CN111049549A - 一种具有bite功能的民用机载wifi系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机载WIFI系统，具体涉及一种具有BITE功能的民用机载WIFI系统，包括无线通信与开关单元、BITE单元和电源单元，其中无线通信与开关单元用于发射WiFi和控制天线的开合，BITE单元与无线通信与开关单元相连，用于电压检测、温度检测和电平转换，电源单元用于为无线通信与开关单元和BITE单元供电。解决现有的民用机载WiFi设备不具备自检测功能，不能满足民用飞机对机载电子设备的相关要求的问题。

Description

一种具有BITE功能的民用机载WIFI系统

技术领域

本发明涉及一种机载WIFI系统，具体涉及一种具有BITE功能的民用机载WIFI系统。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，社会公众对飞机上使用便携式电子设备特别是使用的需求越来越强烈，多个国家的研究机构和专业组织对飞机上便携式电子设备(Portable Electronic device,简称PED)使用进行了持续性研究。波音、空客等飞机制造商也在设计和制造环节考虑如何防止PED干扰。航空无线电技术委员会(Radio TechnicalCommission for Aeronautics,简称RTCA)先后发布行业标准，提出了航空器抗PED电磁干扰的技术规范，这也为进一步开放机上PED使用奠定了基础。

近年来，我国民用航空局为了满足广大旅客要求，将根据我国国情，经过技术测试、规章修订等一系列工作，认为开放机上PED使用的条件已基本成熟，民航局发布《机上便携式电子设备(PED)使用评估指南》，为航空公司如何验证和评估机上便携式电子设备的使用提供具体要求和指导。

机载通信包括前舱(驾驶舱)通信和后舱通信，后者应用于客舱互联网服务。随着移动通信和卫星通信等技术的发展，在民航客机行为旅客提供语音和数据移动通信业务在技术上已日趋成熟，在诸多技术中真正能解决航空乘客需求的是机载WiFi。

而随着航空电子设备的复杂化和集成化，民用飞机机载设备的维修已由面向单独的机载电子设备，转变为基于机载维护系统的维修，但目前民用飞机的WIFI设备不具备自检测功能，不能满足民用飞机对机载电子设备的相关要求，即是需要将机载WIFI进行升级改造，满足飞机相关规范要求，使飞机在起飞过程中,不被无线信号干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有BITE功能的民用机载WIFI系统，解决现有的民用机载WiFi设备不具备自检测功能，不能满足民用飞机对机载电子设备的相关要求的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种具有BITE功能的民用机载WIFI系统，包括

无线通信与开关单元，用于发射WiFi和控制天线的开合；

BITE单元，与无线通信与开关单元相连，用于电压检测、温度检测和电平转换；以及

电源单元，用于为无线通信与开关单元和BITE单元供电。

进一步的技术方案是，所述电源单元包括直流电源、带有功率限制的正高电压热插拔浪涌电流控制单元和DCDC电源模块，所述直流电源通过带有功率限制的正高电压热插拔浪涌电流控制单元与DCDC电源模块相连，所述DCDC电源模块与BITE单元和无线通信与开关单元相连，所述带有功率限制的正高电压热插拔浪涌电流控制单元还连接有稳压器，所述稳压器与BITE单元相连。

更进一步的技术方案是，所述BITE单元包括MCU、电压检测电路、温度检测电路和电平转换电路，所述MCU通过电压检测电路与DCDC电源模块相连，所述MCU通过电压检测电路、温度检测电路和电平转换电路与无线通信与开关单元相连。

更进一步的技术方案是，所述无线通信与开关单元包括CPU2G芯片、CPU5G芯片、天线控制开关、2G天线和5G天线，所述CPU2G芯片和CPU5G芯片通过PCIE总线相连；

所述CPU2G芯片和CPU5G芯片均与DCDC电源模块相连，所述CPU2G芯片通过电平转换电路与MCU相连，所述CPU2G芯片和CPU5G芯片均通过电压检测电路和温度检测电路与MCU相连；

所述CPU2G芯片通过天线控制开关与2G天线，所述CPU5G芯片通过天线控制开关与5G天线相连。

更进一步的技术方案是，所述电压检测电路包括VDD_2G_CORE电路、VDD_DDR电路、VDD_5G_CORE电路和VDD_SYSTEM电路，所述MCU的VDD33_VREF引脚通过VDD_SYSTEM电路与DCDC电源模块相连，所述MCU的5G_VREF_11引脚通过VDD_5G_CORE电路与CPU5G芯片相连，所述MCU的DDR_VREF引脚通过VDD_DDR电路与CPU2G芯片相连，所述MCU的2G_VREF_12引脚通过VDD_2G_CORE电路与CPU2G芯片相连。

更进一步的技术方案是，所述温度检测电路包括Temperature Detected_1电路和Temperature Detected_2电路，所述MCU的NTC_VREF引脚通过Temperature Detected_1电路与CPU2G芯片相连，所述MCU的NTC1_VREF引脚通过Temperature Detected_2电路与CPU5G芯片相连。

更进一步的技术方案是，所述天线控制开关包括TX/RX SWITCH和ANT SWITCH，所述CPU2G芯片或CPU5G芯片通过滤波器与TX/RX SWITCH相连，所述TX/RX SWITCH与ANTSWITCH相连，所述ANT SWITCH与2G天线或5G天线。

更进一步的技术方案是，所述直流电源还连接有或非电路，所述或非电路与ANTSWITCH相连。

更进一步的技术方案是，所述CPU2G芯片连接有PHY，所述PHY连接有GE_RJ45连接器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过电源单元进行供电，进而保证无线通信与开关单元和BITE单元的正常工作，当BITE单元检测到温度值超过温度上限或是检测到电压值超出电压上限时，将传输信号至电源单元，使电源单元不再为无线通信与开关单元供电，进而降低因过热或过压导致的整个系统的安全。

附图说明

图1为本发明中机载WiFi系统的硬件框图。

图2为本发明中电源单元的电路图。

图3为本发明中BITE单元的电路图。

图4为本发明中无线通信与开关单元的电路图。

图5为本发明应用于PCB板上的示意图。

图6为本发明实物示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：

图1-6示出了本发明具有BITE功能的民用机载WIFI系统的一个较佳实施例，本实施例中的具有BITE功能的民用机载WIFI系统包括无线通信与开关单元、BITE单元和电源单元，其中无线通信与开关单元用于发射WiFi和控制天线的开合，BITE单元与无线通信与开关单元相连，用于电压检测、温度检测和电平转换，电源单元用于为无线通信与开关单元和BITE单元供电。如图2所示，电源单元包括直流电源、带有功率限制的正高电压热插拔浪涌电流控制单元和DCDC电源模块，直流电源通过带有功率限制的正高电压热插拔浪涌电流控制单元与DCDC电源模块相连，DCDC电源模块与BITE单元和无线通信与开关单元相连，带有功率限制的正高电压热插拔浪涌电流控制单元还连接有稳压器，稳压器与BITE单元相连。如图1所示，BITE单元包括MCU、电压检测电路、温度检测电路和电平转换电路，MCU通过电压检测电路与DCDC电源模块相连，MCU通过电压检测电路、温度检测电路和电平转换电路与无线通信与开关单元相连。无线通信与开关单元包括CPU2G芯片、CPU5G芯片、天线控制开关、2G天线和5G天线，CPU2G芯片和CPU5G芯片通过PCIE总线相连；CPU2G芯片和CPU5G芯片均与DCDC电源模块相连，CPU2G芯片通过电平转换电路与MCU相连，CPU2G芯片和CPU5G芯片均通过电压检测电路和温度检测电路与MCU相连；CPU2G芯片通过天线控制开关与2G天线，CPU5G芯片通过天线控制开关与5G天线相连。电压检测电路包括VDD_2G_CORE电路、VDD_DDR电路、VDD_5G_CORE电路和VDD_SYSTEM电路，MCU的VDD33_VREF引脚通过VDD_SYSTEM电路与DCDC电源模块相连，MCU的5G_VREF_11引脚通过VDD_5G_CORE电路与CPU5G芯片相连，MCU的DDR_VREF引脚通过VDD_DDR电路与CPU2G芯片相连，MCU的2G_VREF_12引脚通过VDD_2G_CORE电路与CPU2G芯片相连。温度检测电路包括Temperature Detected_1电路和TemperatureDetected_2电路，MCU的NTC_VREF引脚通过Temperature Detected_1电路与CPU2G芯片相连，MCU的NTC1_VREF引脚通过Temperature Detected_2电路与CPU5G芯片相连。直流电源还连接有或非电路，或非电路与ANT SWITCH相连。CPU2G芯片连接有PHY，PHY连接有GE_RJ45连接器。

通过电源单元进行供电，进而保证无线通信与开关单元和BITE单元的正常工作，当BITE单元检测到温度值超过温度上限或是检测到电压值超出电压上限时，将传输信号至电源单元，使电源单元不再为无线通信与开关单元供电，进而降低因过热或过压导致的整个系统的安全。

其中直流电源提供DC24V-DC32V的直流输入，带有功率限制的正高电压热插拔浪涌电流控制单元采用LM5069，DCDC电源模块采用MPQ4430，稳压器采用LM317。

如图2所示，直流电源电路包括DF50A-10P-1V(51)连接器，DF50A-10P-1V(51)连接器的第12引脚连接有过热保险丝FB1，过热保险丝FB1的另一端接地，DF50A-10P-1V(51)连接器的第11引脚连接有过热保险丝FB4，过热保险丝FB4的另一端接地，DF50A-10P-1V(51)连接器的第1引脚和第2引脚与保险丝F1的一端相连，保险丝F1的另一端与共模电感L1的第2引脚相连，DF50A-10P-1V(51)连接器的第1引脚和第2引脚还连接有接地的电容器C2，DF50A-10P-1V(51)连接器的第3引脚和第4引脚连接有接地的电容器C1，DF50A-10P-1V(51)连接器的第3引脚和第4引脚还与共模电感L1的第1引脚相连，共模电感L1的第2引脚和第3引脚之间连接有电阻R1，共模电感L1的第1引脚和第4引脚之间连接有电阻R2，共模电感L1的第4引脚还连接有接地的过热保险丝FB3，共模电感L1的第3引脚还连接有接地的接地的电容器CI2。DF50A-10P-1V(51)连接器的第5引脚连接有电阻R3，电阻R3的另一端连接有3.3V输入电源，DF50A-10P-1V(51)连接器的第5引脚还连接有电阻R4。DF50A-10P-1V(51)连接器的第6引脚连接有电阻R5，电阻R5的另一端连接有3.3V输入电源，DF50A-10P-1V(51)连接器的第5引脚还连接有电阻R6。

通过上述电路，机载提供的DC24V-DC32V的直流输入，经过保险丝、共模电感和稳压管到LM5069的带有功率限制的正高电压热插拔浪涌电流控制单元，对应的设备分别进行过压、欠压和过流保护，为了提高BITE单元的可靠性，电源系统可以单独向BITE单元供电。

如图2所示，DCDC电源模块的电路包括MPQ4430，MPQ4430的第2引脚上连接有若干接地的电容器(C8、C7、C6、C5、C3和C4)，MPQ4430的第2引脚上还连接有28VDC，MPQ4430的第2引脚上还连接有电阻R8，电阻R8的另一端与MPQ4430的第5引脚相连，电阻R8的另一端还连接有电阻R7，电阻R7的另一端连接3.3V电源，电阻R8的另一端还连接有二极管DI3，二极管DI3的另一端与电阻R4的另一端相连，电阻R8的另一端还连接有二极管DI4，电阻R8的另一端还连接有电阻R13，电阻R13的另一端接地，MPQ4430的第12引脚上连接有接地的电容器C12，MPQ4430的第12引脚上还连接有电阻R10，电阻R10的另一端与MPQ4430的第7引脚相连，MPQ4430的第4引脚、第9引脚和第13引脚均接地，MPQ4430的第3引脚和第11引脚通过电容器C9相连，MPQ4430的第10引脚上连接有电阻R11，电阻R11的另一端连接有接地的电容器C16，MPQ4430的第10引脚上还连接有电感L2和电感L3，电感L3的另一端连接有电阻R12，电阻R12的另一端连接有电阻R16，电阻R16的另一端接地，电感L3的另一端还连接有电容器C13，电容器C13的另一端与MPQ4430的第15引脚相连，电感L3的另一端还连接有电阻R17，电阻R17的另一端与MPQ4430的第8引脚相连，MPQ4430的第8引脚还连接有接地的电容器C17，电感L3的另一端还连接有若干接地的电容器(C10、C11、CP1和C14)，MPQ4430的第14引脚连接有接地的电容器C15，MPQ4430的第16引脚连接有接地的电阻R14。

DCDC电源模块中，经过保护的电源输入到MPQ4430中，可以满足宽电压输入、频率可调和大电流输出，满足车载规范的DCDC电源模块，输出的电压为本系统进行供电，并且DCDC电源模块的输出收到电源开关和MCU控制，仅当外部电源开关和NCU同时开启，MPQ4430才可以正常输出给本系统供电。

如图2所示，LM5069的第1引脚连接有电阻RI1，电阻RI1的另一端连接有接地的电容器CI1，电阻RI1的另一端还与LM5069的第2引脚相连，电阻RI1的另一端还连接有二极管DI1，二极管DI1的另一端连接有电阻RI2，电阻RI2的另一端连接有二极管DI2，二极管DI2的另一端接地，二极管DI2的另一端还与LM5069的第5引脚相连，电阻RI1的另一端还连接有接地的二极管D12，电阻RI1的另一端还与接地的电容器CI2相连，电阻RI1的另一端还连接有电阻RI4，电阻RI4的另一端与LM5069的第3引脚相连，电阻RI4的另一端还连接有电阻RI6，电阻RI6的另一端与LM5069的第4引脚相连，电阻RI6的另一端还连接有接地的电阻RI7。LM5069的第6引脚与电容器CI4相连，电容器CI4的另一端接地，LM5069的第7引脚与电阻RI9相连，电阻RI9的另一端接地，LM5069的第8引脚与电阻RI5相连，电阻RI5的另一端与LM5069的第9引脚相连，电阻RI5的另一端还与AMR492N/CSD18540Q5B的第1引脚、第2引脚和第3引脚相连，AMR492N/CSD18540Q5B的第4引脚与LM5069的第10引脚相连，AMR492N/CSD18540Q5B的第9引脚与LM5069的第1引脚相连。

如图3所示，电压检测电路包括VDD_2G_CORE电路、VDD_DDR电路、VDD_5G_CORE电路和VDD_SYSTEM电路，所述MCU的VDD33_VREF引脚通过VDD_SYSTEM电路与DCDC电源模块相连，所述MCU的5G_VREF_11引脚通过VDD_5G_CORE电路与CPU5G芯片相连，所述MCU的DDR_VREF引脚通过VDD_DDR电路与CPU2G芯片相连，所述MCU的2G_VREF_12引脚通过VDD_2G_CORE电路与CPU2G芯片相连。其中VDD_2G_CORE电路的电阻R18与电阻R23相连，电阻R23接地，VDD_DDR电路的电阻R29与电阻R33相连，电阻R33的另一端接地，VDD_5G_CORE电路的电阻R30与电阻R34的一端相连，电阻R34的另一端接地，VDD_SYSTEM电路的过热保险丝FB5的一端连接有电阻R20，电阻R20的另一端连接有电阻R22，电阻R22的另一端接地，并且电阻R20的两端还连接有电容器C21，电阻R22的两端还连接有电容器C23。如图1所示，将需要采集的电压VDD_2G_CORE、VDD_DDR、VDD_5G_CORE和VDD_SYSTEM尽可能短路径的放置，并经过精密电阻分压连接到MCU的ADC引脚、2G_VREF_12、DDR_VREF、5G_VREF_11、VDD33_VREF，MCU内部经过相关算法计算对应电压的数字量并保存到对应的结构体变量，同时也会判断对应的电压值是否有超出5％，若超出这个温度值，将输出PWR_ON_MCU低电平给DCDC MPQ4430，关闭VDD_SYSTEM给WIFI系统供电，来降低因过压导致的整个系统的安全。

如图3所示，温度检测电路包括Temperature Detected_1电路和TemperatureDetected_2电路，所述MCU的NTC_VREF引脚通过Temperature Detected_1电路与CPU2G芯片相连，所述MCU的NTC1_VREF引脚通过Temperature Detected_2电路与CPU5G芯片相连。Temperature Detected_1电路的电阻R37与电阻R39相连，电阻R39接地，并且电阻R39的两端并联有热敏电阻RT1，电阻R37的两端还连接有电容器C30。Temperature Detected_2电路的电阻R38与电阻R40相连，电阻R40接地，并且电阻R40的两端并联有热敏电阻RT2，电阻R39的两端还连接有电容器C29。温度采集处理采用满足需求的低成本NTC方案，采用两组取平均值的方案，提高温度的准确性,分别放置于2G和5G模块；分别连接到MCU的NTC_VREF和NTC1_MCU引脚，MCU内部集成ADC将采集到的电压(模拟量)根据算法转换成温度值(数字量)并保存到对应的结构体变量，同时也会判断温度是否有超过限值100摄氏度，若超出这个温度值，将输出PWR_ON_MCU低电平给DCDC MPQ4430，关闭VDD_SYSTEM给WIFI系统供电，来降低因过热导致的整个系统的安全。

如图3所示，MCU采用PIC16F1824-I/SL，MCU的第1引脚连接有接地的电容器C26和接地的电容器C25，MCU的第2引脚连接有接地的电阻R31，MCU的第2引脚连接有电阻R28，MCU的第3引脚连接有电阻RP1，MCU的第4引脚连接有电阻R32，MCU的第5引脚连接有电阻RP4，MCU的第6引脚连接有电阻RP6，MCU的第7引脚连接有电阻RP8，MCU的第8引脚连接有电阻RP10，MCU的第9引脚连接有电阻RP9，MCU的第10引脚连接有电阻RP7，MCU的第11引脚连接有电阻RP5，MCU的第12引脚连接有电阻RP3，MCU的第13引脚连接有电阻RP2，MCU的第14引脚接地。

如图3所示，电平转换电路中的TXS0102DCTR电平转换芯片的第1引脚与电阻RP9的另一端通过I2C通信总线相连，TXS0102DCTR的第2引脚接地，TXS0102DCTR的第3引脚连接有接地的电容器C28，TXS0102DCTR的第3引脚连接有电阻R36，电阻R36的另一端与TXS0102DCTR的第4引脚相连，TXS0102DCTR的第3引脚连接有电阻R35，电阻R35的另一端与TXS0102DCTR的第5引脚相连，TXS0102DCTR的第6引脚连接有电阻R34，TXS0102DCTR的第7引脚连接有接地的电容器C31，TXS0102DCTR的第8引脚与电阻RP7通过I2C通信总线相连。通过I2C通信总线，将检测到的单板数据，温度，电压已心跳报文的固定结构体的数据，通过千兆RJ45上报给中央处理系统，并保存数据，该中央处理系统为驾驶舱的无线接入控制系统。

经过保护的电源输入到LM317的宽电压输入、输出可调、中电流输出，电压给BITE检测处理单元供电。

如图4所示，CPU2G芯片和CPU5G芯片的WiFi通讯方式的电路为类似电路，以5G1的线路为例，在SKY13370的第1引脚连接接地的电容器C32，在SKY13370的第3引脚连接接地的电容器C33，在SKY13370的第2引脚连接接地的电容器C38，在SKY13370的第2引脚连接电容器C35,SKY13370的第5引脚和SKY13370的第7引脚接地，SKY13370的第6引脚连接电阻R44，电阻R44的另一端连接电容器C34，电容器C34的另一端接地，SKY13370的第4引脚连接电容器C36，电容器C36的另一端连接有接地的电感L4，电容器C36的另一端连接有电容器C37，电容器C37的另一端连接有接地的电容器C39，电容器C39的另一端连接有MMCX_5PIN。图4中还示出了逻辑真值表，硬件开关ANT_ONOFF和经过非门的信号，同时连接到射频开关，配合逻辑真值表，便可满足需求。

CPU2G芯片连接有PHY，用于与外部信号接口相连。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (9)

1.一种具有BITE功能的民用机载WIFI系统，其特征在于：包括

无线通信与开关单元，用于发射WiFi和控制天线的开合；

BITE单元，与无线通信与开关单元相连，用于电压检测、温度检测和电平转换；以及

电源单元，用于为无线通信与开关单元和BITE单元供电。

2.根据权利要求1所述的具有BITE功能的民用机载WIFI系统，其特征在于：所述电源单元包括直流电源、带有功率限制的正高电压热插拔浪涌电流控制单元和DCDC电源模块，所述直流电源通过带有功率限制的正高电压热插拔浪涌电流控制单元与DCDC电源模块相连，所述DCDC电源模块与BITE单元和无线通信与开关单元相连，所述带有功率限制的正高电压热插拔浪涌电流控制单元还连接有稳压器，所述稳压器与BITE单元相连。

3.根据权利要求2所述的具有BITE功能的民用机载WIFI系统，其特征在于：所述BITE单元包括MCU、电压检测电路、温度检测电路和电平转换电路，所述MCU通过电压检测电路与DCDC电源模块相连，所述MCU通过电压检测电路、温度检测电路和电平转换电路与无线通信与开关单元相连。

4.根据权利要求3所述的具有BITE功能的民用机载WIFI系统，其特征在于：所述无线通信与开关单元包括CPU2G芯片、CPU5G芯片、天线控制开关、2G天线和5G天线，所述CPU2G芯片和CPU5G芯片通过PCIE总线相连；

所述CPU2G芯片和CPU5G芯片均与DCDC电源模块相连，所述CPU2G芯片通过电平转换电路与MCU相连，所述CPU2G芯片和CPU5G芯片均通过电压检测电路和温度检测电路与MCU相连；

所述CPU2G芯片通过天线控制开关与2G天线，所述CPU5G芯片通过天线控制开关与5G天线相连。

5.根据权利要求4所述的具有BITE功能的民用机载WIFI系统，其特征在于：所述电压检测电路包括VDD_2G_CORE电路、VDD_DDR电路、VDD_5G_CORE电路和VDD_SYSTEM电路，所述MCU的VDD33_VREF引脚通过VDD_SYSTEM电路与DCDC电源模块相连，所述MCU的5G_VREF_11引脚通过VDD_5G_CORE电路与CPU5G芯片相连，所述MCU的DDR_VREF引脚通过VDD_DDR电路与CPU2G芯片相连，所述MCU的2G_VREF_12引脚通过VDD_2G_CORE电路与CPU2G芯片相连。

6.根据权利要求4所述的具有BITE功能的民用机载WIFI系统，其特征在于：所述温度检测电路包括Temperature Detected_1电路和Temperature Detected_2电路，所述MCU的NTC_VREF引脚通过Temperature Detected_1电路与CPU2G芯片相连，所述MCU的NTC1_VREF引脚通过Temperature Detected_2电路与CPU5G芯片相连。

7.根据权利要求4所述的具有BITE功能的民用机载WIFI系统，其特征在于：所述天线控制开关包括TX/RX SWITCH和ANT SWITCH，所述CPU2G芯片或CPU5G芯片通过滤波器与TX/RXSWITCH相连，所述TX/RX SWITCH与ANT SWITCH相连，所述ANT SWITCH与2G天线或5G天线。

8.根据权利要求7所述的具有BITE功能的民用机载WIFI系统，其特征在于：所述直流电源还连接有或非电路，所述或非电路与ANT SWITCH相连。

9.根据权利要求4-8任意一项所述的具有BITE功能的民用机载WIFI系统，其特征在于：所述CPU2G芯片连接有PHY，所述PHY连接有GE_RJ45连接器。

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