CN108288746A

CN108288746A - 车辆天线系统

Info

Publication number: CN108288746A
Application number: CN201711393244.0A
Authority: CN
Inventors: 佐佐木章
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2018-07-17
Also published as: EP3340373A1; JP2018101956A; US20180175492A1

Abstract

一种车辆天线系统，包括：设置在车辆的前窗眉上的移动电话天线；设置在车辆的风挡上的专用短程通信天线；以及设置在车辆的前仪表盘内部的全球定位系统(GPS)天线。例如，前窗眉包括车辆的风挡所附接至的前表面以及与前表面相对的后表面，并且移动电话天线被布置在后表面侧。

Description

车辆天线系统

技术领域

本公开内容涉及车辆天线系统。

背景技术

在现有技术中，已知用于车辆的鲨鱼鳍型天线装置，其包括移动电话天线、车辆间通信天线以及全球定位系统(GPS)天线(例如，参见公开号为2015-139211(JP 2015-139211A)的日本未审查专利申请)。

发明内容

然而，由于上文所描述的天线装置安装在车顶的上表面上，因此车辆高度或空气阻力会增加。

因此，本公开内容的一方面提供了一种包括多个天线的车辆天线系统，与天线被设置在车顶的上表面上的方面相比，该系统能够降低车辆高度和空气阻力。

本公开内容的第一方面涉及一种车辆天线系统，该车辆天线系统包括设置在车辆的前窗眉(front header)上的移动电话天线，以及设置在车辆的风挡上的专用短程通信天线。

根据该方面，由于移动电话天线被设置在车辆的前窗眉上，因此移动电话天线不会突出至车顶的上表面。因此，与移动电话天线被设置在车顶的上表面上的方面相比，可以降低车辆高度或空气阻力。另外，根据该方面，由于专用短程通信天线被设置在车辆的风挡上，因此专用短程通信天线不会突出至车顶的上表面。因此，与专用短程通信天线被设置在车顶的上表面上的方面相比，可以降低车辆高度或空气阻力。

在根据本公开内容的第一方面的车辆天线系统中，前窗眉可以包括车辆的风挡所附接至的前表面以及与前表面相对的后表面，移动电话天线可以被布置在后表面侧。

通过将移动电话天线布置在前窗眉的后表面侧，即使车辆倾覆或碰撞，也可以极大地降低移动电话天线被损坏的可能性。

在根据本公开内容的第一方面的车辆天线系统中，在风挡的前视图中，移动电话天线可以被布置在前窗眉与顶置控制台之间，该顶置控制台布置在车辆的舱顶的前中央部。

通过在风挡的平面图中将移动电话天线布置在前窗眉与顶置控制台之间，可以避免阻挡车辆的驾驶员的前向视野。

在根据本公开内容的第一方面的车辆天线系统中，移动电话天线可以包括上面形成有辐射元件和接地部的基板，并且接地部可以被接地至前窗眉。

由于通过将接地部接地至前窗眉而增加了接地部的电位的稳定性，因此可以提高移动电话天线的天线增益。

根据本公开内容的第一方面的车辆天线系统还可以包括设置在风挡上的地面数字电视广播天线。在风挡的前视图中，地面数字电视广播天线可以位于移动电话天线与专用短程通信天线之间。

根据该方面，移动电话天线、专用短程通信天线和地面数字电视广播天线可以被布置成彼此分开。因此，可以进一步降低移动电话天线、专用短程通信天线和地面数字电视广播天线之间的无线电波的干扰程度。

根据本公开内容的第一方面的车辆天线系统还可以包括设置在风挡上的第一地面数字电视广播天线以及设置在风挡上的第二地面数字电视广播天线。在风挡的前视图中，第一地面数字电视广播天线可以位于移动电话天线与专用短程通信天线之间，并且在风挡的前视图中，移动电话天线可以位于第一地面数字电视广播天线与第二地面数字电视广播天线之间。

根据该方面，移动电话天线、专用短程通信天线、第一地面数字电视广播天线和第二地面数字电视广播天线可以被布置成彼此分开。因此，可以进一步降低移动电话天线、专用短程通信天线、第一地面数字电视广播天线和第二地面数字电视广播天线之间的无线电波的干扰程度。

根据本公开内容的第一方面的车辆天线系统还可以包括设置在车辆的前仪表盘内部的GPS天线。

根据该方面，由于GPS天线被设置在车辆的前仪表盘的内部，因此GPS天线不会突出至车顶的上表面。因此，与GPS天线被设置在车顶的上表面上的方面相比，可以降低车辆高度或空气阻力。

本公开内容的第二方面涉及一种车辆天线系统，该车辆天线系统包括设置在车辆的风挡上的专用短程通信天线，以及设置在车辆的前仪表盘内部的GPS天线。

本公开内容的第三方面涉及一种车辆天线系统，该车辆天线系统包括设置在车辆的前窗眉上的移动电话天线，以及设置在车辆的前仪表盘内部的GPS天线。

在根据本公开内容的第一方面至第三方面的车辆天线系统中，在从上方观看车辆时，GPS天线可以被布置在车辆的前窗眉与擦拭车辆的风挡的雨刷的收纳位置之间。

根据该方面，进一步降低了由于导电构件(例如雨刷或前窗眉)造成的对GPS天线所发送和接收的无线电波的阻挡程度。因此，可以进一步降低在车辆的纵向方向上GPS天线的方向性的减损程度。

在根据本公开内容的第一方面和第二方面的车辆天线系统中，专用短程通信天线可以被布置在车辆的风挡的区域中除了擦拭风挡的雨刷的擦拭区域之外的非擦拭区域中。

根据该方面，进一步降低了由于雨刷的擦拭操作造成的对专用短程通信天线所发送和接收的无线电波的阻挡程度。因此，可以进一步降低在车辆的纵向方向上专用短程通信天线的方向性的减损程度。

使用根据本公开内容的方面的车辆天线系统，即使在包括多个天线时，也可以抑制车辆高度或空气阻力。

附图说明

下面将参照附图来描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术意义和工业意义，其中，类似的附图标记指代类似的元件，在附图中：

图1是示出车辆天线系统的配置的示例的图；

图2是示出车辆的顶部侧框架结构的示例的图；

图3是示出移动电话天线的布置的示例的截面图；

图4是示出专用短程通信天线和地面数字电视广播天线的布置的示例的图；以及

图5是示出GPS天线的布置的示例的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来描述本公开内容的实施方式。

图1是示出车辆天线系统的配置的示例的图。图1是示出从车辆50上方观察的车辆50的图。“FR”指示车辆50的前面，“LH”指示车辆50的左侧。

图1示出的车辆天线系统100是安装在车辆50上的天线系统的示例，并且车辆天线系统100包括向车辆50的外部发送无线电波或从车辆50的外部接收无线电波的多个天线。车辆天线系统100包括电话天线10、专用短程通信天线20以及GPS天线30。

本公开内容的实施方式中的电话天线10是作为用于移动电话的天线的移动电话天线的示例。电话天线10被设置在车辆50的前窗眉2中。经由电缆12将电话天线10连接至通信模块11。通信模块11被设置在车辆50的车舱中的前仪表盘53内部。

电话天线10是发送或接收无线电波(例如，具有800MHz的中心频率的频带的无线电波)的天线的示例，该天线被用在根据预定无线通信标准进行通信的移动电话中。无线通信标准的具体示例包括第三代移动通信技术(3G)、长期演进(LTE)以及第四代移动通信技术(4G)。

通信模块11是发送和接收装置，该装置使用电话天线10将在车辆50中检测的数据(例如，车辆50的位置数据)上传至预定中心，或使用电话天线10获取从预定中心分发的数据。为了获取车辆50的位置数据，GPS天线被连接至通信模块11或内置在通信模块11中。连接至通信模块11或内置在通信模块11中的GPS天线可以是不同于GPS天线30的天线，并且该GPS天线可以是GPS天线30。

本公开内容的实施方式中的专用短程通信天线20是用于专用短程通信的天线的示例。专用短程通信天线20被设置在车辆50的风挡3上。经由电缆22将专用短程通信天线20连接至电子控制单元(ECU)21。ECU 21被设置在前仪表盘53内部。

专用短程通信天线20是用于专用短程通信(DSRC)的天线的示例。在专用短程通信中，例如，使用具有760MHz、5.8GHz或5.9GHz的中心频率的频带的无线电波。专用短程通信天线20是用于发送或接收如上所述频带的无线电波的天线的示例。专用短程通信用于智能运输系统(ITS)、车联网(Vehicle to Everything，V2X)通信等。更具体地，专用短程通信用于本车辆与另一车辆之间的车辆间通信、基础设施与本车辆之间的道路与车辆通信、行人与本车辆之间的行人与车辆通信等。

ECU 21是通过以下方式执行驾驶辅助控制以防止与另一车辆碰撞的控制单元：使用专用短程通信天线20将指示车辆50的行为的行为数据发送至其他车辆，或使用专用短程通信天线20从其他车辆接收同样的数据。可替选地，ECU 21是使用专用短程通信天线20向通行闸发送在自动收费系统中使用的数据或从通行闸接收所述数据的控制单元。

本公开内容的实施方式中的GPS天线30是GPS天线的示例。GPS天线30被设置在前仪表盘53内部。经由电缆32将GPS天线30连接至ECU 21。

ECU 21具有以下功能：通过使用GPS天线30从GPS卫星接收无线电波来检测指示车辆50的位置的位置数据。ECU 21例如使用用于上述驾驶辅助控制的位置数据来以高精度支持车辆50的驾驶。

虽然GPS天线30被连接至与专用短程通信天线20所连接的ECU相同的ECU 21，但是根据GPS天线30的使用，GPS天线30还可以连接至与专用短程通信天线20所连接的ECU不同的ECU。

电缆12、22包括沿着车辆50的右前柱和左前柱(所谓的A柱)之中的右前柱6a而布线的一部分。电缆12、22中的至少一个电缆可以沿着左前柱6b布线。电缆12、22、32的具体示例包括同轴电缆。

在图1中，电缆12、22、32被用实线示出，以使得容易看到布线的示例，但是从适销性、设计性等观点来看，实际上布线不会被乘员看到。

如上面所描述的，根据车辆天线系统100，由于电话天线10被设置在车辆50的前窗眉2中，因此电话天线10不会突出至车辆50的顶部56的上表面。因此，与电话天线10被设置在顶部56的上表面上的方面相比，可以降低车辆高度或空气阻力。另外，根据车辆天线系统100，由于专用短程通信天线20被设置在车辆50的风挡3上，因此专用短程通信天线20不会突出至车辆50的顶部56的上表面。因此，与专用短程通信天线20被设置在顶部56的上表面上的方面相比，可以降低车辆高度或空气阻力。另外，根据车辆天线系统100，由于GPS天线30被设置在车辆50的前仪表盘53内部，因此GPS天线30不会突出至车辆50的顶部56的上表面。因此，与GPS天线30被设置在顶部56的上表面上的方面相比，可以降低车辆高度或空气阻力。

接下来，将更详细地描述车辆天线系统100的配置。

图2是示出车辆的顶部侧框架结构的示例的图。在图2中，“FR”指示车辆50的前面，“LH”指示车辆50的左侧，并且“UP”指示车辆50的上侧。

图2示出的框架结构包括一对右侧梁1a和左侧梁1b、一对右中柱和左中柱7(仅示出了左中柱)、一对右前柱6a和左前柱6b、以及前窗眉2。

侧梁1a、1b是沿车辆50的纵向方向延伸的钢板构件。中柱7是在车辆50的纵向方向上的中间部分沿车辆50的垂直方向延伸的钢板构件。前柱6a、6b是相对于侧梁1a、1b延伸至车辆50的前侧的钢板构件。右前柱6a的车辆后侧端部连接至侧梁1a的车辆前侧端部，左前柱6b的车辆后侧端部连接至侧梁1b的车辆前侧端部。

前窗眉2是相对于侧梁1a、1b在车辆50的前侧沿车辆的宽度方向(车辆50的横向方向)延伸的钢板构件。前窗眉2的车辆右侧端部连接至右前柱6a的车辆后侧端部和侧梁1a的车辆前侧端部。前窗眉2的车辆左侧端部连接至左前柱6b的车辆后侧端部和侧梁1b的车辆前侧端部。

图3是示出移动电话天线的布置的示例的截面图。图3示出了与车辆50的横向方向上的直线垂直的截面。前窗眉2是包括前表面2a和后表面2b的平板状部分，其中风挡3附接至前表面2a，后表面2b在与前表面2a相对的一侧上。风挡3的上边缘部附接至前表面2a。作为移动电话天线的示例的电话天线10被布置在后表面2b侧。

通过将电话天线10布置在前窗眉2的后表面2b侧，即使车辆50由于翻车等而倾覆或者从前方或侧面碰撞，也可以极大地降低电话天线10被损坏的可能性。当电话天线10用于向预定中心通知车辆50的碰撞事故等的紧急呼叫服务时，电话天线10布置在前窗眉2的后表面2b侧是特别有利的。

在风挡3的前视图中，图3示出的电话天线10被布置在前窗眉2与顶置控制台8之间。顶置控制台8是被布置在车辆50的舱顶的前中央部的控制台的示例。顶置控制台8设置有以下中的至少一个：地图灯、用于打开和关闭天窗的开关、附件箱以及钟表。当在顶置控制台8的车辆宽度方向上的一侧存在任何构件或突出物时，该构件或突出物容易阻碍车辆50的驾驶员的前向视野。另一方面，当电话天线10被布置在前窗眉2与顶置控制台8之间时，电话天线10的存在不会阻碍车辆50的驾驶员的前向视野，从而可以避免阻挡驾驶员的前向视野。

图3示出的电话天线10被布置在前窗眉2与内后视镜4之间。内后视镜4是车辆50的驾驶员用于观看车辆50的后方的后视镜的示例。内后视镜4被安装在风挡3的车舱侧表面上。当电话天线10被布置在前窗眉2与内后视镜4之间时，电话天线10的存在不会阻碍车辆50的驾驶员的前向视野，因此，可以避免阻挡驾驶员的前向视野。

在图3中，电话天线10包括基板13，在基板13中形成有辐射元件14和接地部15。辐射元件14是激励电流流过的天线导体。接地部15是用于电话天线10的接地图案(groundpattern)。电介质(未示出)夹在辐射元件14与接地部15之间。基板13的具体示例包括印刷电路板。接地部15被接地至前窗眉2。由于接地部15被接地至前窗眉2并且接地部15的电位的稳定性增大，因此可以改善电话天线10的天线增益。

此外，由于通过以下方式提高了辐射元件14的无线电波的接收灵敏度：如图3所示将辐射元件14布置成使得辐射元件14的一部分或全部沿车辆50的垂直方向延伸，因此可以进一步提高电话天线10的天线增益。

通过支承构件5(如支架)将基板13固定至前窗眉2的后表面2b，使得辐射元件14的一部分或全部沿车辆50的垂直方向延伸。当支承构件5是导体时，基板13的接地部15可以经由支承构件5容易地接地至前窗眉2。

通过将电话天线10布置成使得辐射元件14的一部分或全部沿车辆50的垂直方向延伸，电话天线10具有与水平面(特别地，车辆50的前方范围)平行的360°方向的方向性。

图4是示出设置在风挡上的各个天线的布置的示例的图。图4是示出从车辆50的前方观看的附接至前窗眉2的风挡3的前视图。

专用短程通信天线20是烘烤(bake)或粘贴至风挡3的玻璃天线的示例。专用短程通信天线20是图案天线(pattern antenna)，该图案天线包括一对馈电点23、24、连接至馈电点23的元件25、以及连接至馈电点24的元件26。

专用短程通信天线20设置在风挡3上，使得专用短程通信天线20的元件沿前柱的纵向方向延伸。因此，可以改善专用短程通信天线20的垂直极化无线电波的发射和接收灵敏度。在示出的情况中，元件26被布置成沿左前柱6b的纵向方向延伸。

如图4所示，专用短程通信天线20被布置在风挡3的区域中除了擦拭风挡3的雨刷54(图5)的擦拭区域3a之外的非擦拭区域3b中。图4中示出的双点划线(部分省略)指示擦拭区域3a与非擦拭区域3b之间的边界线。通过将专用短程通信天线20布置在非擦拭区域3b中，进一步降低由于雨刷54的擦拭操作而造成的对专用短程通信天线20所发射和接收的无线电波的阻挡程度。因此，可以进一步降低在车辆50的纵向方向上专用短程通信天线20的方向性的减损程度。此外，优选地，专用短程通信天线20被布置在风挡3的区域中乘客座椅一侧的上方区域中。因此，可以进一步降低由于专用短程通信天线20的存在而造成的驾驶员视野的阻挡程度。

通过将专用短程通信天线20设置在风挡3上，易于确保在车辆50的纵向方向上的方向性。这是因为在车辆50的纵向方向上在穿过风挡3的假想直线上不存在导电构件。

车辆天线系统100包括用作分集天线的一对地面数字电视广播天线40、60。地面数字电视广播天线40、60中的每个地面数字电视广播天线是设置在风挡3上的玻璃天线的示例，例如，每个地面数字电视广播天线被烘烤或粘贴在风挡3上。

地面数字电视广播天线40是第一地面数字电视广播天线的示例，并且相对于中线52被布置在左前柱6b一侧。地面数字电视广播天线60是第二地面数字电视广播天线的示例，并且相对于中线52被布置在右前柱6a(参见图1和图2)一侧。中线52指示在横向方向上划分风挡3的区域的假想直线。

地面数字电视广播天线40、60中的每个地面数字电视广播天线是发送和接收435MHz至735MHz的频带中的无线电波的天线的示例，并且每个地面数字电视广播天线经由电缆(例如同轴电缆)连接至接收装置(未示出)。

地面数字电视广播天线40包括一对馈电点41、42、连接至馈电点41的元件43、以及连接至馈电点42的元件44。地面数字电视广播天线60包括一对馈电点61、62、连接至馈电点61的元件63、以及连接至馈电点62的元件64。

如图4所示，在风挡3的前视图中，地面数字电视广播天线40位于电话天线10与专用短程通信天线20之间。因此，电话天线10、专用短程通信天线20和地面数字电视广播天线40可以被布置成彼此分开。因此，可以进一步降低电话天线10、专用短程通信天线20和地面数字电视广播天线40之间的无线电波的干扰程度。

如图4所示，在风挡3的前视图中，电话天线10位于地面数字电视广播天线40与地面数字电视广播天线60之间。因此，电话天线10、地面数字电视广播天线40和地面数字电视广播天线60可以被布置成彼此分开。因此，可以进一步降低电话天线10、地面数字电视广播天线40和地面数字电视广播天线60之间的无线电波的干扰程度。

地面数字电视广播天线40与专用短程通信天线20之间的最短距离L2优选地等于或长于50mm，以进一步降低地面数字电视广播天线40与专用短程通信天线20之间的无线电波的干扰程度。在示出的情况中，最短距离L2指示元件44与元件25之间的最短距离。

专用短程通信天线20与前柱之间的最短距离L3优选地等于或长于70mm，以进一步防止专用短程通信天线20的垂直极化无线电波的发射和接收灵敏度劣化。在示出的情况中，最短距离L3指示元件26与左前柱6b之间的最短距离。

地面数字电视广播天线40与相机51之间的最短距离L1优选地等于或长于100mm，以进一步防止地面数字电视广播天线40的无线电波的发射和接收灵敏度劣化，并且进一步降低由相机51引起的噪声的影响。在示出的情况中，最短距离L1指示相机51的导电壳体与元件43之间的最短距离。相机51通过风挡3对车辆50的前方进行成像。

图5是示出GPS天线的布置的示例的图。图5示出了与车辆50的横向方向上的直线垂直的截面。在图5中，“FR”指示车辆50的前面，“UP”指示车辆50的上侧。

GPS天线30被设置在车辆50的车舱中的前仪表盘53的内部57中。因此，GPS天线30不会突出至车辆50的顶部56的上表面。因此，与GPS天线30被设置在顶部56的上表面上的方面相比，可以降低车辆高度和空气阻力。

如图5所示，在从上方观看车辆50时，GPS天线30被布置在车辆50的前窗眉2与擦拭风挡3的雨刷54的收纳位置之间。利用如上所述的布置，进一步降低由于导电构件(例如引擎盖55、雨刷54或前窗眉2)造成的对GPS天线30所发射和接收的无线电波的阻挡程度。因此，可以进一步降低车辆50的GPS天线30的向上方向性的减损程度。

上面已经使用实施方式描述了车辆天线系统，但是本公开内容不限于实施方式。在本公开内容的范围内，可以做出各种修改和改进，例如与一些或全部其他实施方式的组合或替换。

例如，GPS天线30可以是用于汽车导航和专用短程通信二者的天线。在这种情况下，GPS天线30经由分配器连接至汽车导航ECU和专用短程通信ECU。

Claims

1.一种车辆天线系统，其特征在于，包括：

移动电话天线，其设置在车辆的前窗眉上；以及

专用短程通信天线，其设置在所述车辆的风挡上。

2.根据权利要求1所述的车辆天线系统，其特征在于，所述前窗眉包括前表面以及与所述前表面相对的后表面，其中所述车辆的风挡附接至所述前表面，并且所述移动电话天线被布置在后表面侧。

3.根据权利要求2所述的车辆天线系统，其特征在于，在所述风挡的前视图中，所述移动电话天线被布置在所述前窗眉与顶置控制台之间，其中所述顶置控制台布置在所述车辆的舱顶的前中央部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆天线系统，其特征在于，所述移动电话天线包括上面形成有辐射元件和接地部的基板，并且所述接地部被接地至所述前窗眉。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆天线系统，其特征在于，还包括设置在所述风挡上的地面数字电视广播天线，

其中，在所述风挡的前视图中，所述地面数字电视广播天线位于所述移动电话天线与所述专用短程通信天线之间。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆天线系统，其特征在于，还包括：

第一地面数字电视广播天线，其设置在所述风挡上；以及

第二地面数字电视广播天线，其设置在所述风挡上，其中：

在所述风挡的前视图中，所述第一地面数字电视广播天线位于所述移动电话天线与所述专用短程通信天线之间；并且

在所述风挡的前视图中，所述移动电话天线位于所述第一地面数字电视广播天线与所述第二地面数字电视广播天线之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的车辆天线系统，其特征在于，还包括设置在所述车辆的前仪表板内部的全球定位系统GPS天线。

8.根据权利要求7所述的车辆天线系统，其特征在于，在从上方观看所述车辆时，所述GPS天线被布置在所述车辆的前窗眉与擦拭所述车辆的风挡的雨刷的收纳位置之间。

9.一种车辆天线系统，其特征在于，包括：

专用短程通信天线，其设置在车辆的风挡上；以及

全球定位系统GPS天线，其设置在所述车辆的前仪表板的内部。

10.根据权利要求1至7和权利要求9中任一项所述的车辆天线系统，其特征在于，所述专用短程通信天线被布置在所述车辆的风挡的区域中除了擦拭所述风挡的雨刷的擦拭区域之外的非擦拭区域中。

11.根据权利要求9所述的车辆天线系统，其特征在于，在从上方观看所述车辆时，所述GPS天线被布置在所述车辆的前窗眉与擦拭所述车辆的风挡的雨刷的收纳位置之间。

12.一种车辆天线系统，其特征在于，包括：

移动电话天线，其设置在车辆的前窗眉上；以及

13.根据权利要求12所述的车辆天线系统，其特征在于，在从上方观看所述车辆时，所述GPS天线被布置在所述车辆的前窗眉与擦拭所述车辆的风挡的雨刷的收纳位置之间。