CN102683802A - 用于控制模块的多方向无线通信 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制模块的多方向无线通信。一种电子控制模块组件包括多个天线元件和印刷电路板(PCB)。每个天线元件传送射频(RF)信号。所述PCB具有多个射频(RF)能量传输电路和基带装置。所述多个RF能量传输电路中的每个被配置为接收所述RF信号。至少两个RF能量传输电路从所述多个天线元件接收所述RF信号。所述基带RF装置与接收所述RF信号的多个RF能量传输电路中的至少两个进行通信。所述基带处理器被配置用以解调所述RF信号。

Description

用于控制模块的多方向无线通信

技术领域

本发明的示例实施例涉及一种电子控制模块组件，以及更尤其涉及一种具有多个射频(RF)能量传输电路的电子控制模块组件。

背景技术

无线通信特征像这种，例如，全球定位系统(GPS)或者卫星无线电可普遍用在机动车辆，航空器以及其他运输应用以及固定应用中。一个或多个具有射频(RF)通信能力的控制模块用来提供无线通信特征。该控制模块典型地被封装在系统中。例如，该控制模块可以被封装在机动车辆内的各种位置，例如在手套箱后面，或者挨着HVAC空气调节单元。然而，当试图确定控制模块在车辆或其他应用中的具体的位置和方位时，可能出现多个问题。

控制模块典型地包括固定位于控制模块内或控制模块上的天线元件。具体地，天线元件可以位于控制模块的壳体的外侧表面上，或可替换地在位于壳体内的印刷电路板(PCB)上。控制模块也包括一个或多个特定的保护地带。该保护地带是控制模块的具有用于接收其他类型RF通信信号像这种，例如，蓝牙

或者

信号的发送和接收天线的区域。这些保护地带代表天线元件的接收在这些区域实质上不应与其他类型的RF通信信号干扰。有时，当相对于保护地带确定天线元件在控制模块上的特定位置时，整合和布局的矛盾就出现了。

当控制模块用在若干不同的应用中时天线元件放置的问题更进一步复杂化。在一个例子中，一种特定类型的控制模块用在若干不同的车辆模型或不同类型的应用中。在不同类型的应用间具有公共的控制模块典型地增加了整合效率并降低了成本。然而，每一个应用会包括独特的封装约束。因此，如果涉及多个应用，确定天线元件在控制模块上的具体位置就变得特别困难。从而，希望提供一种控制模块，其具有灵活可变的天线元件定位以适应各种不同的应用。

发明内容

在本发明的一个示例实施例中，提供了一种电子控制模块组件。该电子控制模块组件包括多个天线元件和印刷电路板(PCB)。每个天线元件传送射频(RF)信号。PCB具有基带装置和多个射频(RF)能量传输电路。所述多个RF能量传输电路中的每个被配置为接收所述RF信号。至少两个RF能量传输电路从天线元件接收所述RF信号。所述基带RF装置与接收所述RF信号的多个RF能量传输电路中的至少两个进行通信。所述基带处理器被配置用以解调所述RF信号。

本发明提供下述技术方案。

技术方案1：一种电子控制模块组件，包括：

多个天线元件，其中每个天线元件传送射频(RF)信号；和

印刷电路板(PCB)，所述PCB具有：

多个射频(RF)能量传输电路，每个射频能量传输电路被配置为接收所述RF信号，其中所述多个RF能量传输电路中的至少两个从所述多个天线元件接收RF信号；和

基带RF装置，与接收所述RF信号的所述多个RF能量传输电路中的所述至少两个进行通信，其中所述基带处理器被配置成用以解调所述RF信号。

技术方案2：技术方案1中的所述电子控制模块组件，其中所述多个天线元件位于所述PCB上。

技术方案3：技术方案2中的所述电子控制模块组件，其中所述天线元件在至少两个方向传送所述RF信号，其中这两个方向中的每个从所述PCB的中心位置向外辐射。

技术方案4：技术方案1中的所述电子控制模块组件，其中所述控制模块组件包括具有在其中的空腔和多个外表面的壳体，其中所述PCB由所述空腔容纳。

技术方案5：技术方案4中的所述电子控制模块组件，其中每个所述天线元件被定位成在对应于所述壳体的所述多个外表面之一的方向上传送所述RF信号。

技术方案6：技术方案5中的所述电子控制模块组件，其中所述壳体包括位于其中的多个孔。

技术方案7：技术方案6中的所述电子控制模块组件，其中提供用于所述多个天线元件中每个的连接器，其中所述连接器提供所述天线元件和所述PCB之间的连接，并且其中每个连接器由所述多个孔中的一个容纳。

技术方案8：技术方案7中的所述电子控制模块组件，其中每个所述天线元件位于所述控制模块组件的所述壳体的外面。

技术方案9：技术方案7中的所述电子控制模块组件，其中所述多个RF能量传输电路中的至少一个不从所述天线元件中的一个接收所述RF信号，并且是占位电路。

技术方案10：技术方案9中的所述电子控制模块组件，其中所述占位电路的相对应的连接器容纳操作为假负载电阻的坯体。

权利要求11：权利要求7中的所述电子控制模块组件，其中所述PCB包括多个配对特征，其中所述多个配对特征的每个容纳所述连接器中的一个。

权利要求12：权利要求1中的所述电子控制模块组件，包括位于所述PCB的表面上的多个传导路径，其中所述多个RF能量传输电路的每个通过所述多个传导路径中的一个与所述基带RF装置进行选择性通信。

技术方案13：技术方案12中的所述电子控制模块组件，其中所述多个传导路径的每个包括开关元件，所述开关元件处于打开位置和闭合位置中的一个。

技术方案14：一种电子控制模块组件，包括：

具有多个外表面和位于其中的空腔的壳体，

多个天线元件，其中每个天线元件传送射频(RF)信号；和

印刷电路板(PCB)，其由所述壳体的所述空腔容纳，所述PCB具有：

多个射频(RF)能量传输电路，每个射频能量传输电路被配置为接收所述RF信号，其中所述多个RF能量传输电路中的至少两个从所述多个天线元件接收RF信号；和

基带RF装置，其与接收所述RF信号的所述多个RF能量传输电路中的所述至少两个进行通信，其中所述基带处理器被配置成用以解调所述RF信号，和

其中每个所述天线元件被定位成在对应于所述壳体的多个外表面之一的方向上传送所述RF信号。

技术方案15：技术方案14中的所述电子控制模块组件，其中所述壳体包括位于其中的多个孔。

技术方案16：技术方案15中的所述电子控制模块组件，其中提供用于所述多个天线元件中的每个的连接器，其中所述连接器提供所述天线元件和所述PCB之间的连接，并且其中每个连接器由所述多个孔中的一个容纳。

技术方案17：技术方案16中的所述电子控制模块组件，其中所述多个RF能量传输电路中的至少一个不从所述天线元件中的一个接收所述RF信号，并且是占位电路，其中所述占位电路的相对应的连接器容纳操作为假负载电阻的坯体。

技术方案18：技术方案14中的所述电子控制模块组件，包括位于所述PCB的表面上的多个传导路径，其中所述多个RF能量传输电路的每个通过所述多个传导路径中的一个与所述基带RF装置进行选择性通信。

技术方案19：技术方案18中的所述电子控制模块组件，其中所述多个传导路径的每个包括开关元件，所述开关元件处于打开位置和闭合位置中的一个。

技术方案20：一种电子控制模块组件，包括：

壳体，具有多个外表面，位于其中的空腔和位于其中的多个孔，

多个天线元件，其中每个天线元件传送射频(RF)信号；

印刷电路板(PCB)，由所述壳体的所述空腔容纳，所述PCB具有：

多个射频(RF)能量传输电路，每个射频能量传输电路被配置为接收所述RF信号，其中所述多个RF能量传输电路中的至少两个从所述多个天线元件接收RF信号；和

基带RF装置，与接收所述RF信号的所述多个RF能量传输电路中的所述至少两个进行通信，其中所述基带处理器被配置成用以解调所述RF信号，和

位于所述PCB的表面上的多个传导路径，其中所述多个RF能量传输电路的每个通过所述多个传导路径之一与所述基带RF装置进行选择性通信，其中所述多个传导路径的每个包括开关元件，所述开关元件处于打开位置和闭合位置中的一个；以及

提供用于所述多个天线元件的每个的连接器，其中所述连接器提供所述天线元件和所述PCB之间的连接，并且其中每个连接器由所述壳体的所述多个孔中的一个容纳；和

其中每个所述天线元件定位成在对应于所述壳体的多个外表面之一的方向上传送所述RF信号。

结合附图，从下述关于本发明的详细描述中容易明白本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点。

附图说明

仅通过实例的方式，在实施例的下述详细描述中呈现其他特征，优点和细节，所述详细描述涉及的附图：

图1是具有壳体和印刷电路板(PCB)的控制模块组件的分解视图；

图2是所述PCB，连接器和天线元件的放大部分视图；

图3是图1中示出的PCB的平面视图；

图4是图1中示出的控制模块组件的透视图；和

图5是PCB的替换实施例的平面视图。

具体实施方式

下述说明实际上仅仅是示例性的，而并没有要限制本发明，其应用或使用。应理解在附图中，相应的参考图号指示相同或者相应的部分和特征。

根据本发明的示例实施例，图1是电子控制模块组件10的图示。作为在这里使用的术语“模块”和“子模块”指的是专用集成电路(ASIC)，电子电路，处理器(分享的，专用的，或组)和执行一个或更多软件或固件程序的存储器，组合逻辑电路，和/或其他提供所描述功能的合适元件。所述控制模块组件10包括壳体20和印刷电路板(PCB)22。壳体20包括用于容纳PCB 22的内腔30和封闭空腔30的壳体盖32。在一个实施例中，控制模块组件10用在机动车辆中，然而可以理解，控制模块组件10也可以用于其他应用中，例如，航空器或其他类型的运输应用。

控制模块组件10包括用以发送和接收RF信号的射频(RF)性能。例如，在一个实施例中，控制模块组件10可以是具有蜂窝RF信号性能的

控制模块组件。控制模块组件10包括多个天线元件36，用以传送RF信号。在一个实施例中，多个天线元件36沿着壳体20的外表面38定位在外侧，如图4中所示，然而可以理解，在替换的实施例中天线元件36可以位于在壳体20中且与壳体20齐平。使天线元件36位于壳体20内可以导致更大的封装灵活性。连接器42对应于每个天线元件36，其中连接器42用于将每个天线元件36连接到PCB板22。每个连接器42由位于壳体20内的相应的孔40来容纳。

图2是PCB 22，其中一个连接器42和其中一个天线元件36的放大部分视图。PCB板包括一组配对特征46，其连接到位于连接器42上的一对相应的相互配对特征48，和天线元件36包括容纳连接器42的孔45。在所示的示例实施例中，PCB22的配对特征46是一对隆起的突出，每个突出都具有孔52，连接器42的相互配对特征48是一对突起。连接器42的配对特征48由位于PCB 22中孔52来容纳，以将PCB 22连接到连接器42。虽然图2图示了配对特征46和48，但是可以理解，连接器42可以以各种不同的方式连接至PCB 22，例如，按扣连接，焊接，或其他合适的连接方法。此外，虽然图2图示天线36具有用以容纳连接器42的孔45，但是可以理解，也可以使用其他方式来连接天线36至PCB 22。例如，在一个替换的实施例中，连接器42和天线36可以组合成单一的整体部件，其中组合的连接器和天线组件直接连接至PCB 22。

现在参考图1和图2，控制模块组件10被配置为使得天线元件36均能根据特定的应用封装及其布局设计要求选择地加入控制模块组件10。在控制模块组件10的装配期间，天线元件36或者不操作的坯体54可连接至连接器42。详细地说，取决于控制模块组件10的封装要求，如果不要求天线元件36的放置，那么对应的连接器44容纳坯体54而不是天线元件36。坯体54可以由基于金属的原料构造，并可操作为假负载电阻来代替天线元件36。

再次参考图1，PCB 22的顶面56(如图中所示)包括多个射频能量传输电路58。虽然图1图示多个射频能量传输电路58位于顶部表面56，可以理解多个射频能量传输电路58不是位置特定的，也可以位于PCB 2的2一个或多个侧表面60或底表面61。至少两个RF能量传输电路58接收RF信号。详细地说，至少两个RF能量传输电路58从其中一个天线元件36接收RF信号。在所示的实施例中，RF能量传输电路58的一部分与对应的天线元件36通信用于接收RF信号，而剩余的RF能量传输电路44作为占位电路并与坯体5之一相对应。虽然不是全部的RF能量传输电路44从相应的天线元件36接收RF信号，每个RF能量传输电路44包括配置为接收RF信号的电路。PCB 22还包括基带RF装置62，在所示的实施例中，该基带RF装置位于顶面56上。基带RF装置62是解调从RF能量传输电路58接收的RF信号的任意装置。基带RF装置62可以包括电路和部件，例如微处理器或收发器。基带RF装置通过传导路径64与两个或更多个RF能量传输电路58通信。详细地说，基带RF装置62与从相应的天线元件36接收RF信号的每个RF能量传输电路58通信。

图3是图1中所示的PCB 22的放大视图。每个传导路径64选择地将基带RF装置62连接至RF能量传输电路58之一。每个传导路径64包括开关元件70，该开关元件或者处于附图标记72指示的打开(OPEN)位置，或者处于附图标记74指示的闭合(CLOSED)位置。在所示的实施例中，开关元件70是单刀单掷开关。如果相应的RF能量传输电路58不从相应的天线元件36接收RF信号，开关元件70处于OPEN位置，代替的是，相应的连接器42容纳坯体54(如图1中所示)。如果相应的RF能量传输电路58从相应的天线元件36接收RF信号(如图1中所示)，开关元件70处于CLOSED位置，并允许基带RF装置62和相应的RF能量传输电路58之间的通信。虽然图3示出了开关，但是应理解，也可以使用其他装置来选择地连接基带RF装置62和RF能量传输电路58。例如，在另一个可替换的实施例中，利用跳线电阻(zero-ohm jumper)来完成基带RF装置62和相应的RF能量传输电路58之间的连接。

图4是已装配的控制模块组件10的图示，其中天线元件36位于壳体20的外侧。控制模块组件10的壳体20包括多个外表面76。在所示的示例实施例中，壳体20包括大致矩形形状并包括六个不同的外表面76，然而应理解，壳体也可以具有不同的构造。例如，壳体20可以有不同数目的外表面76，或者可以包括正方形或圆形形状。图4图示天线元件36位于控制模块组件10的三个不同的外表面76上，然而可以理解，天线元件36也可以在控制模块组件10上位于其他位置。天线元件36定位成在至少两个方向传送RF信号。与单一的天线元件比较，在至少两个方向安置天线元件36提供了更宽范围的天线增益。增加的天线增益通常提供改进的RF信号接收。每个外表面76对应于一个方向，其中顶面75对应于方向D1，底面77对应于方向D2，以及四个侧表面79中的每个对应于方向D3，D4，D5和D6。在所示的实施例中，天线元件36在三个不同的方向D3，D5和D6传送RF信号。然而，应理解天线元件136可以放置在方向D1，D2，D3，D4，D5或D6中的任意一个。

每个天线元件36的具体定位取决于多种不同因素。首先，控制模块组件10典型地包括一个或多个特定的保护地带78。保护地带78是控制模块组件10的具有位于壳体20内的发送和接收天线(未示出)的区域，用于接收类型不同于从天线元件36发送和接收的RF信号的RF信号。例如，在一个实施例中，天线元件36用于传送蜂窝RF信号，以及在保护地带78中的天线用于发送和接收信号。天线元件36关于控制模块组件10定位，使得天线元件36的RF信号通信基本上不与保护地带78中的天线的RF接收干涉。同样，控制模块组件10典型地用在各种不同的应用中。在一个实施例中，控制模块组件10可以用在若干不同车辆线路上。然而，每个车辆线路包括独特的封装限制，这有时难以适应使用单一类型的控制模块的情况。例如，为了适应例如特定类型的车辆的布局设计，在控制模块组件10上位于一个特定位置的天线元件36在被封装在另一类型的车辆内时可能会潜在地产生物理干涉。除了所述干涉问题之外，位于控制模块的一个特定位置的天线元件36可以在一种类型的车辆中提供恰当的接收，但是因为车辆封装和布局设计的不同，天线元件36可能不能在另一类型的车辆中提供恰当的接收。

为了适应特定应用的独特封装要求，每个天线元件36都能选择地加到控制模块组件10上。天线元件36或者坯体54连接至每个连接器42(如图1中所示)。然后，参考图3，如果对应的RF能量传输电路58从对应的天线元件36接收RF信号，则开关元件70处于CLOSED位置。在一个实施例中，基带RF装置62，或者另一个处理器(未示出)，可以包括控制逻辑，用以根据控制模块组件10的期望配置自动地将开关元件70切换至CLOSED位置。根据应用，提供能选择地加到控制模块组件10上的天线元件36，这允许对于各种不同的应用使用共用的部件用于壳体20和PCB板22。在应用之间提供共用的部件通常增加了整合效率并降低成本。

虽然图1图示了外部天线元件，但是可以理解天线元件也可以位于壳体20的空腔30内。图5是PCB 122的可替换实施例，其中天线元件136位于PCB 122上。在所示的实施例中，天线元件136是大小适于装配在PCB 122上的片式天线。每个天线元件136均与RF能量传输电路158通信。如果能量传输电路158中的一个未设置有用于传送RF信号的天线元件136，则可以用假负载装置或者终端装置来替换天线元件136，与图1中所示的实施例相似。传导路径164选择地将基带RF装置162连接至RF能量传输电路158之一。每个传导路径164包括开关元件170，其或者处于如附图标记172指示的OPEN位置或者处于如附图标记174指示的CLOSED位置。

天线元件136在PCB 122上可以位于各种不同的位置，例如PCB 122的外表面190。例如，在所示的实施例中，天线元件136被放置在PCB 122的角落192处，其中一个天线元件136位于PCB 122的中心位置194，以及几个天线元件136沿着PCB 122的其中一个外部边缘196放置。天线元件136定位成在不止一个方向上传送RF信号，这与单一天线元件相比提供了更宽范围的天线增益。在所示实施例中，天线元件136在五个方向D1，D2，D3，D4和D5上传送所述RF信号，其中五个方向D1，D2，D3，D4和D5中的每个从PCB 122的中心位置194向外辐射。虽然图5示出每个天线元件136都位于PCB 122的表面190上，但是应理解天线元件136也可以沿着PCB 122的任意其他表面定位。例如，天线元件136可以沿着PCB 122的侧表面或者边沿160定位或者定位在PCB 122的背面(在图1中如参考图号61示出)上。

虽然参照示例实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员将明白在不偏离本发明的范围的情况下可以作出各种变换和元件的等效替换。另外，可以进行许多修改以使特定的情况或材料适于本发明的教导而不背离本发明的实质范围。因此，本发明并不限于公开的特定实施例，相反本发明将包括落入本申请范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种电子控制模块组件，包括：

多个天线元件，其中每个天线元件传送射频(RF)信号；和

印刷电路板(PCB)，所述PCB具有：

多个射频(RF)能量传输电路，每个所述射频能量传输电路被配置为接收所述RF信号，其中所述多个RF能量传输电路中的至少两个从所述多个天线元件接收所述RF信号；和

基带RF装置，其与接收所述RF信号的所述多个RF能量传输电路中的所述至少两个进行通信，其中所述基带处理器被配置成用于解调所述RF信号。

2.权利要求1中的所述电子控制模块组件，其中所述多个天线元件位于所述PCB上。

3.权利要求2中的所述电子控制模块组件，其中所述天线元件在至少两个方向传送所述RF信号，其中所述两个方向中的每个从所述PCB的中心位置向外辐射。

4.权利要求1中的所述电子控制模块组件，其中所述控制模块组件包括具有多个外表面和在其中的空腔的壳体，其中所述PCB由所述空腔来容纳。

5.权利要求4中的所述电子控制模块组件，其中每个所述天线元件被定位成在对应于所述壳体的所述多个外表面之一的方向上传送所述RF信号。

6.权利要求5中的所述电子控制模块组件，其中所述壳体包括位于其中的多个孔。

7.权利要求6中的所述电子控制模块组件，其中提供用于所述多个天线元件中的每个的连接器，其中所述连接器提供在所述天线元件和所述PCB之间的连接，并且其中每个连接器由所述多个孔中的一个来容纳。

8.权利要求7中的所述电子控制模块组件，其中每个所述天线元件位于所述控制模块组件的所述壳体的外面。

9.一种电子控制模块组件，包括：

具有多个外表面和位于其中的空腔的壳体，

多个天线元件，其中每个天线元件传送射频(RF)信号；和

印刷电路板(PCB)，其由所述壳体的所述空腔容纳，所述PCB具有：

多个射频(RF)能量传输电路，每个射频能量传输电路被配置为接收所述RF信号，其中所述多个RF能量传输电路中的至少两个从所述多个天线元件接收RF信号；和

基带RF装置，其与接收所述RF信号的所述多个RF能量传输电路中的所述至少两个进行通信，其中所述基带处理器被配置成用以解调所述RF信号，和

其中每个所述天线元件被定位成在对应于所述壳体的多个外表面之一的方向上传送所述RF信号。

10.一种电子控制模块组件，包括：

壳体，其具有多个外表面，位于其中的空腔和位于其中的多个孔，

多个天线元件，其中每个天线元件传送射频(RF)信号；

印刷电路板(PCB)，其由所述壳体的所述空腔容纳，所述PCB具有：

多个射频(RF)能量传输电路，每个射频能量传输电路被配置为接收所述RF信号，其中所述多个RF能量传输电路中的至少两个从所述多个天线元件接收RF信号；和

基带RF装置，其与接收所述RF信号的所述多个RF能量传输电路中的所述至少两个进行通信，其中所述基带处理器被配置成用以解调所述RF信号，和

位于所述PCB的表面上的多个传导路径，其中所述多个RF能量传输电路中的每个通过所述多个传导路径之一与所述基带RF装置进行选择性通信，其中所述多个传导路径中的每个包括开关元件，所述开关元件处于打开位置和闭合位置中的一个；以及

被提供用于每个所述多个天线元件的连接器，其中所述连接器提供所述天线元件和所述PCB之间的连接，并且其中每个连接器由所述壳体的所述多个孔中的一个容纳；和

其中每个所述天线元件定位成在对应于所述壳体的多个外表面之一的方向上传送所述RF信号。

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