CN108631812A - 统一天线模块及使用统一天线模块的车辆用车顶天线 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及统一天线模块及使用统一天线模块的车辆用车顶天线。一种统一天线模块，包括：天线；第一前置放大器，配置为可连接至RF电缆；第二前置放大器，配置为可连接至发射机/接收机模块；以及开关部件，配置为当连接RF电缆和发射机/接收机模块中的一个时，将天线与第一前置放大器或第二前置放大器连接。

Description

统一天线模块及使用统一天线模块的车辆用车顶天线
相关申请的交叉参考
本申请要求于2017年3月16日提交的第10-2017-0033230号韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的天线，更具体地，涉及一种能够应对车辆用车顶天线的形状变化的统一天线模块。
背景技术
最近，随着汽车普及率的提高以及通信和多媒体技术的迅速发展，可以集成使用MP3、视频、DMB、导航、远程信息处理等以及现有的AM/FM无线电的机头单元(head unit)，即音频视频导航(AVN)安装在车辆上。
为了通过车辆中的AVN接收这些服务，作为用于无线通信的统一天线的车顶天线应安装在车辆的车顶板上。车顶天线可以根据其外观大致分为鲨鱼鳍形和微型杆形。
而且，如图1A和图1B所示，根据发射机/接收机模块与天线是否耦合，车顶天线可以分为(A)发射机/接收机模块分离型和(B)发射机/接收机模块集成型。
首先，在发射机/接收机模块分离型车顶天线1A中，天线11安装在车顶板10上，发射机/接收机模块14包括在车辆内的机头单元13中。天线11和发射机/接收机模块14通过多个RF电缆12彼此连接以发射和接收信号。
在发射机/接收机模块集成型车顶天线1B中，天线11安装在车顶板10上，并且发射机/接收机模块14在车顶板10的下部直接连接至天线11。此时，天线11和发射机/接收机模块14组合的模块通过以太网电缆17连接至机头单元13。
同时，如图2A和图2B所示，在发射机/接收机模块分离型车顶天线1A中，通过多条长RF电缆12发生信号衰减，并且应当在天线处安装具有更高增益的前置放大器15。并且在发射机/接收机模块集成型车顶天线1B中，由于发射机/接收机模块14相邻设置，所以在天线处安装具有相对低增益的前置放大器16。
如上所述，由于根据上述发射机/接收机模块分离型和发射机/接收机模块集成型，车顶天线具有不同的信号衰减和阻抗，所以天线应当分别制造以具有不同的前置放大器，因此安装过程不方便，开发和维护成本提高。
发明内容
本发明涉及一种能够被普遍使用的统一天线模块，而不管车顶天线的类型如何，例如发射机/接收机模块分离型和发射机/接收机模块集成型，并且还涉及使用该统一天线模块的车辆用车顶天线。
根据本发明的一个方面，提供一种统一天线模块，包括：天线；第一前置放大器，配置为能够连接至RF电缆；第二前置放大器，配置为能够连接至发射机/接收机模块；以及开关部件，配置为当连接RF电缆和发射机/接收机模块中的一个时，将天线与第一前置放大器或第二前置放大器连接。
开关部件可以包括：第一开关部件，设置为将第一前置放大器的一端和第二前置放大器的一端中的每一个都与天线连接；第二开关部件，设置为将第一前置放大器的另一端和第二前置放大器的另一端中的每一个都与RF电缆或发射机/接收机模块连接；以及开关控制器，将第一开关部件和第二开关部件电连接并且具有连接至发射机/接收机模块的识别端子。
当连接RF电缆时，开关控制器可以控制第一开关部件和第二开关部件，使得连接第一前置放大器，并且断开第二前置放大器。
当连接发射机/接收机模块时，开关控制器可以控制第一开关部件和第二开关部件，使得连接第二前置放大器并且断开第一前置放大器。
第一开关部件和第二开关部件中的每一个都可以包括单刀双掷(SPDT)RF开关。
发射机/接收机模块还可以包括连接至识别端子的ID引脚，并且当连接至ID引脚时，开关控制器可以控制第一开关部件和第二开关部件。
开关控制器还可以包括：缓冲器，具有第一输入端子；反相器，具有连接至第一输入端子的第二输入端子；第三开关，连接在识别端子与第一输入端子和第二输入端子的连接节点之间，并且当发射机/接收机模块的ID引脚连接至识别端子时，第三开关闭合，当连接解除时，第三开关断开；以及电阻器，连接在内部电源与第一输入端子和第二输入端子的连接节点之间。
可以连接缓冲器和反相器以将信号输出至第一开关部件和第二开关部件。
缓冲器可以输出第一信号V1，并且反相器可以输出第二信号V2，可以基于第一信号V1和第二信号V2来切换第三开关。
当第一信号V1为高电平信号H并且第二信号V2为低电平信号L时，可以断开第三开关。
当第一信号V1为低电平信号L并且第二信号V2为高电平信号H时，可以闭合第三开关。
开关控制器还可以包括：缓冲器，具有第一输入端子；反相器，具有连接至第一输入端子的第二输入端子；以及电阻器，连接在内部电源与第一输入端子和第二输入端子的连接节点之间，并且识别端子可以连接至第一输入端子和第二输入端子的连接节点。
缓冲器可以输出第一信号V1，并且反相器可以输出第二信号V2，可以基于第一信号V1和第二信号V2来切换第三开关。
当第一信号V1为高电平信号H并且第二信号V2为低电平信号L时，可以闭合第一开关部件并且可以断开第二开关部件。
当第一信号V1为低电平信号L并且第二信号V2为高电平信号H时，可以断开第一开关部件并且可以闭合第二开关部件。
根据本发明的另一方面，提供一种统一天线模块，包括：天线；第一前置放大器；第二前置放大器，具有与第一前置放大器的增益不同的增益；第一开关部件，设置为将第一前置放大器的一端和第二前置放大器的一端中的每一个都与天线连接；第二开关部件，设置为将第一前置放大器的另一端和第二前置放大器的另一端中的每一个都与RF电缆或发射机/接收机模块连接；以及开关控制器，电连接至第一开关部件和第二开关部件，并且具有连接至发射机/接收机模块的ID引脚的识别端子，其中，在开关控制器中，当RF电缆连接至第二开关部件时，第一开关部件和第二开关部件连接天线与第一前置放大器，并且当发射机/接收机模块的ID引脚连接至识别端子时，第一开关部件和第二开关部件连接天线与第二前置放大器。
开关控制器还可以包括：缓冲器，具有第一输入端子；反相器，具有连接至第一输入端子的第二输入端子；以及电阻器，连接在内部电源与第一输入端子和第二输入端子的连接节点之间，并且ID引脚可以连接至第一输入端子和第二输入端子的连接节点。
缓冲器可以输出第一信号V1，并且反相器可以输出第二信号V2，可以基于第一信号V1和第二信号V2来切换第三开关。
当第一信号V1为高电平信号H并且第二信号V2为低电平信号L时，可以断开第三开关。
当第一信号V1为低电平信号L并且第二信号V2为高电平信号H时，可以闭合第三开关。
根据本发明的又一方面，提供一种车辆用车顶天线，包括：车顶板；发射机/接收机模块，安装在机头单元上；RF电缆，连接至发射机/接收机模块；以及安装在车顶板上并耦合至RF电缆的上述统一天线模块中的任何一个。
根据本发明的又一方面，提供一种车辆用车顶天线，包括：车顶板；发射机/接收机模块；以太网电缆，连接至发射机/接收机模块和机头单元；以及安装在车顶板上并一体地耦合至发射机/接收机模块的上述统一天线模块中的任何一个。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其它目的、特征和优点将对本领域普通技术人员变得更加明显，其中：
图1A和图1B是示出(A)发射机/接收机模块分离型天线和(B)发射机/接收机模块集成型天线中的每一个的一般配置的框图；
图2A和图2B示出图1A和图1B的主要元件之间的连接关系；
图3是示出安装有根据本发明的一个实施例的统一天线模块的发射机/接收机模块分离型天线的配置和连接关系的视图；
图4是示出安装有根据本发明的一个实施例的统一天线模块的发射机/接收机模块集成型天线的配置和连接关系的视图；
图5是示出根据实施例的统一天线模块中的模拟切换方法的视图；以及
图6示出根据实施例的统一天线模块中的数字切换方法。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述示例性实施例。
在附图中，为了方便和清楚的说明，一些构成部件被放大、省略或示意性地示出。此外，各部件的尺寸不完全反映实际尺寸。而且，附图中相同的附图标记表示相同或对应的元件。
图3是示出安装有根据本发明的一个实施例的统一天线模块的发射机/接收机模块分离型天线的配置和连接关系的视图，图4是示出安装有根据本发明的一个实施例的统一天线模块的发射机/接收机模块集成型天线的配置和连接关系的视图，图5是示出根据实施例的统一天线模块中的模拟切换方法的视图，以及图6示出根据实施例的统一天线模块中的数字切换方法。
如图3和图4所示，根据实施例的统一天线模块100可以包括天线200、第一前置放大器300、第二前置放大器400和开关部件。统一天线模块100可以提供模块化天线，其包括在发射机/接收机模块分离式车顶天线1A(参考图1A和图1B)和发射机/接收机模块集成型车顶天线1B(参考图1A和图1B)中共同使用的前置放大器300和400。
天线200可以安装在车辆的车顶板上，同时安装在鲨鱼鳍形或微型杆形壳体内，并且可以发射和接收无线信号。
第一前置放大器300和第二前置放大器400可以放大从天线200接收的信号。
第一前置放大器300可以具有适合于发射机/接收机模块分离型的增益。因此，第一前置放大器300可以形成为可连接至作为发射机/接收机模块分离型的电缆的RF电缆800。
第二前置放大器400可以具有适合于发射机/接收机模块集成型的增益。因此，第二前置放大器400可以具有比第一前置放大器300的增益低的增益，并且可以靠近连接至发射机/接收机模块集成型发射机/接收机模块700。
当连接RF电缆800和发射机/接收机模块700中的一个时，开关部件将第一前置放大器300或第二前置放大器400与天线200连接。
因此，由于天线200可以通过开关部件的控制选择性地连接至第一前置放大器300或第二前置放大器400，所以本实施例的统一天线模块100可以共同地用于发射机/接收机模块分离型和发射机/接收模块集成型。
更具体地，开关部件可以包括第一开关部件500、第二开关部件600和开关控制器900。
第一开关部件500可以设置为将第一前置放大器300的一端和第二前置放大器400的一端中的每一个都与天线200连接。第二开关部件600可以设置为将第一前置放大器300的另一端和第二前置放大器400的另一端中的每一个都与RF电缆800或发射机/接收机模块700连接。
即，第一开关部件500位于天线200与前置放大器300和400之间，并且第二开关部件600设置在前置放大器300和400与RF电缆800或发射机/接收机模块700之间。
这里，如图5所示，第一开关部件500和第二开关部件600中的每一个都可以包括单刀双掷(SPDT)RF开关。SPDT开关是可以用一个刀断开和闭合两条线的一种开关。因此，如图3和图4所示，第一前置放大器300连接的第一线路J1和第二前置放大器400连接的第二线路J2可以被第一开关部件500和第二开关部件600选择性地断开和闭合。
开关控制器900可以电连接第一开关部件500和第二开关部件600，并且可以具有耦合至发射机/接收机模块700的识别端子910，如图6所示。并且如图4所示，开关控制器900具有将第一开关部件500、第二开关部件600和识别端子910电连接的第三线路P1和P2。
如图3所示，当发射机/接收机模块分离型RF电缆800连接至统一天线模块100时，开关控制器900控制第一开关部件500和第二开关部件600的断开和闭合，连接第一前置放大器300并断开第二前置放大器400。即，开关控制器900连接第一线路J1并使第二线路J2断开。
如图4所示，当发射机/接收机模块集成型发射机/接收机模块700连接至统一天线模块100时，开关控制器900可以控制第一开关部件500和第二开关部件600的断开和闭合，以连接第二前置放大器400并且断开第一前置放大器300。开关控制器900断开第一线路J1并且使第二线路J2连接。
在这种情况下，为了使开关控制器900自动控制第一开关部件500和第二开关部件600，发射机/接收机模块700还可以包括连接至上述识别端子910的识别(ID)引脚710。
当识别端子910与ID引脚710连接时，开关控制器900可以自动控制第一开关部件500和第二开关部件600，并且可以连接第二前置放大器400与天线200。而且，当解除识别端子910与ID引脚710的连接时，开关控制器900可以自动控制第一开关部件500和第二开关部件600，并且可以连接第一前置放大器300与天线200。
如图6所示，为了实现上述控制，开关控制器900还可以包括缓冲器920、反相器930、第三开关940、内部电源(Vdd)950和电阻器960。
缓冲器920可以具有接收从内部电源950生成的电压信号的第一输入端子，并且可以输出控制所需的第一信号V1。如图5所示，第一信号V1可以被发送至第一开关部件500和第二开关部件600。
反相器930可以具有连接至第一输入端子以接收电压信号的第二输入端子，并且可以输出控制所需的第二信号V2。第二信号V2可以被发送至第一开关部件500和第二开关部件600。
即，缓冲器920和反相器930可以连接至图3和图4所示的第三线路P1和P2，以将信号输出至第一开关部件500和第二开关部件600。
电阻器960连接在内部电源950与第一输入端子和第二输入端子的连接节点之间。即，当从内部电源950施加电压信号时，缓冲器920和反相器930可以通过电阻器960输出适当强度的第一信号V1和第二信号V2。
第三开关940连接在识别端子910与缓冲器920的第一输入端子和反相器930的第二输入端子的连接节点之间。第三开关940可以被操作为，当连接发射机/接收机模块700的ID引脚710时，闭合该第三开关，并且在解除该连接时，断开该第三开关。
可以基于第一信号V1和第二信号V2来切换第三开关940。即，当第一信号V1为高电平信号H并且第二信号V2为低电平信号L时，可以断开第三开关940。
并且，当第一信号V1为低电平信号L并且第二信号V2为高电平信号H时，可以闭合第三开关940。
可以如下实施具有上述配置的开关控制器900的控制。
参考图6的真值表，当识别端子910不连接至ID引脚710时，开关控制器900确定其为发射机/接收机模块分离型并且断开第三开关940。此时，作为用于控制第三开关940的控制信号的第一信号V1变为高电平信号H，并且第二信号V2变为低电平信号L，第一信号V1和第二信号V2被发送至第一开关部件500和第二开关部件600，如图5所示。
在这种情况下，如图5的真值表所示，连接第一线路J1，并且断开第二线路J2，因此可以连接天线200与第一前置放大器300，如图3所示。
同时，参考图6的真值表，当识别端子910连接至ID引脚710时，开关控制器900确定其为发射机/接收机模块集成型并连接第三开关940。此时，第一信号V1被转换为低电平信号L，第二信号V2被转换为高电平信号H，第一信号V1和第二信号V2被发送至第一开关部件500和第二开关部件600，如图5所示。
即使在这种情况下，如图5的真值表所示，连接第二线路J2，并且断开第一线路J1，因此可以连接天线200与第二前置放大器400，如图4所示。
除了上述配置之外，开关控制器900可以不包括断开和闭合的第三开关940，并且识别端子910本身可以用作开关。即，开关控制器900可以通过第一信号V1和第二信号V2来控制第一开关部件500和第二开关部件600，使得当ID引脚710不连接至识别端子910时，保持天线200与第一前置放大器300默认连接的状态，并且仅当ID引脚710连接至识别端子910时，天线200才与第二前置放大器400连接。
根据上述实施例的统一天线模块可以应用于安装在车顶板上的各种类型的车辆用天线，例如发射机/接收机模块集成型或分离型。
根据本发明的统一天线模块和使用该同一天线模块的车辆用车顶天线，通过天线模块可以容易地制造和安装车辆用车顶天线，无论车顶天线的类型如何，例如发射机/接收机模块分离型和发射机/接收机模块集成型，都可以共用该天线模块，并且可以最小化开发和维护成本以及资源浪费。
上述实施例中描述的特征、结构和效果包括在至少一个实施例中，但不限于一个实施例。此外，本领域技术人员可以针对其它实施例来组合或修改每个实施例中所示的特征、结构和效果。因此，应当理解，与这种组合相关的内容和这种变化包括在本发明的范围内。

Claims (22)

1.一种统一天线模块，包括：
天线；
第一前置放大器，配置为能够连接至RF电缆；
第二前置放大器，配置为能够连接至发射机/接收机模块；以及
开关部件，配置为当连接所述RF电缆和所述发射机/接收机模块中的一个时，将所述天线与所述第一前置放大器或所述第二前置放大器连接。
2.根据权利要求1所述的统一天线模块，其中，所述开关部件包括：第一开关部件，设置为将所述第一前置放大器的一端和所述第二前置放大器的一端中的每一个都与所述天线连接；第二开关部件，设置为将所述第一前置放大器的另一端和所述第二前置放大器的另一端中的每一个都与所述RF电缆或所述发射机/接收机模块连接；以及开关控制器，将所述第一开关部件和所述第二开关部件电连接并且具有连接至所述发射机/接收机模块的识别端子。
3.根据权利要求2所述的统一天线模块，其中，当连接所述RF电缆时，所述开关控制器控制所述第一开关部件和所述第二开关部件，使得连接所述第一前置放大器，并且断开所述第二前置放大器。
4.根据权利要求3所述的统一天线模块，其中，当连接所述发射机/接收机模块时，所述开关控制器控制所述第一开关部件和所述第二开关部件，使得连接所述第二前置放大器并且断开所述第一前置放大器。
5.根据权利要求4所述的统一天线模块，其中，所述第一开关部件和所述第二开关部件中的每一个都包括单刀双掷RF开关。
6.根据权利要求4所述的统一天线模块，其中，所述发射机/接收机模块还包括连接至所述识别端子的ID引脚，并且当连接至所述ID引脚时，所述开关控制器控制所述第一开关部件和所述第二开关部件。
7.根据权利要求6所述的统一天线模块，其中，所述开关控制器还包括：缓冲器，具有第一输入端子；反相器，具有连接至所述第一输入端子的第二输入端子；第三开关，连接在所述识别端子与所述第一输入端子和所述第二输入端子的连接节点之间，并且当所述发射机/接收机模块的ID引脚连接至所述识别端子时，所述第三开关闭合，当连接解除时，所述第三开关断开；以及电阻器，连接在内部电源与所述第一输入端子和所述第二输入端子的连接节点之间。
8.根据权利要求7所述的统一天线模块，其中，连接所述缓冲器和所述反相器以将信号输出至所述第一开关部件和所述第二开关部件。
9.根据权利要求8所述的统一天线模块，其中，所述缓冲器输出第一信号(V1)，并且所述反相器输出第二信号(V2)，基于所述第一信号(V1)和所述第二信号(V2)来切换所述第三开关。
10.根据权利要求9所述的统一天线模块，其中，当所述第一信号(V1)为高电平信号(H)并且所述第二信号(V2)为低电平信号(L)时，断开所述第三开关。
11.根据权利要求10所述的统一天线模块，其中，当所述第一信号(V1)为所述低电平信号(L)并且所述第二信号(V2)为所述高电平信号(H)时，闭合所述第三开关。
12.根据权利要求6所述的统一天线模块，其中，所述开关控制器还包括：缓冲器，具有第一输入端子；反相器，具有连接至所述第一输入端子的第二输入端子；以及电阻器，连接在内部电源与所述第一输入端子和所述第二输入端子的连接节点之间，并且所述识别端子连接至所述第一输入端子和所述第二输入端子的连接节点。
13.根据权利要求2所述的统一天线模块，其中，所述缓冲器输出第一信号(V1)，并且所述反相器输出第二信号(V2)，基于所述第一信号(V1)和所述第二信号(V2)来切换所述第三开关。
14.根据权利要求13所述的统一天线模块，其中，当所述第一信号(V1)为高电平信号(H)并且所述第二信号(V2)为低电平信号(L)时，闭合所述第一开关部件并且断开所述第二开关部件。
15.根据权利要求14所述的统一天线模块，其中，当所述第一信号(V1)为所述低电平信号(L)并且所述第二信号(V2)为所述高电平信号(H)时，断开所述第一开关部件并且闭合所述第二开关部件。
16.一种统一天线模块，包括：
天线；
第一前置放大器；
第二前置放大器，具有与所述第一前置放大器的增益不同的增益；
第一开关部件，设置为将所述第一前置放大器的一端和所述第二前置放大器的一端中的每一个都与所述天线连接；
第二开关部件，设置为将所述第一前置放大器的另一端和所述第二前置放大器的另一端中的每一个都与RF电缆或发射机/接收机模块连接；以及
开关控制器，电连接至所述第一开关部件和所述第二开关部件，并且具有连接至所述发射机/接收机模块的ID引脚的识别端子，
其中，在所述开关控制器中，当所述RF电缆连接至所述第二开关部件时，所述第一开关部件和所述第二开关部件连接第一线路以连接所述天线与所述第一前置放大器，并且当所述发射机/接收机模块的ID引脚连接至所述识别端子时，所述第一开关部件和所述第二开关部件连接第二线路以连接所述天线与所述第二前置放大器。
17.根据权利要求16所述的统一天线模块，其中，所述开关控制器还包括：缓冲器，具有第一输入端子；反相器，具有连接至所述第一输入端子的第二输入端子；以及电阻器，连接在内部电源与所述第一输入端子和所述第二输入端子的连接节点之间，并且所述ID引脚连接至所述第一输入端子和所述第二输入端子的连接节点。
18.根据权利要求17所述的统一天线模块，其中，所述缓冲器输出第一信号(V1)，并且所述反相器输出第二信号(V2)，基于所述第一信号(V1)和所述第二信号(V2)来切换所述第三开关。
19.根据权利要求18所述的统一天线模块，其中，当所述第一信号(V1)为高电平信号(H)并且所述第二信号(V2)为低电平信号(L)时，断开所述第三开关。
20.根据权利要求19所述的统一天线模块，其中，当所述第一信号(V1)为所述低电平信号(L)并且所述第二信号(V2)为所述高电平信号(H)时，闭合所述第三开关。
21.一种车辆用车顶天线，包括：
车顶板；
发射机/接收机模块，安装在机头单元上；
RF电缆，连接至所述发射机/接收机模块；以及
根据权利要求1至20中任一项所述的统一天线模块，安装在所述车顶板上并耦合至所述RF电缆。
22.一种车辆用车顶天线，包括：
车顶板；
发射机/接收机模块；
以太网电缆，连接至所述发射机/接收机模块和机头单元；以及
根据权利要求1至20中任一项所述的统一天线模块，安装在所述车顶板上并一体地耦合至所述发射机/接收机模块。
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