车载天线组件及车载天线装置

文档序号:1956000 发布日期:2021-12-10 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 车载天线组件及车载天线装置 (Vehicle-mounted antenna assembly and vehicle-mounted antenna device ) 是由 雷皓强 曹扬秋 王林伟 马海波 于 2021-09-13 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种车载天线组件及车载天线装置。车载天线组件包括:基板、至少两组移动通信天线振子组、定位天线模块和车联网天线模块。基板的两端分别设置有开口槽;两组移动通信天线振子组分别设置于基板的两端,每一组移动通信天线振子组包括至少两个移动通信天线振子,每一组移动通信天线振子组中至少两个移动通信天线振子分别设置于对应的开口槽的两侧;定位天线模块设置于基板上且配置于基板的两端之间;车联网天线模块设置于基板上且配置于定位天线模块的旁边。因此,车载天线组件可解决车载移动通信系统中移动通信天线振子之间隔离度差的问题,且实现车载组合天线的小型化以及轻量化的布置需求。(The application discloses on-vehicle antenna module and on-vehicle antenna device. The vehicle-mounted antenna assembly includes: the antenna comprises a substrate, at least two groups of mobile communication antenna vibrator groups, a positioning antenna module and a vehicle networking antenna module. Open slots are respectively arranged at two ends of the substrate; two groups of mobile communication antenna oscillator groups are respectively arranged at two ends of the substrate, each group of mobile communication antenna oscillator group comprises at least two mobile communication antenna oscillators, and at least two mobile communication antenna oscillators in each group of mobile communication antenna oscillator groups are respectively arranged at two sides of the corresponding open slot; the positioning antenna module is arranged on the substrate and is arranged between two ends of the substrate; the car networking antenna module is arranged on the substrate and beside the positioning antenna module. Therefore, the vehicle-mounted antenna assembly can solve the problem of poor isolation between mobile communication antenna elements in a vehicle-mounted mobile communication system, and the arrangement requirements of miniaturization and light weight of the vehicle-mounted combined antenna are met.)

车载天线组件及车载天线装置

技术领域

本申请涉及天线技术领域,尤其涉及一种车载天线组件及车载天线装置。

背景技术

随着无线通信以及车载设备的快速发展,对于车载通信设备的性能的要求也日益提高。由于车载通信设备需要支持多模多频段的通信网络,例如:Sub6G的频段(诸如3.3GHz至4.9GHz)、5.9GHz(5.905至5.925GHz)的车辆到所有(Vehicle to Everything,V2X)频段,使得车载通信设备所包括的车载接收天线的数量和所支持频段数越来越多。

现有车载通信设备通常采用鲨鱼鳍天线结构,用于集成频率调制(FrequencyModulation,FM)、全球定位系统(Global Positioning System,GPS)、全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications,GSM)等各种强大的汽车电子功能以及各种天线的所有功能。但由于鲨鱼鳍天线需设置于车辆的车顶,使得配备全景天窗的车辆或高度受限制的车辆无法配置所述鲨鱼鳍天线,因此,所述鲨鱼鳍天线已经不能满足市场的复杂安装需求。

综上所述,如何提供一种车载天线组件,可基于多功能、高集成化和小型化的迫切需求,有效缩小体积,节约安装空间,以满足市场的复杂安装需求,是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种车载天线组件及车载天线装置,可解决现有车载通信设备因采用鲨鱼鳍天线结构,而无法满足市场的使用需求的问题。

为了解决上述技术问题,本申请是这样实现的:

本申请提供了一种车载天线组件,其包括:基板、至少两组移动通信天线振子组、定位天线模块和车联网天线模块。基板的两端分别设置有开口槽;至少两组移动通信天线振子组分别设置于基板的两端,每一组移动通信天线振子组包括至少两个移动通信天线振子,每一组移动通信天线振子组中至少两个移动通信天线振子分别设置于对应的开口槽的两侧;定位天线模块设置于基板上且配置于基板的两端之间;车联网天线模块设置于基板上且配置于定位天线模块的旁边。

本申请提供了一种车载天线装置,其包括:本申请实施例的车载天线组件和安装底座。基板设置于安装底座上,至少两组移动通信天线振子组分别与安装底座在位置相对应的部份耦合,以调整谐振频率。

在本申请实施例中,通过至少两组移动通信天线振子组、定位天线模块和车联网天线模块的空间布置,在具备定位功能、车联网功能和移动通信功能的前提下,实现车载天线组件的多功能、高集成化和小型化需求,有效缩小体积,节约安装空间,以满足复杂的安装需求。另外,通过至少两组移动通信天线振子组分别设置于基板的两端,及每一组移动通信天线振子组中至少两个移动通信天线振子之间采用空气介质隔离的设计,车载天线组件及车载天线装置可解决车载移动通信系统中移动通信天线之间隔离度差的问题。此外,通过安装底座和至少两组移动通信天线振子组耦合的设计,车载天线装置可提高所述至少两组移动通信天线振子组的谐振参数,实现所述至少两组移动通信天线振子组的频率带宽的增加。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:

图1为依据本申请的车载天线组件的一实施例立体示意图;

图2为图1的车载天线组件的俯视示意图;

图3为依据本申请的至少两组移动通信天线振子组与第一匹配电路单元的一实施例电路架构示意图;

图4为图1的定位天线模块的一实施例电路架构示意图;

图5为图1的车联网天线模块的一实施例电路架构示意图;

图6为依据本申请的车载天线组件的另一实施例俯视示意图;

图7为依据本申请的车载天线装置的一实施例爆炸示意图;

图8为图7的车载天线装置的组合示意图;

图9为图8的车载天线装置的俯视示意图;

图10为图9沿线段AA所制成的剖面图;

图11为图10的区块B的放大示意图;以及

图12为图7的安装底座的立体示意图。

具体实施方式

在本说明书中,需要说明的是,对于方位词,如有术语“中心”,“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于叙述本发明和简化描述,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、以特定方位构造和操作,不能理解为限制本发明的具体保护范围。

必须了解的是,使用在本说明书中的“包含”、“包括”等词,是用于表示存在特定的技术特征、数值、方法步骤、作业处理、组件和/或组件,但并不排除可加上更多的技术特征、数值、方法步骤、作业处理、组件、组件,或以上的任意组合。

必须了解的是,当组件描述为“连接”或“耦接”至另一组件时,可以是直接连结、或耦接至其他组件,可能出现中间组件。相反地,当组件描述为“直接连接”或“直接耦接”至另一组件时,其中不存在任何中间组件。

在本说明书中,除非另有规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。

以下将配合相关附图来说明本发明的实施例。在这些附图中,相同的标号表示相同或类似的组件或方法流程。

请参阅图1和图2,图1为依据本申请的车载天线组件的一实施例立体示意图,图2为图1的车载天线组件的俯视示意图。如图1和图2所示,车载天线组件100包括:基板110、至少两组移动通信天线振子组(即移动通信天线振子组120a和移动通信天线振子组120b)、定位天线模块130和车联网天线模块140。其中,基板110的两端分别设置有开口槽(即基板110的左右两端分别设置有开口槽50a和开口槽50b);至少两组移动通信天线振子组分别设置于基板110的两端(即移动通信天线振子组120a和移动通信天线振子组120b分别设置于基板110的左右两端)。在一实施例中,移动通信天线振子组可为但不限于是印制在基板110上。在本实施例中,移动通信天线振子组的数量可为两组(即移动通信天线振子组120a和移动通信天线振子组120b),但本实施例并非用以限定本申请,可依据实际需求进行调整。

每一组移动通信天线振子组包括至少两个移动通信天线振子(即移动通信天线振子组120a包括移动通信天线振子60a和移动通信天线振子60b,移动通信天线振子组120b包括移动通信天线振子60c和移动通信天线振子60d),每一组移动通信天线振子组中至少两个移动通信天线振子分别设置于对应的开口槽的两侧(即移动通信天线振子60a和移动通信天线振子60b分别设置于开口槽50a的两侧,移动通信天线振子60c和移动通信天线振子60d分别设置于开口槽50b的两侧;也就是说,移动通信天线振子60a和移动通信天线振子60b之间采用空气介质隔离,移动通信天线振子60c和移动通信天线振子60d之间采用空气介质隔离);定位天线模块130设置于基板110上且配置于基板110的两端之间;车联网天线模块140设置于基板110上且配置于定位天线模块130的旁边。

因此,本实施例提供的车载天线组件100包括至少两组移动通信天线振子组、定位天线模块130和车联网天线模块140而形成多功能组合天线结构,并通过轻量化空间布置,有效缩小体积。另外,为提高至少两组移动通信天线振子组之间的隔离度,将移动通信天线振子组120a和移动通信天线振子组120b分别设置于基板110的两端;为提高移动通信天线振子60a和移动通信天线振子60b之间的隔离度以及移动通信天线振子60c和移动通信天线振子60d之间的隔离度,移动通信天线振子60a和移动通信天线振子60b之间采用空气介质隔离,移动通信天线振子60c和移动通信天线振子60d之间采用空气介质隔离,解决了车载移动通信系统中移动通信天线之间隔离度差的问题。此外,通过移动通信天线振子60a、移动通信天线振子60b、移动通信天线振子60c和移动通信天线振子60d印制于同一基板的方式,提高空间利用率,简化生产,且避免需要焊接天线造成误差,进而导致天线阻抗及性能不一致的问题。

在实际实施中,基板110可为但不限于印制电路板(Printed circuit board,PCB),移动通信天线振子60a、移动通信天线振子60b、移动通信天线振子60c和移动通信天线振子60d可为但不限于PCB天线。

在一实际例中,基板110的材料可包括但不限于陶瓷材料、FR-4环氧树脂、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯或者它们的混合物。

在一实际例中,开口槽50a和开口槽50b可设置在基板110的长边的中轴线(未绘制)上,使得移动通信天线振子60a和移动通信天线振子60b以所述中轴线为对称轴呈轴对称分布,移动通信天线振子60c和移动通信天线振子60d以所述中轴线为对称轴呈轴对称分布。

在一实际例中,开口槽有两个(即开口槽50a和开口槽50b),所述两个开口槽自基板110的两端的边缘开口沿平行基板110的宽度方向P延伸而具有开口深度U,每一个开口深度U对应于相邻的移动通信天线振子在平行基板110的宽度方向P的宽度W。在一示例中,每一个开口深度U可以大于或约等于相邻的移动通信天线振子在平行基板110的宽度方向P的宽度W。

在一实际例中,移动通信天线振子组120a和移动通信天线振子组120b的设计呈镜像对称设置。

在一实际例中,请参阅图3,其为依据本申请的至少两组移动通信天线振子组与第一匹配电路单元的一实施例电路架构示意图。如图3所示,车载天线组件100还可包括第一匹配电路单元150,连接移动通信天线振子组120a和移动通信天线振子组120b,用于调节移动通信天线振子组120a和移动通信天线振子组120b的阻抗。在一实施例中,第一匹配电路单元150可包括四个子匹配电路(即子匹配电路150a、子匹配电路150b、子匹配电路150c和子匹配电路150d),用于分别对移动通信天线振子60a、移动通信天线振子60b、移动通信天线振子60c和移动通信天线振子60d进行匹配,因此,通过第一匹配电路单元150的配置,实现移动通信系统中无线电信号的最大功率传输。其中,第一匹配电路单元150的电路设计与设置位置可依据实际需求进行调整。在一实施例中,第一匹配电路单元150设置于基板110上。

在一实际例中,移动通信天线振子60a、移动通信天线振子60b、移动通信天线振子60c和移动通信天线振子60d可为但不限于第五代移动通信技术(5G)天线振子,每一组所述移动通信天线振子组为5G移动通信天线振子组。在一实施例中,所述5G天线振子可为但不限于多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)天线振子;移动通信天线振子60a、移动通信天线振子60b、移动通信天线振子60c和移动通信天线振子60d的天线频段可为但不限于Sub6G的频段(例如:3.3GHz至3.6GHz及4.8GHz至5.0GHz),且都可向下兼容2G/3G/4G的频段(例如:690MHz至960MHz、1.71GHz至2.17GHz及2.3GHz至2.69GHz)。

在一实际例中,请参阅图4,其为为图1的定位天线模块的一实施例电路架构示意图。如图4所示,定位天线模块130可包括:定位天线振子132、放大电路单元134与第三匹配电路单元136,定位天线振子132连接放大电路单元134,放大电路单元134连接第三匹配电路单元136。定位天线振子132用于接收卫星定位信号;放大电路单元134用于接收并放大处理所述卫星定位信号,以输出位置信号;第三匹配电路单元136用于阻抗匹配。定位天线模块130用于输出位置信号给设置车载天线组件100的车辆的控制系统,使所述控制系统解析处理所述输出位置信号,以获取所述车辆的位置座标。

在一实际例中,定位天线振子132可为但不限于陶瓷天线。

在一实际例中,定位天线模块130可为但不限于GPS天线、北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,Beidou)天线、伽利略定位系统(GalileoPositioning System,Galileo)天线或全球导航卫星系统(Global Navigation SatelliteSystem,Glonass)天线;所述GPS天线的频段包括L1(1575.42MHz)和L2(1227.60MHz)频段,所述Galileo天线的频段包括E1(1589.74MHz)、E2(1561.1MHz)、E5a(1176.45MHz)、E5b(1207.14MHz)或E6(1278.75MHz)频段,所述Beidou天线的频段包括B1I(1561.098MHz)和B2I(1207.140MHz)频段,所述Glonass天线的频段包括1602+0.5625a(MHz)或1246+0.4375a(MHz)(a为GLONASS卫星编号)。

在一实际例中,定位天线模块130可设置在基板110的长边的中轴线(未绘制)上。

在一实际例中,请参阅图5,其为图1的车联网天线模块的一实施例电路架构示意图。如图5所示,车联网天线模块140可包括车联网天线振子142与第二匹配电路单元144,车联网天线振子142连接第二匹配电路单元144。车联网天线振子142用于接收信号;第二匹配电路单元144用于调节车联网天线振子142的阻抗。通过第二匹配电路单元144的配置,实现车联网通信系统中无线电信号的最大功率传输。其中,第二匹配电路单元144的电路设计与设置位置可依据实际需求进行调整。在一实施例中,第二匹配电路单元144设置于基板110上。

在一实际例中,请参阅图2,车联网天线模块140可包括车联网天线振子142,车联网天线振子142设置于基板110上的位置与基板110的边缘之间的距离D大于20毫米。通过距离D的设计,可提升制造的安全性。另外,当车载天线组件100设置于壳体内时,通过距离D的设计,可避免所述壳体影响车联网天线振子142的谐振频率的偏移。

在一实际例中,请参阅图6,其为依据本申请的车载天线组件的另一实施例俯视示意图。如图6所示,车联网天线模块140可包括多个车联网天线振子142,多个车联网天线振子142分别配置于定位天线模块130的不同侧边,以调整车联网天线模块140的方向性。

在一实际例中,请参阅图6,车联网天线模块140可包括两个车联网天线振子142,定位天线模块130配置于两个车联网天线振子142之间。通过定位天线模块130配置于两个车联网天线振子142之间的设计,可提高两个车联网天线振子142之间的隔离度。在一实施例中,车联网天线模块140可为但不限于车辆到所有(Vehicle to Everything,V2X)天线模块,车联网天线振子142可为但不限于适用于V2X频段的V2X天线振子。

请参阅图7至图10,图7为依据本申请的车载天线装置的一实施例立体示意图,图8为图7的车载天线装置的组合示意图,图9为图8的车载天线装置的俯视示意图,图10为图9沿线段AA所制成的剖面图。如图7至图10所示,车载天线装置200包括车载天线组件100和安装底座210,基板110设置于安装底座210上,移动通信天线振子组120a和移动通信天线振子组120b分别与安装底座210在位置相对应的部份耦合,以调整移动通信天线振子组120a和移动通信天线振子组120b的谐振频率。通过移动通信天线振子组120a和移动通信天线振子组120b分别与位置相对应的部份安装底座210耦合的设计,使得移动通信天线振子组120a和移动通信天线振子组120b可增加新的谐振点,同时也增加车载天线装置200在移动通信系统中的天线频率带宽;此外,由于辐射的作用,使得倍频处的带宽同样也会增加,让车载天线装置200在移动通信系统中的天线谐振参数变好。

在一实际例中,通过锁固方式固定基板110于安装底座210上。在另一实际例中,通过粘贴方式固定基板110于安装底座210上。需注意的是,为避免图7的图面过于复杂,未绘制将基板110设置于安装底座210上的元件/元素(例如:螺丝或粘胶)。

在一实际例中,安装底座210的材料的介电常数为2.2至2.6。

在一实际例中,安装底座210的材料可为但不限于聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺或者它们的混合物。

在一实际例中,车载天线装置200还可包括外壳220,用于与安装底座210组装而形成车载天线装置200的内部空间,以供车载天线组件100设置其内。其中,外壳220的材料可包括但不限于聚碳酸酯(Polycarbonate)和聚丙烯腈(ABS)。在一示例中,外壳220与安装底座210可通过扣合方式进行组装,以利于后续车载天线装置200的维修;在另一示例中,外壳220与安装底座210可通过黏合方式进行组装,以避免水气进入所述内部空间;实际外壳220与安装底座210的组装方式可依据实际需求进行调整。

在一实际例中,安装底座210包括至少两个平台(即平台212a和平台212b)和凹槽214,至少两个平台位于凹槽214的两侧(即平台212a和平台212b位于凹槽214的两侧),至少两个平台相对于凹槽214接近基板110,至少两组移动通信天线振子组对应至少两个平台设置(即移动通信天线振子组120a对应平台212a设置,移动通信天线振子组120b对应平台212b设置),每一组移动通信天线振子组分别与位置相对应的平台耦合(即移动通信天线振子组120a和平台212a耦合,移动通信天线振子组120b和平台212b耦合),每一组移动通信天线振子组分别与位置相对应的平台之间的距离小于5毫米(即移动通信天线振子组120a和平台212a之间的距离小于5毫米,移动通信天线振子组120b和平台212b之间的距离小于5毫米),如图11所示,图11为图10的区块B的放大示意图。在本实施例中,平台的数量可为两组(即平台212a和平台212b),但本实施例并非用以限定本申请,可依据实际需求进行调整。需注意的是,移动通信天线振子组与平台为一对一对应,但移动通信天线振子组与平台的数量不一定相同。

在一实际例中,请参阅图6和图7,每一个开口深度U大于相邻的移动通信天线振子对应的平台在平行基板110的宽度方向P的宽度F。

在一实际例中,请参阅图7和图12,图12为图7的安装底座的立体示意图。如图7和图12所示,凹槽214的开口面向基板110,凹槽214的侧壁设置有多个开孔80,车载天线装置200还包括多个传输线(未绘制),所述多个传输线通过多个开孔80和凹槽214连接至移动通信天线振子组120a、移动通信天线振子组120b、定位天线模块130和车联网天线模块140的输出端口。其中,所述传输线可为但不限于同轴线缆。需注意的是,为避免图7的图面过于复杂,未绘制所述多个传输线。

在一实际例中,由于移动通信天线振子组120a包括移动通信天线振子60a和移动通信天线振子60b,移动通信天线振子组120b包括移动通信天线振子60c和移动通信天线振子60d,定位天线模块130包括定位天线振子132,车联网天线模块140包括车联网天线振子142,因此,开孔80的数量可为6个,传输线的数量可为6条(所述6条传输线分别连接移动通信天线振子60a、移动通信天线振子60b、移动通信天线振子60c、移动通信天线振子60d、定位天线振子132和车联网天线振子142所对应的输出端口)。

在一实际例中,凹槽214内设置有用于与基板110锁固的多个支承部90,基板110上设有多个穿孔92;当基板110设置于安装底座210上时,支承部90和穿孔92一对一对应,再通过锁固元件(例如:螺丝)将基板110固定于安装底座210上。

在一实际例中,请参阅图9和图12,安装底座210还可包括多个固设部216,用于固设车载天线装置200于车辆上。可借由多个锁固元件(例如:螺丝)穿过多个固设部216的多个固设孔30后,再将车载天线装置200锁固于车辆上。

综上所述,本申请实施例中,通过两组移动通信天线振子组、定位天线模块和车联网天线模块的空间布置,在具备定位功能、车联网车联网功能和移动通信功能的前提下,实现车载天线组件的多功能、高集成化和小型化需求,有效缩小体积,节约安装空间,以满足复杂的安装需求。另外,通过两组移动通信天线振子组分别印制于基板的两端,及每一组移动通信天线振子组内相邻的两个移动通信天线振子之间采用空气介质隔离的设计,车载天线组件及车载天线装置可解决车载移动通信系统中移动通信天线之间隔离度差的问题。此外,通过安装底座和两组移动通信天线振子组耦合的设计,车载天线装置可提高所述两组移动通信天线振子组的谐振参数,实现所述两组移动通信天线振子组的频率带宽的增加。

虽然在本申请的图式中包含了以上描述的组件,但不排除在不违反发明的精神下,使用更多其他的附加组件,已达成更佳的技术效果。

虽然本发明使用以上实施例进行说明,但需要注意的是,这些描述并非用于限缩本发明。相反地,此发明涵盖了所属技术领域中的技术人员显而易见的修改与相似设置。所以,权利要求范围须以最宽广的方式解释来包含所有显而易见的修改与相似设置。

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