CN114094332A - 分体式前装车载单元及天线模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分体式前装车载单元及天线模块，其中天线模块包括天线主板、设于所述天线主板顶面的天线辐射主单元、插接于所述天线主板顶面的射频连接器、以及一端与所述射频连接器相连接的射频线缆；所述天线模块还包括设于所述天线主板上的附加馈电结构；可有效抑制由于布局紧凑而耦合到射频连接器外壳和/或射频线缆屏蔽层上的分布电流，大幅降低由于额外的电流辐射对原始天线方向图造成的影响，保证车载单元天线模块的辐射性能，同时有效降低天线模块与射频连接器外壳和/或射频线缆的电流的耦合度，也有益于整体系统的EMC性能的提升。

Description

分体式前装车载单元及天线模块

技术领域

本发明涉及车载单元领域，尤其涉及一种分体式前装车载单元及天线模块。

背景技术

应国务院发文“2020年7月1日起，新申请批准的车型应在选装配置中增加ETC(Electronic Toll Collection)车载装置”的要求，越来越多的主机厂开始启动前装OBU(On-Board Unit)的项目。

在实际项目中，为了在有限的汽车布局空间内保证ETC系统的工作功能，通常会采用分体式布置方案，把车载单元的天线部分与其他电路部分分离成两个模块，中间通过射频线缆进行连接。因此，车载单元天线模块需要在明显小于常规后装车载单元的空间内，与射频线缆有机结合并且保证良好且稳定的性能。

由于天线模块的厚度有限，一般会把射频线缆或射频连接器布局在天线模块辐射的一侧，使得天线模块安装后辐射主体与前方的支架及前挡玻璃等距离更远，以保证天线的辐射效果。这种布局会不可避免地对车载单元的天线模块性能产生三种不良的影响：1)布局空间受限导致射频线缆或射频连接器与天线辐射部分距离较近，因此产生耦合导致天线方向图发生畸变；2)耦合或直接进入射频线缆屏蔽层外侧的电流辐射，会导致整体天线模块的辐射性能随不同的射频线缆长度及布局而改变；3)射频线缆屏蔽层外侧到天线的电流路径，会使整体系统的EMC性能有所恶化。

发明内容

针对现有技术中上述的缺陷，本发明要解决现有分体式前装车载单元中射频线缆或射频连接器对天线辐射性能存在有害影响的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种天线模块，用于分体式前装车载单元，包括天线主板、设于所述天线主板顶面的天线辐射主单元、插接于所述天线主板顶面的射频连接器、以及一端与所述射频连接器相连接的射频线缆；其特征在于，

所述天线模块还包括设于所述天线主板上的附加馈电结构，以抑制进入所述射频连接器的外壳和/或所述射频线缆的屏蔽层外侧的电流。

优选地，所述天线主板顶面设有用于连接所述射频连接器的接地引脚且与其数量对应的若干个第一焊盘；所述天线主板底面为覆铜的接地层。

优选地，所述附加馈电结构包括至少一个第一馈电结构，其包括设于所述接地层的开槽结构；所述开槽结构围设于邻近所述天线辐射主单元的所述第一焊盘对应在所述接地层的位置周边，以隔绝部分对应的所述接地引脚与所述接地层直接相连接。

优选地，所述附加馈电结构还包括至少一个第三馈电结构，其包括设置在所述天线主板于所述第一焊盘的位置的第三覆铜层；对应的所述第一焊盘含于所述第三覆铜层内。

优选地，所述附加馈电结构包括至少一个第一馈电结构及至少一个第三馈电结构；

所述第一馈电结构包括设于所述接地层的开槽结构；所述开槽结构围设于邻近所述天线辐射主单元的所述第一焊盘对应在所述接地层的位置周边；

所述第三馈电结构包括设置在所述天线主板于所述第一焊盘的位置的第三覆铜层；对应的所述第一焊盘含于所述第三覆铜层内；

至少一个所述第三覆铜层设于对应所述第一馈电结构的第一焊盘上。

优选地，所述天线主板顶面设有用于连接所述射频连接器的馈电同轴内芯的第二焊盘；

所述附加馈电结构还包括第二馈电结构，其包括用于降低分布在所述射频连接器外壳上的电流的短路枝节线，所述短路枝节线设于所述天线主板顶面，且所述短路枝节线分别将所述第二焊盘与任意两个所述第一焊盘相连通，以将所述射频连接器中的馈电同轴内芯与部分对应的接地引脚相连接。

优选地，所述天线主板顶面还设有布置于天线辐射主单元周向位置的若干个寄生贴片。

优选地，所述天线主板分别于每个所述第一焊盘的位置处设有第一沉铜孔；

所述开槽结构包括环状槽，所述环状槽以所述接地引脚为基点，围设于对应所述接地引脚的所述第一沉铜孔的周向外侧。

优选地，所述开槽结构包括弧形槽及与所述弧形槽连接的U形槽，所述弧形槽围设于所述接地层中以对应所述接地引脚为基点的周向外侧；

所述弧形槽的缺口方向朝向所述U形槽，或者，所述弧形槽的缺口方向与所述U形槽的开口方向相背设置。

优选地，所述第三覆铜层与邻近所述天线辐射主单元的接地引脚相连接，以将对应的所述接地引脚引出与所述天线辐射主单元共面。

本发明还构造一种分体式前装车载单元，包括车载单元主模块，还包括上述的天线模块，所述天线模块的所述射频线缆的另一端与所述车载单元主模块相连接。

实施本发明具有以下有益效果：通过在天线模块馈电部分引入附加的馈电结构，可以有效抑制由于布局紧凑而耦合到射频连接器外壳和/或射频线缆屏蔽层上的分布电流，大幅降低由于额外的电流辐射对原始天线方向图造成的影响，保证了车载单元天线模块的辐射性能，同时有效降低天线模块与射频连接器外壳和/或射频线缆的电流的耦合度，也有益于整体系统的EMC性能的提升。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是传统方案中天线模块与射频连接器连接的结构示意图；

图2是传统方案中天线模块顶面的结构示意图；

图3是传统方案中天线模块底面的结构示意图；

图4是本发明中天线模块与射频连接器连接的结构示意图；

图5是本发明中天线模块顶面的结构示意图；

图6是本发明中天线模块的第一馈电结构于实施例1-2中的结构示意图；

图7是本发明中天线模块的第一馈电结构于实施例1-1中的结构示意图；

图8是传统方案中或本发明中连接弯折线缆的天线模块的简易结构示意图；

图9是反映传统方案天线方向图随线缆于20mm-120mm的长度变化情况的函数图；

图10是反映传统方案天线方向图随线缆于120mm-300mm的长度变化情况的函数图；

图11是反映传统方案辐射性能随弯折段于40mm-120mm的长度变化的情况的函数图；

图12是反映各方案对于线缆表面电流强度随线缆长度的变化情况的函数图；

图13是反映各方案对于天线增益随线缆长度的变化情况的函数图；

图14是反映本发明中设计方案天线方向图随线缆于20mm-120mm的长度变化情况的函数图；

图15是反映本发明中设计方案天线方向图随线缆于120mm-300mm的长度变化情况的函数图；

图16是反映本发明中设计方案和传统方案分别于总增益和右旋圆极化增益下的射频线缆长度对半功率波束宽度的影响的函数图；

图17是反映射频线缆长度对本发明中设计方案和传统方案该两种方案的增益及偏离角度影响的函数图；

图18是反映本发明中设计方案辐射性能随弯折段长度变化的情况的函数图；

图19是反映本发明中设计方案和传统方案分别于总增益和右旋圆极化增益下的射频线缆弯折段长度对半功率波束宽度的影响的函数图；

图20是反映射频线缆弯折段长度对本发明中设计方案和传统方案该两种方案的增益及偏离角度影响的函数图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图3所示，在现有技术中，现有的分体式前装车载单元一般安装在车辆的前挡玻璃位置，分体式前装车载单元包括车载单元主模块及天线模块100；天线模块100一般包括天线主板1、设于天线主板1顶面的天线辐射主单元11、射频线缆及射频连接器；插板式的射频连接器200可通过底面插接或顶面插接的方式连接至天线主板1。其中，当射频连接器200从天线主板1的底面插接于该天线主板1时，射频连接器200的金属外壳部分在非辐射面，与天线辐射主单元11间隔着覆铜的接地层15，耦合电流较小，同时射频连接器200的金属外壳上分布电流而产生的辐射基本只对后瓣性能产生影响，对天线的主波束辐射性能影响也较小。当射频连接器200从天线主板1的顶面插接于该天线主板1时，该金属外壳部分与天线辐射主单元11在同一侧，当其与辐射天线距离较近时，将会成为天线中不可忽略的一部分，对天线主波束的辐射性能直接产生影响；同时，从天线或馈线耦合以及从接地层15直接进入到射频连接器200外壳的电流，都将同时进入到射频线缆300屏蔽层的外侧并产生相应的辐射，对天线主波束的辐射性能产生进一步的影响。

而在实际设计中，天线模块100厚度有限，为了降低安装后主波束前方材料(安装支架、前挡玻璃等材料)对天线性能的影响，设计时会尽量增加天线主板1与前方材料之间的距离，因此射频连接器200只能选择从正面插接。这样的方案不可避免地使得天线辐射性能更容易受射频连接器200的布局及射频线缆300的长度、射频线缆300的走线布局等参数影响，在不同场景的应用下性能会有差异。

因此，为了解决现有天线模块100中射频线缆300和/或射频连接器200对天线辐射性能存在有害影响的技术问题，本发明在现有天线模块100的基础上，对天线模块100于射频连接器200与天线主板1之间的连接位置进行设计，引入特定的附加馈电结构降低分布在射频连接器200外壳上和/或射频线缆300的屏蔽层外侧的电流，从而有效地抑制分布电流辐射对天线模块100本身辐射性能所带来的有害影响。

如图4至图7所示，本发明中的一种天线模块100，包括天线主板1、设于所述天线主板1顶面的天线辐射主单元11、插接于所述天线主板1顶面的射频连接器200、以及与所述射频连接器200相连接的射频线缆300；所述射频线缆300的另一端连接所述射频电路。在天线模块100中的天线主板1上设置附加馈电结构，以抑制进入射频连接器200的外壳和/或射频线缆300的屏蔽层外侧的电流。

可以理解地，射频连接器200包括金属外壳、设于金属外壳下部的若干个接地引脚以及馈电同轴内芯；接地引脚及馈电同轴内芯向天线主板1的方向延伸以插接于天线主板1。天线主板1于自身一侧设有以射频连接器200的接地引脚以及馈电同轴内芯的位置关系为根据且分别与其位置相对应的第一焊盘及第二焊盘。进一步地，天线主板1顶面设有用于连接接地引脚且与其数量对应的若干个第一焊盘及用于连接馈电同轴内芯的第二焊盘13；天线主板1底面为覆铜的接地层15。可选地，天线模块100还设有引向器3，可与天线辐射主单元11配套使用，可用于提高天线在正前方的增益及整体效率。

天线辐射主单元11设于天线主板1的顶面，天线辐射主单元11设有向射频连接器200中的馈电同轴内芯延伸的馈线14，该馈线14可理解为天线辐射主单元11的分支部分；若干个第一焊盘均分且对称分布在馈线14的轴心线两侧。天线主板1底面为覆铜的接地层15；每个第一焊盘均设有连通至接地层15以供接地引脚与接地层15相连接的第一沉铜孔16；第二焊盘13设有供馈电同轴内芯插接的第二沉铜孔17。射频连接器200插接于天线主板1顶面的一侧，射频连接器200的接地引脚通过第一沉铜孔16插接于天线主板1的，射频连接器200的馈电同轴内芯通过第二沉铜孔17插接于天线主板1。

如图6及图7所示，进一步地，附加馈电结构包括至少一个第一馈电结构41，第一馈电结构41包括设于接地层15的开槽结构；开槽结构围设于邻近天线辐射主单元11的第一焊盘对应在接地层15的位置周边，以隔绝部分接地引脚与接地层15直接相连接。

可以理解地，第一馈电结构41需要与特定的第一焊盘所配合，由于大部分电流会从邻近天线辐射主单元11的第一焊盘进入，从此处进入的电流会导致射频连接器200上产生明显影响辐射稳定性的电流，因此需要使用合适的开槽结构以抑制从接地层15或天线耦合进入线缆屏蔽层的电流。因此，本发明通过将开槽结构设置于相应第一焊盘的周边以抑制上述电流；覆铜的接地层15向内凹陷以形成开槽结构，开槽结构可以是阻焊层。如图7所示，在本发明的实施例1-1中，开槽结构包括弧形槽412及与弧形槽412连接的U形槽413，弧形槽412围设于接地层15中以对应接地引脚为基点的周向外侧；所述弧形槽(412)的缺口方向朝向所述U形槽(413)，亦可以是U形槽413的开口方向与弧形槽412的缺口方向相背设置。具体地，弧形槽412呈优弧形；U型槽设置在弧形槽412于远离馈线14的一侧。

优选地，为了更好地降低接地引脚进入的电流，如图6所示，在实施例1-2中，开槽结构包括环状槽411，其环状槽411呈圆环状，环状槽411以接地引脚为基点，并围设于对应接地引脚的第一沉铜孔16的周向外侧，从而完全隔绝该接地引脚与接地层15相连接，达到大幅降低从接地引脚进入的电流；另外，环状的开槽结构还可缩小第一馈电结构41的尺寸大小。需要说明的是，环状槽可以呈其他形状的环状结构，例如方形、角形、子弹状形等形状，其他环状结构应纳入本发明的保护范围，只要满足大幅降低从该接地引脚进入的电流即可。

如图5所示，附加馈电结构还包括第二馈电结构，第二馈电结构包括用于降低分布在射频连接器200外壳上的电流的短路枝节线421，短路枝节线421设于天线主板1顶面，且短路枝节线421分别将任意两个第一焊盘与第二焊盘13相连通，以将射频连接器200中的馈电同轴内芯与部分对应接地引脚相连接，从而降低分布电流的同时改善增益，在有限的空间内辅助天线实现良好的阻抗匹配。可以理解地，第二馈电结构主要用于辅助抑制电流的同时调整匹配，无需与特定的第一焊盘所配合，第二馈电结构可选择任意两个第一焊盘与第二焊盘13相连通。优选地，为了减少结构间的相互作用，在第一馈电结构41已设置在对应第一焊盘的情况下，第二馈电结构可选择额外的第一焊盘与第二焊盘13相连接，相较于其他方案，该方案跨接后稳定性略有上升。短路枝节线421为呈线段状的第二覆铜层，设于天线主板1的顶面。

如图5所示，进一步地，附加馈电结构还包括至少一个第三馈电结构43，其包括设置在天线主板1中邻近天线辐射主单元11的第一焊盘上的第三覆铜层431；对应的所述第一焊盘含于所述第三覆铜层431内。可以理解地，在第三馈电结构43设置在天线主板1上时，可用于抑制电流；其次，第三馈电结构43需要设置在邻近天线辐射主单元11的第一焊盘上，以在配合抑制电流的同时进一步从辐射角度稳定天线方向图，因为其靠天线辐射主单元11最近，能够通过耦合辅助稳定天线方向图。更进一步地，第三覆铜层431呈方形的平面结构，结构形状与寄生贴片19类似；第三覆铜层431与射频连接器200中邻近天线辐射主单元11的接地引脚相连接，以将对应的部分接地引脚引出与天线辐射主单元11共面。需要说明的是，实际中第三覆铜层431不与接地引脚相连(第三覆铜层避开与接地引脚连接设置)亦存在稳定效果，只是效果比目前稍差，且整体结构紧凑性下降，因此选用了相连接的方案。

另外，若同时在天线主板1上分别设置第一馈电结构41及第三馈电结构43时，第三馈电结构43必须设于对应第一馈电结构41的第一焊盘上。其中，若设有一个第一馈电结构41，而第三馈电结构43设有多个时，其一第三馈电结构43必须设于对应第一馈电结构41的第一焊盘，其他可设于其他相应的第一焊盘上；而设有多个第一馈电结构41时，至少设置一个第三馈电结构43位于对应第一馈电结构41的第一焊盘上。

可以理解地，对于天线模块100整体而言，每一个引入的附加馈电结构单独设置均可对辐射性能的稳定性有明显的改善。而同时引入多个附加馈电结构以及对称的设计形式，可进一步提高稳定性以及整体的辐射性能。可以理解地，对称的设计形式是指设有两个第一馈电结构41，分别设置在邻近天线辐射主单元11且位于馈线14的轴心线两侧的第一沉铜孔16的周边位置；也可以是设有两个第三馈电结构43，分别设置在邻近天线辐射主单元11且位于馈线14的轴心线两侧的第一焊盘上。

如图5所示，进一步地，天线主板1顶面还设有布置于天线辐射主单元11周向位置的若干个寄生贴片19。可以理解地，寄生贴片19为呈方形的覆铜层，分别设置在天线主板1顶面于天线辐射主单元11周向的位置；优选地，寄生贴片19与天线辐射主单元11之间留有符合电气标准的距离。通过在天线辐射主单元11四周设置寄生贴片19，在有限的空间内可以微调由于射频连接器200距离天线过近导致的波束偏转现象，获得更对称的辐射方向图，同时提高了天线的辐射性能，对天线的增益及效率都有所改善。

下面为了更好地说明本技术方案，现举例说明，现有射频连接器200包括馈电同轴内芯及设于馈电同轴内芯周边的四个接地引脚，四个接地引脚呈方形的等距间隔排布；对应地，第一焊盘及第一沉铜孔16设有四个，四个第一焊盘两两排列在馈线14的轴心线两侧，且第一焊盘围设于第二焊盘13的周边，第一沉铜孔16围设于第二沉铜孔17的周边。其中，将射频连接器200的四个接地引脚分别指代为第一接地引脚、第二接地引脚、第三接地引脚及第四接地引脚；对应地，第一焊盘分别为第一焊盘12a、第一焊盘12b、第一焊盘12c及第一焊盘12d。第一焊盘12a及第一焊盘12b分别指代靠近天线主板1边缘的两个第一焊盘12，第一焊盘12c及第一焊盘12d分别指代靠近天线辐射主单元11的两个第一焊盘。第一接地引脚对应第一焊盘12a，如此类推，在这就不过多赘述。

在本发明的一些实施例中，如图6所示，第一馈电结构41包括两个设于接地层15的环状槽411，分别以第三接地引脚、第四接地引脚为基点，围设于对应接地引脚的第一沉铜孔16的周向外侧。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，第二馈电结构包括由第二焊盘13分别伸向第一焊盘12a、第一焊盘12b的短路枝节线421；该短路枝节线421整体结构呈T形，包括将第一焊盘12a、第一焊盘12b相连接的第一线段单元4211及与将第一线段单元4211与第二焊盘13相连的的第二线段单元4212。需要说明的是，短路枝节线421整体结构呈T形只是本发明中的一个实施例，并非具体限定短路支节线的具体形状。在短路枝节线421中，第二焊盘13到第一焊盘12a/b之间的线段长度及宽度影响匹配及辐射方向图稳定性的优化情况，换言之，第一线段单元4211及第二线段单元4212的线宽及线长可根据匹配及辐射方向图稳定性的情况而作出调整。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，第三馈电结构43包括分别设置在天线主板1于第一焊盘12c及第一焊盘12d位置的两个第三覆铜层431；该两个第三覆铜层431以馈线14为对称轴相互对称，第一焊盘12c及第一焊盘12d分别含于对应的第三覆铜层431内。

如图2所示，现在技术中天线模块100的顶面还设有匹配枝节18，同时有一定的改善增益作用；而在本发明中，以短路枝节线421取代了匹配枝节18的匹配功能，同时兼有改善增益和稳定方向图的效果。

基于同一发明构思，本发明还构造了一种分体式前装车载单元，包括车载单元主模块及与车载单元主模块连接的天线模块，天线模块为上述的天线模块。

如图8至图20所示，通过一系列的测试实验对上述的引入的附加馈电结构的方案与传统方案进行比较分析。需要说明的是，下文及说明书附图中所述的设计方案指代同时设有第一馈电结构41、第二馈电结构及第三馈电结构43的天线模块100的技术方案。

本发明的技术方案与传统方案的差别在于设计了用于抑制进入射频连接器200外壳和/或射频线缆300屏蔽层外侧的电流的馈电结构，并有效利用天线主板1的面积，布局可进一步改善天线辐射性能的寄生贴片19。由于射频连接器200及射频线缆300上的电流辐射对沿出线方向平面的天线辐射性能影响更明显，因此将使用天线在该平面上的辐射性能进行对比分析。针对ETC应用中车载单元天线通常设计为右旋圆极化的情况，为了使数据更具客观可比性，分别对本发明的技术方案及传统方案两种方案的天线进行了最优化设计，使其正前方均表现为性能良好的右旋圆极化性能，即轴比小于3dB。

如图8所示，图8为带弯折线缆的天线模块100示意图，△X代表射频线缆300弯折段的长度。如图9及图10所示，描述了在射频线缆300无弯折的情况下，当线缆总长度从20mm变化到300mm时，传统方案在沿射频出线方向的平面上，天线辐射性能的变化情况。使用传统方案，天线的主波束Theta<±35度附近性能会随着射频线缆300长度的变化产生明显的波动，包括辐射方向图的变形、最大增益值的起伏、最大增益位置的偏转、半功率波束宽度的变化等，直到射频线缆300长度达到200mm以上时，曲线的变化程度才开始减缓。

为了更贴近实际布局，可选定总长为250mm的射频线缆300，继续考察当弯折段长度变化时，传统方案中天线辐射性能的变化情况。图11为弯折段长度变化时，对应的辐射性能情况。从图11中可以看出，即使射频线缆300长度一定，当弯折段长度变化时，天线的主波束性能仍会发生较明显的波动，且与射频线缆300无弯折情况下的特性也有偏差。

经过分析，传统方案中天线辐射性能变化的原因主要是由于射频连接器200外壳上有较大的分布电流，并进一步地传输到射频线缆300屏蔽层的外表面，从而产生设计之外的辐射。额外的辐射场强与天线本身的辐射场强叠加，导致整体天线模块100的辐射性能在不同射频线缆300状态下出现波动。

可以预料的是，这种辐射性能带有不稳定因素的整体天线模块100在最终安装时，辐射性能也会由于射频线缆300长度变化、射频线缆300的走线布局以及射频线缆300附近金属器件而发生变化，最终影响系统通信性能的一致性，甚至可能跟预估的系统通信性能出现较大偏差。

针对这种问题，本发明提出了有效抑制进入射频连接器200外壳及射频线缆300屏蔽层外侧电流的馈电结构，可以明显改善由于射频线缆300的长度及走线布局为整体天线模块100辐射性能带来的波动，保证整体模块辐射性能的稳定性。

图12-图13对比分析了分别引入部分馈电结构和共面的寄生贴片19时，射频线缆300屏蔽层外侧电流强度随线缆长度变化的情况，以及相应状况下的天线增益值。

从图12中可见，本设计方案中进入到线缆外屏蔽层的电流强度与传统方案对比，不但有了大幅下降，而且随线缆长度的变化较平滑，相应地在遏制线缆外层分布电流的辐射，同时这种辐射基本不随线缆长度而变化，因此能使得整体的车载单元天线在不同的线缆长度或布局下都有基本一致的辐射性能。图12中进一步对比了每个馈电结构部分和寄生贴片19对线缆表面电流强度的抑制情况，每个设计的部分对抑制都有不同程度的贡献，其中起最主要作用的是第一馈电结构41，最后所有的部分结合在一起，实现了对线缆表面电流的良好抑制效果。可以预想，对线缆表面电流良好的抑制不但能改善车载单元天线辐射性能的稳定性，对于整体系统的EMC性能也有一定益处。

分析图13数据，除了第一馈电结构41外，其他的馈电结构部分及寄生贴片19均有利于车载单元天线增益的提升，其中，第二馈电结构对增益提升程度最大。最终的整体设计方案可使得车载单元天线的增益性能有明显的提高。

下面对本发明的设计方案与传统方案之间车载单元天线模块100方向图的性能进行对比。

图14至图15为在射频线缆300无弯折的情况下，当线缆总长度从20mm变化到300mm时，本发明的设计方案在沿射频出线方向的平面上，天线辐射性能的变化情况。图16至图17对比了同样在无弯折射频线缆300布局的情况下，传统方案和本设计方案天线辐射性能的变化情况。图16主要描述了总增益以及右旋圆极化增益的半功率波束宽度变化情况，图17则对比了传统方案和本设计方案在不同的情况下，沿射频出线方向平面上天线辐射的最大增益以及最大增益与天线轴线的偏转夹角。

图18为选定总长250mm的射频线缆300，考察弯折段长度变化时，本设计方案天线辐射性能的变化情况。图19至图20对比在有弯折段的情况下，传统方案和本设计方案天线辐射性能的变化情况。

与传统方案对比，采用本设计方案的天线模块100的辐射性能对射频线缆300的长度及布局敏感度大幅下降，模块辐射方向图形状稳定，半功率波束宽度及最大增益方向偏离轴线的夹角的变化幅度很小，增益基本只与线缆长度带来的损耗相关。同时，在两种方案的正前方右旋圆极化性能都良好的情况下，传统方案右旋圆极化分量与总增益的半功率波束宽度由一定偏差，而本设计方案中两者的波束宽度基本一致，这代表了设计方案中主波束的能量基本都以右旋圆极化分量的形式有效地参与到了实际的工作中。此外，在半功率波束宽度相当的情况下，使用设计方案的天线模块100整体增益比传统方案提升了近2dB。

在这种情况下，实际应用中由于线缆布局和安装情况而导致天线辐射性能变化的可能性将大幅下降，可以更好地保障天线在实际安装中的性能与设计值基本一致，有利于保证不同安装环境下系统性能的一致性，便于对系统性能进行可靠的分析预测。同时，增益更高且主波束中有效右旋圆极化特性更好的辐射性能，也意味着使用了本设计方案对于系统的工作性能将有不小的提升。

综上所述，本发明提供了一种分体式前装车载单元及天线模块100，在天线模块100的天线主板1上设置附加馈电结构，该附加馈电结构针对射频连接器200与天线辐射主单元11共面的布局，可以有效抑制由于布局紧凑而耦合到射频连接器200外壳和/或射频线缆300屏蔽层上的分布电流，大幅降低由于额外的电流辐射对原始天线方向图造成的影响，使得车载单元天线的辐射性能不再因射频线缆300长度及布线的不同产生的有害辐射产生明显变化，保证车载单元天线的性能与设计值有良好的一致性。

同时，使用与天线辐射主单元11共面的寄生贴片19设计，有效地利用了有限的空间，既能充分提高车载单元天线的辐射性能，在一定程度上还可以控制因射频连接器200布局较近导致天线方向图产生偏转的程度，使得所设计的分体式前装车载单元的天线模块100可在更紧凑的空间内获得较对称的方向图。

由于本发明中的技术方案是在现有的天线模块100主板上直接设计，在不增加成本和工艺复杂度的同时，保证了天线模块100的辐射性能，同时有效降低天线模块100与射频线缆300电流的耦合度，也有益于整体系统的EMC性能的提升。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种天线模块，用于分体式前装车载单元，包括天线主板(1)、设于所述天线主板(1)顶面的天线辐射主单元(11)、插接于所述天线主板(1)顶面的射频连接器(200)、以及一端与所述射频连接器(200)相连接的射频线缆(300)；其特征在于，

所述天线模块还包括设于所述天线主板(1)上的附加馈电结构，以抑制进入所述射频连接器(200)的外壳和/或所述射频线缆(300)的屏蔽层外侧的电流。

2.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，所述天线主板(1)顶面设有用于连接所述射频连接器(200)的接地引脚且与其数量对应的若干个第一焊盘；所述天线主板(1)底面为覆铜的接地层(15)。

3.根据权利要求2所述的天线模块，其特征在于，所述附加馈电结构包括至少一个第一馈电结构(41)，其包括设于所述接地层(15)的开槽结构；所述开槽结构围设于邻近所述天线辐射主单元(11)的所述第一焊盘对应在所述接地层(15)的位置周边，以隔绝部分对应的所述接地引脚与所述接地层(15)直接相连接。

4.根据权利要求2所述的天线模块，其特征在于，所述附加馈电结构还包括至少一个第三馈电结构(43)，其包括设置在所述天线主板(1)于所述第一焊盘的位置的第三覆铜层(431)；对应的所述第一焊盘含于所述第三覆铜层(431)内。

5.根据权利要求2所述的天线模块，其特征在于，所述附加馈电结构包括至少一个第一馈电结构(41)及至少一个第三馈电结构(43)；

所述第一馈电结构(41)包括设于所述接地层(15)的开槽结构；所述开槽结构围设于邻近所述天线辐射主单元(11)的所述第一焊盘对应在所述接地层(15)的位置周边；

所述第三馈电结构(43)包括设置在所述天线主板(1)于所述第一焊盘的位置的第三覆铜层(431)；对应的所述第一焊盘含于所述第三覆铜层(431)内；

至少一个所述第三覆铜层(431)设于对应所述第一馈电结构(41)的第一焊盘上。

6.根据权利要求2-5任一项所述的天线模块，其特征在于，

所述天线主板(1)顶面设有用于连接所述射频连接器(200)的馈电同轴内芯的第二焊盘(13)；

所述附加馈电结构还包括第二馈电结构，其包括用于降低分布在所述射频连接器(200)外壳上的电流的短路枝节线(421)，所述短路枝节线(421)设于所述天线主板(1)顶面，且所述短路枝节线(421)分别将所述第二焊盘(13)与任意两个所述第一焊盘相连通，以将所述射频连接器(200)中的馈电同轴内芯与部分对应的接地引脚相连接。

7.根据权利要求1-5任一项所述的天线模块，其特征在于，所述天线主板(1)顶面还设有布置于天线辐射主单元(11)周向位置的若干个寄生贴片(19)。

8.根据权利要求3或5所述的天线模块，其特征在于，所述天线主板(1)分别于每个所述第一焊盘的位置处设有第一沉铜孔(16)；

所述开槽结构包括环状槽(411)，所述环状槽(411)以所述接地引脚为基点，围设于对应所述接地引脚的所述第一沉铜孔(16)的周向外侧。

9.根据权利要求3或5所述的天线模块，其特征在于，所述开槽结构包括弧形槽(412)及与所述弧形槽(412)连接的U形槽(413)，所述弧形槽(412)围设于所述接地层(15)中以对应所述接地引脚为基点的周向外侧；

所述弧形槽(412)的缺口方向朝向所述U形槽(413)，或者，所述弧形槽(412)的缺口方向与所述U形槽(413)的开口方向相背设置。

10.根据权利要求4或5任一项所述的天线模块，其特征在于，所述第三覆铜层(431)与邻近所述天线辐射主单元(11)的接地引脚相连接，以将对应的所述接地引脚引出与所述天线辐射主单元(11)共面。

11.一种分体式前装车载单元，包括车载单元主模块，其特征在于，还包括权利要求1-10任一项所述的天线模块(100)，所述天线模块(100)的所述射频线缆(300)的另一端与所述车载单元主模块相连接。

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