CN110957566A - 一种车载5g天线系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车载5G天线系统。包括固定在车顶的天线盒，所述天线盒包括鲨鱼鳍外壳和TBOX外壳，所述鲨鱼鳍外壳固定于车顶外部，所述TBOX外壳固定于车顶内部，所述鲨鱼鳍外壳和TBOX外壳通过车顶开口相连通；所述TBOX外壳内设有PCB板，PCB板上设有位于车体外的鲨鱼鳍天线系统和位于车体内的板载天线系统，所述鲨鱼鳍天线系统通过车顶开口置于鲨鱼鳍外壳内；所述鲨鱼鳍天线系统包括独立的5G天线，所述板载天线系统包括4G全频段天线。本发明通过将2G、3G、4G和5G的频段分成两个天线系统设置，将单独覆盖5G频段的天线设于鲨鱼鳍外壳内以减小鲨鱼鳍外壳的尺寸，5G频段在较小的空间内有更好的隔离度，从而改善信号相互干扰的问题。

Description

一种车载5G天线系统

技术领域

本发明涉及汽车电子技术领域，特别是关于一种车载5G天线系统。

背景技术

随着通信技术的不断发展，网络的速率不断的提升，车载天线系统的功能也越来越丰富。目前，汽车鲨鱼鳍安装在车身外部，通常内置4G LTE通讯天线，GNSS全球导航卫星天线，SDARS卫星数字音频广播业务天线等，通过2 .5m～6m左右射频同轴线连接鲨鱼鳍天线与T-box接收处理机。

现有技术中，授权公告号为CN208368727U，授权公告日为2019.01.11的中国专利公开了一种鲨鱼鳍5G多天线系统，该专利采用将PCB板设置在鲨鱼鳍内的空腔结构内，其天线系统设置在PCB板上。该方案的缺点在于，当因外部因素使得鲨鱼鳍被撞掉的时候，其内部的天线也会随之脱落，而可以拨打急救电话的Ecall天线也无法发挥作用，使得车主无法及时获得救援。

另外，按照传统设计思路，车载5GMIMO天线组往往设置在车载鲨鱼鳍天线内部。然而，鲨鱼鳍内部的空间有限，若将5G天线和4G天线设置在鲨鱼鳍内部需要增加鲨鱼鳍的体积，带来的后果是需要增加车顶的开口，从而带来防水困难的问题；若将5G天线和4G天线集成在一起又会增加制造成本，同时，鲨鱼鳍内部的小空间也会带来隔离度差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决上述技术问题，提供一种车载5G天线系统。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种车载5G天线系统，包括固定在车顶的天线盒以及设于天线盒内的天线系统，所述天线盒贯穿所述车顶，所述天线系统包括鲨鱼鳍5G天线系统和板载4G天线系统，所述鲨鱼鳍5G天线系统位于车体外部，所述板载4G天线系统位于车体内部。本发明采用两个天线系统的设置，将5G天线和4G天线分开设计，5G天线设于车体外部，4G天线设于车体内部，该种设计方式使得当车辆发生车祸或者其它因素导致车外的天线被撞掉时，还能通过车内的4G天线立即自动拨打急救电话，使车主获得及时救援，另外5G频段可以在较小的空间内有更好的隔离度，从而改善信号相互干扰的问题。

进一步的，所述天线盒包括鲨鱼鳍外壳和TBOX外壳，所述鲨鱼鳍外壳固定于车顶外部，所述TBOX外壳固定于车顶内部，所述鲨鱼鳍外壳和TBOX外壳通过车顶开口相连通。将天线盒分成两个不同的盒体，在使得天线盒能横跨车体内外两个空间的同时，能更有效地利用盒体的内部空间。

进一步的，所述TBOX外壳内设有PCB板，鲨鱼鳍5G天线系统和板载4G天线系统均设于所述PCB上，所述鲨鱼鳍5G天线系统位于车体外并通过车顶开口置于鲨鱼鳍外壳内，所述板载4G天线系统位于车体内；所述鲨鱼鳍5G天线系统包括独立的5G天线，所述板载4G天线系统包括4G全频段天线。通过将2G、3G、4G和5G的频段分成两个天线系统设置，即覆盖2G、3G和4G频段的天线设于车体内的TBOX外壳内，覆盖5G频段的天线设于车体外的鲨鱼鳍外壳内，该种设计方式使得PCB板不需要独立设计一个Ecall天线，4G全频段天线可充当Ecall天线，从而减小鲨鱼鳍外壳的尺寸，5G频段可以在较小的空间内有更好的隔离度，从而改善信号相互干扰的问题。

进一步的，所述鲨鱼鳍5G天线系统设于所述PCB板的中间位置，所述鲨鱼鳍5G天线系统包括4个独立的5G天线，2个V2X天线和1个GNSS天线。鲨鱼鳍5G天线系统为覆盖5G频段的天线系统，将其设于PCB板中间能有效利用PCB板的空间。

进一步的，所述4个独立的5G天线呈矩形分布，所述V2X天线和GNSS天线位于所述4个独立的5G天线之间。GNSS天线设于5G天线之间的中间位置，两个V2X天线分别对称设于GNSS天线的两侧，呈矩形布局的4个5G天线目的是使其整体的辐射方向可以覆盖到前后左右四个方向，以增强其辐射的覆盖范围。

进一步的，所述4个独立的5G天线中的两个用于发射信号，所有的5G天线均可以接收信号。两个5G天线可满足信号的发射需求，因此，通过采用两个发射，四个接收的天线形式可降低天线的制作成本，从而节约资源。

进一步的，所述鲨鱼鳍5G天线系统还包括BLE天线，所述BLE天线位于所述4个独立的5G天线之间。BLE天线可以设于V2X天线盒GNSS天线之间，BLE天线的主要目的是为了实现蓝牙开锁功能，充当无线钥匙。

进一步的，所述板载4G天线系统包括两个4G全频段天线，所述两个4G全频段天线分别位于所述PCB板边缘处，并预留与板边的边缘空间。板载4G天线系统主要是为了实现2G、3G和4G频段信号的覆盖，将其与5G频段信号相互分开，使得二者具有更好的隔离度，避免5G信号和4G信号之间的相互干扰。

进一步的，所述板载4G天线系统还包括Wifi/BT天线，所述Wifi/BT天线位于与所述两个4G全频段天线不同的PCB板边缘处。Wifi/BT天线的作用是为了实现车载Wifi和蓝牙的功能，提高用户体验。

进一步的，所述车顶为带有玻璃的车顶。为了使得板载天线系统可以将信号更好的辐射出车外，所以更适合将天线盒安装在有玻璃车顶的车上。

进一步的，所述TBOX外壳通过螺丝固定于车顶上。通过细小的螺丝固定TBOX外壳可以较大程度的减小车体的开孔，从而保证原装车身的完整度，当然，也可以通过其它方式固定，譬如卡扣、粘接或者焊接等形式。

本发明相较于现有技术的有益效果是：

1、本发明的车载5G天线系统将4G天线放在TBOX内，可采用贴片或者板载的方式，将5G天线、V2X天线以及GNSS天线留在鲨鱼鳍外壳内，从而减小鲨鱼鳍外壳的尺寸，减小车顶的开孔大小，使得防水系统的设计更加方便简单，并且5G的频段可以在较小的空间内有更好的隔离度，从而改善信号相互干扰的问题。

2、本发明TBOX可安装在一种玻璃车顶的设计概念中，符合未来车企厂商对车设计概念的需求，而且该TBOX兼顾目前现有的产品进行对5G和C-V2X天线布局，有利于未来C-V2X平滑向5G-V2X过渡，并且产品集成了多种功能，包括车载音响导航，系统娱乐，道路安全等。该种独立的分开5G MIMIO的设计方式，更是改善了整体的辐射能力，提高系统的吞吐量，从而保证车厂对5G和C-V2X的广泛需求，使得这种多功能的鲨鱼鳍5G天线系统更好的满足车厂和大众的需求。

附图说明

图1为本发明实施例的天线系统结构爆炸图。

图2为本发明实施例中PCB板的俯视图。

图3为本发明实施例的天线系统装配结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细描述。

请参考图1至图3，本发明一较佳实施例为：

如图1和图3所示，一种车载5G天线系统，包括固定在车顶2的天线盒1以及设于天线盒1内的天线系统，天线盒1贯穿车顶2，天线系统包括鲨鱼鳍5G天线系统4和板载4G天线系统5，鲨鱼鳍5G天线系统4位于车体外部，板载4G天线系统5位于车体内部。本发明采用两个天线系统的设置，将5G天线和4G天线分开设计，5G天线设于车体外部，4G天线设于车体内部，该种设计方式使得当车辆发生车祸或者其它因素导致车外的天线被撞掉时，还能通过车内的4G天线立即自动拨打急救电话，使车主获得及时救援，另外5G频段可以在较小的空间内有更好的隔离度，从而改善信号相互干扰的问题。

天线盒1包括鲨鱼鳍外壳11和TBOX外壳12，鲨鱼鳍外壳11固定于车顶2外部，TBOX外壳12固定于车顶2内部，鲨鱼鳍外壳11和TBOX外壳12通过车顶2开口相连通。将天线盒1分成两个不同的盒体，在使得天线盒1能横跨车体内外两个空间的同时，能更有效地利用盒体的内部空间。

TBOX外壳12内设有PCB板3，鲨鱼鳍5G天线系统4和板载4G天线系统5均设于PCB板3上，鲨鱼鳍5G天线系统4位于车体外并通过车顶2开口置于鲨鱼鳍外壳11内，板载4G天线系统5位于车体内；鲨鱼鳍5G天线系统包括独立的5G天线，板载4G天线系统包括4G全频段天线。通过将2G、3G、4G和5G的频段分成两个天线系统设置，即覆盖2G、3G和4G频段的天线设于车体内的TBOX外壳12内，覆盖5G频段的天线设于车体外的鲨鱼鳍外壳11内，该种设计方式使得PCB板3不需要独立设计一个Ecall天线，4G全频段天线可充当Ecall天线，从而减小鲨鱼鳍外壳11的尺寸，5G频段可以在较小的空间内有更好的隔离度，从而改善信号相互干扰的问题。

如图2所示，鲨鱼鳍天5G线系统4设于PCB板3的中间位置，鲨鱼鳍5G天线系统4包括4个独立的5G天线41，2个V2X天线42和1个GNSS天线43。鲨鱼鳍5G天线系统4为覆盖5G频段的天线系统，将其设于PCB板3中间能有效利用PCB板3的空间。4个独立的5G天线41呈矩形分布，V2X天线42和GNSS天线43位于4个独立的5G天线41之间。GNSS天线43设于5G天线41之间的中间位置，两个V2X天线42分别对称设于GNSS天线43的两侧，呈矩形布局的4个5G天线41目的是使其整体的辐射方向可以覆盖到前后左右四个方向，以增强其辐射的覆盖范围。

在本实施例中，将4G天线放在TBOX内，采用贴片或者板载的方式，留5G、V2X以及GNSS天线43在鲨鱼鳍内，从而缩小鲨鱼鳍的尺寸，减少车顶2的开孔大小。最后，从数据速率来衡量，5G的总数据速率或区域容量将是4G的1000倍；从边缘速率来衡量，能够达到100Mbps到1Gbps之间；峰值速率，更是达到几十Gbps。同时，5G还具有低时延，4G支配有用资源的1ms子帧，往返延迟15ms左右，而在5G时代，往返延迟只需要1ms。本发明在鲨鱼鳍天线系统4中配置4个5G通讯天线，不仅可以增加数据速率，而且可以提高频谱利用率和更加优越的通信质量。将4个5G频段天线单独布置相比于2个5G频段与4G频段共用一个天线，具有更好的辐射方向性。

此外，4个独立的5G天线41中的两个用于发射信号，所有的5G天线41均可以接收信号。两个5G天线41可满足信号的发射需求，因此，通过采用两个发射，四个接收的天线形式可降低天线的制作成本，从而节约资源。

在本实施例中，鲨鱼鳍天线系统4还包括BLE天线44，BLE天线44位于4个独立的5G天线41之间。BLE天线44可以设于V2X天线42盒1GNSS天线43之间，BLE天线44的主要目的是为了实现蓝牙开锁功能，充当无线钥匙。

板载4G天线系统5包括两个4G全频段天线51，两个4G全频段天线51分别位于PCB板3边缘处，并预留与板边的边缘空间。板载4G天线系统5主要是为了实现2G、3G和4G频段信号的覆盖，将其与5G频段信号相互分开，使得二者具有更好的隔离度，避免5G信号和4G信号之间的相互干扰。板载4G天线系统5还包括Wifi/BT天线52，Wifi/BT天线52位于与两个4G全频段天线51不同的PCB板3边缘处。Wifi/BT天线52的作用是为了实现车载Wifi和蓝牙的功能，提高用户体验。

在本实施例中，4G全频段天线51还可以充当Ecall天线的功能。例如，当车辆遇到车祸或者其他事使漏在车顶2外面的天线被撞掉，或者TBOX盒子从车顶2脱离，只要电源还在，Ecall 天线就可以发挥作用，立即自动拨打急救电话。本实施例中的电源设置在PCB板3上，而PCB板3则设于车体内的TBOX外壳12内，本发明解决了现有技术中采用将2G/3G/4G天线与5G天线41合并设计在车顶外的鲨鱼鳍内，不仅使得天线的体积增大，还需另外设置Ecall天线，因此会造成PCB板3的尺寸增大，而车顶的开口需要容纳所有的天线，因而需加大车顶2的开孔尺寸的技术问题，从而降低了防水系统的处理。在本实施例中，车顶2为带有玻璃22的车顶2。为了使得板载4G天线系统5可以将信号更好的辐射出车外，所以更适合将天线盒1安装在有玻璃22车顶2的车上。TBOX外壳12通过螺丝6固定于车顶2上。通过细小的螺丝6固定TBOX外壳12可以较大程度的减小车体的开孔，从而保证原装车身的完整度，当然，也可以通过其它方式固定，譬如卡扣、粘接或者焊接等形式。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种车载5G天线系统，包括固定在车顶（2）的天线盒（1）以及设于天线盒（1）内的天线系统，其特征在于，所述天线盒（1）贯穿所述车顶（2），所述天线系统包括鲨鱼鳍5G天线系统（4）和板载4G天线系统（4），所述鲨鱼鳍5G天线系统（4）位于车体外部，所述板载4G天线系统（5）位于车体内部。

2.根据权利要求1所述的一种车载5G天线系统，其特征在于，所述天线盒（1）包括鲨鱼鳍外壳（11）和TBOX外壳（12），所述鲨鱼鳍外壳（11）固定于车顶（2）外部，所述TBOX外壳（12）固定于车顶（2）内部，所述鲨鱼鳍外壳（11）和TBOX外壳（12）通过车顶（2）开口相连通。

3.根据权利要求2所述的一种车载5G天线系统，其特征在于，所述TBOX外壳（12）内设有PCB板（3），鲨鱼鳍5G天线系统（4）和板载4G天线系统（5）均设于所述PCB板（3）上，所述鲨鱼鳍5G天线系统（4）位于车体外并通过车顶开口（21）置于鲨鱼鳍外壳（11）内，所述板载4G天线系统（5）位于车体内；所述鲨鱼鳍5G天线系统（4）包括独立的5G天线（41），所述板载4G天线系统（5）包括4G全频段天线（51）。

4.根据权利要求3所述的一种车载5G天线系统，其特征在于，所述鲨鱼鳍5G天线系统（4）设于所述PCB板（3）的中间位置，所述鲨鱼鳍5G天线系统（4）包括4个独立的5G天线（41），2个V2X天线（42）和1个GNSS天线（43）。

5.根据权利要求4所述的一种车载5G天线系统，其特征在于，所述4个独立的5G天线（41）呈矩形分布，所述V2X天线（42）和GNSS天线（43）位于所述4个独立的5G天线（41）之间。

6.根据权利要求5所述的一种车载5G天线系统，其特征在于，所述4个独立的5G天线（41）中的两个用于发射信号，所有的5G天线（41）均可以接收信号。

7.根据权利要求4或5所述的一种车载5G天线系统，其特征在于，所述鲨鱼鳍5G天线系统（4）还包括BLE天线（44），所述BLE天线（44）位于所述4个独立的5G天线（41）之间。

8.根据权利要求1所述的一种车载5G天线系统，其特征在于，所述板载4G天线系统（5）包括两个4G全频段天线（51），所述两个4G全频段天线（51）分别位于PCB板（3）边缘处，并预留与板边的边缘空间。

9.根据权利要求8所述的一种车载5G天线系统，其特征在于，所述板载4G天线系统（5）还包括Wifi/BT天线（52），所述Wifi/BT天线（52）位于与所述两个4G全频段天线（51）不同的PCB板（3）边缘处。

10.根据权利要求1所述的一种车载5G天线系统，其特征在于，所述车顶（2）为带有玻璃的车顶（2），TBOX外壳（12）通过螺丝固定于车顶（2）上。

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