CN107592947A - 包含车辆型车联网通信系统的鲨鱼鳍天线 - Google Patents

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Abstract

提供了包含车辆型车联网通信系统的鲨鱼鳍天线。本发明涉及配备有V2X通信系统的鲨鱼鳍天线，更具体地，涉及具有嵌入式AM、FM、T‑DMB、包括GPS、格洛纳斯、伽利略、XM和SIRIUS的卫星集成、Wave、Wi‑Fi和3G/4G的集成远程信息处理天线结构。本发明确保移动车辆的高效率性能，从而能够向用户的车辆、用户所期望的相邻车辆以及行人无线地提供各种频率发送/接收信号，由此提供包括基于安全的服务的集成远程信息处理服务。此外，本发明在鲨鱼鳍型天线的内部空间的适用范围内安排在其上可安装天线的固定部；产生类似于固定部形式的天线，从而能够实现小的尺寸的天线，并且由于良好的天线增益和辐射图案条件而平滑地接收各种频带的信号；并且在提供天线单元和辅助单元的形式时将天线增益和辐射图案条件组合，从而根据使用区域灵活地响应不同频带的接收信号，并且提高具有简洁的内部配置的产品的产量。

Description

包含车辆型车联网通信系统的鲨鱼鳍天线
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的配备有车联网(V2X,vehicle to everything)通信系统的鲨鱼鳍天线，更具体地，涉及安装在车辆上的集成远程信息处理天线以及使用该天线的V2X通信系统结构。
背景技术
近来，人们对作为使用信息通信技术的代表性融合行业的智能汽车越来越感兴趣。这样的智能汽车的目的是通过以下方式来向驾驶员或同行的乘客提供娱乐体验：通过信息通信技术的移植而使得用于车辆的各种App能够被使用，或者这样的智能汽车的目的是通过提供驾驶员的驾驶模式或实时交通信息来改进经济可行性和效率。此外，智能汽车的若干目的之一是从根本上防止事故或事故发生时使生命损失最小化。
今天，V2X通信作为应用信息通信技术的方法已经受到关注。V2X(车辆对基础设施、车辆对车辆、车辆对漫游等)是指可以应用于车辆的所有类型的通信方法，并且意指用于实现“连接的车辆”或“连网的车辆”的具体通信技术。在这种情况下，V2X连网基本上分为三类，即，车辆对基础设施(以下简称V2I)通信、车辆对车辆(以下简称V2V)通信以及车辆对漫游装置(vehicle-to-nomadic)(以下简称V2N)通信，并且V2X连网从安装在车辆内部/外部的天线接收无线数据，并使用该无线数据提供以驾驶员为中心的服务。AM/FM收音机、XM卫星广播、GPS、DMB等都是V2X连网的代表。在车辆内布置有使用V2X连网提供各种服务的系统。
用于发送和接收V2X通信数据的AM/FM天线、XM天线、GPS和DMB天线通过RF线缆连接至V2X通信单元，并位于车辆内部或外部。连接V2X通信的RF线缆的长度由每个天线所安装的位置决定。
为此，在常规技术中使用用于车辆的鲨鱼鳍天线的配置和操作方法。在常规技术中，通过鲨鱼鳍天线内的天线接收GPS、CDMA、DMB和AM/FM频带信号，并将所接收的信号传送至连接到接收机的RF线缆。
然而，在逐渐变得多样化的车辆通信系统中，使用RF线缆进行天线与V2X通信系统之间的连接成为误差(例如根据长度的损耗、可归因于外部无线电噪声的RF信号衰减、以及车辆内的无线电干扰信号)的原因。
发明内容
[技术问题]
做出本发明以解决上述问题，并且本发明的目的是消除用于天线与通信模块之间的连接的RF线缆(这是因为V2X通信模块和卫星集成天线被嵌入在鲨鱼鳍天线中)，并通过调整鲨鱼鳍天线中包括的DMB天线和AM/FM天线的高度来减小鲨鱼鳍天线的总尺寸。
此外，本发明的目的是提供车辆内部和外部的无线服务(例如，各种休闲服务、驾驶模式和实时交通信息)，并且通过使用天线借助用于车辆的V2X系统向驾驶员和行人提供与安全相关的信息来防止事故。
[技术解决方案]
配备有用于解决这些目的的车辆型V2X通信系统的鲨鱼鳍天线包括：电路板；安装在电路板的一个表面上的V2X通信单元；卫星集成系统单元，其被安装在电路板的与安装有V2X通信单元的表面相同的表面上，并被布置成与V2X通信单元相邻；固定部，其覆盖电路板、V2X通信单元和卫星集成系统单元，并且具有某一敞开的区域；以及耦接至固定部的顶部的天线部。
卫星集成系统单元包括GPS、格洛纳斯(Glonass)和伽利略(Galileo)中的至少一种天线，并且还包括XM/SIRIUS天线。卫星集成系统单元包括低噪声放大器(LNA)，并连接至卫星集成系统单元内的多个天线。
固定部分为上固定部、中固定部和下固定部。上固定部被配置成包围卫星集成系统单元的侧面并且将卫星集成系统单元的顶部外露。中固定部包括第一中固定部、第二中固定部、与第一中固定部的一部分和第二中固定部的一部分连接的第三中固定部、以及非连接部。下固定部被配置成包围容纳AM/FM磁体的区域并且将AM/FM磁体外露。
天线部包括3G/4G天线、V2X无源天线、AM/FM天线和DMB天线中的至少任意一个。
V2X通信单元位于电路板的中央。V2X无源天线耦接至第一中固定部和第二中固定部的顶部，并通过长度为1cm至10cm的线缆连接至V2X通信单元。AM/FM天线耦接至第三中固定部的顶部和AM/FM磁体的顶部。AM/FM天线的端部在非连接部中弯曲。DMB天线耦接至下固定部的顶部。
[有益效果]
根据本发明，配备有V2X通信系统的鲨鱼鳍天线不需要用于天线与通信模块之间的连接的RF线缆，这是因为V2X通信模块和卫星集成天线被嵌入，并且可以通过调整鲨鱼鳍天线中包括的DMB天线和AM/FM天线的高度来减小鲨鱼鳍天线的总尺寸。
此外，可以向发送和接收信号的车辆和行人提供V2X服务(包括休闲服务、驾驶模式、实时交通信息和与安全相关的信息的车辆服务)，这是因为可以使用包括车辆对基础设施(以下称为V2I)通信、车辆对车辆(以下称为V2V)通信以及车辆对漫游装置(以下称为V2N)通信的用于车辆的V2X系统以及连接至V2X系统的天线，将各种频率的发送/接收信号除了提供给用户的车辆和相邻车辆之外还提供给行人。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的安装在设备形状上的天线的图。
图2是示出根据本发明的实施例的用于固定天线的固定部的形状的图。
图3是示出根据本发明的实施例的图1的天线已经耦接至图2的固定部的图。
图4是示出在其上已经安装根据本发明的实施例的壳体的鲨鱼鳍天线的图。
图5是示出根据本发明的实施例的电路板的图。
图6是示出根据本发明的实施例的安装在电路板上的V2X通信单元的图。
图7是示出根据本发明的实施例的V2X(DSRC)无源天线的图。
图8是示出根据本发明的实施例的卫星集成系统单元的图。
图9是示出根据本发明的实施例的3G/4G天线的图。
图10是示出根据本发明的实施例的DMB天线和磁体的图。
图11是示出根据本发明的实施例的AM/FM天线和磁体的图。
具体实施方式
在下文中，参照附图详细描述根据本发明的优选实施例的构造和操作。
根据本发明的实施例的用于车辆的鲨鱼鳍天线可以包括支承部100、电路板200、固定部300、天线部400和壳体500。
图1是示出根据本发明的实施例的若干部件已经位于用于车辆的鲨鱼鳍天线中的图。图2是示出根据本发明的实施例的用于将若干部件定位在用于车辆的鲨鱼鳍天线中的固定部的图。图3示出了其中部件已经坐落于固定部中的图。图4是示出壳体已经耦接至鲨鱼鳍天线的图。图5是示出电路板的图。
支承部位于鲨鱼鳍天线的底部。电路板、固定柱和各种类型的天线布置在支承部的一个表面上。壳体耦接在电路板、固定柱和各种类型的天线上方以形成紧密型鲨鱼鳍天线结构。可以使用各种方法来执行支承部与壳体的耦接。例如，支承部和壳体可以使用螺栓和螺母来耦接。
如图5所示，电路板耦接至支承部的一个表面。在电路板的一个表面上已经形成各种类型的天线部、能够固定天线部的固定部、耦接至壳体的螺纹凹槽部、以及连接有天线部的电路布线。如图1所示，可以根据天线的类型使用AM/FM信号、T-DMB信号、卫星集成(GPS、格洛纳斯、伽利略、XM和SIRIUS)、波信号、Wi-Fi信号和3G/4G信号来提供各种服务。
固定部具有以下形式：如图2所示覆盖电路板顶部，并且能够将天线布置在特定位置，从而能够保持布置在其中的天线的特性并提高效率。固定部分为顶部、中部和底部。不同的天线根据它们的形状耦接在固定部的相应位置处。此外，固定部的划分顶部、中部和底部的位置及其形状由耦接至壳体的螺纹凹槽部和布置在固定部中的天线的形状来决定。
上固定部被配置成位于固定部的前部、包围卫星集成系统单元的位于上固定部的中央的侧面，并将卫星集成系统单元的顶部外露。此外，3G/4G天线分别耦接至除以下部分之外的剩余的上固定部的顶部的两侧：通过所述部分，卫星集成系统单元的顶部外露并且螺纹凹槽部耦接至壳体。
中固定部位于固定部的中间，并且覆盖位于电路板中央处的V2X通信单元。用于与V2X通信单元进行通信的V2X天线分别耦接至第一中固定部和第二中固定部(即中固定部的顶部的两侧)。具有长的长度的极片形式的AM/FM天线的中央部耦接至连接在第一中固定部与第二中固定部之间的第三中固定部。由于AM/FM天线的端部稍微向下弯曲，所以除了第三中固定部之外的剩余部分被指定为非连接部，在所述非连接部中，空间已经形成并且可以位于AM/FM天线的端部中。
下固定部被配置成位于固定部的后部、包围位于下固定部的中间的AM/FM磁体的侧面，并且将AM/FM磁体和AM/FM天线耦接的部分外露。此外，DMB磁体和DMB天线耦接至除以下部分之外的剩余的下固定部的顶部：通过所述部分，AM/FM磁体和AM/FM天线被耦接并且螺纹凹槽部耦接至壳体。
天线部位于鲨鱼鳍天线内，使得天线的辐射特性和效率可以最大化，并且天线部可以发送和接收各种类型的信号，并且使用该信号向驾驶员提供各种服务。天线部配备有AM/FM天线、T-DMB天线、3G/4G天线、V2X(DSRC)无源天线等。如图3所示，天线部的位置根据各个天线的特性而分布。天线部被制造成所有天线暴露于固定部的顶部的形式，其中天线被布置成用于天线的平滑的数据发送和接收，或者天线部被制造成容纳空间被布置在固定部中并且天线部的顶部露出的形式。V2X通信单元从布置在鲨鱼鳍天线中的所有天线接收无线数据，并使用诸如USB终端、以太网线缆或蓝牙的装置向驾驶员提供以驾驶员为中心的服务。
天线部可以包括在壳体内具有不同特性的多个天线。在天线之间可能产生信号干扰。如果使用滤波器来确保天线之间的隔离，则数个天线可以位于相同的空间中，这是因为不同无线电波之间的相互干扰被最小化。如果天线具有-30dB的隔离，则天线可以被认为不会相互影响。如果-30dB或更大的隔离得以确保，则即使在壳体内布置有具有不同特性的多个天线，也可以使多个天线之间的信号干扰现象最小化。因此，每个天线可以保持其独特的特性而没有任何变化。
如图4所示，壳体具有底部敞开并且其内部为空的圆顶形状。壳体具有鲨鱼鳍形状。因此，不仅在壳体耦接至车辆时的设计以及在车辆被驾驶时生成的空气阻力在壳体中被考虑，而且壳体提供豪华的设计，这是因为其被定位在车辆的顶部上，并且还具有用于在鲨鱼鳍天线内容纳元件(例如固定部和天线部)的特定长度的高度或更大的高度。
图6是示出根据本发明的实施例的安装在电路板上的V2X通信单元的图。图7是示出根据本发明的实施例的V2X(DSRC)无源天线的图。
图6的V2X通信单元接收鲨鱼鳍天线内的所有天线信息段，并且为此位于电路板的中央处，从而能够使V2X通信单元和天线的布线最小化。例如，图7的V2X天线位于中固定部的最靠近V2X通信单元的顶部的两侧上，并且通过几厘米的线缆连接至V2X通信单元。
使用V2X通信单元的V2X系统可以使用关于在用户车辆被驾驶时获得的周围车辆、道路环境等的信息来向驾驶员提供车辆自动控制和安全驾驶，并且可以通过实时地检查关于用户车辆的状态(速度、加速度、制动操作信息和GPS坐标)的信息来与周围车辆共享该信息，以确保车辆之间的稳定性。因此，用户车辆可以获得关于周围车辆的事故危险信息，因此驾驶员可以通过主动处理来防止安全事故。
详细描述基于使用V2X通信单元的V2X系统的位置的服务和使用该服务的与车辆安全相关的服务。当周围车辆的变化为阈值或更大时，确定车辆事故危险状态，这是因为在事故发生之前周围车辆的速度和加速度减小并且周围车辆的变化为预设阈值或更大。此外，制动操作突然执行并且制动操作信号增加。在这种情况下，当变化为预设阈值或更大时，确定车辆事故危险状态。当在用户车辆和/或周围车辆中检测到阈值或更大的速度、加速度或制动的操作变化时，确定将发生车辆事故。在事故发生后，周围车辆的气囊启动，同时生成气囊操作信号，并且能够抑制速度和加速度的制动的变化保持高的值(阈值或更大的值)。此外，如果发生事故，则存在以下可能性：取决于周围车辆(具体地，周围车辆是指与用户车辆相邻的前部、后部和侧面的车辆)可能发生大的事故。因此，V2X通信单元检查周围车辆位于用户车辆的哪个方向和距离。卫星集成系统单元将关于用户车辆的位置的信息传送至V2X通信单元。V2X通信单元必须能够通过考虑关于用户车辆的位置的信息和关于周围车辆的位置的信息来预先确定是否传送事故危险信息。
图8是示出根据本发明的实施例的卫星集成系统单元的图。
图8的卫星集成系统单元可以以这样的方式制造：其包括卫星集成天线，并且卫星集成系统单元的包括该天线的顶部是敞开的，以减少数据损耗。例如，如果在卫星集成天线上存在不同的金属材料，则卫星集成天线可能受到可归因于金属的干扰的影响。因此，上固定部被制造成包围卫星集成系统单元的侧面的形式，以形成容纳空间并使卫星集成系统单元的顶部敞开，从而能够减少可归因于上固定部的干扰。
连接至V2X系统的卫星集成天线包括能够被提供GPS(美国)、格洛纳斯(俄罗斯)和伽利略(欧洲)的卫星频率的天线。因此，卫星集成天线可以在世界任何地方使用，可以配备更精确的位置服务，并且可以向车辆的内部/外部提供诸如车辆的位置和速度驾驶信息的与安全相关的服务。此外，卫星集成系统的总尺寸可以减小，这是因为卫星无线电系统XM/SIRIUS天线是一体设计的，并且共同使用GPS、格洛纳斯、伽利略和低噪声放大器(LNA)。
图9是示出根据本发明的实施例的3G/4G天线的图。
图9的3G/4G天线负责接收用于车辆的天线的信号中的3G/4G信号。3G/4G天线位于上固定部的顶部的两侧上，以在车辆内提供3G/4G通信的良好环境。3G/4G天线根据天线的长度和形状具有不同的频率范围和接收速率。因此，3G/4G天线的长度和形状可以根据阻抗匹配值而改变，使得3G/4G天线可以接收3G/4G信号的频带。特别地，3G/4G天线可以接收1750MHz至1870MHz频带的超高频。由于用于接收超高频的天线可以以较短的长度工作，所以它们可以形成为与上固定部的顶部的两侧的形状类似的形式，并且可以包括在电路板上直立的3G/4G天线连接部。
图10是示出根据本发明的实施例的DMB天线和磁体的图。
图10的DMB天线是用于接收数字多媒体广播(DMB)频带的信号并且被设置在片中的元件，其中在下固定部的顶部上形成天线图案。因此，DMB天线可以形成为与下固定部的顶部类似的形状。在这种情况下，DMB天线可以被设置成根据使用了根据本发明的鲨鱼鳍天线的区域来接收地面数字多媒体广播(TDMB)和HSDPA信号、数字音频广播频带III(DABIII)和DAB-L信号、以及GSM信号(GSM850/1900)。
也就是说，根据本发明的DMB天线可以分为韩国使用、北美使用和欧洲使用。因此，DMB天线必须被制造成使得它对应于每个国家采用的通信标准，这是因为根据上述通信标准，每个国家的频带是不同的。DMB天线可以被设置成接收在韩国使用的地面数字多媒体广播(TDMB)和HSDPA信号，可以被设置成接收GMS信号(即北美的频带)，并且可以被设置成接收数字音频广播频带III(DABIII)和DAB-L信号(即欧洲的频带)，但是本发明不限于此。DMB天线可以被设置成能够平滑地接收每个国家的频率的各种形式。
同时，DMB磁体被施加到下固定部的顶部，并且DMB天线被印刷在DMB磁体的一侧上。因此，可以降低DMB天线的高度，可以通过施加不同的导磁率值来抑制可归因于由另一天线生成的电磁波的干扰，可以通过抑制线的EMI来防止信号的突然变化，并且可以降低不必要的噪声，从而能够基于改进的图像提供地面波服务。
图11是示出根据本发明的实施例的AM/FM天线和磁体的图。
图11的AM/FM天线可以接收AM/FM信号，以在结合无线电系统操作时提供基于语音的地面波服务。AM/FM天线是具有长的长度的极片形式。AM/FM天线的顶部连接至位于下固定部的中间的AM/FM磁体。AM/FM天线的中部耦接至连接在第一中固定部与第二中固定部之间的第三中固定部。AM/FM天线的端部稍微向下弯曲。除第一中固定部、第二中固定部和第三中固定部之外的部分被指定为非连接部分，并且在非连接部分中形成空间。
AM/FM磁体是用于抑制AM/FM天线的干扰波的元件。如果在鲨鱼鳍天线中布置有具有不同功能的各种类型的RF部件，或者在鲨鱼鳍天线中布置有工作在不同频带的天线，则不同的导磁率的值被施加于每一部件。因此，无线电波的发送和接收是平滑的，天线的高度减小，并且线的EMI被抑制。
如上所述，通过保证移动车辆中的高效性能，以及通过经由各种频率的发送/接收信号无线地提供涉及用户想要的对行人和相邻车辆以及用户的车辆的安全的服务，配备有V2X通信系统的鲨鱼鳍天线可以具有以下效果。
首先，鲨鱼鳍天线提供各种频率的远程信息处理，这是因为V2X通信单元和天线是集成的。
第二，鲨鱼鳍天线可以通过为V2X通信单元和所有布置的天线提供优化的安排来减少通信线缆的使用。
第三，鲨鱼鳍天线不需要单独的RF线缆，这是因为它直接连接至卫星集成系统单元。
第四，鲨鱼鳍天线使无线电信号的损耗最小化，这是因为V2X通信单元和V2X天线通过长度为几厘米的线缆连接。
第五，鲨鱼鳍天线可以在世界任何地方使用，这是因为它在卫星集成系统单元内接收GPS/格洛纳斯/伽利略卫星频率，并可以被提供更精确的位置服务。因此，使用鲨鱼鳍天线的产品的平台成为可能。
第六，鲨鱼鳍天线可以减小天线的尺寸，这是因为卫星集成系统单元内的卫星集成天线和XM/SIRIUS天线共享LNA。
配备有车辆型V2X通信系统的鲨鱼鳍天线被配置成以下集成系统：其具有嵌入在鲨鱼鳍天线中的V2X系统，并且提供包括基于车辆安全的服务的集成远程信息处理服务。
此外，其中可以布置天线的固定部在适用范围内被布置在根据实施例的鲨鱼鳍型天线内的空间中，并且天线被制造成与固定部类似的形式。因此，天线可以以对于天线相对较小的尺寸实现，并且可以平滑地接收各种频带的信号，这是因为天线的增益和辐射图案条件优异。通过不同地提供天线单元和辅助单元的形状以及元件的各种组合，可以灵活地处理根据使用区域而不同的频带的信号的接收。此外，可以通过简单的内部结构和紧凑的构造来提高产品的批量生产。
如上所述，本发明所属领域的技术人员将理解，本发明可以以其他详细形式实施，而不改变本发明的技术精神或本质特征。因此，应当理解，上述实施例仅是说明性的而不是限制性的。还应当注意，所示的流程图仅仅是为了实现实施本发明的最优选结果而示出的顺序次序，并且可以提供其他附加步骤或者可以删除一些步骤。
此外，本说明书并不旨在通过所提出的详细术语来限制本发明。因此，虽然已经结合上述实施例详细描述了本发明，但是本发明所属领域的普通技术人员可以在不脱离本发明的技术精神的情况下变更、改变和修改实施例。
附图标记的说明
100-支承部 200-电路板
300-固定部 301-上固定部
302-中固定部 303-第一中固定部
304-第二中固定部 305-第三中固定部
306-非连接部 307-下固定部
400-天线部 401-V2X通信单元
402-V2X(DSRC)无源天线 403-卫星集成系统单元
404-3G/4G天线 405-DMB天线
406-DMB磁体 407-AM/FM天线
408-AM/FM磁体 500壳体

Claims (15)

1.一种配备有车辆型V2X通信系统的鲨鱼鳍天线，包括：
电路板；
安装在所述电路板的一个表面上的V2X通信单元；
卫星集成系统单元，所述卫星集成系统单元被安装在所述电路板的上面安装有所述V2X通信单元的同一表面上，并且被布置成与所述V2X通信单元相邻；
固定部，所述固定部覆盖所述电路板、所述V2X通信单元和所述卫星集成系统单元，并且所述固定部具有某一敞开的区域；以及
耦接至所述固定部的顶部的天线部。
2.根据权利要求1所述的鲨鱼鳍天线，其中，所述V2X通信单元位于所述电路板的中央。
3.根据权利要求1所述的鲨鱼鳍天线，其中，所述卫星集成系统单元包括GPS、格洛纳斯和伽利略中的至少一种天线。
4.根据权利要求3所述的鲨鱼鳍天线，其中，所述卫星集成系统单元还包括XM/SIRIUS天线。
5.根据权利要求1所述的鲨鱼鳍天线，其中，所述卫星集成系统单元包括低噪声放大器(LNA)，并且连接至所述卫星集成系统单元内的多个天线。
6.根据权利要求1所述的鲨鱼鳍天线，其中，所述固定部被分为上固定部、中固定部和下固定部。
7.根据权利要求6所述的鲨鱼鳍天线，其中，所述天线部包括3G/4G天线、V2X无源天线、AM/FM天线和DMB天线中的至少任意一个。
8.根据权利要求6所述的鲨鱼鳍天线，其中，所述上固定部包围所述卫星集成系统单元的侧面并且将所述卫星集成系统单元的顶部外露。
9.根据权利要求7所述的鲨鱼鳍天线，其中，所述3G/4G天线耦接至所述上固定部的顶部。
10.根据权利要求6所述的鲨鱼鳍天线，其中，所述中固定部包括第一中固定部、第二中固定部、与所述第一中固定部的一部分和所述第二中固定部的一部分连接的第三中固定部、以及非连接部。
11.根据权利要求7所述的鲨鱼鳍天线，其中，所述V2X无源天线耦接至所述第一中固定部和所述第二中固定部的顶部。
12.根据权利要求7所述的鲨鱼鳍天线，其中，所述V2X无源天线通过长度为1cm至10cm的线缆连接至所述V2X通信单元。
13.根据权利要求7所述的鲨鱼鳍天线，其中：
所述AM/FM天线耦接至所述第三中固定部的顶部和AM/FM磁体的顶部，并且所述AM/FM天线的端部在所述非连接部中弯曲。
14.根据权利要求7所述的鲨鱼鳍天线，其中，所述下固定部包围容纳AM/FM磁体的区域并且将所述AM/FM磁体外露。
15.根据权利要求7所述的鲨鱼鳍天线，其中，所述DMB天线耦接至所述下固定部的顶部。
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