CN110957563A - 用于无线遥控系统的基站的天线 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了用于无线遥控系统的基站的天线。提供了一种用于无线遥控系统的基站的接收器、发射器和/或收发器的天线。天线包括印刷电路板(PCB)和金属冲压天线结构。天线结构直接安装在PCB上。天线结构包括线性天线主体和腿。天线主体和腿彼此是一体的。腿从天线主体延伸并且机械地安装到PCB，以将天线主体支撑在PCB上，其中天线主体一平面内位于PCB之上。

Description

用于无线遥控系统的基站的天线
技术领域
本发明涉及无线遥控系统的基站。
背景
无线遥控系统包括基站和便携式遥控器。基站在目标设备处。遥控器由用户携带。基站和遥控器彼此无线通信，用于远程控制目标设备。
概述
提供了具有印刷电路板(PCB)和金属冲压天线结构的天线。天线结构直接安装在PCB上。天线结构包括线性天线主体和多个腿。天线主体和腿是彼此一体的。腿从天线主体延伸并且机械地安装到PCB，以将天线主体支撑在PCB上，其中天线主体一平面内位于PCB之上。
PCB包括顶侧和底侧以及在顶侧和底侧之间的接地平面。腿包括支撑腿、接地腿和馈电腿。天线主体由腿来支撑在PCB的顶侧上。接地腿电连接到接地平面。馈电腿电连接到电气部件，从而将天线电连接到电气部件。电气部件安装在PCB的底侧或PCB的顶侧。
电连接到天线的电气部件可以是接收器、发射器和/或收发器。接收器、发射器和/或收发器可以是无线遥控系统的基站的一部分。
支撑腿、接地腿和馈电腿形成在天线主体的边界内。
天线主体所在的平面可以平行于PCB。支撑腿、接地腿和馈电腿可以具有相同的长度，使得天线主体与接地平面间隔预定距离。
腿焊接到PCB，以便机械地安装到PCB。腿可以通过使用焊接、压配销或机械触点机械地安装到PCB。
天线结构由具有平面轮廓的单个金属坯料制成。腿在天线主体的边界内从单个金属坯料的平面轮廓中弯曲出来，其中天线主体保持在单个金属坯料的平面轮廓中。
天线主体可以具有矩形、正方形、椭圆形或圆形配置。
天线可以用于超高频(UHF)通信，其工作范围在300MHz和3GHz之间，包括300MHz和1GHz之间的优选工作范围。
无线遥控系统的基站包括电气部件、天线和控制器。电气部件电连接到天线。电气部件是用于经由天线接收通信的接收器、用于经由天线发送通信的发射器和/或用于经由天线接收和发送通信的收发器。控制器用于根据通信控制目标设备的功能。天线包括PCB和直接安装在PCB上的金属冲压天线结构。天线结构包括线性天线主体和多个腿。天线主体和腿是彼此一体的。腿从天线主体延伸并且机械地安装到PCB，以将天线主体支撑在PCB上，其中天线主体一平面内位于PCB之上。
附图说明
图1示出了具有基站和便携式遥控器的示例性无线遥控系统的框图；
图2示出了示例性无线遥控系统的基站和便携式遥控器的更具描述性的框图；
图3示出了基站的电气部件的天线的透视图，该电气部件是接收器、发射器和/或收发器；
图4示出了形成天线的天线结构的单个金属坯料；
图5A示出了天线的天线结构的透视顶侧视图；和
图5B示出了天线的天线结构的透视底侧视图。
详细描述
本文公开了本发明的详细的实施例；然而，应理解的是，所公开的实施例仅是可以以各种形式和可选的形式体现的本发明的示例。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中所公开的特定的结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域中的技术人员以各种方式利用本发明的代表性基础。
现在参考图1，示出了具有基站12和便携式遥控器14的示例性无线遥控系统10的框图。基站12在目标设备16处。目标设备16可以是车辆、房屋、车库、大门、建筑物、门、照明系统等。遥控器14是便携式的以用于由用户携带。遥控器14可以是密钥卡(“fob”)、智能电话、平板电脑、诸如智能手表的可穿戴设备等。
在本文的描述中，如图1所示，目标设备16将被假设为车辆，遥控器14将被假设为智能钥匙。基站12被配置成能够经由诸如车辆控制器17的中介来控制车辆16的功能。基站12和智能钥匙14可操作用于彼此无线发送/接收信号，以使智能钥匙能够经由基站远程控制车辆16。
遥控系统10可以被配置成执行远程无钥匙进入(RKE)功能。RKE能力使得智能钥匙14能够响应于用户对智能钥匙的开关、按钮等的启动来遥控车辆16。RKE功能的示例是基站12响应于从智能钥匙14接收到解锁车门命令而解锁车门18。智能钥匙14响应于对智能钥匙的相应的用户启动，向基站12发送解锁车门命令。例如，智能钥匙14包括设置在智能钥匙的正面上以供用户启动的解锁车门开关(未示出)。RKE功能的另一示例是基站12响应于从智能钥匙14接收到开锁行李箱命令而开锁行李箱插锁20。智能钥匙14响应于设置在智能钥匙的正面上的开锁行李箱开关(未示出)的相应用户启动，向基站12发送开锁行李箱命令。
当车辆16在智能钥匙的广播范围内时，基站12可以从智能钥匙14接收RKE命令。当智能钥匙在车辆16的广播范围内时，基站12可以向智能钥匙14发送RKE通信(例如，确认消息)。智能钥匙14发送RKE命令，并且基站12使用射频(RF)通信发送RKE通信。RF通信涉及超高频(UHF)通信。UHF工作频率范围在300MHz至3GHz之间，并且包括优选的300MHz至1GHz工作范围。
遥控系统10可以被配置成执行被动进入被动启动(PEPS)功能(或者仅仅是被动进入(PE)功能或者仅仅是被动启动(PS)功能)。PEPS能力使得遥控系统10能够自动地(或“被动地”)遥控车辆16，而无需用户启动智能钥匙14。被动进入功能的示例是当基站检测到智能钥匙14(假设被授权)靠近车辆16时，基站12自动解锁车门18。被动启动功能的示例是基站12在拥有智能钥匙14的用户按下车辆的仪表板(未示出)上的启动按钮时自动启动车辆16。
当车辆16在智能钥匙的广播范围内时，基站12可以从智能钥匙14接收PEPS授权通信(例如，响应于来自基站的质询，来自智能钥匙的回答)。基站12处理来自智能钥匙14的PEPS授权通信，以确认智能钥匙被授权控制车辆16。当智能钥匙在车辆16的广播范围内时，基站12可以向智能钥匙14发送PEPS授权通信(例如，从基站到智能钥匙的质询)。智能钥匙14和基站12使用UHF通信发送PEPS授权通信。
现在参照图2，并且继续参照图1，示出了遥控系统10的基站12和智能钥匙14的更具描述性的框图。基站12包括接收器22、发射器24、控制器26和天线28。接收器22和发射器24可以组合成收发器，或者由收发器代替。接收器22和发射器24电连接到天线28。天线28可以与接收器22和发射器24共同定位在车辆16内的给定位置处，或者可以远离接收器和发射器地定位在车辆内的远程位置处。
在其他实施例中，接收器22和发射器24中只有一个电连接到天线28。在其他实施例中，存在多个天线28，使得接收器22电连接到相应的一个天线，并且发射器24电连接到另一相应的天线。
在工作中，接收器22经由天线28从智能钥匙14接收RKE命令和/或PEPS授权通信。控制器26处理从智能钥匙14接收的通信，以确认智能钥匙被授权控制车辆16，并相应地控制车辆功能30的启动。控制器26还可操作来控制发射器24向智能钥匙14发送RKE响应通信和/或PEPS轮询/质询通信。发射器24使用天线28或可以位于车辆16的不同位置处的其他天线(未示出)发送这种通信。
智能钥匙14包括收发器32和控制器34。收发器32包括天线36。控制器34可操作来控制收发器32以响应于智能钥匙14的用户启动而发送RKE命令，和/或可操作来控制收发器32以响应于来自基站12的PEPS轮询/质询通信而发送PEPS授权通信。
现在参考图3，示出了天线28的透视图。天线28包括金属冲压天线结构40和印刷电路板(PCB)42。天线结构40安装在PCB 42上。
天线结构40由单个金属坯料制成，并具有金属冲压设计。天线结构40包括线性天线主体44、多个支撑腿46、接地腿48和馈电腿50。天线主体44和腿46、48和50彼此是一体的。
PCB 42包括第一(例如，顶部)侧52和相对的第二(例如，底部)侧54。PCB 42在其内部主体内还包括位于PCB顶侧52和底侧54之间的接地平面56。接地平面56电连接到RF接地(未示出)。接地平面56由铜或具有增强导电性能的其他类似材料构成。
天线主体44一平面内位于PCB 42的顶面52上方。该平面可以平行于PCB 42，如图3所示。腿46、48和50通常从天线主体44垂直延伸到PCB 42。腿46、48和50机械地安装到PCB42，以将天线主体44支撑在PCB 42之上。腿46、48和50通过使用焊接、压配销或机械触点机械地安装到PCB 42。例如，腿46、48和50使用回流焊接而不是顺应管脚或热熔机械地安装到PCB 42。腿46、48和50的长度是预定的，使得天线主体44与PCB 42的接地平面56间隔预定距离。预定距离使得天线28具有相对较低的轮廓，从而占据相对较小的空间。
如图3所示，在天线主体44和PCB 42之间除了空气之外没有电介质间隔物或平台。同样，由于天线主体44是线性结构，因此除了空气之外，在天线主体的有界内部和PCB 42之间没有电介质间隔物或平台，也如图3所示。以这种方式，在没有电介质间隔物或平台的情况下，天线结构40可以直接安装到PCB 42。因此，减少了用于组装天线28的制造时间。
将天线主体44支撑在PCB 42之上是支撑腿46的目的。接地腿48和馈电腿50具有除了在PCB 42之上支撑天线主体44之外的附加功能。特别地，接地腿48电连接到PCB 42的接地平面56。馈电腿50电连接到从接收器22开始的传输线(即，RF输入端)，从而将天线28电连接到接收器。接收器22安装在PCB 42的底侧54上(未示出)。馈电腿50向接收器22提供指示由天线28接收的通信的电信号。可以是或可以不是基站12的一部分的其他电子部件也可以安装在PCB 42的底侧54上。
通过将接收器22(即，电子部件)定位在PCB 42的底侧54上，接收器通过PCB的接地平面56与天线主体44分离。这在接收器22和天线主体44之间提供了良好的RF隔离。
馈电腿50也可以电连接到从发射器24开始的传输线(即，RF输出端)，从而将天线28电连接到发射器。发射器24安装在PCB 42的底侧54上(未示出)。馈电腿50向天线28提供指示从发射器24接收的通信的电信号。
接地腿48和馈电腿50定位在天线主体44的相应的预定位置处。接地腿48和馈电腿50相隔预定距离，以增强天线28的通信发送和接收能力。以这种方式，天线28是反向天线。
现在参照图4，并且继续参照图3，示出了由其形成天线结构40的单个金属坯料。金属坯料可以是铜或任何其他导电金属。天线结构40的金属冲压设计需要由金属坯料形成天线结构，该金属坯料由冲裁工艺形成。支撑腿46、接地腿48和馈电腿50形成在天线结构40的天线主体44的边界内。金属冲压设计因此减少了金属冲裁废料。
现在参考图5A和5B，并且继续参考图3和图4，图5A和5B分别示出了天线结构40的透视顶侧和底侧视图。在图5A和5B中，支撑腿46、接地腿48和馈电腿50从金属坯料的平面轮廓向外弯曲，而天线主体44保持在金属坯料的平面轮廓中。
虽然天线主体44在图3、图4、图5A和图5B中被示为具有矩形轮廓，但是天线主体可以具有不同的形状和几何形状，例如正方形、椭圆形、圆形等。在任一这些配置中，天线主体44位于一个平面内。天线主体44可以具有与图示不同的金属厚度。
天线28旨在提供远程信号发送和接收能力(例如，500米)。以这种方式，天线28适用于远程通信系统，诸如需要相对较长激活范围的远程启动应用。天线28有利地实现了这种性能，同时关联有降低的制造成本。降低的制造成本是由于天线28的金属废料的减少以及天线使用回流焊接(而不是顺应管脚或热熔)附接到PCB 42。
尽管上面描述了示例性的实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。而是，在说明书中所使用的词是描述性而不是限制性的词，并且应理解，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下做出各种变化。另外，各种实施的实施例的特征可被组合以形成本发明的另外的实施例。

Claims (20)

1.一种天线，包括：
印刷电路板(PCB)；和
直接安装在所述PCB上的金属冲压天线结构，所述天线结构包括线性天线主体和多个腿，所述天线主体和所述腿彼此是一体的，所述腿从所述天线主体延伸并机械地安装到所述PCB，以将所述天线主体支撑在所述PCB上方，其中所述天线主体在一平面内位于所述PCB之上。
2.根据权利要求1所述的天线，其中：
所述PCB包括顶侧和底侧以及在所述顶侧和所述底侧之间的接地平面；
所述腿包括多个支撑腿、接地腿和馈电腿，并且所述天线主体由所述腿支撑在所述PCB的顶侧上方；
所述接地腿电连接到所述接地平面；和
所述馈电腿电连接到电气部件，从而将所述天线电连接到所述电气部件，其中所述电气部件安装到所述PCB的底侧或所述PCB的顶侧。
3.根据权利要求2所述的天线，其中：
所述支撑腿、所述接地腿和所述馈电腿形成在所述天线主体的边界内。
4.根据权利要求1所述的天线，其中：
所述平面平行于所述PCB；和
所述腿具有相同的长度，使得所述天线主体与所述接地平面间隔预定距离。
5.根据权利要求1所述的天线，其中：
所述腿焊接到所述PCB，以便机械地安装到所述PCB。
6.根据权利要求1所述的天线，其中：
所述腿通过使用焊接、压配销或机械触点机械地安装到所述PCB。
7.根据权利要求1所述的天线，其中：
所述天线结构由具有平面轮廓的单个金属坯料制成。
8.根据权利要求7所述的天线，其中：
所述腿从所述单个金属坯料的平面轮廓向外弯曲，其中所述天线主体保持在所述单个金属坯料的平面轮廓中。
9.根据权利要求1所述的天线，其中：
所述天线主体具有矩形配置。
10.根据权利要求1所述的天线，其中：
所述天线用于超高频(UHF)通信。
11.一种无线遥控系统的基站，包括：
天线；
电连接到所述天线的电气部件，其中所述电气部件是用于经由所述天线接收通信的接收器、用于经由所述天线发送通信的发射器和/或用于经由所述天线接收和发送通信的收发器；
控制器，其用于根据所述通信控制目标设备的功能；和
其中，所述天线包括印刷电路板(PCB)和直接安装在所述PCB上的金属冲压天线结构，所述天线结构包括线性天线主体和多个腿，所述天线主体和所述腿彼此是一体的，所述腿从所述天线主体延伸并机械地安装到所述PCB，以将所述天线主体支撑在所述PCB上方，其中所述天线主体在一平面内位于所述PCB之上。
12.根据权利要求11所述的基站，其中：
所述PCB包括顶侧和底侧以及在所述顶侧和所述底侧之间的接地平面；
所述腿包括多个支撑腿、接地腿和馈电腿，并且所述天线主体由所述腿支撑在所述PCB的顶侧上方；
所述电气部件安装到所述PCB的底侧或所述PCB的顶侧；
所述接地腿电连接到所述接地平面；和
所述馈电腿电连接到所述电气部件，从而将所述电气部件电连接到所述天线。
13.根据权利要求12所述的基站，其中：
所述支撑腿、所述接地腿和所述馈电腿形成在所述天线主体的边界内。
14.根据权利要求11所述的基站，其中：
所述平面平行于所述PCB；和
所述腿具有相同的长度，使得所述天线主体与所述接地平面间隔预定距离。
15.根据权利要求11所述的基站，其中：
所述腿焊接到所述PCB，以便机械地安装到所述PCB。
16.根据权利要求11所述的基站，其中：
所述天线结构由具有平面轮廓的单个金属坯料制成。
17.根据权利要求16所述的基站，其中：
所述腿从所述单个金属坯料的平面轮廓中弯曲出来，其中所述天线主体保持在所述单个金属坯料的平面轮廓中。
18.根据权利要求11所述的基站，其中：
所述天线主体具有矩形配置。
19.根据权利要求11所述的基站，其中：
所述目标设备是车辆。
20.根据权利要求19所述的基站，其中：
所述天线用于从授权控制所述车辆的智能钥匙接收被动式进入被动式启动(PEPS)通信和/或远程无钥匙进入(RKE)通信。
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