CN110299605A - 组合式车载鲨鱼鳍天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种组合式车载鲨鱼鳍天线，具有天线外壳、底板和射频连接器；所述天线外壳和底板之间可拆卸连接；所述射频连接器的一端一一对应连接天线内部的各天线模块，另一端与外部其他设备建立连接；其特征在于：所述底板的正面从左到右依次设有第二5G天线、GNSS天线和第二C‑V2X天线；所述第二5G天线和第二C‑V2X天线的板面方向一致，均沿底板的中轴线方向设置。本发明与多天线实施方案相比，安装方便，安装位置容易选择确定，成本低，六种功能的集成满足了无线通信模块对天线的需求。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种组合式车载鲨鱼鳍天线。
背景技术
现在第四代移动通信技术即4G LTE已经完善和普及化。5G技术是研发的重点和热点，5G网络的关键特性是数据高速传输、低时延和高可靠性。由于5G通信的这些特征，其与车联网及高精度导航相结合可以实现汽车自动驾驶。这其中作为无线通信关键部件的天线研发也正在如火如荼的进行中。
由于5G通信、车联网(C-V2X)和WLAN都使用MIMO技术，而且现在已经有无线通信模块厂商推出同时支持这些功能的通信模块。这就要求相应的天线也要同时支持这些功能。目前从一些资料中看到天线方案是多天线方式，即把这些功能分配到几个天线(两个、三个或更多)模块之中。这种方案的缺陷是多个天线总体成本高、在车上不容易找到合适的安装位置以及安装成本高。
此外，现有的鲨鱼鳍式天线受体积限制，天线内部由于布局不合理，容易引起一些辐射干扰和天线之间的相互干扰，进而影响天线的性能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种把多个天线集成在一个鲨鱼鳍天线之内，降低了天线成本和安装成本，同时也便于安装的组合式车载鲨鱼鳍天线。
实现本发明目的的技术方案是：一种组合式车载鲨鱼鳍天线，具有天线外壳、底板和射频连接器；所述天线外壳和底板之间可拆卸连接；所述射频连接器的一端一一对应连接天线内部的各天线模块，另一端与外部其他设备建立连接；所述底板的正面从左到右依次设有第二5G天线、GNSS天线和第二C-V2X天线；所述第二5G天线和第二C-V2X天线的板面方向一致，均沿底板的中轴线方向设置。
上述技术方案所述底板的正面从左到右依次设有第一C-V2X天线、第二5G天线、GNSS天线、第一5G天线和第二C-V2X天线；所述第一C-V2X天线、第二5G天线、AM/FM天线和第二C-V2X天线的板面方向一致，均沿底板的中轴线方向设置；所述第一5G天线的板面方向与底板的中轴线方向垂直。
上述技术方案所述GNSS天线和第一5G天线之间设有AM/FM天线；所述AM/FM天线和第二C-V2X天线的板面方向一致。
上述技术方案所述GNSS天线和第一5G天线之间设有第三5G天线和第四5G天线；所述第三5G天线与第二C-V2X天线的板面方向一致；所述第四5G天线的板面方向垂直于第三5G天线的板面方向。
上述技术方案所述第一C-V2X天线和第二C-V2X天线均为平面倒F天线，分别印刷在两块厚度为1毫米的FR4板上。
上述技术方案所述第二5G天线同时兼容3G和4G频段，是变形的平面倒F天线，该天线通过印刷或金属冲压在厚度为1毫米的FR4板上；所述第一5G天线同时兼容2G、3G和4G频段，是变形的平面倒F天线，该天线通过印刷或金属冲压在厚度为1毫米的FR4板上。
上述技术方案所述AM/FM天线为顶加载的螺旋天线，印刷在厚度为1.6毫米的FR4板上，AM/FM天线与其下方的低噪声放大器连接；所述低噪声放大器采用幻象供电。
上述技术方案所述GNSS天线为双频天线，GNSS天线支持GPS、北斗、Glonass、伽利略的全部频段或部分频段，以及GPS L5频段。
上述技术方案所述GNSS包括无源部分和有源部分；所述无源部分为单层或双层的陶瓷介质天线，其馈点形式为单馈点形式或双馈点形式；所述有源部分为用于放大天线接收到的微弱的卫星信号的低噪声放大器。
上述技术方案中，天线内还具有频分电路；所述频分电路的频分器安装于底板的背面，该频分器将天线信号分800-5000MHz和5800-6000MHz两种独立工作频段的频分器。
上述技术方案所述射频连接器为FAKRA或SMA或SMB或IPEX。
上述技术方案所述射频连接器为分立式或二合一组合形式或四合一组合形式的连接器。
上述技术方案该天线整体的长度*高度*宽度为166毫米*55毫米*40毫米。
一种组合式车载鲨鱼鳍天线，具有天线外壳、底板和射频连接器；所述天线外壳和底板之间可拆卸连接；所述射频连接器的一端一一对应连接天线内部的各天线模块，另一端与外部其他设备建立连接；所述底板的正面从左到右依次设有第二5G天线、GNSS天线、AM/FM天线和第一5G天线；所述第二5G天线和AM/FM天线的板面方向一致，均沿底板的中轴线方向设置；所述第一5G天线的板面方向与底板的中轴线方向垂直。
采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：
(1)本发明与多天线实施方案相比，安装方便，安装位置容易选择确定，且安装成本低，将六种功能集成在一起，满足了无线通信模块对天线的需求，使得天线电性能优异。
(2)本发明的第一C-V2X天线和第二C-V2X天线均为平面倒F天线，且分别位于鲨鱼鳍天线的前后两端目的在于提高它们之间的隔离度。
(3)本发明的第一5G天线和第二5G天线分布在鲨鱼鳍天线的两端目的是提高二者之间的隔离度，同时第一5G天线和第二5G天线垂直布置也可以提高隔离度。
(4)本发明的天线底板为锌合金材质，一方面天线各单元固定上面，做天线的参考地；另外，也增加了天线的结构强度，便于安装。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的天线外形图；
图2为本发明的六合一天线内部的结构示意图。
具体实施方式
(实施例1)
见图1和图2，本发明具有天线外壳1、底板2和射频连接器3；天线外壳1和底板2之间可拆卸连接，天线外壳为塑胶材质，如ABS、PC等材料；天线底板为锌合金材质，一方面天线各单元固定上面，做天线的参考地；另外，也增加了天线的结构强度，便于安装。射频连接器3的一端一一对应连接天线内部的各天线模块，另一端与外部其他设备建立连接；天线部分由五块PCB和GNSS高精度定位天线组成；底板2的正面从左到右依次设有第一C-V2X天线4、第二5G天线6、GNSS天线8、AM/FM天线9、第一5G天线7和第二C-V2X天线5；第一C-V2X天线4、第二5G天线6、AM/FM天线9和第二C-V2X天线5的板面方向一致，均沿底板2的中轴线方向设置；第一5G天线7的板面方向与底板2的中轴线方向垂直。
第一C-V2X天线4和第二C-V2X天线6均为平面倒F天线，分别印刷在两块厚度为1毫米的FR4板上。这两个天线分别位于鲨鱼鳍天线的前后两端目的在于提高它们之间的隔离度。
第二5G天线6同时兼容3G和4G频段，是变形的平面倒F天线，该天线通过印刷或金属冲压在厚度为1毫米的FR4板上；第一5G天线7同时兼容2G、3G和4G频段，是变形的平面倒F(PIFA)天线，该天线通过印刷或金属冲压在厚度为1毫米的FR4板上。
第一5G天线7同时兼容2G/3G/4G频段，是变形的平面倒F(PIFA)天线，印刷在厚度为1毫米的FR4板上，也可以采用金属冲压工艺实现。第一5G天线7和第二5G天线6分布在鲨鱼鳍天线的两端目的是提高二者之间的隔离度，同时第一5G天线7和第二5G天线6垂直布置也可以提高隔离度。
AM/FM天线9为顶加载的螺旋天线，印刷在厚度为1.6毫米的FR4板上，AM/FM天线9与其下方的低噪声放大器(LNA)连接；低噪声放大器具有自动增益控制功能，并采用幻象供电。
GNSS天线8为双频高精度定位天线，GNSS天线8支持GPS、北斗、Glonass、伽利略的全部频段或部分频段，以及GPS L5频段。
GNSS包括无源部分和有源部分；无源部分为单层或双层的陶瓷介质天线，其馈点形式为单馈点形式或双馈点形式；若采用双馈点形式馈点天线的圆极化性能较好；有源部分为用于放大天线接收到的微弱的卫星信号的低噪声放大器。
射频连接器3为FAKRA或SMA或SMB或IPEX。
射频连接器3为分立式或二合一组合形式或四合一组合形式的连接器，以便降低成本和便于安装。
该天线整体的长度*高度*宽度为166毫米*55毫米*40毫米。
两个5G天线的工作频段分别如下：
第一5G天线:824-960MHz/1710-2690MHz/3300-3800MHz/4800-5000MHz
第二5G天线：1710-2690MHz/3300-3800MHz/4800-5000MHz。
两个C-V2X的工作频段为5850-5925MHz。GNSS天线的工作频段为1200-1248MHz/1559-1610MHz。FM天线频段为87.5-108MHz，AM天线频段为520kHz-1710kHz。
天线整体上是鲨鱼鳍形式，长度166毫米，高度55毫米，宽度40毫米。天线输出端口是6个FAKRA连接器，分别对应着相应的6个天线。
整体六种功能集成在一起，形成六合一组合车载1天线，满足了无线通信模块对天线的需求
(实施例2)
本实施例与实施例1基本相似，其区别在于：天线内还具有频分电路；频分电路的频分器安装于底板2的背面，该频分器将天线信号分800-5000MHz和5800-6000MHz两种独立工作频段的频分器。
第一5G天线7和第二5G天线6在高频(1710-6000MHz)为宽带天线，可以覆盖WLAN(2.4-2.5GHz)和C-V2X频段，在天线内增加频分电路，使得实施例1中的该六合一天线可以支持四个C-V2X天线或两个C-V2X加两个WiFi/BLE天线。即天线可以总体上为八合一天线，2x2 5G、2x2WiFi/BLE、2x2C-V2X、GNSS天线和AM/FM天线。
(实施例3)
本实施例与实施例2基本相似，其区别在于：为了降低成本也可以去掉单独的两个WiFi/BLE天线和两个C-V2X天线而使用与5G天线复合的形式。
通过上述实施例1至3的设计形式，在5G频段内天线电压驻波比(VSWR)小于3.0，WLAN和C-V2X天线的电压驻波比小于2.0。所有天线之间的隔离度大于10dB。
(实施例4)
本实施例与实施例1基本相似，其区别在于：为了降低成本和适合具体使用环境，天线的数量的可以相应地减少。如三合一天线。底板的正面从左到右依次设有第二5G天线、GNSS天线和第二C-V2X天线；第二5G天线和第二C-V2X天线的板面方向一致，均沿底板的中轴线方向设置。
(实施例5)
本实施例与实施例1基本相似，其区别在于：为了降低成本和适合具体使用环境，天线的数量的可以相应地减少。如五合一天线。底板的正面从左到右依次设有第一C-V2X天线、第二5G天线、GNSS天线、第一5G天线和第二C-V2X天线；所述第一C-V2X天线、第二5G天线、AM/FM天线和第二C-V2X天线的板面方向一致，均沿底板的中轴线方向设置；所述第一5G天线的板面方向与底板的中轴线方向垂直。
(实施例6)
本实施例与实施例1基本相似，其区别在于：考虑到有些汽车AM/FM天线采用玻璃天线形式，所以鲨鱼鳍内去掉AM/FM天线。此时鲨鱼鳍天线内可以增加两个5G天线，而拓展为七合一天线，即4x4 5G、2x2 C-V2X和GNSS天线；第三5G天线与第二C-V2X天线的板面方向一致；第四5G天线的板面方向垂直于第三5G天线的板面方向。
(实施例7)
本实施例与实施例5基本相似，其区别在于：第一5G天线和第二5G天线在高频(1710-6000MHz)为宽带天线，可以覆盖WLAN(2.4-2.5GHz)和C-V2X频段，因此如果在天线内增加频分电路，该七合一天线可以支持四个C-V2X天线或两个C-V2X加两个WiFi/BLE天线，即天线可以总体上为九合一天线，4x4 5G、2x2 WiFi/BLE、2x2 C-V2X和GNSS天线。
(实施例8)
本实施例与实施例1基本相似，其区别在于：底板的正面从左到右依次设有第二5G天线、GNSS天线、AM/FM天线和第一5G天线；第二5G天线和AM/FM天线的板面方向一致，均沿底板的中轴线方向设置；第一5G天线的板面方向与底板的中轴线方向垂直。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种组合式车载鲨鱼鳍天线，具有天线外壳、底板和射频连接器；所述天线外壳和底板之间可拆卸连接；所述射频连接器的一端一一对应连接天线内部的各天线模块，另一端与外部其他设备建立连接；其特征在于：所述底板的正面从左到右依次设有第二5G天线、GNSS天线和第二C-V2X天线；所述第二5G天线和第二C-V2X天线的板面方向一致，均沿底板的中轴线方向设置。
2.根据权利要求1所述的组合式车载鲨鱼鳍天线，其特征在于：所述底板的正面从左到右依次设有第一C-V2X天线、第二5G天线、GNSS天线、第一5G天线和第二C-V2X天线；所述第一C-V2X天线、第二5G天线、AM/FM天线和第二C-V2X天线的板面方向一致，均沿底板的中轴线方向设置；所述第一5G天线的板面方向与底板的中轴线方向垂直。
3.根据权利要求2所述的组合式车载鲨鱼鳍天线，其特征在于：所述GNSS天线和第一5G天线之间设有AM/FM天线；所述AM/FM天线和第二C-V2X天线的板面方向一致。
4.根据权利要求2所述的组合式车载鲨鱼鳍天线，其特征在于：所述GNSS天线和第一5G天线之间设有第三5G天线和第四5G天线；所述第三5G天线与第二C-V2X天线的板面方向一致；所述第四5G天线的板面方向垂直于第三5G天线的板面方向。
5.根据权利要求2或3或4所述的组合式车载鲨鱼鳍天线，其特征在于：所述第一C-V2X天线和第二C-V2X天线均为平面倒F天线，分别印刷在两块厚度为1毫米的FR4板上。
6.根据权利要求2或3或4所述的组合式车载鲨鱼鳍天线，其特征在于：所述第二5G天线同时兼容3G和4G频段，是变形的平面倒F天线，该天线通过印刷或金属冲压在厚度为1毫米的FR4板上；所述第一5G天线同时兼容2G、3G和4G频段，是变形的平面倒F天线，该天线通过印刷或金属冲压在厚度为1毫米的FR4板上。
7.根据权利要求3所述的组合式车载鲨鱼鳍天线，其特征在于：所述AM/FM天线为顶加载的螺旋天线，印刷在厚度为1.6毫米的FR4板上，AM/FM天线与其下方的低噪声放大器连接；所述低噪声放大器采用幻象供电。
8.根据权利要求1至4任一所述的组合式车载鲨鱼鳍天线，其特征在于：所述GNSS天线为双频天线，GNSS天线支持GPS、北斗、Glonass、伽利略的全部频段或部分频段，以及GPS L5频段；所述GNSS包括无源部分和有源部分；所述无源部分为单层或双层的陶瓷介质天线，其馈点形式为单馈点形式或双馈点形式；所述有源部分为用于放大天线接收到的微弱的卫星信号的低噪声放大器。
9.根据权利要求3所述的组合式车载鲨鱼鳍天线，其特征在于：天线内还具有频分电路；所述频分电路的频分器安装于底板的背面，该频分器将天线信号分为800-5000MHz和5800-6000MHz两种独立工作频段的频分器。
10.一种组合式车载鲨鱼鳍天线，具有天线外壳、底板和射频连接器；所述天线外壳和底板之间可拆卸连接；所述射频连接器的一端一一对应连接天线内部的各天线模块，另一端与外部其他设备建立连接；其特征在于：所述底板的正面从左到右依次设有第二5G天线、GNSS天线、AM/FM天线和第一5G天线；所述第二5G天线和AM/FM天线的板面方向一致，均沿底板的中轴线方向设置；所述第一5G天线的板面方向与底板的中轴线方向垂直。
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