CN106688140A

CN106688140A - 天线模块

Info

Publication number: CN106688140A
Application number: CN201580048241.6A
Authority: CN
Inventors: C·格内特; D·席尔瓦
Original assignee: Hirschmann Car Communication GmbH
Current assignee: Hirschmann Car Communication GmbH
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2017-05-17
Also published as: US10283853B2; WO2016038102A1; US20170229768A1; DE102015217243A1; EP3192126A1

Abstract

一种天线系统(1)，包括：壳体(2)，在该壳体中设置有电路板；以及至少一个天线元件(8)，至少一个天线元件(8)设置在覆盖件内部，其中优选在壳体(2)内部设置有不带有天线元件(8)的主电路板(11)，并且与所述主电路板(11)间隔开距离地且在壳体(2)外部设置天线电路板(12)，其中所述至少一个天线元件(8)设置在所述天线电路板(12)上。

Description

天线模块

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的特征的天线系统，其具有壳体，在该壳体中设置有电路板；以及具有至少一个天线元件，所述至少一个天线元件设置在覆盖件内部。

背景技术

同类型的天线系统由DE102012208303A1已知。该在此公开的天线系统(称为天线模块)具有壳体，在该壳体中设置有电路板。所述电路板称为天线电路板。在所述天线电路板的上侧上设置有多个同类的或者彼此不同的天线元件，所述天线元件在天线电路板上具有其相应的馈入点。在这些天线元件之间设置有屏蔽板，由此由相应的天线元件所发射的和/或所接收的高频信号不会相互干扰。

在所述天线电路板的下侧上设置有电子电路，该电子电路继续处理由天线元件所接收的高频信号，或者处理应当经由天线元件发射的信号。在天线电路板下方又设置了另外的屏蔽板，以便阻隔来自于天线模块的高频辐射或者向天线模块中的入射。所述电子电路与天线元件的馈入点接触，从而相应的天线元件的馈入点(也称为足点)直接与所配属的电子电路连接。

所述天线元件设置在外覆盖件下方。所述天线模块与其外覆盖件穿过在车辆的车身金属板中的开口，从而一方面在外覆盖件之下的天线元件越过车身金属板的表面向外伸出，由此所要接收的高频信号对于天线元件是能够接收到的。此外由此能够实现，使得所述天线元件能够发射高频信号，而这不会被由有导电能力的材料制成的车身金属板阻止。另一方面，所述天线模块的壳体设置在车身金属板下方，由此该天线模块可以设置和固定在此结构空间中。

因此，所述设置于天线电路板上的电子电路也在高频区域中工作，从而需要在天线电路板下方设置屏蔽板。因此，此外在天线电路板上的电子电路中不仅在高频区域中而且也在中频区域或者低频区域中工作。

发明内容

本发明的目的在于，就结构而言改进同类型的天线系统，使其性能得以改善。

该目的通过权利要求1的特征来实现。

按照本发明，在壳体内部设置带有或者不带有天线元件的主电路板，并且与该主电路板间隔开距离地且在壳体外部设置至少一个天线元件。在此情形中，位于壳体外部的所述至少一个天线元件被直接接通，例如通过直接连接的电缆或者插接连接器，从而能够以有利的方式省去用于所述至少一个天线元件的载体(例如天线电路板)。

替代于此或者补充于此，按照本发明，在优选的实施方式中，在壳体内部设置不带有天线元件的主电路板，并且与该主电路板间隔开距离地且在壳体外部设有天线电路板，其中所述至少一个天线元件设置在所述天线电路板上。

由此，对于所述两种方案，以有利的方式可以使得以高频工作的区域与以中频和/或低频工作的区域分离。这表示，以有利的方式，带有电子电路的主电路板可以设置在壳体中并且在低频或中频区域工作，并且通过所述壳体屏蔽高频信号。同时，存在这样的天线电路板，该天线电路板载有至少一个天线元件，但也可载有多个天线元件，并且由此能够最优地协调于在高频区域中的运行。此外，通过分离所述两个电路板，能够实现天线系统在所提供的结构空间中最优的设置。从而在天线系统应用在车辆中时，将天线电路板设置在与车身金属板所位于的平面相同的平面上或者优选略高于车身金属板所位于的平面上，以便获得最优的发送性能和/或接收性能。同时，壳体可以连同设置于其内的主电路板设置以及固定在车身金属板下方。这以有利的方式独立于天线电路板的设置而实现，当主电路板和天线电路板的配属的连接点(亦即在天线电路板上的天线元件的足点和在主电路板上所配属的馈入点)不是刚性地彼此连接，而是例如通过插接连接器、电缆等实现为柔性的连接时。通过在主电路板相应的馈入点和天线电路板所配属的足点之间的电连接(在发送高频信号的情形中，否则反之)，所述两个电路板之间的距离也可以被改变，以便最优地利用结构空间，从而补偿公差以及从而能够在天线系统应用在车辆中的情形中适配于不同厚度的车身金属板。

在本发明的改进方案中，壳体具有至少一个开口，其用于穿过用于连接主电路板与天线电路板的工具。在天线电路板上设置有所述至少一个天线元件，该天线元件的足点在天线电路板上。这是在天线电路板上的有导电能力的接触区域。同样，主电路板具有配属的接触点，该接触点与下游连接的电子电路连接。为了使所述两个接触点能够彼此连接，以便通过天线元件发射电子电路的信号，或者将由所述至少一个天线元件所接收的高频信号输送到所配属的电子电路，设置工具如电缆、插接连接器或类似件，所述工具穿过壳体的开口。在此可以想到的是，例如为每个电缆预留一个自身的开口，或者根据天线元件的数量组合多个电缆，或者组合所有电缆，以便使所述电缆穿过一个开口，由此所述电缆能到达壳体中并在那里被接通。同样的情形也适用于插接连接器。在此，在壳体中的所述至少一个开口一方面被选择为这样大，使得用于连接主电路板与天线电路板的工具能够穿过，然而不能显著地更大，以便在壳体由有导电能力的材料(例如锌压铸件)制成的情形中实现位于壳体中的主电路板连同其至少一个电子电路的良好的电屏蔽。

在本发明的一种优选实施方式中规定，作为用于连接天线电路板的工具，主电路板具有插接连接器并且天线电路板具有与所述插接连接器相对应的插接连接器。由此能够以简单的形式实现，模块化地构造天线系统，由此所述天线系统能够更容易地安装。从而所述天线电路板可以设有天线元件和所配属的插接连接器，并且构成天线系统的第一模块。同样，所述主电路板设有电子电路，并且设置在壳体中，其中在主电路板上的插接连接器穿过在壳体中的开口向外伸出。由此构成另一模块。当所述两个模块安装在它们的安装位置时，可以通过将彼此相应的两个插接连接器简单地插合，快速地和简单地建立在天线电路板和主电路板之间的电连接。从而例如可选地设置于壳体中或者覆盖件下方的天线电路板可以设置和固定在其安装位置处。在完成这点之后，第二模块与已经安装的第一模块通过插接连接器插合，并且同样设置以及固定在其指定地点处。不言而喻，相反的步骤也是可以想到的。

附图说明

本发明其他的设计方案在从属权利要求中给出。这些设计方案将在下文中参考附图进行说明并且详细阐述。

在附图中，作为按照本发明的天线系统的优选应用情形示出该天线系统在车辆中的安装。

具体实施方式

优选，车辆带有天线系统，该天线系统具有壳体，在该壳体中设置有电路板；并且该天线系统具有至少一个天线元件，其中所述至少一个天线元件设置在覆盖件内部，其中在设置于车辆的车身金属板的一侧上的壳体的内部设置有不带有天线元件的主电路板，并且与主电路板间隔开距离地且在壳体外部设有设置于车辆的车身金属板的另一侧上的天线电路板，所述至少一个天线元件设置在所述天线电路板上。

尽管按照本发明的天线系统在车辆中的这种应用是优选的，下文中的说明虽然也专门针对这种应用情形的，但是不限于这种应用情形。

图1详细示出天线系统1的立体视图，该天线系统具有壳体2。在该天线系统1的该应用情形中设有天线罩3，该天线罩在从外部观察车辆时可见(例如在车辆的顶盖上)。此外，所述天线系统1具有外覆盖件4。用附图标记5表示壳体2的上侧，以及用附图标记6表示可选的天线罩3的下侧。附图标记7表示外覆盖件4的外部轮廓。

图2从另一视角示出天线系统1的立体视图，其中可见在图1中已经描述过的元件。

图3基于在图1和图2中所示出的图示，部分示出了天线系统1的详细图示。在此尤其可见的是，在壳体2的上侧5上方，天线元件超过上侧5伸出。虽然在图3中仅示意地示出了一个天线元件8，但是还可以存在多个同类的或者彼此不同的天线元件。

因此由图3可见，在此还未示出的天线电路板以至少一个天线元件8设置在外覆盖件4内部。这具有如下优点，所述至少一个天线元件8针对外部影响受到保护。所述外部影响可以是在安装或者储藏天线系统1期间的机械损害。但所述外覆盖件4还可以尤其是在没有天线罩3存在时，在车辆运行期间针对外部影响如雨、雪、风等保护所述至少一个天线元件8。在此情形中，所述外覆盖件4构成为整面的(向外)并且带有用于装入带有所述至少一个天线元件8的天线电路板的开口(向下朝向壳体2)。在此情形中，所述外覆盖件4构成天线罩，所述至少一个天线元件8或者多个天线元件能够从下方装入该天线罩中，并且当所述外覆盖件4构成为整面的、亦即封闭的时，则当所述外覆盖件穿过在车身金属板中的开口时向外封闭在车辆的车身金属板中的开口。

作为备选，在图3中示出，所述外覆盖件4由支柱9连同处于所述支柱之间的凹部10构成，并且所述外覆盖件具有用于装入带有至少一个天线元件8的天线电路板的开口。这种构成为支柱型式的外覆盖件4提供了针对处于其下方的元件的机械防护，所述元件尤其是所述至少一个天线元件8以及所述天线电路板。因为这种构成为支柱型式的外覆盖件4不针对水、湿气、雪、污垢颗粒等进行保护，所以在进行了天线系统1完全安装之后，还需要在外覆盖件4之上叠装在图3中示出的天线罩。在此可以想到，在壳体2上既固定外覆盖件4，又固定天线罩3，并且因此将整个天线系统作为一个模块来安装。但也可以想到的是，将所述外覆盖件4固定在壳体5上并且安装该模块，其中紧接着安装用于完全地保护处于下方的元件的天线罩3。

所述带有支柱9的外覆盖件4可以作为一件式的构件例如通过塑料注塑工艺制成。支柱9和处于所述支柱之间的开口10的设计方式尤其是由从外部作用在外覆盖件4上的机械力所决定。

最后，在图4中在剖面图中能够非常好地看出天线系统1的结构。在该图中，示例地借助于未详细示出的车辆阐述了天线系统1的结构和安装。但也可以想到，在图4中示出的天线系统1的原则上的结构还可以以其它方式安装，亦即安装在车辆外部。

在壳体2中设置有主电路板11，该主电路板不载有任何的天线元件。为此，所述主电路板8包括一个或多个电子电路，借助所述电子电路可以实现，对输送给这种电路的信号进行处理，由此这些信号可以通过天线元件8被高频地发射。为此，作为备选或作为补充，通过所述至少一个天线元件8所接收的高频信号可以输送给所配属的电子电路、在那里进行处理并且输送给后续的连接的电子设备。与主电路板11间隔开距离地且在壳体2的外部设有天线电路板12，其中所述至少一个天线元件8、优选如在图4中所示的多个天线元件8设置在天线电路板12上。原则上示出，在主电路板11上的电子电路的至少一个接触点通向插接连接器13，并且与之类似，天线元件8的接触点(优选为足点)通向天线电路板12的插接连接器14。通过所述两个插接连接器13、14实现在主电路板11上的电子电路和在天线电路板12上的所配属的天线元件8之间的电接通。然而所述主电路板11也可以(虽然未示出)具有一个天线元件或者多个天线元件，例如用于Wifi、蓝牙等。

在安装天线系统1到车辆上的情形中示出，所述安装在车身金属板15的区域中进行。车辆的所述车身金属板15例如可以是顶盖、后备箱盖等。为了使用于连接主电路板11(更准确地说是其电子电路)与天线电路板12(更准确地说是其天线元件8)的工具能够穿过车身金属板15，要求至少该车身金属板15具有开口16。补充于此，所述壳体2也具有开口，从而所述两个对应的用于插合的插接连接器13、14能够穿过车身区域15的开口以及在壳体2中的开口。也可以想到，所述插接连接器14设置在天线电路板12上，而从壳体2引出电缆，在该电缆的端部处设置有插接连接器13。由此提高了在车身金属板15之下安装壳体2的灵活度。还可以想到的是，所述插接连接器13从壳体2伸出，并且所述插接连接器14设置在电缆的端部处，该电缆的另一端部与天线电路板12连接。同样可以想到的是，电缆既从主电路板11、又从天线电路板12出发，其中分别在电缆的端部设置有插接连接器13、14。带有电缆的方案尤其是在当所述壳体2不是如图4所示出的那样直接邻近于天线电路板12，而是设置为远离该天线电路板时具有优点。在图4中示出的带有两个直接插合的插接连接器13、14的构造由于与其相关联的短的信号路径是尤其优选的，所述插接连接器分别设置在主电路板11或者天线电路板12上。

没有示出但却存在的是，所述天线电路板12通过连接装置设置并且固定在主电路板11上和/或壳体2上和/或车身金属板15上。这样的连接装置如螺栓、锁止连接件等是必需的，以便将整个天线系统1实现为在完成状态中一件式的系统，以便由此简化这样的一件式的天线系统1的安装。为了所述安装，将整个单元(所述天线模块)从内部(在车辆内部)向外部(在车辆外部)安装，其中设置通过夹持件进行预卡锁。

在图4中为了简化未示出外覆盖件4，但该外覆盖件原则上是存在的。当所述外覆盖件4构成为整面的并且同时具有用于装入带有至少一个天线元件8的天线电路板12的开口时，可以省去附加的外罩3。尽管如此，所述外罩在外覆盖件4构成为整面的情况下是可以存在的。所述外罩3尤其是在如下情况下存在，当所述外覆盖件4由支柱9连同处于所述支柱之间的凹部10构成时，如图3所示。在所述情形中，在车身金属板中的开口16可以选择为较大的，并且至少可以对应于外覆盖件4的外部轮廓7。这有如下优点，所述外覆盖件4能够从下方穿过在车身金属板5中的开口16，以便载有外覆盖件4的壳体2能够在车身金属板15之下安装。当这完成以后，所述天线罩3能够从上方设置并且固定在车身区域15上。还可以想到，在所述外覆盖件4上方已经叠装有天线罩3，并且在车身金属板15中的开口16具有所述天线罩3的外部轮廓。因此所述带有外覆盖件4以及叠装的天线罩3的天线系统1可以从下方穿过在车身金属板15中的开口16，并且所述壳体2固定在车身金属板15下方。为此，存在相应的固定机构如螺栓、锁止连接、粘接连接等，但在图中并未示出。

附图标记列表

1. 天线系统

2. 壳体

3. 天线罩

4. 外覆盖件

5. (壳体2的)上侧

6. (天线罩3的)下侧

7. (外覆盖件4的)外部轮廓

8. 天线元件

9. 支柱

10. 凹部

11. 主电路板

12. 天线电路板

13. 插接连接器

14. 插接连接器

15. 车身金属板

16. 开口

Claims

1.一种天线系统(1)，包括：壳体(2)，在该壳体中设置有电路板；以及至少一个天线元件(8)，其中所述至少一个天线元件(8)设置在覆盖件内部，其特征在于，在所述壳体(2)内部设置带有或者不带有天线元件(8)的主电路板(11)，并且与所述主电路板(11)间隔开距离地且在所述壳体(2)外部设置所述至少一个天线元件(8)。

2.如权利要求1所述的天线系统(1)，其特征在于，在所述壳体(2)内部设置不带有天线元件(8)的主电路板(11)，并且与所述主电路板(11)间隔开距离地且在壳体(2)外部设置天线电路板(12)，其中所述至少一个天线元件(8)设置在所述天线电路板(12)上。

3.如权利要求1或2所述的天线系统(1)，其特征在于，所述壳体(2)具有至少一个开口，该开口用于穿过用于将所述主电路板(11)与天线电路板(12)连接的工具。

4.如权利要求2或3所述的天线系统(1)，其特征在于，作为用于将所述主电路板(11)与天线电路板(12)连接的工具，所述主电路板(11)具有插接连接器(13)，并且所述天线电路板(12)具有与所述插接连接器(13)对应的插接连接器(14)。

5.如权利要求1、2、3或4所述的天线系统(1)，其特征在于，所述天线电路板(12)连同所述至少一个天线元件(8)设置在所述外覆盖件(4)内部。

6.如权利要求4或5所述的天线系统(1)，其特征在于，所述外覆盖件(4)构成为整面的并且具有用于装入带有所述至少一个天线元件(8)的天线电路板(12)的开口。

7.如权利要求4或5所述的天线系统(1)，其特征在于，所述外覆盖件(4)由支柱(9)连同处于所述支柱之间的凹部(10)构成并且具有用于装入带有所述至少一个天线元件(8)的天线电路板(12)的开口。

8.如上述权利要求之任一项所述的天线系统(1)，其特征在于，所述天线电路板(12)通过连接装置设置与固定在所述主电路板(11)上和/或所述壳体(2)上。

9.如上述权利要求之任一项所述的天线系统(1)，其特征在于，除了所述外覆盖件(4)，还设有外罩(3)。

10.一种具有天线系统(1)的车辆，该天线系统包括：壳体(2)，在该壳体中设置有电路板；以及至少一个天线元件(8)，所述至少一个天线元件(8)设置在覆盖件内部，其特征在于，在设置于所述车辆的车身金属板(15)的一侧上的壳体(2)内部设置有不带有天线元件(8)的主电路板(11)，并且与所述主电路板(11)间隔开距离地且在所述壳体(2)外部设有设置于所述车辆的车身金属板(15)的另一侧上的天线电路板(12)，所述至少一个天线元件(8)设置在所述天线电路板(12)上。

11.如权利要求10所述的车辆，其特征在于，所述车身金属板(15)具有开口(16)，所述开口用于穿过用于将所述主电路板(11)与天线电路板(12)连接的工具。