CN112909498A - 天线组件、天线系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种天线组件、天线系统及车辆，所述天线组件包括：天窗和组合天线，所述组合天线承载于所述天窗上且设置于所述天窗的端部，所述组合天线包括多个天线单元，所述多个天线单元沿着所述天窗的边缘的走向排布。本申请提供的天线组件应用于车辆时，不会影响车辆的外形设计。

Description

天线组件、天线系统及车辆
技术领域
本申请涉及天线技术领域，具体涉及一种天线组件、天线系统及车辆。
背景技术
近年来，随着科技的发展，车辆上的天线越来越多。现有的天线组件一般安装在鲨鱼鳍，鲨鱼鳍可以集成多个天线，安置在车顶。然而，设置于车辆外部的外置天线影响了车辆的外形设计，若设计不合理，可能会增大车辆的风阻。
发明内容
本申请提供一种天线组件、天线系统及车辆，天线组件应用于车辆时，不会影响车辆的外形设计。
第一方面，本申请提供一种应用于车辆的天线组件，所述天线组件包括：天窗和组合天线，所述组合天线承载于所述天窗上且设置于所述天窗的端部，所述组合天线包括多个天线单元，所述多个天线单元沿着所述天窗的边缘的走向排布。
其中，所述多个天线单元包括第一天线单元，所述第一天线单元为导航天线单元，所述第一天线单元包括第一辐射体，所述第一辐射体布置于所述天窗的中轴线上。
其中，所述多个天线单元还包括第二天线单元，所述第二天线单元包括多个第二辐射体，所述多个第二辐射体沿着所述天窗的边缘的走向排布。
其中，所述多个天线单元还包括第三天线单元，所述第三天线单元包括多个第三辐射体，所述多个第三辐射体沿着所述天窗的边缘的走向排布。
其中，所述天线单元包括辐射体和第一线缆，所述天窗包括依次层叠设置的内层、中间层和外层，所述辐射体设置于所述内层和所述外层之间，所述第一线缆设置于所述内层背离所述辐射体的一侧。
其中，所述天线单元还包括接地层，所述接地层设置于所述内层背离所述外层的一侧，所述接地层设置有缝隙，所述第一线缆在所述接地层上的正投影至少部分落入所述缝隙的所在范围内，所述第一线缆通过所述接地层上的缝隙与所述辐射体耦合馈电。
其中，所述天线单元包括辐射体、接地层及第一线缆，所述辐射体和所述接地层设置于所述天窗的同一侧，所述第一线缆与所述辐射体直连馈电。
其中，所述天线组件还包括固定件，所述天线单元包括辐射体和第一线缆，所述第一线缆电联接于所述辐射体，且所述第一线缆通过所述固定件固定在所述天窗上。
其中，所述第一线缆的数量为多个，所述多个第一线缆间隔设置，且沿着所述天窗的边缘的走向排布。
第二方面，本申请还提供一种天线系统，所述天线系统包括车载单元及上述天线组件，所述天线组件中的第一线缆电联接于所述车载单元。
第三方面，本申请还提供一种车辆，所述车辆包括车辆本体及上述天线系统，所述天线系统安装于所述车辆本体上，且所述天线系统中的车载单元通过第二线缆电联接于所述车辆本体。
本申请提供的天线组件可以带来以下技术效果：一方面，将组合天线设置于天窗上，可以避免对车辆的外形设计造成影响，不用担心风阻增加的问题；另一方面，将组合天线设置于天窗的边缘，可以避免或者削弱组合天线对光线的遮挡，从而可以确保足够的光线能够透过天窗进而照射到车辆内部，以获得较好的采光效果。又一方面，将多个天线单元沿着所述天窗的边缘的走向排布，从而可以将车载单元的长度方向设计为与多个天线单元的排布方向相平行，如此设置，可以增大车载单元与车辆本体的连接面积，从而提高连接稳固性，而且也便于车载单元与多个天线单元之间的第一线缆的布置。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例提供的天线系统与车辆本体的连接示意图。
图2为本申请另一实施例提供的天线系统与车辆本体的连接示意图。
图3为本申请实施例提供的天线组件和车载单元的连接示意图。
图4为图2中所示的天线系统在一种实施方式中的部分结构示意图。
图5为本申请实施例提供的第一线缆的示意图。
图6为本申请实施例提供的天窗的示意图。
图7为本申请实施例提供的第一线缆与辐射体耦合馈电的结构分解示意图。
图8为图7中所示的第一线缆和接地层的位置关系示意图。
图9为本申请实施例提供的第一线缆与辐射体直连馈电的示意图。
图10为图2中所示的天线系统在另一种实施方式中的部分结构示意图。
图11为本申请实施例提供的天窗玻璃具有第一区域和第二区域的示意图。
标号说明：车辆-1，车辆本体-2，天线系统-3，第二线缆-4，车载单元-5，天线组件-6，天窗-10，组合天线-20，电源线-41，通信线-42，内层-110，中间层-120，外层-130，第一区域-A1，第二区域-A2，天线单元-200，第一天线单元-210，第二天线单元-220，第三天线单元-230，辐射体-240，第一线缆-250，接地层-260，固定件-270，第一辐射体-211，第二辐射体-221，第三辐射体-231，绝缘套-251，线芯-252，缝隙C1。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，在至少两个实施例结合在一起不存在矛盾的情况下，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参照图1和图2，本申请提供一种车辆1，所述车辆1可以但不仅限于为轿车、多用途汽车(multi-Purpose Vehicles，MPV)、运动型多用途汽车(Sport/Suburban UtilityVehicle，SUV)、越野车(Off-Road Vehicle，ORV)、皮卡、面包车、客车、货车等。
所述车辆1包括车辆本体2及以下实施例中描述的天线系统3。所述天线系统3安装于所述车辆本体2上，且所述天线系统3中的车载单元5通过第二线缆4电联接于所述车辆本体2。
其中，所述车辆本体2是指车辆1的至少部分或者说包含车辆1至少部分的结构件和电子器件，比如车辆本体2可以包括车架、挡风玻璃、座椅、中控屏等。
其中，天线系统3用于接收或发射电磁波，天线系统3中的车载单元5通过第二线缆4(电源线41和通信线42)电联接于车辆本体2，换而言之，车载单元5通过第二线缆4与整车网络连接进行通信，而车辆1则通过天线系统3实现与外界进行通信。
进一步的，请参照图2和图3，本申请还提供一种天线系统3，所述天线系统3包括车载单元5及以下任意实施例中所描述的天线组件6。所述天线组件6中的第一线缆250电联接于所述车载单元5。所述车载单元5可以设置于车辆1的挡风玻璃、车架、顶棚等位置处，本申请对此不做限定。
其中，车载单元5(On board Unit，OBU)用于产生射频信号，该射频信号可通过第一线缆250向天线组件6传输，天线组件6产生相应的电磁波并向周围空间辐射，该过程为天线系统3发出电磁波，当然，所述天线系统3也可以接收电磁波，接收电磁波的过程与上述过程相反。
可选的，第一线缆250和车载单元5通过连接器来实现可插拔形式的电联接。可以理解的是，如此设置，从而可以实现分别独立生产天线组件6和车载单元5，有利于降低生产加工难度，提高生产效率，而且，可以实现仅当需要在车辆本体2上安装使用天线系统3时才将第一线缆250和车载单元5进行连接，从而可以避免了在运输、售卖等过程中，因外在因素导致第一线缆250和车载单元5的连接被破坏的问题。
下面结合附图详细介绍上述实施例提供的天线系统3中的天线组件6。
请参照图4，本申请还提供一种天线组件6，所述天线组件6包括：天窗10和组合天线20。其中，所述天窗10为安装于车辆1顶部的玻璃，天窗10的形状可以但不仅限于为正方形、长方形、三角形、椭圆形、圆形等。所述组合天线20承载于所述天窗10上且设置于所述天窗10的端部，所谓的端部是指天窗10上邻近边缘的位置处，天窗10的端部具有多个，所述组合天线20可以设置于任一端部处，比如，呈矩形的天窗具有四个端部，所述组合天线20则可以设置于四个端部中的任意一个。
需说明的是，为了便于描述，以图4所示的天线组件6的所处视角引入坐标轴，并定义X轴方向为天窗10的宽度方向；Y轴方向为天窗10的长度方向，Y轴方向也是车辆1的长度方向(或行驶方向)；垂直于XOY平面的方向为Z轴方向，Z轴方向为天窗10的厚度方向，Z轴方向也是光线的照射方向。
其中，所述组合天线20包括在不同频率范围内工作的多个天线单元200，所谓的多个是指数量大于或等于2个，具体可以为2个、3个、5个、6个等，天线单元200的类型可以但不仅限于为FM/AM天线、TV天线、电话天线、导航天线、蓝牙天线、5G天线、V2X天线等，本申请仅以导航天线、5G天线、V2X天线进行示例性说明。
所述多个天线单元200沿着所述天窗10的边缘的走向排布，即所述多个天线单元200依次沿着图4中X轴方向布置，当然，在其他实施方式中，所述多个天线单元200也可以依次沿着图4中Y轴方向设置。可以理解的是，上述天窗10的边缘的走向与天窗10自身的形状有关，所述多个天线单元200的排布方向也可以相应发生改变。示例性说明：当天窗10的形状为圆形时，天窗10的边缘的走向则呈弧形，所述多个天线单元200的排布方向可以相应的设置为弧形；当天窗10的形状为矩形时(如图4所示)，天窗10的边缘的走向则为直线，所述多个天线单元200的排布方向可以相应的设置为直线。
可以理解的是，一方面，将组合天线20设置于天窗10上，可以避免对车辆1的外形设计造成影响，不用担心风阻增加的问题；另一方面，将组合天线20设置于天窗10的边缘，可以避免或者削弱组合天线20对光线的遮挡，从而可以确保足够的光线能够透过天窗10进而照射到车辆1内部，以获得较好的采光效果。又一方面，将多个天线单元200沿着所述天窗10的边缘的走向排布，从而可以将车载单元5的长度方向设计为与多个天线单元200的排布方向相平行，如此设置，可以增大车载单元5与车辆本体2的连接面积，从而提高连接稳固性，而且也便于车载单元5与多个天线单元200之间的第一线缆250的布置。
请参照图4，所述天线单元200包括辐射体240、接地层260和第一线缆250。其中，所述辐射体240用于接收和发送电磁波。所述辐射体240可以但不仅限于为通过银浆印刷或者镀膜工艺形成于天窗10上。所述辐射体240包括第一辐射体211、第二辐射体221及第三辐射体231，三种辐射体240分属于不同的天线单元200，后面的实施例中将会描述。所述接地层260用于为所述辐射体240提供参考地平面，所述接地层260可以但不仅限于通过银浆印刷工艺形成于天窗10上。所述第一线缆250用于电联接所述车载单元5和所述辐射体240。请参照图5，所述第一线缆250包括绝缘套251和线芯252，所述线芯252包裹于绝缘套251内部。其中，所述绝缘套251连接于所述接地层260，所述线芯252用于对所述辐射体240馈电。
请参照图4，所述组合天线20还包括固定件270，所述第一线缆250通过所述固定件270固定在所述天窗10的一侧。可以理解的是，在车辆1行驶过程中，车辆1难以避免的会发生震动，而震动会导致第一线缆250发生晃动，第一线缆250在若干次晃动后，可能造成第一线缆250从天窗10上脱落。在本实施例中，由于设置有固定件270，通过固定件270将第一线缆250固定在天窗10上，从而可以避免固定件270和辐射体240之间的第一线缆250产生较大的晃动，进而可以解决上述问题。
请参照图4，所述第一线缆250的数量为多个，所述多个第一线缆250间隔设置，且沿着所述天窗10的边缘的走向排布，即多个第一线缆250分摊排布。可以理解的是，若将多个第一线缆250捆绑在一起而形成一个线缆整体，线缆整体相较于单个第一线缆250的惯性更大，在线缆整体晃动的过程中，线缆整体中的单个第一线缆250会受到更大的拉扯力，在长期作用下，很可能造成第一线缆250的连接处被扯断。相较于将多个第一线缆250捆绑在一起而言，本实施例将多个第一线缆250分摊排布的设置形式则可以避免产生较大惯性力，从而克服上述问题。
请参照图6，所述天窗10包括依次层叠设置的内层110、中间层120和外层130。其中，内层110为天窗10显露于车辆1内部的一层，其材质可以但不仅限于为玻璃。所述中间层120为夹设于内层110和外层130之间的夹层材料，其用于将内层110和外层130粘接在一起，其材质可以但不仅限于为PVB。所述外层130为天窗10显露于车辆1外界的一层，其材质可以但不仅限于为玻璃。
请参照图7和图8，在一种实施方式中，所述第一线缆250与所述辐射体240耦合馈电。具体的，所述辐射体240设置于所述内层110和所述外层130之间，所述第一线缆250和所述接地层260均设置于所述内层110背离所述辐射体240的一侧。所述接地层260设置有缝隙C1，所述第一线缆250在所述接地层260上的正投影至少部分落入所述缝隙C1的所在范围内，即所述第一线缆250在所述接地层260上的正投影相交于所述缝隙C1，从而使得所述第一线缆250通过所述接地层260上的缝隙C1与所述辐射体240耦合馈电。其中，所述缝隙C1的形状可以但不仅限于为正方向、长方形、圆形等，本申请对缝隙C1的形状、尺寸不做限定。可以理解的是，耦合馈电可以增加天线单元200的带宽，即增加天线单元200的有效工作的频率范围。
需说明的是，所述辐射体240可以设置于内层110和中间层120之间，比如，所述辐射体240可以通过银浆印刷或者镀膜工艺形成于内层110上靠近外层130的表面；所述辐射体240也可以设置于外层130和中间层120之间。本申请实施例仅以辐射体240设于内层110和中间层120之间为基础进行示例性说明。可以理解的是，将辐射体240设置于内层110和外层130之间，一方面，可以实现天线的共形，而不会影响天窗10的结构；另一方面，也可以确保辐射体240不被外界干扰和破坏，从而有利于组合天线20能够稳定的发挥其相应的功能。
请参照图9，在另一种实施方式中，所述辐射体240和所述接地层260设置于所述天窗10的同一侧，所述第一线缆250与所述辐射体240直连馈电。示例性说明：所述辐射体240和所述接地层260均设置于内层110背离外层130的表面。接地层260上具有缝隙C1，所述辐射体240设置于所述缝隙C1内，所述第一线缆250可以但不仅限于通过焊接来连接于所述辐射体240，此种结构可以称之为共面波导结构。可以理解的是，将所述辐射体240和所述接地层260均设置于内层110背离外层130的表面，避免了上述耦合馈电形式中需要在内层110的相背两侧分别加工的问题，从而可以提高加工效率；同时，也避免了辐射体240可能被中间层120拉扯、挤压而损坏的问题。
请参照图10，所述多个天线单元200包括第一天线单元210、第二天线单元220和第三天线单元230，下面结合附图对各单元进行具体介绍。
其中，所述第一天线单元210为导航天线单元，所述导航天线单元可以接收定位信息，以确定车辆1的当前位置。所述第一天线单元210包括第一辐射体211和第一线缆250。所述车载单元5通过所述第一线缆250电联接于所述第一辐射体211，所述第一线缆250与所述第一辐射体211耦合馈电或者直连馈电(具体请参照前面的实施例)。
可选的，所述第一辐射体211的几何中心位于所述天窗10的中轴线上。可以理解的是，天窗10一般也是布置于车辆1的中轴线上，也就是说，第一辐射体211的几何中心位于或大致位于车辆1的中轴线上。由于第一天线单元210为导航天线单元，车辆1的定位信息则以第一天线单元210的所在位置为基准，将第一辐射体211布置于天窗10的中轴线上，则可以使得车辆1的定位更准确。以相反角度来说明：若第一天线单元210未设置在车辆1的中轴线上，在同一地点，车头和车尾在换向前后，车辆1的两次定位点位于车辆1的中位线的两侧，也就是说，在同一地点、不同朝向的车辆1的定位结果存在偏差。
请参照图10，所述多个天线单元200还包括设置于所述第一天线单元210一侧的第二天线单元220。所述第二天线单元220包括多个第二辐射体221和多个第一线缆250，所谓的多个是指数量大于或等于两个，且第二辐射体221与第一线缆250的数量相等，本申请仅以两个进行示例性说明。所述车载单元5通过所述第一线缆250电联接于所述第二辐射体221，所述第一线缆250与第二辐射体221耦合馈电或者直连馈电(具体请参照前面的实施例)。
进一步的，所述多个第二辐射体221和所述多个第一线缆250均沿着所述天窗10的边缘的走向排布，且不同的第一线缆250连接于不同的第二辐射体221。换而言之，所述多个第二辐射体221沿着所述天窗10的边缘的走向排布，且所述多个第一线缆250沿着所述天窗10的边缘的走向排布，且第一线缆250和第二辐射体221一一对应连接。
进一步的，所述第二天线单元220可以但不仅限于为V2X天线单元，V2X是指Vehicle to Everything。V2X可以但不仅限于包含四个方面：V2N，V2V，V2I，V2P。其中，V2N(Vehicle-To-Network，车与网络)为车联网，能够让车辆1通过移动网络与云端的服务器相连，进而能够实现导航、娱乐、防盗等应用功能；V2V(Vehicle-To-Vehicle，车与车)能够让车辆1之间实现信息的交流；V2I(Vehicle-To-Infrastructure，车与路面基础设施)能够让车辆1与道路以及路边的基础设施进行数据的交换，比如可以获取红绿灯、各种道路指示牌信息等；V2P(Vehicle-To-Pedestrian，车与行人)主要实现保障行人以及非机动车安全的功能。
请参照图10，所述多个天线单元200还包括设置于所述导航天线单元背离所述第二天线单元220一侧的第三天线单元230。所述第三天线单元230包括多个第三辐射体231和多个第一线缆250，所谓的多个是指数量大于或等于两个，且第三辐射体231与第一线缆250的数量相等，本申请仅以四个进行示例性说明。可选的，所述第三天线单元230为5G天线单元。所述车载单元5通过所述第一线缆250电联接于所述第三辐射体231，所述第一线缆250与第三辐射体231耦合馈电或者直连馈电(具体请参照前面的实施例)。
进一步的，所述多个第三辐射体231和所述多个第一线缆250均沿着所述天窗10的边缘的走向排布，且不同的第一线缆250连接于不同的第三辐射体231。换而言之，所述多个第三辐射体231沿着所述天窗10的边缘的走向排布，且所述多个第一线缆250沿着所述天窗10的边缘的走向排布，且第一线缆250和第三辐射体231一一对应连接。
需说明的是，所述天窗10可以透光或者半透光或者不透光；天窗10的透光率可以是恒定值，也可以是可变的值(比如电致变色玻璃、光致变色玻璃等)。
请参照图11，可选的，天窗10包括相接的第一区域A1和第二区域A2，其中，第一区域A1为透光区域，即光线可透过第一区域A1进入车辆1内部；第二区域A2环绕相接于第一区域A1的四周，第二区域A2为黑边区域，该区域相较于第一区域A1不能透光或者透光效果差。进一步可选的，所述组合天线20至少部分设置于所述第二区域A2内，从而可以将组合天线20隐藏在黑边区域内，使得天窗10更加美观，而且也不会阻碍光线进入到车辆1内部。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种应用于车辆的天线组件，其特征在于，所述天线组件包括：天窗和组合天线，所述组合天线承载于所述天窗上且设置于所述天窗的端部，所述组合天线包括多个天线单元，所述多个天线单元沿着所述天窗的边缘的走向排布。
2.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述多个天线单元包括第一天线单元，所述第一天线单元为导航天线单元，所述第一天线单元包括第一辐射体，所述第一辐射体布置于所述天窗的中轴线上。
3.如权利要求2所述的天线组件，其特征在于，所述多个天线单元还包括第二天线单元，所述第二天线单元包括多个第二辐射体，所述多个第二辐射体沿着所述天窗的边缘的走向排布。
4.如权利要求3所述的天线组件，其特征在于，所述多个天线单元还包括第三天线单元，所述第三天线单元包括多个第三辐射体，所述多个第三辐射体沿着所述天窗的边缘的走向排布。
5.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述天线单元包括辐射体和第一线缆，所述天窗包括依次层叠设置的内层、中间层和外层，所述辐射体设置于所述内层和所述外层之间，所述第一线缆设置于所述内层背离所述辐射体的一侧。
6.如权利要求5所述的天线组件，其特征在于，所述天线单元还包括接地层，所述接地层设置于所述内层背离所述外层的一侧，所述接地层设置有缝隙，所述第一线缆在所述接地层上的正投影至少部分落入所述缝隙的所在范围内，所述第一线缆通过所述接地层上的缝隙与所述辐射体耦合馈电。
7.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述天线单元包括辐射体、接地层及第一线缆，所述辐射体和所述接地层设置于所述天窗的同一侧，所述第一线缆与所述辐射体直连馈电。
8.如权利要求1-7任意一项所述的天线组件，其特征在于，所述组合天线还包括固定件，所述天线单元包括辐射体和第一线缆，所述第一线缆电联接于所述辐射体，且所述第一线缆通过所述固定件固定在所述天窗上。
9.如权利要求8所述的天线组件，其特征在于，所述第一线缆的数量为多个，所述多个第一线缆间隔设置，且沿着所述天窗的边缘的走向排布。
10.一种天线系统，其特征在于，所述天线系统包括车载单元及如权利要求1-9任意一项所述的天线组件，所述天线组件中的第一线缆电联接于所述车载单元。
11.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括车辆本体及如权利要求10所述的天线系统，所述天线系统安装于所述车辆本体上，且所述天线系统中的车载单元通过第二线缆电联接于所述车辆本体。
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