的导航接收电路，作为优选方式，馈电ldo芯片和插座x1均设置短路保护，插座x1可与馈电ldo电流额度进行匹配。

22、本发明所述的一种具备通路断路短路检测能力的导航接收电路，作为优选方式，有源天线的接收频点为以下任意一种导航系统的频点：gps导航系统、北斗导航系统和glonass导航系统；

23、第一高频信号和第二高频信号为以下任意一种：gps信号、北斗信号和glonass信号。

24、本发明所述的一种具备通路断路短路检测能力的导航接收电路，作为优选方式，第一高频信号和第二高频信号为以下任意一种：中心频点为1575.42mhz±1.023mhz的gpsl1频段导航信号、中心频点为1227.6mhz±1.023mhz的gps l2频段导航信号、中心频点为1561.098mhz±2.046mhz的北斗b1频段导航信号、中心频点为1268.52mhz±10.23mhz的北斗b3频段导航信号、中心频点为1602.5625mhz±4mhz的glonass g1频段导航信号。

25、本发明所述的一种具备通路断路短路检测能力的导航接收电路，作为优选方式，导航接收电路的使用方法包括以下步骤：

26、s1、将导航接收电路连接，馈电ldo通过第一高频电缆为有源天线馈电，有源天线发射和接收导航射频信号，导航板通过分流监控器、分流电阻r18和馈电ldo监控电路运行是否正常；

27、当导航板检测到分流电阻r18两端的信号+5v_kd11信号和+5v_kd1信号异常且rf_st1的信号正常时进入步骤s2；

28、当导航板检测到rf_st1的信号异常且+5v_kd11信号和+5v_kd1信号正常时进入步骤s3；

29、当导航板检测到kd_st1信号异常时进入步骤s4；

30、s2、判定第一高频电缆接插异常，进行第一高频电缆的维修；

31、s3、判定射频通路断开，导航板进行故障显示，进行导航信号确认；

32、s4、判定馈电ldo短路，进行馈电ldo的检修。

33、本发明为一种基于ad8310检波器的时钟自检电路，该电路由有源天线、耦合电容、馈电ldo芯片、分流监控器、插座、馈电电感、第一高频电缆、第二高频电缆组成。

34、分流监控器探测到通过电阻的电流大小，检测出有源天线的高频信号是否出现连接异常；

35、第一高频电缆与有源天线组成了第一高频通路；

36、第二高频电缆与导航板连通组成了第二高频通路；

37、有源天线发射第一高频信号，第一高频通路接收第一高频信号；第一高频通路在传输第一高频信号时自耦合到第二高频通路成为第二高频信号；导航板接收第一高频通路传递并耦合来的第二高频信号；在第一高频通路检测导航板接收第一高频信号的第一接收功率；通路断路短路检测电路通过第一高频电缆为有源天线提供供电电压；同时对第一高频信号检测到的第一接收功率的大小进行判断，确定第一高频电缆的检测结果。

38、优选地，有源天线接收来自空间的导航信号，来自空间的导航信号进入有源天线后得到第一导航信号，送入第一高频电缆；第一导航信号送入耦合电容进行耦合后得到第二导航信号，送入第二高频电缆，通过第二高频电缆的输送到达导航板；

39、优选地，导航接收机具备自检测功能，将检测结果通过导航板总线输出。

40、通路断路短路检测电路包括高分辨率、零漂移分流监控器ad8217芯片d7、电阻r18、电阻r19、电阻r20、高分辨率、零漂移分流监控器ad8217位号为d7；

41、优选地，馈电ldo芯片d6的输出端，通过网络名为+5v_kd11的信号连接电阻r18的一端和高分辨率、零漂移分流监控器ad8217位号为d7的同相输入端in+，电阻r18的另一端连接高分辨率、零漂移分流监控器ad8217位号为d7的反相输入端in-；d7的输出端out通过网络名为+5v_kd1的信号连接电阻r19的一端，电阻r19的另一端通过网络名为rf_st1的信号连接至电阻r20的一端，电阻r20的另一端连接到地。网络名为+5v_kd1的信号连接至馈电电路为有源天线供电。网络名为rf_st1的信号作为导航板的输入信号。

42、优选地，馈电ldo芯片d6的输入端in，连接到电容c70和电阻r23的一端，电容c70的另一端连接到地，电阻r23的另一端连接到电阻r27、电阻r31、电容c81的一端以及馈电ldo芯片d6的故障指示灯端fault，电阻r27的另一端连接到信号kd_st1，网络名为kd_st1的信号作为导航板的输入信号可以判断馈电ldo芯片的通断。电阻r31、电容c81的另一端连接到地，馈电ldo芯片d6的地管脚连接到地。馈电ldo芯片d6的输出端通过电容c66的一端连接到网络名为+5v_kd11的信号，网络名为+5v_kd11的信号连接到高分辨率、零漂移分流监控器ad8217的输入端。电容c66的另一端连接到地。馈电ldo芯片d6的电流额度设置输入端通过电阻r28连接到地。馈电ldo芯片d6的使能端连接到电容c76和电阻r22、电阻r26的一端，电容c76、电阻r26的另一端连接到地，电阻r22的另一端连接到网络名为kd_on/off1的信号，信号kd_on/off1作为导航板的输出信号可以控制馈电ldo芯片d6的开关。

43、进一步地，馈电电路的插座x1的输入端通过第一高频电缆连接至有源天线的输出端，插座x1的输入端连接至耦合电容c50的一端和电感l4的一端，电感l4的另一端连接至电容c52、电容c61的一端，电容c52、电容c61的另一端连接到地。耦合电容c50的另一端通过第二高频电缆连接到导航板。

44、本发明涉及一种具备通路断路短路检测能力的导航接收电路，特别是适用于接收有源天线信号，涉及导航领域。该电路可以利用分流监控器探测到通过电阻的电流大小，检测出有源天线的高频信号是否出现连接异常。该电路包括通过第一高频电缆与有源天线连通的第一高频通路，通过第二高频电缆与导航板连通的第二高频通路。该检测方法包括：第一高频通路接收第一高频信号，有源天线发射第一高频信号；第一高频通路在传输第一高频信号时自耦合到第二高频通路成为第二高频信号；导航板接收第一高频通路传递来的第二高频信号；在第一高频通路检测导航板接收第一高频信号的第一接收功率；通路断路短路检测电路通过第一高频电缆为有源天线提供供电电压；同时对第一高频信号检测到的第一接收功率的大小进行判断，确定第一高频电缆的检测结果。

45、本发明涉及的卫星导航接收机可支持bds b3 p码、bds b3 c码和gnss(gps l1c+glonass g1)3种单点定位模式；可支持bds b1/b3 p码双频和bds b1/b3 c码双频2种测向模式；支持直捕军码，支持密钥注入，支持毁钥功能，具备自检功能和接口保护功能，具备脉冲干扰抑制功能，具备掉电守时功能，软件具备raim检测、在线加载、输出定位结果和原始观测量和对外授时等功能。

46、接收机射频输入端具备以下保护功能：1、接收机射频输入端短路时，射频电路不会损坏，当短路恢复正常后，接收机应能正常工作；2、在接收机射频输入端出现大功率输入时，接收机具备抗大功率输入损毁能力(暂定30dbm)(可通过总线给出大功率输入提示，接收机通过给射频电路断电等方式进行保护，大功率输入提示无效后，接收机恢复正常工作)。3、接收机射频输入断开时，接收机通过导航板接收到的网络名为rf_st1的信号作来判断射频通路的通断，进而给出接收机故障指示。

47、本发明是实现导航接收装备高可靠性的关键技术之一，是优质资源的整合，而且收到投入最小化、产出最大化的明显效果。

48、本发明可抵抗住如果某个系统被限制使用功能的风险，在航天装备可靠性和安全性方面更胜一筹。

49、本发明具有以下优点：

50、(1)本发明涉及的卫星导航接收机可支持bds b3 p码、bds b3c码和gnss(gps l1c+glonass g1)3种单点定位模式；可支持bds b1/b3 p码双频和bds b1/b3 c码双频2种测向模式；

51、(2)本发明可以利用分流监控器探测到通过分流电阻的电流大小，检测出有源天线的高频信号是否出现连接异常，检测高频电缆的通、断两种状态，当高频电缆的连接出现松动，或者高频电缆处于老化的情况下，高频信号已经无法正常传输，本发明可识别该问题；

52、(3)本发明具有短路保护功能，当接收机射频输入端短路时，射频电路不会损坏，馈电ldo芯片将短路保护指示信号kd_st1输出至导航板；当短路恢复正常后，接收机正常工作；

53、(4)本发明具有射频通路通断的检测功能，当接收机射频输入断开时，接收机通过导航板接收到的网络名为rf_st1的信号可判断射频通路的通断，进而给出接收机故障指示。