CN101262235A - 汽车顶置天线装置及其天线放大器 - Google Patents

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本发明涉及的是一种汽车顶置天线装置及其天线放大器，该天线放大器包括AM选频电路、AM信号放大电路、FM选频电路、FM信号放大电路、电源电路；其中，所述天线放大器还设有阻波电路，该阻波电路的一端与天线放大器接地端相连，另一端与汽车顶部的天线金属安装底座相连。该天线装置具有鲨鱼鳍式天线外壳、金属安装底座、天线支架、无线电接收天线，所述天线外壳安装在该金属安装底座上，构成内部的容置空间，该容置空间内设有该天线支架、无线电接收天线及设有天线放大器的电路板。由于本发明提高了天线放大器在印刷电路板上地的电位，相当于提高了天线放大器对金属安装底座上的高度，减少了车顶对高频信号的吸收，增加了放大器的接收效果。

Description

汽车顶置天线装置及其天线放大器
技术领域
本发明涉及的是有关于一种天线装置，尤其是指一种汽车顶置天线装置及其天线放大器，该天线装置为一种汽车用无线电信号接收天线，其天线放大器尤其适用于无线电广播AM/FM(调幅/调频)作接收装置用。
背景技术
目前普遍使用的汽车天线是顶置杆状天线，由于杆状天线比较长，装置在汽车顶部会影响到整车的美观。另外，常见的天线普遍存在容易坏的缺陷，天线高度过高，洗车及进入空间受限的场所时，使用不够方便。另外，天线在使用过程中，天线杆容易失落，运输过程中需把天线拆下，不方便。虽然出现了一种高度比较低、外形比较美观的鲨鱼鳍式天线(如中国专利申请CN1841843A)，但由于壳体内部天线安装位置受限，汽车天线离汽车顶部比较近，无线电信号被汽车顶部铁板吸收，严重影响了天线的接收效果。
发明内容
本发明针对上述不足之处提供一种汽车顶置天线装置及其天线放大器，能够减少车顶对高频信号的吸收，增加了放大器的接收效果。
汽车顶置天线装置及其天线放大器是采取以下方案实现的：本发明汽车顶置天线装置及其天线放大器的天线装置具有天线外壳、金属安装底座、天线支架、无线电接收天线，所述天线外壳安装在该金属安装底座上，构成内部的容置空间，该容置空间内设有该天线支架、无线电接收天线及设有天线放大器的电路板，该天线支架及所述电路板装设于金属安装底座，该无线电接收天线装设于该天线支架，或通过注塑嵌装或固定卡装设于天线外壳内侧上部；无线电接收天线一端设有天线信号输出端，无线电接收天线的天线信号输出端与天线放大器的信号输入端连接，天线放大器信号由同轴电缆输出至无线电接收装置，所述的天线放大器设有阻波电路，该阻波电路的一端与天线放大器接地端相连，另一端与汽车顶部的天线金属安装底座相连。
天线放大器包括AM选频电路、AM信号放大电路、FM选频电路、FM信号放大电路、电源电路；无线电接收天线AM/FM信号输出端同时连接到AM选频电路和FM选频电路，AM选频电路与AM信号放大电路相连，FM选频电路与FM信号放大电路相连，AM信号放大电路与FM信号放大电路的信号输出端连接到共用输出插头，输出插头的接地端与天线放大器接地端相连，电源电路为天线放大器提供电源，所述的天线放大器还设有阻波电路，该阻波电路的一端与天线放大器接地端相连，另一端与汽车顶部的天线金属安装底座相连。
本发明的天线放大器装置设置有阻波电路，阻波电路的印刷电感L0在AM/FM频率范围内感抗很高，将天线放大器在印刷电路板上地的电位提高了，相当于提高了天线放大器对金属安装底座上的高度，减少了车顶对高频信号的吸收，增加了放大器的接收效果。而且，本发明的无线电接收天线为AM/FM共用天线，装在天线外壳内的天线支架上，天线外壳可采用鲨鱼鳍式外壳，外形设计美观，高度比较低。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明汽车顶置天线装置及其天线放大器的第一实施例的剖视图。
图2是本发明汽车顶置天线装置及其天线放大器的第二实施例的剖视图。
图3是本发明汽车顶置天线装置及其天线放大器的第三实施例的立体分解示意图。
图4是本发明汽车顶置天线装置及其天线放大器的天线放大器的原理框图。
图5是本发明汽车顶置天线装置及其天线放大器的天线放大器的电路图。
图6是本发明汽车顶置天线装置及其天线放大器的无线电接收天线共振频率图。
图7是本发明汽车顶置天线装置及其天线放大器的无线电接收天线方向性图(水平)。
图8是本发明汽车顶置天线装置及其天线放大器的无线电接收天线方向性图(垂直)。
具体实施方式
参照附图1～8，本发明汽车顶置天线装置及其天线放大器的天线装置具有天线外壳1、金属安装底座6、天线支架3及无线电接收天线2，天线外壳1安装在金属安装底座6上，构成内部的容置空间，该容置空间内设有天线支架3、无线电接收天线2及电路板4，天线支架3及电路板4装设于金属安装底座6，该无线电接收天线2装设于该天线支架3，或通过注塑嵌装或固定卡装在天线外壳内侧上部；无线电接收天线2一端设有天线信号输出端，天线信号输出端通过导线5与电路板的天线放大器的信号输入端连接，天线放大器的输出信号由同轴电缆7输出至无线电接收装置。天线放大器连接有电源线8，天线放大器电源由电源线8提供。所述的天线放大器还设有阻波电路，该阻波电路的一端与天线放大器接地端相连，另一端与汽车顶部的天线金属安装底座相连。
在本发明的一具体实施例中，该无线电接收天线2为AM/FM共用天线，无线电接收天线2采用金属螺旋状天线，其共振频率为98±3MHz。
如图4所示，为本发明的天线放大器的原理框图，该天线放大器包括AM选频电路、AM信号放大电路、FM选频电路、FM信号放大电路、电源电路；其中，无线电接收天线AM/FM信号输出端同时连接到AM选频电路和FM选频电路，AM选频电路与AM信号放大电路相连，FM选频电路与FM信号放大电路相连，AM信号放大电路与FM信号放大电路的信号输出端连接到共用输出插头，输出插头的接地端与天线放大器接地端相连，电源电路为天线放大器提供电源，其中，所述天线放大器还设有阻波电路，该阻波电路的一端与天线放大器接地端相连，另一端与汽车顶部的天线金属安装底座相连。
在本发明的一具体实施例中，如图5所示，所述阻波电路包括印刷电感L0，该印刷电感L0的一端与天线放大器接地端相连，另一端与汽车顶部的天线金属安装底座相连。其中，印刷电感L0可以为印刷电路板上用印刷线路制成的电感。
如图5所示，为本发明的天线放大器的一具体实施例的电路图。从图中可以看出，天线放大器的AM选频电路包括电容C1、电感L1、L2、电阻R1；其中：天线TX通过电容C1与AM选频电路中的电感L1相连，电感L2与电阻R1并联后一端与L1相连，另一端连结至AM信号放大电路。
AM信号放大电路包括场效应管V1、三极管V2、电阻R2～R7、电容C2～C5、电感L3；AM选频电路的信号通过AM信号放大电路的场效应管V1、三极管V2进行两级放大后传送到共用输出插头OUT；其中：场效应管(V1)的栅极与AM选频电路相连，场效应管(V1)的源极与电容(C2)、电阻(R4、R7)相连，场效应管(V1)的漏极与电阻(R5、R6)、电容(C3)相连，电阻(R6)、电容(C3)并联后的另一端与三极管(V2)的基极相连，三极管(V2)的集电极与电容(C4)、电阻(R7)的另一端相连，三极管(V2)的发射极与电源电路的电感(L7)、电容(C15)相连，电容(C4)通过电感(L3)与共用输出插头(OUT)、双二极管(D1)相连。场效应管V1可采用MMBFJ310场效应管。
FM选频电路包括电容(C6～C9)、电感(L4、L5)；天线(TX)通过电容(C1)与FM选频电路中的电容(C6)相连，电容(C6)的另一端与电感(L4)相连，电感(L4)另一端分别与电感(L5)、电容(C7、C8)相连，电感(L5)的另一端接地，电容(C7)的接地端同时通过一电阻接至车顶棚，电容(C8)另一端分别接电容(C9)、FM信号放大电路。
FM信号放大电路包括三极管(V3)、电阻(R8～R13)、电容(C10～C13)、电感(L6)；三极管(V3)的基极与电容(C8)相连，且设有基极上偏置电阻和下偏置电阻(R8、R9)，且基极上偏置电阻(R9)与并联的电阻(R10)、电容(C10)相连后接至三极管(V3)的集电极，该集电极通过电容(C12)与共用输出插头(OUT)相连，电感(L6)一端与三极管(V3)集电极相连，另一端通过电阻(R12、R13)与电源电路相连，三极管(V3)的发射极接有发射极电阻(R11)及旁路电容(C11)。
电源电路包括双二极管(D1)、电容(C14、C15)、电感(L7)；+12V直流电源通过导线经双二极管(D1)与电感(L7)相连，电感(L7)另一端分别与电容(C14、C15)、电阻(R13)及三极管(V2)的发射极相连。双二极管D1可采用1SS226双二极管。
如图5所示，为了进一步保证天线的接收效果，天线(TX)连接有静电保护器(BL1)。
参照图5所示，本发明天线放大器的工作原理：天线TX将空中无线电磁波信号转化为电信号，经过静电保护器BL进行静电保护后，经隔直流电容C1，一路无线电信号通过选频电路中电感L1、L2、电阻R1进行选频，将AM调幅信号选出，输入到AM信号放大电路，AM选频电路的信号通过AM信号放大电路的场效应管V1、三极管V2进行两级放大后传送到共用输出插头OUT输出，其中偏置电阻R2、R3用于调节场效应管V1工作电流，反馈电阻R4、电容C2用于调节场效应管V1增益(放大倍数)，负载电阻R5用于调节场效应管V1增益，偏置电阻R6用于调节三极管V2的工作电流，电容C3为耦合电容，将场效应管V1放大的AM电信号耦合到三极管V2的基极进一步放大，电阻R7是三极管V2的负载电阻，用于调节三极管V2增益。电容C4、电感L3是对AM调幅输出信号进行选频处理。
另一路无线电信号通过FM选频电路中的电容C6～C9、电感L4、L5进行选频，通过电容C8、C9进行分压后，将调频信号输入到TM信号放大电路中的三极管V3进行信号放大，放大后的信号经电容C12耦合到共用输出插头OUT输出，其中偏置电阻R8、R9、R10是调节三极管V3的工作电流，其中电阻R9、电容C10又是放大三极管V3的反馈电阻、电容，对三极管V3起稳定作用。电阻R11、电容C11调节三极管V3增益。电感L6是三极管V3的负载。电容C13、电阻R12、R13是放大器的电源滤波电路。
电源电路中双二极管D1为同轴电缆换向供电和单独电缆供电的隔离二极管，电感L7、电容C16、C17为电源的滤波电路。
阻波电路中的印刷电感L0的一端与无线放大器接地端相连，另一端与汽车顶部的天线金属底座相连，阻波电路的印刷电感在AM/FM频率范围内感抗很高，将天线放大器在印刷电路板上地的电位提高了，减少了车顶对高频信号的吸收，增加了放大器的接收效果。
如图1～图3所示，为本发明的汽车顶置天线装置的结构示意图。所述的天线外壳设置为鲨鱼鳍式外壳。鲨鱼鳍式天线外壳1固定于金属安装底座6，且金属安装底座6上还设有天线固定装置及缆线连接口，本发明的一具体实施例中，该天线固定装置包括中空螺杆、固定螺母，缆线连接口设置在中空螺杆内。
本发明的汽车顶置天线装置的金属安装底座6上可设有多个电路板安装部，以实现一个或多个电路板的灵活安装。该安装部可由多种方式来实现，例如卡扣结构。
图1为本发明的汽车顶置天线装置的具体实施例之一，其中，仅设有一电路板4，该电路板4上设有AM/FM天线放大器，且该无线电接收天线2的输出端和电路板4均设于鲨鱼鳍式天线外壳1的高度较小的前端。
图2为本发明的汽车顶置天线装置的另一具体实施例，其中，仍只设有一电路板4，且该无线电接收天线2的输出端和电路板4均设于鲨鱼鳍式天线外壳1的高度较大的后端。
再如图3所示，为本发明的汽车顶置天线装置的又一具体实施例，其中，该金属安装底座6上设有三块接收天线电路板4、9、10，各电路板可包括SDARS人造卫星数码(数字)音频接收天线电路板10、DTV数码(数字)电视接收天线电路板、GPS卫星导航接收天线电路板9、DAB数码(数字)音频接收天线电路板群组中的一种或其任意组合。具体组合方式可为装有SDARS人造卫星数码音频接收天线电路板10与DTV数码电视接收电路板天线，或装有SDARS人造卫星数码音频接收天线电路板10与GPS卫星导航接收天线电路板9，或装有DTV数码电视接收天线电路板与GPS卫星导航接收天线电路板9，等。
本发明汽车顶置天线装置及其天线放大器的工作原理：汽车顶置天线装置使用时，安装在汽车顶部及外侧有关部位，通过天线固定螺杆、固定螺母或其它固定部件固定稳固，当无线电接收天线TX接收到无线电信号，由天线信号输出端分别输到AM(调幅)选频电路、FM(调频)选频电路，AM(调幅)信号经AM选频电路选频后送到AM信号放大电路放大后，AM(调幅)信号经共用输出插头输出到汽车收放机。FM(调频)信号经FM(调频)选频电路选频后送到FM信号放大电路，FM(调频)信号经FM信号放大电路放大后，调频FM(调频)信号经共用输出插头输出到汽车收放机。
阻波电路的印刷电感L0在AM/FM频率范围内感抗很高，将天线放大器在印刷电路板上地的电位提高了，相当于提高了天线放大器对金属安装底座上的高度，减少了车顶对高频信号的吸收，增加了放大器的接收效果。
本发明汽车顶置天线装置的无线电接收天线其共谐振频率为98±3MHz，此时的接收效果为最佳。参见图6，为本发明的汽车顶置天线装置的无线电接收天线共振频率图。从图6中可以看出，在87.5-107.5MHZ频率范围内中心频率点为96MHz，此时的信号传输性能是最好的，频率点未漂移。
参见附图7、8，为本发明的汽车顶置天线装置的无线电接收天线水平和垂直方向性图，即将天线安装在汽车上，于天线测试场进行水平和垂直方向性接收性能测试，图7、图8显示为每5度测量一次测得的数据，体现汽车行驶时的状态。从附图中可以说明本发明汽车顶置天线的无线电接收天线水平、垂直方向接收效果好。
综上所述，本发明汽车顶置天线装置及其天线放大器设计合理、结构紧凑，由于无线电接收天线为AM/FM共用天线，装置在天线外壳内，天线外壳采用鲨鱼鳍式外壳，外形设计美观，高度比较低，由于本发明天线放大器设置有阻波电路，阻波电路的印刷电感L0在AM/FM频率范围内感抗很高，将天线放大器在印刷电路板上地的电位提高了，相当于提高了天线放大器对金属安装底座上的高度，减少了车顶对高频信号的吸收，增加了放大器的接收效果。汽车顶置天线装置无线电接收天线AM/FM共用天线，装置在天线外壳内密封性好不容易损坏，天线高度低，洗车及进入空间受限的场所时，天线无须放下，使用极为方便。另外，天线在使用过程中，天线杆不会失落，运输过程中无须把天线拆下，极为方便。

Claims (10)

1、一种天线放大器，其特征在于该天线放大器包括AM选频电路、AM信号放大电路、FM选频电路、FM信号放大电路、电源电路；其中，无线电接收天线AM/FM信号输出端同时连接到AM选频电路和FM选频电路，AM选频电路与AM信号放大电路相连，FM选频电路与FM信号放大电路相连，AM信号放大电路与FM信号放大电路的信号输出端连接到共用输出插头，输出插头的接地端与天线放大器接地端相连，电源电路为天线放大器提供电源，其中，所述天线放大器还设有阻波电路，该阻波电路的一端与天线放大器接地端相连，另一端与汽车顶部的天线金属安装底座相连。
2、根据权利要求1所述的天线放大器，其特征在于所述的阻波电路包括印刷电感(L0)，该印刷电感(L0)的一端与天线放大器接地端相连，另一端与汽车顶部的天线金属安装底座相连，印刷电感(L0)为印刷电路板上用印刷线路制成的电感。
3、根据权利要求1所述的天线放大器，其特征在于所述的天线放大器的AM选频电路包括电容(C1)、电感(L1、L2)、电阻(R1)；天线(TX)通过电容(C1)与AM选频电路中的电感(L1)相连，电感(L2)与电阻(R1)并联后一端与L1相连，另一端连结至AM信号放大电路；AM信号放大电路包括两级放大电路，第一级放大电路为场效应管放大电路，第二级放大电路为三极管放大电路，场效应管(V1)的栅极连接有电阻(R2、R3)、漏极端连接有电阻(R5)，源极端连接电阻(R4)、电容(C2)；第二级放大电路的三极管(V2)的基极连接有电阻(R6)、电容(C3)，其集电极连接有电阻(R7)；场效应管(V1)的栅极与AM选频电路相连，场效应管(V1)的漏极连接电阻(R5)的同时经并联连接的电容(C3)、电阻(R6)连接至三极管(V1)的基极，三极管(V2)的发射极连接至电源电路，三极管(V2)的集电极与电阻(R7)相连，同时连接至共用输出插头(OUT)；AM信号放大电路还包括输出信号选频电路，该输出信号选频电路包括电容(C4)、电感(L3)，三极管(V2)的集电极通过输出信号选频电路的电容(C4)及电感(L3)连接至共用输出插头(OUT)；AM选频电路的信号通过AM信号放大电路的效应管(V1)、三极管(V2)进行两级放大后传送到共用输入插头(OUT)。
4、根据权利要求1所述的天线放大器，其特征在于所述的FM选频电路包括电容(C6)、电感(L4、L5)、电容(C7～C9)；天线(TX)通过电容(C1)与FM选频电路中的电容(C6)相连，电容(C6)的另一端与电感(L4)相连，电感(L4)另一端分别与电感(L5)、电容(C7、C8)相连，且电容(C8)另一端分别接电容(C9)、FM信号放大电路，电容(C7)的另一端接地，同时通过一电容接至车顶棚；FM信号放大电路包括三极管(V3)、电阻(R8～R13)、电容(C10～C13)、电感(L6)；三极管(V3)的基极与电容(C8)相连，且设有基极上偏置电阻和下偏置电阻(R8、R9)，且基极上偏置电阻(R9)与并联的电阻(R10)、电容(C10)相连后接至三极管(V3)的集电极，该集电极通过电容(C12)与共用输出插头(OUT)相连，电感(L6)一端与三极管(V3)集电极相连，另一端通过电阻(R12、R13)与电源电路相连，三极管(V3)的发射极接有发射极电阻(R11)及旁路电容(C11)；电源电路包括双二极管(D1)、电容(C14、C15)、电感(L7)；直流电源通过导线并经双二极管(D1)与电感(L7)相连，电感(L7)另一端分别与电容(C14、C15)、电阻(R13)及三极管(V2)的发射极相连。
5、根据权利要求4所述的天线放大器，其特征在于所述的天线(TX)连接有静电保护器(BL1)。
6、一种汽车顶置天线装置，该天线装置具有天线外壳、金属安装底座、天线支架、无线电接收天线，所述天线外壳安装在该金属安装底座上，构成内部的容置空间，该容置空间内设有该天线支架、无线电接收天线及设有天线放大器的电路板，该天线支架及所述电路板装设于金属安装底座，该无线电接收天线装设于该天线支架，或通过注塑嵌装或固定卡装设于天线外壳内侧上部；无线电接收天线一端设有天线信号输出端，无线电接收天线的天线信号输出端与天线放大器的信号输入端连接，天线放大器信号由同轴电缆输出至无线电接收装置，其中，所述天线放大器设有阻波电路，该阻波电路的一端与天线放大器接地端相连，另一端与汽车顶部的天线金属安装底座相连。
7、根据权利要求6所述的汽车顶置天线装置，其特征在于所述的无线电接收天线为AM/FM共用天线，无线电接收天线采用金属螺旋状天线。
8、根据权利要求6所述的汽车顶置天线装置，其特征在于所述的天线外壳设置为鲨鱼鳍式外壳。
9、根据权利要求6所述的汽车顶置天线装置，其特征在于所述的金属安装底座上还装有SDARS人造卫星数码音频接收天线电路板、DTV数码电视接收天线电路板、GPS卫星导航接收天线电路板、DAB数码音频接收天线电路板各群组中的一种或其任意组合。
10、根据权利要求9所述的汽车顶置天线装置，其特征在于所述的接收天线电路板组合方式为装有SDARS人造卫星数码音频接收天线电路板与DTV数码电视接收天线电路板，或装有SDARS人造卫星数码音频接收天线电路板与GPS卫星导航接收天线电路板，或装有DTV数码电视接收天线电路板与GPS卫星导航接收天线电路板。
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