CN114072969A - 天线模块及带天线模块的车辆车顶 - Google Patents

Abstract

目的在于改善天线模块中的基于电波的通信环境。天线模块包括：基板、通过属于第一频率范围的频带进行通信的至少一个第一通信用天线及通过属于比所述第一频率范围高的第二频率范围的频带进行通信的至少一个第二通信用天线，所述至少一个第一通信用天线和所述至少一个第二通信用天线设置于所述基板，所述至少一个第一通信用天线设置于比所述至少一个第二通信用天线靠近所述基板的边缘的位置。

Description

天线模块及带天线模块的车辆车顶

技术领域

本公开涉及天线模块及带天线模块的车辆车顶。

背景技术

专利文献1公开了一种车顶模块，包括机壳、天线、金属面板和模块基板，并将它们一体化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-200086号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，有时会在车顶模块的周围设置有电波的障碍物。期望改善电波的传播环境。

因此，本公开的目的在于改善天线模块中的基于电波的通信环境。

用于解决课题的技术方案

本公开的天线模块包括：基板、通过属于第一频率范围的频带进行通信的至少一个第一通信用天线及通过属于比所述第一频率范围高的第二频率范围的频带进行通信的至少一个第二通信用天线，所述至少一个第一通信用天线和所述至少一个第二通信用天线设置于所述基板，所述至少一个第一通信用天线设置于比所述至少一个第二通信用天线靠近所述基板的边缘的位置。

发明效果

根据本公开，天线模块中的基于电波的通信环境得到改善。

附图说明

图1是表示组装有天线模块的车辆的概略立体图。

图2是表示天线模块的立体图。

图3是表示天线模块的俯视图。

图4是表示天线模块中的电波的传播状况的说明图。

图5是表示基板上的天线的配置例的说明图。

图6是表示基板上的天线的配置1～配置5的例子的图。

图7是表示配置1～配置5中的回波损耗(Return loss)[dB]和增益平均的模拟结果的图。

具体实施方式

[本公开的实施方式的说明]

首先列出本公开的实施方式来进行说明。

本公开的天线模块如下所述。

(1)一种天线模块，包括：基板、通过属于第一频率范围的频带进行通信的至少一个第一通信用天线及通过属于比所述第一频率范围高的第二频率范围的频带进行通信的至少一个第二通信用天线，所述至少一个第一通信用天线和所述至少一个第二通信用天线设置于所述基板，所述至少一个第一通信用天线设置于比所述至少一个第二通信用天线靠近所述基板的边缘的位置。通过属于比第一频率范围高的第二频率范围的频带进行通信的至少一个第二通信用天线设置于比所述至少一个第一通信用天线远离基板的边缘的位置。因此，即使在天线模块的周围存在电波的障碍物，来自该至少一个第二通信用天线的电波也不易被该障碍物屏蔽。另外，通过属于第一频率范围的频带进行通信的至少一个第一通信用天线设置于比所述至少一个第二通信用天线靠近基板的边缘的位置。即使在天线模块的周围存在电波的障碍物，相对较低的频带的电波也容易衍射而进行传播。结果是，天线模块中的基于电波的通信环境得到改善。

(2)也可以是，所述第一频率范围是2.1GHz以下的频带，所述第二频率范围是5.7GHz以上的频带。由此，天线模块中的基于电波的通信环境得到改善。

(3)也可以是，在所述基板的周围配设有成为电波的障碍物的包围部。在基板的周围配设有成为电波的障碍物的包围部的情况下，天线模块中的基于电波的通信环境有效地得到改善。

(4)也可以是，所述至少一个第一通信用天线中的通过最低频带进行通信的第一通信用天线设置于在所述至少一个第一通信用天线和所述至少一个第二通信用天线之中成为相对于所述基板的边缘最近的距离的位置。即使通过最低频带进行通信的第一通信用天线设置于成为相对于基板的边缘最近的距离的位置，来自通过最低频带进行通信的第一通信用天线的电波也容易衍射而进行传播。

(5)也可以是，所述至少一个第二通信用天线中的通过最高频带进行通信的第二通信用天线设置于在所述至少一个第一通信用天线和所述至少一个第二通信用天线之中成为距所述基板的边缘的边缘最远的距离的位置。由于通过最高频带进行通信的第二通信用天线设置于成为距所述基板的边缘的边缘最远的距离的位置，因此来自该通过最高频带进行通信的第二通信用天线的电波不易被障碍物屏蔽。

(6)也可以是，一种带天线模块的车辆车顶，包括：上述(1)至(5)中任一个的天线模块；及车辆车顶，对于至少一部分频带的电波成为障碍，在所述车辆车顶形成有开口，所述天线模块嵌入于所述开口。由于车辆车顶，至少一部分频带的电波在车厢内外被屏蔽。由于天线模块嵌入于车辆车顶的开口，因此天线能够与外部之间良好地进行通信。此时，车顶可能成为通信的障碍。但是，通过属于比第一频率范围高的第二频率范围的频带进行通信的至少一个第二通信用天线设置于比所述至少一个第一通信用天线远离基板的边缘的位置。因此，即使在天线模块的周围存在车辆车顶，来自该至少一个第二通信用天线的电波也不易被该车辆车顶屏蔽。另外，通过属于第一频率范围的频带进行通信的至少一个第一通信用天线设置于比所述至少一个第二通信用天线靠近基板的边缘的位置。即使在天线模块的周围存在车辆车顶，相对较低的频带的电波也容易衍射而进行传播。结果是，天线模块中的基于电波的通信环境得到改善。

[本公开的实施方式的详细内容]

以下参照附图对本公开的天线模块及带天线模块的车辆车顶的具体例进行说明。另外，本公开并不限于这些例示，而是由权利要求书示出，并旨在包括与权利要求书等同的含义和范围内的全部变更。

[实施方式]

以下，对实施方式所涉及的天线模块及带天线模块的车辆车顶进行说明。图1是表示组装有天线模块20的车辆10的概略立体图。图2是表示天线模块20的立体图。图3是表示天线模块20的俯视图。

成为天线模块20的组装对象的车辆10包括车身12。车身12是形成车辆10的外形的部分。车身12可以是无骨架式车身，也可以是搭载在梯形车架上的车身。车身12包括车辆车顶部分13。车辆车顶部分13是设置于车厢的上方的部分。车辆车顶部分13可以与车身12中的其他部分一体形成。车辆车顶部分13也可以是与车身12中的其他部分分体，并安装于该车身12中的其他部分的结构。

车辆车顶部分13可以由金属形成，也可以由树脂形成。这里，车辆车顶部分13由金属板形成。该车辆车顶部分13屏蔽电波。车辆车顶部分13也可以是树脂制。在该情况下，在车辆车顶部分13可以设置电波屏蔽层。电波屏蔽层可以是由铝、铁等金属形成的部分。电波屏蔽层也可以是如公知的频率选择膜(FSS：Frequency Selective Surface)那样具有选择性的电波屏蔽性的层。

车辆车顶部分13由金属形成的情况、或者在车辆车顶部分13设置有电波屏蔽层的情况是对于至少一部分频带的电波成为障碍的车辆车顶的一例。

在车辆车顶部分13形成有开口13a。在此，在车辆车顶部分13的靠后侧形成有开口13a。开口13a位于车宽方向中央。另外，所谓前后方向，是相对于车辆10的前后方向，车辆10的行进方向为前侧，后退方向为后侧。另外，左右方向是以相对于车辆10朝向前侧的状态为基准的。左右方向也是宽度方向。另外，上下方向是相对于车辆10的上下方向。开口可以位于靠车辆10的前侧，也可以偏向任一侧。

天线模块20嵌入于开口13a。天线模块20嵌入到车辆车顶部分13的开口13a而成的构件可以被理解为带天线模块的车辆车顶70。

天线模块20包括基板22和多种天线31、32、33、34、35。

基板22包括绝缘板。基板22也可以是不包括绝缘板的金属板。基板22也可以是绝缘构件和金属构件的复合板。在基板22的表侧(车外侧)的面设置有多种天线31、32、33、34、35。在绝缘板的背侧(车厢侧)的面，通过金属箔等形成有接地的导体层。

多种天线31、32、33、34、35是通过互不相同的频带进行通信的通信用天线。这里的通信包括双向通信和单向通信。天线31、32、33、34、35可以是面状的天线，也可以是具有立体构造的天线。

将多种天线31、32、33、34、35中的通过最高频带进行通信的天线设为通信用天线31。在该情况下，通信用天线31设置于在多种天线31、32、33、34、35之中成为距基板22的边缘最远的距离D1的位置。

将多种天线31、32、33、34、35中的通过最低频带进行通信的天线设为通信用天线35。该通信用天线35设置于在多种天线31、32、33、34、35之中成为距基板22的边缘最近的距离D5的位置。

另外，天线31、32、33、34、35与基板22的边缘之间的距离是指天线31、32、33、34、35的外缘部与基板22的外缘部之间的最短距离。

作为更具体的例子，作为天线31、32、33、34、35，设想与公共通信线路或专用通信线路中的无线基站之间进行通信的天线、用于车车间通信或路车间通信的天线、用于接收GPS信号的天线等。例如，天线31是通过28GHz频带进行通信的通信用天线。天线31设置于从基板22的中央偏向一个短边的位置。天线31与基板22的边缘之间的距离为D1。天线32是通过5.8GHz频带进行通信的通信用天线。天线32设置于基板22中的靠近一个角的位置。该天线32与基板22的边缘之间的距离为D2。天线33是通过5GHz频带进行通信的通信用天线。天线33设置于基板22的长边方向中间部且靠近一个长边的位置。由于天线33是分集用的天线，因此图示了多个(这里为两个)。该天线33与基板22的边缘之间的距离为D3。天线34是通过1.5GHz频带进行通信的通信用天线。该天线34设置于基板22中的靠近另一个角的位置。该天线34与基板22的边缘之间的距离为D4。天线35是通过760MHz频带进行通信的通信用天线。天线35设置于基板22的长边方向中间部且靠近另一个长边的位置。该天线35与基板22的边缘之间的距离为D5。

若假定上述频带，则天线31是用于通过最高频带(28GHz)进行通信的通信用天线。该天线31与基板22的边缘之间的距离D1大于其他距离D2、D3、D4、D5。即，最高频带用的天线31位于与其他天线32、33、34、35相比距基板22的边缘更远的位置。

另外，天线35是用于通过最低频带(760MHz频带)进行通信的通信用天线。该天线35与基板22的边缘之间的距离D5比其他距离D1、D2、D3、D4小。即，最低频带用的天线35位于比其他天线31、32、33、34靠近基板22的边缘的位置。

最高频带与最低频带之间的频带用的天线32、33、34与基板22的边缘之间的距离D2、D3、D4小于上述距离D1且大于上述距离D5。即，中间频带用的天线32、33、34位于比天线31靠近基板22的边缘的位置，且位于比天线35远离基板22的边缘的位置。

中间频带用的天线32、33、34与基板22的边缘之间的距离没有特别限定。作为一例，可以是，随着天线32、33、34的频带变高，天线32、33、34与基板22的边缘之间的距离变大。例如，天线32的频带(5.8GHz频带)高于天线33的频带(5GHz频带)。另外，天线33的频带(5GHz频带)高于天线34的频带(1.5GHz频带)。在这种情况下，天线32与基板22的边缘之间的距离D2可以大于天线33与基板22的边缘之间的距离D3。此外，天线33与基板22的边缘之间的距离D3可以大于天线34与基板22的边缘之间的距离D4。

在本实施方式中，基板22和天线31、32、33、34、35收纳在壳体40内。壳体40由树脂等形成。壳体40形成为扁平的长方体状。基板22以基板22的周缘部的四条边与壳体40的周壁的四条边对置的状态被收纳在壳体40内。从壳体40的下侧部分朝向外周伸出有凸缘部41。

在天线模块20嵌入到车辆车顶部分13的开口13a的状态下，凸缘部41能够从车厢侧与开口13a的边缘接触。由此，实现了天线模块20相对于车辆车顶部分13的定位。在该状态下，天线模块20的朝外的面可以与车辆车顶部分13的朝外的面齐平，或者也可以从车辆车顶部分13的朝外的面突出。

图4是概略地表示天线模块20中的电波的传播状况的说明图。在图4中，天线31、35被描绘为图形符号。基板22上的天线31、35的位置反映了距离D1、D5。另外，在天线模块20的周围配设有成为电波的障碍物的包围部50。设想包围部50是如上所述的车辆车顶部分13由金属形成的情况下的车辆车顶部分13、或在车辆车顶部分13设置有电波屏蔽层的情况下的电波屏蔽层部分。另外，在天线模块20的周围设置有金属框的情况下，也可以设想该金属框是成为电波的障碍物的包围部50。

若在天线模块20的周围设置有上述包围部50，则包围部50可能屏蔽从天线31、35放射或向天线31、35放射的电波。特别是，当天线31、35位于不从包围部50突出而向内侧退避的位置时，从天线31、35放射的电波在一种程度上向上方及斜上方放射，但难以呈接近水平方向的角度直接放射。

在本实施方式中，多种天线31、32、33、34、35中的通过最低频带进行通信的天线35设置于成为距基板22的边缘最近的距离D5的位置。由于包围部50位于基板22的外周，因此天线35位于相对于包围部50比较近的位置。低频带的电波W1相对较容易衍射。因此，即使天线35设置于包围部50的附近，从该天线35放射的电波W1也能够衍射而进行传播。

另外，多种天线31、32、33、34、35中的通过最高频带进行通信的天线31设置于成为距基板22的边缘最远的距离D1的位置。由于包围部50位于基板22的外周，因此天线35位于相对于包围部50比较远的位置。高频带的电波W2的直进性高。但是，由于天线35距包围部50相对较远，所以高频带的电波W2也呈相对较接近水平的角度放射。

根据如上述那样构成的天线模块20及带天线模块的车辆车顶70，多种天线31、32、33、34、35中的通过最高频带进行通信的通信用天线31设置于最远离基板22的边缘的位置。因此，即使在天线模块20的周围存在电波的障碍物(例如包围部50)，该最高频带的电波W2也不易被该障碍物遮蔽，能够以尽可能接近水平的角度向周围放射。结果是，经由通过最高频带进行通信的通信用天线31，能够良好地进行通信。另外，多种天线31、32、33、34、35中的通过最低频带进行通信的通信用天线35设置于最靠近基板22的边缘的位置。即使在天线模块20的周围存在电波的障碍物(例如包围部50)，该最低频带的电波W1也容易衍射而进行传播。结果是，经由通过最低频带进行通信的通信用天线35，也能够良好地进行通信。由此，天线模块20中的基于电波的通信环境得到改善。

特别是，在基板22的周围配设有成为电波的障碍物的包围部50的情况下，天线模块20中的基于电波的通信环境有效地得到改善。

在障碍物是车辆车顶部分13的情况下，能够通过该车辆车顶部分13在车厢内外屏蔽至少一部分频带的电波。在该情况下，由于天线模块20嵌入于车辆车顶部分13的开口13a，因此天线31、32、33、34、35能够与外部之间良好地进行通信。

在该情况下，车辆车顶部分13可能成为电波的障碍。但是，如上所述，通过最高频带进行通信的通信用天线31最远离基板22的边缘，通过最低频带进行通信的通信用天线35设置成最靠近基板22的边缘。因此，天线模块20中的基于电波的通信环境得到改善。

在上述实施方式中，说明了将通过最高频带进行通信的通信用天线31设置于最远离基板22的边缘的位置，将通过最低频带进行通信的通信用天线35设置于最靠近基板22的边缘的位置的例子。

但是，不限于上述例子，能够改善天线模块20中的基于电波的通信环境。

例如，也可以理解为天线模块20包括：基板22、通过属于第一频率范围的频带进行通信至少一个第一通信用天线及通过属于比所述第一频率范围高的第二频率范围的频带进行通信的至少一个第二通信用天线，所述至少一个第一通信用天线和所述至少一个第二通信用天线设置于所述基板22，所述至少一个第一通信用天线设置于比所述至少一个第二通信用天线靠近所述基板22的边缘的位置。

在该情况下，例如可以是，所述第一频率范围是2.1GHz以下的频带，所述第二频率范围是5.7GHz以上的频带。此外，第一频带可以为200MHz以上且2.1GHz以下。第二频率范围可以是5.7GHz以上且40GHz以下。

如所例示的那样，天线31是通过28GHz频带进行通信的通信用天线，天线32是通过5.8GHz频带进行通信的通信用天线，天线33是通过5GHz频带进行通信的通信用天线，天线34是通过1.5GHz频带进行通信的通信用天线，天线35是通过760MHz频带进行通信的通信用天线。在该情况下，至少一个第一通信用天线是天线34和天线35。此外，至少一个第二通信用天线是天线31和天线32。天线33是既不相当于第一通信用天线也不相当于第二通信用天线的天线。

作为至少一个第一通信用天线的天线34、35(距边缘的距离为D4、D5)设置于比作为至少一个第二通信用天线的天线31、32(距边缘的距离为D1、D2)靠近基板22的边缘的位置(即，D4、D5比D1、D2小)。

即使在该情况下，通过属于比第一频率范围高的第二频率范围的频带进行通信的至少一个第二通信用天线31、32也设置于比所述至少一个第一通信用天线34、35远离基板22的边缘的位置。因此，即使在天线模块20的周围存在电波的障碍物，来自该至少一个第二通信用天线31、32的电波也不易被该障碍物屏蔽。另外，通过属于第一频率范围的频带进行通信的至少一个第一通信用天线33、34设置于比所述至少一个第二通信用天线31、32靠近基板的边缘的位置。即使在天线模块20的周围存在电波的障碍物，相对较低的频带的电波也容易衍射而进行传播。结果是，天线模块20中的基于电波的通信环境得到改善。

例如，考虑基于无线的汽车的上锁开锁系统(无钥匙进入系统等)用的天线为315/433MHz用，日本的ITS(Intelligent Transport Systems：智能交通系统)用的天线为755MHz～765MHz用，移动通信用(例如LTE(Long Term Evolution：长期演进)用)的天线为0.8/1.5/1.7/2GHz用，遥控启动用的天线为920MHz用，GNSS(Global NavigationSatellite System：全球导航卫星系统，GPS)的天线为1.57542GHz用，卫星无线电用的天线为2.32～2.35GHz用，蓝牙(Bluetooth)(商标)或Wi-Fi(商标)用的天线为2.4/5GHz，移动通信用(例如5G Sub6)的天线为3.6～4.1GHz/4.5～4.6GHz(日本国内)，日本的ETC(Electronic Toll Collection System：电子收费系统)的天线为5.8GHz用，美国的ITS(Intelligent Transport Systems：智能交通系统)的天线为5.9GHz用，移动通信用(例如5G毫米波)的天线为28GHz/26GHz/39GHz用。在将这些天线中的多个天线设置于同一基板的情况下，将多个天线分为第一频带和第二频带，如上述那样配置在基板22上为宜。

如图5所示，改变基板122上的多个天线131、132、133、134的配置位置，进行求出回波损耗[dB]及增益平均的模拟。模拟条件如下所述。设为在基板122的周围配置有相当于车顶的电波障碍物124。设为在基板122配置日本的ITS用的天线131(760MHz)、移动通信用天线132(TEL用800MHz频带)这两个天线和美国的ITS用的天线133(5.9GHz)、移动通信用(5GSub6)天线134(3.6～4.1GHz/4.5～4.6GHz(日本国内))这两个天线。另外，考虑到在基板122上还配置GPS放大器基板140。

在上述条件下，对变更了天线131、132、133、134的配置位置的配置1、配置2、配置3、配置4、配置5进行研究。将各个配置1～5中的天线131、132、133、134的配置位置示于图6。在图6中，天线131、132、133、134的中心的位置由以基板22的中心为原点的XY用坐标表示。

另外，如已例示的那样，当设为所述第一频率范围是2.1GHz以下的频带、所述第二频率范围是5.7GHz以上的频带时，天线131、132是第一天线，天线133是第二天线，天线134不是第一天线和第二天线中的任一个。在图6所示的任一配置1～5中均示出了作为第一天线的天线131、132比作为第二天线的天线133靠近边缘的例子。

针对各个配置1～5的回波损耗[dB]和增益平均的模拟结果被示于图7。

根据模拟结果可知，在配置4的情况下，关于回波损耗[dB]和增益平均，得到了良好的结果。另外，在图4的情况下，能够增大基板122的中心与第一天线131、132之间的距离和基板122的中心与第二天线133之间的距离之差。因此，可知将第一天线131、132尽可能配置于基板122的中心附近、并将第二天线尽可能配置于基板122的边缘附近这一点也适于明确地区分配置位置的情况。例如，第一天线可以设置于基板的中心与天线中心为20cm～90cm的位置、优选地为约20cm的位置。第二天线可以设置于基板的中心与天线中心为75cm～90cm的位置、优选地为约70cm的位置。

另外，上述实施方式及各变形例中所说明的各结构只要不相互矛盾就可以适当组合。

另外，本公开包括下述天线模块。

(1)一种天线模块，包括：基板、设置于所述基板的多种天线，所述多种天线是通过互不相同的频带进行通信的通信用天线，所述多种天线中的通过最高频带进行通信的通信用天线设置于在所述多种天线之中成为距所述基板的边缘最远的距离的位置，所述多种天线中的通过最低频带进行通信的通信用天线设置于在所述多种天线之中成为相对于所述基板的边缘最近的距离的位置。多种天线中的通过最高频带进行通信的通信用天线设置于最远离基板的边缘的位置。因此，即使在天线模块的周围存在电波的障碍物，该最高频带的电波也不易被该障碍物屏蔽。另外，多种天线中的通过最低频带进行通信的通信用天线设置于最靠近基板的边缘的位置。即使在天线模块的周围存在电波的障碍物，该最低频带的电波也容易衍射而进行传播。结果是，天线模块中的基于电波的通信环境得到改善。

(2)也可以是，在所述基板的周围配设有成为电波的障碍物的包围部。在基板的周围配置设成为电波的障碍物的包围部的情况下，天线模块中的基于电波的通信环境有效地得到改善。

另外，本公开包括下述带天线模块的车辆车顶。

(3)也可以是，一种带天线模块的车辆车顶，包括：所述天线模块；及车辆车顶，对于至少一部分频带的电波成为障碍，在所述车辆车顶形成有开口，所述天线模块嵌入于所述开口。由于车辆车顶，至少一部分频带的电波在车厢内外被屏蔽。由于天线模块嵌入于车辆车顶的开口，因此天线能够与外部之间良好地进行通信。此时，车顶可能成为通信的障碍。但是，多种天线中的通过最高频带进行通信的通信用天线设置于最远离基板的边缘的位置。因此，该最高频带的电波不易与该车辆车顶发生干涉。另外，多种天线中的通过最低频带进行通信的通信用天线设置于最靠近基板的边缘的位置。该最低频带的电波容易在车辆车顶发生衍射而进行传播。因此，天线模块中的基于电波的通信环境得到改善。

附图标记说明

10 车辆

12 车身

13 车辆车顶部分

13a 开口

20 天线模块

22 基板

31、32、33、34、35 天线

40 壳体

41 凸缘部

50 包围部

70 带天线模块的车辆车顶。

Claims (6)

1.一种天线模块，包括：

基板；

通过属于第一频率范围的频带进行通信的至少一个第一通信用天线；及

通过属于比所述第一频率范围高的第二频率范围的频带进行通信的至少一个第二通信用天线，

所述至少一个第一通信用天线和所述至少一个第二通信用天线设置于所述基板，

所述至少一个第一通信用天线设置于比所述至少一个第二通信用天线靠近所述基板的边缘的位置。

2.根据权利要求1所述的天线模块，其中，

所述第一频率范围是2.1GHz以下的频带，

所述第二频率范围是5.7GHz以上的频带。

3.根据权利要求1或2所述的天线模块，其中，

在所述基板的周围配设有成为电波的障碍物的包围部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线模块，其中，

所述至少一个第一通信用天线中的通过最低频带进行通信的第一通信用天线设置于在所述至少一个第一通信用天线和所述至少一个第二通信用天线之中成为相对于所述基板的边缘最近的距离的位置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线模块，其中，

所述至少一个第二通信用天线中的通过最高频带进行通信的第二通信用天线设置于在所述至少一个第一通信用天线和所述至少一个第二通信用天线之中成为距所述基板的边缘的边缘最远的距离的位置。

6.一种带天线模块的车辆车顶，包括：

权利要求1至5中任一项所述的天线模块；及

车辆车顶，对于至少一部分频带的电波成为障碍，

在所述车辆车顶形成有开口，

所述天线模块嵌入于所述开口。

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