CN108321510A - 一种天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天线装置，包括天线罩(1)和底座(2)，所述天线罩(1)固定在底座(2)上形成密闭防水空间，所述密闭防水空间内设有天线组件和放大器基板(6)，所述天线组件包括天线载体(3)和天线振子(4)，所述天线载体(3)的形状与所述密闭防水空间的内壁相匹配，直接或间接地安装在底座(2)上，所述天线振子(4)采用螺旋绕线方式，通过3D‑MID工艺实现在天线载体(3)表面，并通过振子连接部(5)与放大器基板(6)固定连接。与现有技术相比，本发明具有性能佳、设计灵活等优点。

Description

一种天线装置

技术领域

本发明涉及一种天线装置。

背景技术

目前，鲨鱼鳍式天线在车载领域越来越流行，造型设计也越来越美观，与传统分离式或隐藏式的天线相比，鲨鱼鳍可以集成多种(如广播接收、卫星导航、蜂窝、蓝牙和Wifi等)功能的天线，使同样的产品设计可以平台化应用在各种不同的车型上，对降低开发费用和批量成本有非常大的优势。

低频段的广播接收天线和各种新功能的增加，对于有限的天线造型空间提出了很大的挑战。其中广播接收天线(例如AM/FM，DAB，TV等)，由于频段低，在天线装置内占据了主要的空间，极易对其他功能的天线产生相互干扰，所以优化该天线对整个天线装置的设计有着关键性的作用。

目前公知的鲨鱼鳍内广播接收天线主要采用杆状螺旋或磁棒螺旋天线、金属伞状天线、PCB天线等方案。第一种天线占用整个鲨鱼鳍上部空间，对其他天线的布局有很大影响；第二种天线需要用基板或者其他方式做支架，并配以电感线圈以获得天线谐振输出，工艺实现比较复杂，占用空间也很大，由于顶部金属反射面大，对集成其他功能的天线有较大的影响；第三种天线实现简单，但性能不理想。

目前公知的鲨鱼鳍内广播接收天线还有绕线方案，同等实现空间，对比上述天线方案，绕线方案实现的性能是最佳的。现有一种车载天线，其采用绕线方案，且绕线顶部设置加载有金属面，但其还存在性能不佳的不足。例如中国FM频段在88～108MHz，按照中心频率98MHz，对应的1/4波长为763mm，远高于鲨鱼鳍造型70mm的高度。理想情况下，绕线长度刚好等效于1/4波长，即谐振在指定频段，可以不用做加载设计；通常在超小型的天线载体上实现的绕线长度，会短于1/4波长并且天线呈容性。如果在顶部加载金属面，即等效于容性加载，为了达到天线谐振，需要额外增加天线振子绕线长度或在其他位置加载电感，不仅要求更大体积的天线载体而且天线性能会降低。综上所述，在以绕线方案实现的超小型天线上做容性加载是不合理的。

以上所述超小型的天线设计，输出带宽很窄，这是由天线实际高度降低带来的影响，目前公知的天线实现均采用通用的非高阻(50欧姆)输入的放大器，结合超小型天线，输入匹配困难，而且性能输出会大大受影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种天线装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种天线装置，包括天线罩和底座，所述天线罩固定在底座上形成密闭防水空间，所述密闭防水空间内设有天线组件和放大器基板，所述天线组件包括天线载体和天线振子，所述天线载体的形状与所述密闭防水空间的内壁相匹配，直接或间接地安装在底座上，所述天线振子采用螺旋绕线方式，通过3D-MID工艺实现在天线载体表面，并通过振子连接部与放大器基板固定连接。

进一步地，所述天线载体由适用于3D-MID工艺的塑性材料注塑而成，通过卡接、热熔或螺接方式固定在底座上。

进一步地，所述3D-MID工艺包括LDS工艺。

进一步地，所述天线振子由天线载体顶部向下螺旋绕制而成，线宽1.5mm以下，节距0.5mm以上。

进一步地，所述天线振子被配置为谐振至少在一个频率的天线。

进一步地，所述天线振子包括至少一个折弯式走线段。

进一步地，所述天线振子连接有电感线圈，且以该电感线圈作为振子连接部。

进一步地，所述振子连接部的两端采用焊接、螺接或弹片接触方式分别连接天线振子和放大器基板。

进一步地，所述振子连接部包括异形弹簧或簧片。

进一步地，所述天线载体底部设有螺钉固定孔，天线载体通过所述螺钉固定孔固定于放大器基板上，进而固定于底座上，所述天线振子的振子输出端连接至一个螺钉固定孔处，并以对应的螺钉作为振子连接部，连接天线振子的振子输出端与放大器基板。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、天线载体根据3D-MID(三维互连塑模器件)工艺要求选择采用可焊接或非可焊接的塑性材料，注塑成型，可拟合天线罩的造型，最大程度的利用天线罩内部高度和空间。

2、天线振子以纯绕线方案实现，采用LDS(激光直接成型)等3D-MID工艺实现在天线载体表面，根据天线振子谐振情况确定是否需要做感性加载，较其他方案有着最佳的性能输出。

3、天线振子采用的线宽1.5mm以下，节距0.5mm以上，使得天线载体尺寸小型化、天线振子之间的绕线不会产生较大的相互抵消效应。

4、振子连接部可以设计成异形弹簧或簧片，以实现灵活的连接方式，且可采用弹性连接，适用于振动环境下。

5、灵活的感性加载，可直接在天线载体上通过相同的工艺在天线振子不同部位(顶部、中部或底部)加载，或通过振子连接部加载独立电感线圈。

6、灵活的天线长度设计，可通过增加折弯式走线段(如蛇形或类似蛇形走线等)增加天线长度或形成感性加载，提高天线性能。

7、高阻输入的放大器方案，大大展宽超小型天线的频带相应，最佳的匹配超小型天线的输出阻抗，降低输出噪声。

8、天线振子非大面积金属导体，在有限空间内，大大降低与其他天线之间的干扰。

9、天线载体、天线振子和振子连接部设计简单，具有非常好量产一致性，而现有的金属伞状振子成型公差较大，包装运输过程中易变形。

10、振子连接部根据天线载体的材料通过焊接、螺接或弹片接触等方式固定，灵活方便，且具有较好性能。

11、天线组件和底座上的对应造型可作为模块化设计应用于不同的场合。

12、整个天线装置优化各天线布局，可以在保持装置美观性的空间要求下集成蜂窝天线、导航天线、蓝牙和WiFi天线等，适用于各种大小车型。

13、简易的装配工序，提高产品的可靠性，提高生产效率，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明的第二种结构示意图；

图3为本发明的第三种结构示意图；

图4为本发明的第四种结构示意图；

图5为本发明的第五种结构示意图；

图中：1、天线罩，2、底座，2a、绝缘密封圈，3、天线载体，3a、螺钉固定孔，3b、底部顶柱，3c、底部卡口，4、天线振子，4a、振子输出端，5、振子连接部，5a、连接输入端，5b、连接输出端，5c、螺钉，6、放大器基板，7、第二天线，8、第四天线，9、导航低噪声放大器基板，10、第三天线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种天线装置，包括天线罩1和底座2，天线罩1固定在底座2上形成密闭防水空间，密闭防水空间内设有天线组件和放大器基板6，天线组件包括天线载体3和天线振子4，天线载体3的形状与密闭防水空间的内壁相匹配，安装在底座2上，天线振子4采用螺旋绕线方式，通过3D-MID工艺实现在天线载体3表面，并通过振子连接部5与放大器基板6固定连接。3D-MID工艺包括LDS工艺等。LDS工艺是在加工过程中采用激光活化，并根据设计要求采用化学方法在被激光活化区域沉积不同材料及厚度的金属层，从而形成天线振子。

天线载体3由适用于3D-MID工艺的塑性材料注塑而成。本实施例中，天线载体3其底部设有底部卡口3c和底部顶柱3b，底部顶柱3b位于同一侧的两个底部卡口3c之间，底座2上设有与底部卡口3c匹配的卡块，并设有与底部顶柱3b相匹配的间隙，天线载体3通过卡接方式固定在底座2上。

天线振子4由天线载体3顶部从下螺旋绕制而成，线宽1.5mm以下，节距0.5mm以上。

在某些实施例中，天线振子4可通过相应的节距、线长等的设计，被配置为谐振至少在一个频率的天线。

在某些实施例中，振子连接部5可设计为异形弹簧或簧片等结构。本实施例中，振子连接部5的连接输入端5a通过焊接的方式与天线振子4的振子输出端4a连接，连接输出端5b通过焊接的方式与放大器基板6的输入端连在一起。

在某些实施例中，放大器基板6采用高阻输入放大器实现，最佳匹配超小型天线，展宽天线的频带。

在某些实施例中，底座2包括绝缘材料层和金属底板，绝缘材料层包裹金属底板。底座2上设有与天线罩1实现固定连接的定位螺柱和与汽车车顶实现固定连接的螺柱，且天线罩1与底座2的连接处设有绝缘密封圈2a，达到防水的效果。

上述天线装置的工作原理为：信号通过无线电波传输，天线振子4被设计在指定的频段上谐振，将感应接收到的无线电波转换成微小电流信号，传输给后端低噪声的放大器基板6，放大器基板6先对信号进行阻抗匹配以达到平坦的频率响应，然后对信号进行放大输出。

实施例2

参考图1所示，本实施例提供的天线装置中，若天线振子4通过螺旋绕线无法在指定频段上谐振，可在天线振子4的上部、中部或下部加入蛇形或类似蛇形走线等的折弯式走线段，或设计成电感加载，使天线振子在指定频段内产生谐振。其余同实施例1。

实施例3

如图2所示，本实施例提供的天线装置中，在天线振子4受天线载体3体积限制而不能在指定频段进行谐振时，所述振子连接部5可设计成独立的电感线圈，使天线振子4结合电感线圈在指定频段上谐振。其余同实施例1。

实施例4

如图3所示，本实施例提供的天线装置中，天线载体3设有螺钉固定孔3a，通过打螺钉的固定方式和放大器基板6共用螺钉孔固定在底座2上。其余同上述实施例。

实施例5

参考图3所示，本实施例提供的天线装置中，天线载体3通过热熔方式固定在放大器基板6上，再整体固定在底座2上。其余同上述实施例。

实施例6

如图4所示，本实施例提供的天线装置中，振子连接部5与天线振子4的振子输出端通过螺钉5c固定，与放大器基板6的输入端采用焊接或其他方式固定。其余同上述实施例。

实施例7

如图5所示，本实施例提供的天线装置中，天线载体3通过打螺钉方式固定在底板2上，其中天线振子4的振子输出端位于其中的一个螺钉固定位3a，在放大器基板6的输入端下方(或上方)有焊接SMD(表面贴装)螺母，以对应的螺钉作为振子连接部5，将振子输出端4a和放大器基板6输入端连接。其余同实施例1。

实施例8

参考图1所示，本实施例提供的天线装置中，密闭防水空间内还设有第二天线7和第三天线10，第二天线7被操作用于发射和接收蜂窝信号，第三天线10被操作用于接收蜂窝信号，第二天线7和第三天线10分别设置于底座2后部和前部，第二天线7垂直固定于放大器基板6上，第三天线10垂直固定于导航低噪声放大器基板9上，导航低噪声放大器基板9为导航天线低噪声放大器基板。本实施例中，第二天线7为4G主/3G/2G天线，第三天线10为4G分集天线。其余同实施例1。

实施例9

参考图1所示，本实施例提供的天线装置中，密闭防水空间内还设有第四天线8，该第四天线8固定在底座2上，并且被操作用于接收卫星导航信号。本实施例中，第四天线8为卫星导航陶瓷片天线，并贴装在导航低噪声放大器基板9上，该放大器基板9固定于底座2上。其余同实施例1。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种天线装置，包括天线罩(1)和底座(2)，所述天线罩(1)固定在底座(2)上形成密闭防水空间，所述密闭防水空间内设有天线组件和放大器基板(6)，所述天线组件包括天线载体(3)和天线振子(4)，所述天线载体(3)的形状与所述密闭防水空间的内壁相匹配，直接或间接地安装在底座(2)上，其特征在于，所述天线振子(4)采用螺旋绕线方式，通过3D-MID工艺实现在天线载体(3)表面，并通过振子连接部(5)与放大器基板(6)固定连接。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线载体(3)由适用于3D-MID工艺的塑性材料注塑而成，通过卡接、热熔或螺接方式固定在底座(2)上。

3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，所述3D-MID工艺包括LDS工艺。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线振子(4)由天线载体(3)顶部向下螺旋绕制而成，线宽1.5mm以下，节距0.5mm以上。

5.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线振子(4)被配置为谐振至少在一个频率的天线。

6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线振子(4)包括至少一个折弯式走线段。

7.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线振子(4)连接有电感线圈，且以该电感线圈作为振子连接部(5)。

8.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述振子连接部(5)的两端采用焊接、螺接或弹片接触方式分别连接天线振子(4)和放大器基板(6)。

9.根据权利要求1或8所述的天线装置，其特征在于，所述振子连接部(5)包括异形弹簧或簧片。

10.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线载体(3)底部设有螺钉固定孔(3a)，天线载体(3)通过所述螺钉固定孔(3a)固定于放大器基板(6)上，进而固定于底座(2)上，所述天线振子(4)的振子输出端(4a)连接至一个螺钉固定孔(3a)处，并由对应的螺钉作为振子连接部(5)，连接天线振子(4)的振子输出端(4a)与放大器基板(6)。