CN104183900B - 车辆用天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆用天线，其包括：基座，在该基座中形成有安装到车辆的安装面；连接到基座的上部的第一印刷电路板，在该第一印刷电路板中形成有至少一个接地馈电点；第二印刷电路板，其在第一印刷电路板的上部在垂直方向上连接到第一印刷电路板；以及单极天线，其连接到第二印刷电路板的第一侧面上，其中第一图案通过在第二印刷电路板的第一侧面上电连接到接地馈电点来辐射耦合信号。

Description

车辆用天线

技术领域

本发明涉及车辆用天线，并且更特别地涉及使由于车辆回路接地的影响而产生的回波损耗最小化的车辆用天线。

背景技术

通常，用于车辆的常规通信接收无线电频率信号，诸如调幅（AM）和调频（FM）。为了接收现有的AM和FM波段的信号，在车窗热线中嵌入有天线功能的玻璃天线已经被广泛使用。除了这种嵌入式玻璃天线之外，还使用外部天线，诸如将λ/4长度的垂直导线连接到同轴电缆、并使用车辆自身进行接地连接的鞭形天线或杆式天线。

由于通信技术的发展，车辆能够支持广播，除了AM/FM信号之外还有数字多媒体广播（DMB）、数字多媒体广播（DMMB）、数字电视（DTV）、码分多址（CDMA）和全球定位系统（GPS）等。因此，发展适合于广播波段的天线是很重要的，但是现有的玻璃天线可能不足以满足这种需求。另外，由于电子子组件（ESA，electronic sub assembly）的增加，车辆内电子设备的辐射噪声会经由车辆天线流回到车辆中，从而影响广播的接收性能。特别地，玻璃天线具有如下的结构从而降低接收性能：车辆电子设备的辐射噪声流回到车辆中、并且天线的方向性并非在所有方向上都相同（例如，全向的）。

然而，安装在车辆回路上的鲨鱼鳍形天线可以实现方向性和车辆电子设备单元的辐射噪声流入方面的鲁棒设计（例如，通过车辆回路阻挡），从而提高无线电接收性能。然而，由于AM/FM无线电装置的微型化，天线的接收敏感性可能会出现。图1是示出现有技术中使用的车辆用的鲨鱼天线的结构的示例性详细视图。

参考图1，常规的车辆用鲨鱼天线包括外壳11、基座12、印刷电路板13、芯片天线14、和螺旋形天线15。外壳11的形状为鲨鱼鳍、并具有开口的下端，且收纳印刷电路板13、芯片天线14以及螺旋形天线15。芯片天线14接收GPS或CDMA信号，并且螺旋形天线15接收DMB信号。芯片天线14和螺旋形天线15分别电连接到印刷电路板13，并且把从每个天线接收的GPS或CDMA信号、以及DBM信号传送到同轴电缆，该同轴电缆由于印刷电路板13中形成的导电图案而连接到接收器。

螺旋形天线15是由以螺旋形缠绕的金属线制成的天线。螺旋形天线的高度被设置成可以接收DMB信号的高度，但是，利用传统鲨鱼天线的螺旋形天线可能无法接收低频信号，诸如AM/FM。鲨鱼天线是考虑了车辆美观和天线功能而设计出的天线，然而，由于在利用螺旋形天线接收低频波段的信号（诸如AM/FM）时可能会过度增加鲨鱼天线的高度，所以可能会损害车辆的美观。另外，由于安装在车辆回路上的FM单级鲨鱼天线的特性，由于车辆回路接地的影响可能会频繁地产生回波损耗，因此可能会发生辐射板的阻抗匹配不充足的问题。

发明内容

本发明提供了一种使由于车辆回路接地的影响而产生的回波损耗最小化的车辆用天线。本发明还提供了一种车辆用天线，其可以是安装在鲨鱼天线内部的具有比常规单极天线更短的长度的单极天线。

根据本发明的一方面，车辆用天线可以包括：基座，在该基座中形成有安装到车辆的安装面；连接到基座的上部的第一印刷电路板，在该第一印刷电路板中形成有至少一个接地馈电点；第二印刷电路板，其在第一印刷电路板的上部在垂直方向上连接到第一印刷电路板；以及单极天线，其连接到第二印刷电路板的一个侧面上；其中第一图案通过在第二印刷电路板的一个侧面上电连接到接地馈电点来辐射耦合信号。连接到信号馈电单元的第三图案可以在第二印刷电路板的另一侧面上形成在第一印刷电路板上。连接到接地馈电单元的一对第二图案可以形成在第二印刷电路板的另一侧面上，所述接地馈电单元分别连接到形成在第一印刷电路板中的一对接地馈电点。

第二图案和第三图案可以被分别连接。第二图案和第三图案可以形成为曲流型（meander type）、并且被形成为λ/4图案。第三图案和一个第二图案可以在特定频率中作为辐射器工作，并且另一个第二图案可以用于进行频率调谐。第一图案可以包括：连接到接地馈电点的第一接地馈电单元，当一个第二图案和第三图案作为辐射器工作时，在所述第一接地馈电单元中产生耦合效应；以及图案单元，其连接到第一接地馈电单元，并且辐射从第一接地馈电单元产生的耦合信号。图案单元可以形成为曲流型、并且被形成为λ/2图案。

附图说明

根据结合附图给出的以下详细说明，本发明的目的、特征和优点将变得更加明了，在附图中：

图1是示出根据现有技术的车辆用鲨鱼天线的结构的示例性详细视图；

图2和3是示出根据本发明的示例性实施例的车辆用天线的结构的示例性视图；并且

图4是按照每个频率示出根据本发明的示例性实施例的车辆用天线的的回波损耗的测量数据的示例性图示。

附图中各元件的附图标记

100：天线

110：基座

120：第一印刷电路板

130：第二印刷电路板

131：第一图案

131a：第一接地馈电单元

131b：图案单元

133：信号馈电单元

134a、134b：第二接地馈电单元

135a、135b：第二图案

136：第三图案

137：电抗性元件（reactive element）

140：单极天线

具体实施方式

应理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆（诸如包括运动型多功能车（SUV）、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车）、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车（例如从除石油以外的资源中取得的燃料）。

本文中所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且并非旨在对本发明进行限制。如本文中所使用的那样，单数形式的“一”旨在也包括复数形式，除非文中清楚地指出。还应理解的是，术语“包括”在本说明书中被使用时，指的是所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，而并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或附加。如本文中使用的那样，术语“和/或”包括一个或多个相关列出条目的任意和全部组合。

除非明确陈述或根据上下文可明显得出，否则本文中使用的术语“大约”应被理解为处于本领域的正常容差范围内，例如在2个平均标准差内。“大约”可以被理解为在所陈述的值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%内。除非根据上下文清楚地得出，否则本文中提供的所有数值都受术语“大约”的修正。

参考附图详细描述本发明的示例性实施例。在所有附图中始终使用相同的附图标记来指代相同或类似的部分。本文中包含的熟知的功能和结构的详细描述会被省略以避免使本发明的主题变模糊。

图2和3是示出根据本发明的示例性实施例的车辆用天线的结构的示例性视图。图4是按照每个频率示出根据本发明的示例性实施例的车辆用天线的回波损耗的测量数据的示例性图示。

参考图2至4，根据本发明的示例性实施例的车辆用天线100可以包括基座110、第一印刷电路板120、第二印刷电路板130和单极天线140。车辆用天线100可以是安装在车辆的回路上的鲨鱼鳍天线。

基座110形成车辆用天线100的下部，并且基座110可以连接到外壳（未示出）从而形成车辆用天线100的闭合结构。外壳可以保护布置在基座100上部的第一印刷电路板120、第二印刷电路板130和单极天线140。在基座100的下部可以形成有安装面（未示出）以便安装到车辆的回路上。第一印刷电路板120可以连接到基座110的上部。馈电电路可以形成在第一印刷电路板120内，并且可以形成各种服务波段（诸如DMB信号、AM/FM信号、GPS和CDMA）的馈电电路。

第一印刷电路板120内形成的馈电电路可以连接到车辆内部的RF处理电路，并且从芯片天线（未示出）或单极天线140接收的RF信号可以提供给车辆内的RF处理电路。特别地，芯片天线可以是发送和接收GPS信号和CDMA信号的天线。芯片天线可以电连接到馈电电路以馈送GPS或CDMA信号。第一接地馈电点（未示出）、信号馈电点（未示出）、以及两个第二接地馈电点（未示出）可以形成在第一印刷电路板120内。

第二印刷电路板130可以在垂直方向上在第一印刷电路板120的上部与第一印刷电路板120连接，并且第二印刷电路板130可以与第一印刷电路板120的馈电点和信号馈电点连接。曲流型的第一图案131可以形成在第二印刷电路板130的一个侧面（例如，第一侧面）上，并且单极天线140可以连接到第一图案131的端部。特别地，曲流型指的是在印刷电路板上卷绕形成的天线图案。

单极天线140可以配置成接收DMB信号和AM/FM信号。单极天线可以是线圈型天线，并且单极天线140可以在与第二印刷电路板130垂直的方向上形成。单极天线140的长度和直径可以适当地设置成接收与DMB相比基本上为低频波段的AM/FM信号，并且可以约为100mm。

第一图案131和电抗性元件137可以连接到第二印刷电路板130的一个侧面上。第一图案131可以包括：第一接地馈电单元131a，其电连接到形成在第一印刷电路板120上的第一接地馈电点；以及图案单元131b，其连接到第一接地馈电单元131a、并且形成在第二印刷电路板130的一个侧面上。

第一接地馈电单元131a可以通过焊接方式连接到第一接地馈电点，并且可以通过插塞结构连接到第一接地馈电点。图案单元131b可以形成为具有λ/2图案。图案单元131b可以提供电感元件，以便提供与第二图案135和第三图案136相对应的阻抗匹配。由图案单元131b确保的电感元件可以由图案单元131b的绕组（winding）的长度和数量确定，并且当整个长度增加以及绕组数量增加时可以获得增大的电感元件。

电抗性元件137可以连接到图案单元131以调节阻抗，并且可以连接到单极天线140。根据阻抗匹配所需的元件，电容元件（诸如电容器）和电感元件（诸如电感器）可以用作电抗性元件137，并且可以使用多个电抗性元件。

另外，由于第一图案136和任何一个第二图案135可以作为辐射器工作，所以在第一接地馈电单元131a中可以产生耦合效应。因此，连接到第一接地馈电单元131a的图案单元131b可以辐射从第一接地馈电单元131a产生的耦合信号。

形成为曲流型的第三图案136和一对第二图案135可以形成在第二印刷电路板130的一个侧面上，并且第二图案135和第三图案136可以连接成一体。特别地，一对第二图案135可以经由第二接地馈电单元134a、134b连接到形成在第一印刷电路板120中的两个第二接地馈电点。另外，第三图案136可以经由信号馈电单元133连接到形成在第一印刷电路板120中的信号馈电点。一对第二图案135和第三图案136可以通过焊接或插塞结构连接到第二接地馈电点和信号馈电点。

一对第二图案135和第三图案136可以形成为具有λ/4图案。当通过形成为λ/4图案的第二图案135和第三图案136调谐第三图案136中的主频率时，当该频率被包含在特定频率（例如，FM88～108MHz）内时，第三图案136和第二图案135的第二图案135a可以作为辐射器工作。此外，第二图案135的另一个第二图案135b可以是虚设图案（dummy pattern），并且可以与第二图案135a相同地工作从而执行主频率调谐。

当第二图案135和第三图案136作为辐射器工作时，作为辐射器工作的第二图案135和第三图案136可以在形成于第二印刷电路板130的一个侧面上的第一图案131的第一接地馈电单元131a中产生耦合效应。另外，形成在第二印刷电路板130的一个侧面上的第一图案131的图案单元131b可以作为辐射从第一接地馈电单元131a产生的耦合信号的辐射器工作。同样，形成为λ/2图案的第一图案131可以通过提供与形成为λ/4图案的第二图案135和第三图案136相对应的阻抗匹配而使回波损耗最小化。

如图4的测量数据所示，当频率是96MHz时回波损耗是-21dB，当频率是88MHz或108MHz时回波损耗是0dB，当频率是98MHz时回波损耗是-4dB，因此，根据本发明的示例性实施例的车辆用天线100可以使回波损耗最小化。特别地，88MHz和108MHz提供以FM98MHz为基础的-10MHz和+10MHz的补偿，其中FM98MHz是第二图案135和第三图案136作为辐射器工作的参考频率。另外，为了方便描述本发明的示例性实施例，将98MHz设置为参考频率，然而本发明明显不限于此。

如上文中所述，芯片天线和单极天线140的馈电电路提供由RF处理电路接收的信号，并且RF处理电路可以配备在车辆内，或者可以安装在车辆用天线100的第一印刷电路板120内。

RF处理电路可以被设置为带通滤波器，该带通滤波器过滤所需频率波段的信号（诸如接收到的DMB信号、AM/FM无线电信号、GPS信号、CDMA信号）以执行滤波。另外，信号可以通过低噪声放大器而得到放大，所述低噪声放大器通过放大经滤波的信号而降低噪声系数。同样，本发明可以通过使由于车辆回路接地的影响而产生的回波损耗最小化来改善辐射板的阻抗匹配。另外，本发明可以通过把具有比单极天线更短的长度的单极天线安装到鲨鱼天线的内部从而使车辆回路接地的影响最小化，来接收各种服务波段中的信号。

尽管在上文中已经详细描述了本发明的示例性实施例，但是应该清楚理解的是，本领域技术人员可能会想到的本文中教导的基本发明构思的许多变型和改型仍将会落在所附权利要求限定的本发明的精神和范围内。

Claims (6)

1.一种车辆用天线，包括：

基座，在所述基座中形成有安装到车辆的安装面；

连接到所述基座的上部的第一印刷电路板，在所述第一印刷电路板中形成有至少一个接地馈电点；

第二印刷电路板，其在所述第一印刷电路板的上部在垂直方向上连接到所述第一印刷电路板；以及

单极天线，其连接到所述第二印刷电路板的第一侧面上，

其中第一图案通过在所述第二印刷电路板的所述第一侧面上电连接到所述接地馈电点来辐射耦合信号，且

连接到第二接地馈电单元的一对第二图案形成在所述第二印刷电路板的第二侧面上，其中所述第二接地馈电单元分别连接到形成在所述第一印刷电路板中的一对接地馈电点，并且

连接到信号馈电单元的第三图案形成在所述第二印刷电路板的第二侧面上。

2.如权利要求1所述的车辆用天线，其中所述第二图案和所述第三图案被分别连接。

3.如权利要求2所述的车辆用天线，其中所述第二图案和所述第三图案被形成为曲流型、并且形成为λ/4图案。

4.如权利要求1所述的车辆用天线，其中一个第二图案和所述第三图案在特定频率中作为辐射器工作，并且另一个第二图案用于执行频率调谐。

5.如权利要求4所述的车辆用天线，其中所述第一图案包括：

连接到所述接地馈电点的第一接地馈电单元，当一个第二图案和所述第三图案作为辐射器工作时，在所述第一接地馈电单元中产生耦合效应；以及

图案单元，其连接到所述第一接地馈电单元，并且辐射从所述第一接地馈电单元产生的耦合信号。

6.如权利要求5所述的车辆用天线，其中所述图案单元被形成为曲流型、并且形成为λ/2图案。