CN106207496B - 组合天线振子及使用该组合天线振子的矮型车载天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合天线振子及使用该组合天线振子的矮型车载天线。组合天线振子包括间隔设置的AM/FM振子部分、通信振子部分、WIFI振子部分；每个振子部分包括基体和成型在该基体表面的导电元件；成型在所述AM/FM振子部分的基体表面的导电元件包括电感元件和电容元件，所述电感元件与所述电容元件相耦合以适于接收无线电信号；成型在所述通信振子部分和所述WIFI振子部分的基体表面的导电元件包括无线通信振子元件，所述无线通信振子元件适于无线发射/接收无线通信信号。通过利用组合天线振子能够以较小体积包含多种天线配置，各个天线振子的接收频段差距很大，相互干扰很小，能够实现以较小体积获得良好信号接收质量的效果。

Description

组合天线振子及使用该组合天线振子的矮型车载天线

技术领域

本发明涉及汽车电子领域，具体地，涉及一种组合天线振子以及使用该组合天线振子的矮型车载天线。

背景技术

汽车工业的发展，使得具有流线外形的小型车载天线成为趋势的选择。目前较为流行的小型车载天线是鲨鱼鳍天线。随着鲨鱼鳍天线用的逐渐的普及，鲨鱼鳍天线被集成了越来越多的功能，包括AM/FM、GSM、3G、4G、WIFI、GPS、BD、GLONASS、GALILEO等等。但其中的AM/FM、GSM、3G、4G、WIFI等功能均需要依靠单独的接收振子来完成的。但是由于鲨鱼鳍天线内部空间有限，没有足够的空间安放数量众多的天线接收振子。因此，如何使用小型化的车载天线在获得良好的信号接收效果同时，能够集成更多的功能，成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

为了最大可能的利用小型化天线内的有限空间，同时能够得到更好的接收效果，本发明提出了一款集成多功能天线振子的多功能组合天线振子，该多功能组合天线振子可包含AM/FM、GSM、3G、4G、WIFI等多种功能，优选地，也可以在此基础之上进一步集成BLUETOOTH、NFC等更多车联网通讯功能。

本发明的目的是提供一种用于车载的组合天线振子，该组合天线振子虽然体积小，但无线电信号接收效果好。本发明的另一个目的是提供一种使用上述组合天线振子的矮型车载天线。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于车载的组合天线振子，其特征在于，该组合天线振子包括间隔设置的AM/FM振子部分、通信振子部分、WIFI振子部分；每个振子部分包括基体和成型在该基体表面的导电元件；成型在所述AM/FM振子部分的基体表面的导电元件包括电感元件和电容元件，所述电感元件与所述电容元件相耦合以适于接收无线电信号；成型在所述通信振子部分和所述WIFI振子部分的基体表面的导电元件包括无线通信振子元件，所述无线通信振子元件适于无线发射/接收无线通信信号。

进一步地，所述组合天线振子还包括绝缘板，所述绝缘板设置在相邻的两个振子部分之间没有形成导电元件之处，使得相邻的两个振子部分通过所述绝缘板彼此固定在一起且间隔开。

进一步地，所述组合天线振子还包括固定套，所述固定套设置在三个振子部分的上部和/或下部，使得三个振子部分彼此间隔地固定在一起。优选地，所述固定套设置在三个振子部分的下部，所述固定套包括三个插槽，三个振子部分的底部分别插入所述固定套的三个插槽。

进一步地，所述组合天线振子还包括放大电路板，所述放大电路板包括放大电路和多个馈电触点，每个振子部分的导电元件通过馈电触点连接到对应的放大电路。

进一步地，所述通信振子部分的无线通信振子元件包括至少一个4G通信振子元件，所述WIFI振子部分的无线通信振子元件包括至少一个WIFI通信振子元件。优选地，所述4G通信振子元件为双频微带线天线，以及所述WIFI通信振子元件为双频微带线天线。

进一步地，所述无线通信振子元件还包括蓝牙振子元件和NFC振子元件。

进一步地，每个振子元件连接点通过导电泡棉对应耦合一个所述振子元件。

本发明的另一个方面提供了一种矮型车载天线，包括：相配合的外壳和安装底板以及设置在所述外壳和所述安装底板所围成的空间中的以下组件：上述的组合天线振子；以及卫星天线，被配置成将接收的卫星信号输出至车内卫星定位设备。

进一步地，该矮型车载天线的外形为鲨鱼鳍形状。

上述方案的多功能组合天线振子体积小巧，可根据不同的外壳形状进行设计，适应各类小体积天线对多功能天线振子的要求。通过利用组合天线振子能够以较小体积包含多种天线配置，各个天线振子的接收频段差距很大，因此相互干扰很小，能够实现以较小体积获得良好信号接收质量的效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明实施方式的组合天线振子的正视图；

图2是根据本发明实施方式的组合天线振子的侧视图；

图3是根据本发明实施方式的组合天线振子的后视图；

图4是根据本发明实施方式的组合天线振子的立体图；

图5是根据本发明实施方式的矮型车载天线外形示意图；以及

图6是根据本发明实施方式的矮型车载天线组成结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

根据本发明的一种实施方式，组合天线振子包括间隔设置的AM/FM振子部分、通信振子部分、WIFI振子部分，每个振子部分包括基体和成型在该基体表面的导电元件。成型在所述AM/FM振子部分的基体表面的导电元件包括电感元件和电容元件，所述电感元件与所述电容元件相耦合以适于接收无线电信号。成型在所述通信振子部分和所述WIFI振子部分的基体表面的导电元件包括无线通信振子元件，所述无线通信振子元件适于无线发射/接收无线通信信号。

可通过LDS或者其他方式在三个振子部分的基体表面上形成导电图形，该导电图形构成了各个振子部分的天线振子元件。

通信振子部分的无线通信振子元件包括至少一个4G通信振子元件，4G通信振子元件可向下兼容，能够接收3G通信信号。WIFI振子部分的无线通信振子元件包括至少一个WIFI通信振子元件，用于接收WIFI无线信号。优选地，4G通信振子元件为双频微带线天线，WIFI通信振子元件为双频微带线天线。

由于每个振子部分的表面上形成了导电元件，为了使得导电元件之间绝缘，可以在相邻的两个振子部分之间没有形成导电元件的地方设置绝缘板，使得相邻的两个振子部分通过所述绝缘板彼此固定在一起且间隔开，相邻的两个振子部分之间形成缝隙，便于振子元件接收信号。

可选地，组合天线振子还可包括固定套，设置在三个振子部分的上部和/或下部，使得三个振子部分彼此间隔地固定在一起。优选地，固定套设置在三个振子部分的下部，所述固定套包括三个插槽，三个振子部分的底部分别插入所述固定套的三个插槽，在固定的同时使得相邻的振子部分之间形成缝隙。

优选地，可以同时使用绝缘板和固定套，例如在三个振子部分的上部设置绝缘板，在三个振子部分的下部设置固定套，使得三个振子部分之间的固定更加牢固。

该组合天线振子还可包括放大电路板，该放大电路板包括放大电路和多个馈电触点，每个振子部分的导电元件通过馈电触点连接到对应的放大电路。优选地，可通过固定套将三个振子部分与放大电路板固定在一起。此外，为了增加连接的可靠性，放大电路板也可以对应的开设三个插槽，三个振子部分的底部插入放大电路板的三个插槽中。

三个振子部分通过其上设置的振子元件，完成AM/FM、GSM、3G、4G、WIFI信号的接收，接收到的信号可经过导电泡棉传输到组合天线放大电路板上，放大电路对信号处理后，通过信号传输线传输到AM/FM、GSM、3G、4G、WIFI等信号的终端设备上。

图1-图4是根据本发明实施方式的组合天线振子的正视图、侧视图、后视图和立体图。以下结合图1-图4对本发明实施方式提供的组合天线振子1进行描述。

本发明实施方式提供的用于车载的组合天线振子1可以包括间隔设置的AM/FM振子部分2、通信振子部分3、WIFI振子部分9。每个振子部分包括基体和成型在该基体表面的导电元件4。成型在AM/FM振子部分2的基体表面的导电元件4包括电感元件和电容元件，电感元件与所述电容元件相耦合以适于接收无线电信号。成型在通信振子部分3和所述WIFI振子部分9的基体表面的导电元件4包括无线通信振子元件，无线通信振子元件适于无线发射/接收无线通信信号。

在本实施例中，AM/FM振子部分2设置在中间，通信振子部分3和WIFI振子部分9分别设置在AM/FM振子部分2的两侧。由于每个振子部分的表面上形成了导电元件4，为了使得导电元件4之间绝缘，本实施例在相邻的两个振子部分之间没有形成导电元件的上部地方设置绝缘板5，使得相邻的两个振子部分通过所述绝缘板彼此固定在一起且间隔开，相邻的两个振子部分之间形成缝隙，便于振子元件接收信号。

本实施例中的组合天线振子1还包括设置在三个振子部分的下部的固定套6，使得三个振子部分之间的固定更加牢固。

该组合天线振子1还包括放大电路板7，该放大电路板7包括放大电路(图中未示出)和多个馈电触点8。放大电路板7可以是印刷电路板。该放大电路板7上的每个馈电触点8对应耦合一个振子元件，例如，焊接耦合。三个振子部分的导电元件4通过馈电触点8连接到放大电路板7上的放大电路。在优选的实施方式中，该放大电路板8上的每个馈电触点8可以通过导电泡棉对应耦合一个振子元件。采用导电泡棉，使组合天线振子的装配更加简单，降低装配导致的损坏率，提高良品率。

在实施方式中，三个振子部分通过固定套6固定在放大电路板7上，并且三个振子部分的底部连接部分10穿过放大电路板7。放大电路板7和三个振子部分的基体之间可以具有相互配合的卡件组，通过卡件组能够在便于装配的同时保证各馈电触点8的接触良好。放大电路可以对接收到的AM/FM收音信号进行放大以及将放大后的信号送至车载收音设备以进行播放。

通过上述技术方案，利用组合天线振子能够以较小体积包含多种天线配置，各个天线振子的接收频段差距很大，因此相互干扰很小，能够实现以较小体积获得良好信号接收质量的效果。

在一种实施方式中，基体的材料可以是激光塑料(或称为立体电路塑料)，这是一种在激光诱导下分解出金属种子的塑料(在后序的化学药水浸泡下)，可以在激光照射区域形成连续金属。激光塑料可以采用ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)树脂。利用激光塑料的特性，通过激光直接成型(LDS)可以在基体表面形成连续金属，以成型所述多个导电元件。

在一种实施方式中，AM/FM振子部分2的导电元件4包括电感元件和电容元件(未示出)。电感元件可以是成型在基体左侧表面的蛇形走线。通过调整蛇形走线的线形和长度可以对电感量进行调整，电容元件可以成型在基体顶部作为电容加载。在一种实施方式中，电容元件可以作为电容器的一部分(例如，作为电容器的一个极板)，而组合天线振子1使用环境中的地面可以作为电容器的另一部分(例如，作为电容器的另一个极板)，而电容元件与地面之间的基体和空气则作为绝缘电介质。因此，通过对电容元件的大小和/或形状进行改变，能够实现电容器参数的调整。在实施方式中，可以根据需要接收的无线电频段需要设置电容元件的大小，例如，设置电容元件占据基体的面积，以使电感元件和电容元件组成的无线电接收振子的谐振频率在98±3MHz之间，以满足对AM/FM收音信号的接收。在实施方式中可以通过调节电感元件的长度及线形以及电容元件的尺寸，实现对电感元件和电容元件组成的无线电接收振子调谐以在期望的频带下操作。

在一种实施方式中，通信振子部分3的导电元件4可以包括至少一个4G通信振子元件，为车载通信设备提供4G通信支持。同时4G通信振子元件可以向下兼容3G以及GSM通信。可以在满足4G通信的频带要求的情况下对该4G通信振子元件的形状进行设置。在优选的实施方式中，4G通信振子元件可以为双频微带线天线，其在馈电点处具有一长一短两个分支，通过调整微带线的走线方式及长度可以实现4G通信振子元件接收频率698-960MHz、1710-2170MHz、2300-2690MHz，满足4G信号的接收。在不同的实施方式中，组合天线振子1可以具有一个4G通信振子元件(例如，设置在通信振子部分3的正面)，也可以同时具有两个4G通信振子元件(例如，设置在通信振子部分3的正面和背面)，以实现MIMO通信。在实施方式中，组合天线振子1也可以根据需要具有更多个4G通信振子元件。

在一种实施方式中，WIFI振子部分9的导电元件4可以包括WIFI通信振子元件，为车载通信设备提供WIFI通信支持。通过WIFI通信振子元件能够通过WIFI在设置了根据本发明提供的组合天线振子1的车辆之间建立无线网络，以实现车辆间通信和WIFI辅助定位。在优选的实施方式中，WIFI通信振子元件可以为双频微带线天线，其在馈电点处具有一长一短两个分支，通过调整微带线的走线方式及长度可以实现WIFI通信振子元件接收频率2400-2485MHz、5150-5825MHz，满足对双频WIFI信号的接收。

在优选的实施方式中，无线通信振子元件还可以包括蓝牙振子元件和近场通信(NFC)振子元件(图中未示出)。通过蓝牙振子元件和NFC振子元件，可以提供基于蓝牙和基于NFC的车联网通信的支持。在实施方式中，可以根据无线通信振子元件的种类和数量在组合天线振子上设置这些无线通信振子。例如，当只有一个4G通信振子元件和一个WIFI通信振子元件时，可以将这两个振子元件分别设置在通信振子部分3和WIFI振子部分9的另一面。

以上描述的组合天线振子，能够至少同时提供对AM/FM、4G、WIFI频段的支持，频段范围AM/FM：87-108MHz；4G:698-960MHz、1710-2170MHz、2300-2690MHz；WiFi：2400-2485MHz、5150-5825MHz。从上述频段范围可以看出组合天线振子所支持的频段范围相差较大，从100MHz到2GHz-5GHz，各个频段之间不会产生相互的干扰。因此，根据本发明实施方式的组合天线振子可以具有很小的体积尺寸，例如，长宽高分别为43、56、43(单位mm)。此外，由于组合天线振子的图形是直接成型在基体上，图形的成型不受基体的形状限制，因此组合天线振子的外形可以具有适合车载天线壳体内部形状的形状。这样，在提高车载天线壳体内部空间利用率的同时，提高组合天线振子的稳定性。

本发明的另一个方面提供了一种采用本发明提供的组合天线振子的矮型车载天线。图5是根据本发明实施方式的矮型车载天线外形示意图，图6是根据本发明实施方式的矮型车载天线组成结构示意图。本发明实施方式提供的一种矮型车载天线，可以包括：相配合的外壳101和安装底板102以及设置在所述外壳101和所述安装底板102所围成的空间中的以下组件：上述的组合天线振子1；以及卫星天线103，被配置成将接收的卫星信号输出至车内卫星定位设备。

通过上述技术方案，提供的车载天线，具有调频接收、卫星定位以及无线网络连接能力，能够适用于多种无线网络制式，多个天线振子和接收模块设置在外壳与安装底板围成的空间中，使矮型车载天线中各个组件得到良好保护，在恶劣情况下仍能保证天线的正常使用。

在实施方式中，所述安装底板102的底部可以被配置以适于安装在车辆顶部，例如，可以配置安装底板102的底部形状和结构以与标准天线(例如，鲨鱼鳍式天线)安装接口相适应。

在实施方式中，卫星天线103可以为适于接收GPS和/或BDS(北斗系统)卫星信号的天线。该卫星天线103可以由介质天线和低噪声放大器(LNA)组成。通过介质天线能够完成对GPS/BDS信号的接收。LNA可以被配置成将所述介质天线接收到的卫星信号放大后输出至车内卫星定位设备。在实施方式中，LNA可以由2极放大电路组成，可以采用以下器件组合：场效应管(瑞萨)NE3509M04+射频模块(恩智浦)BGA2748或是BGA2712、以及uPC2712。在另一中实施方式中，另一种方案是LNA有3极放大电路组成，例如可以采用以下器件组合：场效应管NE3509M04+三极管BFG425+三极管BFG425。

根据本发明实施方式的矮型车载天线中使用的部件能够实现多种功能，集成度高，并且体积小巧。因此，各部件之间的位置可以根据车载天线的形状灵活设置，设置仅需考虑特定部件的设置要求即可。例如，对于卫星天线103的设置，要求其水平设置，且上方5°-10°范围内无金属遮挡。在优选的实施方式中，可以将卫星天线103通过支架(未示出)安装于安装底板102上，支架可以具有预先设置的角度，以抵消车顶的水平角度，使车载天线安装之后卫星天线103保持水平。

在优选的实施方式中，可以根据各部件的高度关系设置其在安装底板102上的安装位置，并不限于图中所示的安装位置。另外，为了便于安装，根据本发明的矮型车载天线中的各部件可以卡装在安装底板102上的预设位置，并优选地可以通过螺丝固定。

在一个实施方式中，本发明提供的矮型车载天线可以适于安装在车顶。为此，安装底板102底部可以配置有适于穿过车顶安装孔(未示出)的第一螺纹部104；以及根据本发明实施方式的车载天线还可以包括与第一螺纹部104可拆卸配合的第二螺纹部106，该第二螺纹部106的直径优选地应大于车顶安装孔以从车内固定所述车载天线。在安装天线时，将第一螺纹部104通过安装孔向车辆顶盖内侧突出，再将第二螺纹部106与第一螺纹部104的车内突出部分相配合。在实施方式中，第一螺纹部104可以是螺杆，第二螺纹部106可以为能够与该螺杆配合的组合螺母。组合螺母的结构可以包括与螺杆配合的下部螺母和上部用于与车顶连接的带爪垫圈。带爪垫圈可以当螺母旋紧时与车顶金属板连接。第一螺纹部104可以为中空结构，该中空结构可以贯穿第一螺纹部104和安装底板102，车载天线中的导线或电缆可以通过该中空结构引入车内。

在优选的实施方式中，根据本发明实施方式的矮型车载天线还可以包括：设置在外壳101和车顶之间的胶垫105。胶垫105可以具有缓冲减震作用，保护车载天线内部组件，提高车载天线使用寿命。在另一个实施方式中，根据本发明实施方式的车载天线还可以包括：设置在安装底板102和车顶之间的防水胶圈107，防水胶圈107设置在第一螺纹部104周围，即安装孔的周围，从而提高防水性能。在不同的实施方式中，胶垫105和防水胶圈107的材料可以为橡胶或硅胶。

需要说明的是，本发明的实施方式中，将天线的外壳101和安装底板102组合(例如，通过卡口卡接或通过螺丝连接)后所形成的内部空间适合于设置所描述的矮型车载天线中的各个天线功能模块或组件。例如，各个天线功能模块或组件可以通过粘贴、卡接、铆接或螺丝固定等方式设置在安装底板102或外壳101上。组合后的矮型车载天线的外形可以如图5所示。

图5是根据本发明实施方式的矮型车载天线外形示意图。如图5所示，根据本发明实施方式的车载天线在装配之后的外形(即外壳101的外形)优选为鲨鱼鳍形状。根据本发明实施方式的矮型车载天线具有紧凑的体积和低风阻外形，适于车辆高速行驶以及长时间使用。

本发明的实施方式采用LDS工艺在振子部分的基体表面形成导电图形，由此可以在基体上直接成型振子元件，这样制造的天线振子更加稳定、也可以避免车载天线内部元件的干扰，同时也可以节省出更多的设计空间，形成的导电图形即为振子元件。其中LDS工艺可以包括通过激光照射活化导电图形，以及对活化的导电图形进行金属镀。

在实施方式中，导电元件4可以包括：电感元件、电容元件、无线通信振子元件，其中，所述电感元件与所述电容元件相耦合以适于接收无线电信号；以及所述无线通信振子元件适于无线发射/接收无线通信信号。在不同的实施方式中，振子元件还可以包括：蓝牙振子元件和近场通信(NFC)振子元件。导电元件的类型和数量可以根据所需接收的信号进行选择。

在实施方式中，该方法可以包括使用激光塑料制备所述基体。激光塑料(或称为立体电路塑料)，这是一种在激光诱导下分解出金属种子的塑料，可以在激光照射区域形成连续金属。由此经过激光照射的基体表面能够形成导电图形，即导电元件。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种用于车载的组合天线振子，其特征在于，该组合天线振子包括间隔设置的AM/FM振子部分、通信振子部分、WIFI振子部分；

每个振子部分包括基体和成型在该基体表面的导电元件；

成型在所述AM/FM振子部分的基体表面的导电元件包括电感元件和电容元件，所述电感元件与所述电容元件相耦合以适于接收无线电信号；

成型在所述通信振子部分和所述WIFI振子部分的基体表面的导电元件包括无线通信振子元件，所述无线通信振子元件适于无线发射/接收无线通信信号；

所述组合天线振子还包括绝缘板，所述绝缘板设置在相邻的两个振子部分之间没有形成导电元件之处，使得相邻的两个振子部分通过所述绝缘板彼此固定在一起且间隔开；

所述通信振子部分的无线通信振子元件包括至少一个4G通信振子元件，所述WIFI振子部分的无线通信振子元件包括至少一个WIFI通信振子元件。

2.根据权利要求1所述的组合天线振子，其特征在于，所述组合天线振子还包括固定套，所述固定套设置在三个振子部分的上部和/或下部，使得三个振子部分彼此间隔地固定在一起。

3.根据权利要求2所述的组合天线振子，其特征在于，所述固定套设置在三个振子部分的下部，所述固定套包括三个插槽，三个振子部分的底部分别插入所述固定套的三个插槽。

4.根据权利要求1所述的组合天线振子，其特征在于，该组合天线振子还包括放大电路板，该放大电路板包括放大电路和多个馈电触点，每个振子部分的导电元件通过馈电触点连接到对应的放大电路。

5.根据权利要求1所述的组合天线振子，其特征在于，所述4G通信振子元件为双频微带线天线，以及所述WIFI通信振子元件为双频微带线天线。

6.根据权利要求1所述的组合天线振子，其特征在于，所述无线通信振子元件还包括蓝牙振子元件和NFC振子元件。

7.一种矮型车载天线，其特征在于，包括：相配合的外壳和安装底板以及设置在所述外壳和所述安装底板所围成的空间中的以下组件：

根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的组合天线振子；以及

卫星天线，被配置成将接收的卫星信号输出至车内卫星定位设备。

8.根据权利要求7所述的矮型车载天线，其特征在于，该矮型车载天线的外形为鲨鱼鳍形状。

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