CN117836177A - 车体嵌入式天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车体嵌入式天线装置，其能够嵌入车辆的金属主体的凹部中。车体嵌入式天线装置包括板状天线元件(10)、电路板(20)和固定导通部(30)。板状天线元件(10)以大致平行于金属主体表面的方式在浴缸形状部(1)中以能够配置的最高高度配置在浴缸形状部(1)的内部。电路板(20)以从上方观察时不与板状天线元件(10)重叠的方式配置在浴缸形状部(1)的内部并且具有与板状天线元件(10)连接的馈电部(21)。固定导通部(30)与电路板(20)和浴缸形状部(1)二者都导通，并且通过形成在浴缸形状部(1)的底部的安装孔(2)固定到浴缸形状部(1)的底部。

Description

车体嵌入式天线装置

技术领域

本发明涉及一种车体嵌入式天线装置，并且更特别地涉及一种嵌入在诸如车顶的金属主体的表面中的车体嵌入式天线装置。

背景技术

均搭载在车辆上并且支持覆盖例如AM/FM带的多个频带的天线装置包括诸如支柱天线、车顶搭载天线和玻璃天线的各种类型。不幸的是，具有大的突出量的支柱天线更容易由于接触等而弯曲。在多层停车场或在自动洗车机中，车顶搭载天线由于高的地面高度而需要被平放或从车体拆下。此外，玻璃天线可能由于特定的、基于模型的开发需要而增加开发成本。

于是，近来对车辆设计的重视呈现增长的趋势，并且因此，待搭载在车辆上的天线装置需要尽可能地不破坏车辆的外观。为了满足该需要，已经开发了内置在扰流器中的各种类型的天线装置(例如，专利文献1或专利文献2)。

上述在扰流器中内置的类型具有良好的水平偏振特性，但没有良好的垂直偏振特性。此外，在扰流器中内置的类型被配置为远离金属主体，因此需要针对从车辆内部的电子器件发射的噪声的对策。

在这种情况下，还开发了一种车体嵌入式天线装置，该车体嵌入式天线装置能够嵌入在车体中并表现出改进的水平/垂直偏振特性(专利文献3)。专利文献3中公开的天线装置具有配置在车体开口中的接地型天线元件并且使用接地支架，利用该接地支架将具有馈电部的电路板直接接地到车辆支柱。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-216661号公报

专利文献2：日本特开2016-012915号公报

专利文献3：日本特开2019-071548号公报

发明内容

发明要解决的问题

由于专利文献3的车体嵌入式天线装置配置在车体开口中，因此必须根据天线元件将车体挖空。然而，一些车辆制造商对于挖空车体犹豫不决。此外，可能还需要针对从车辆内部的电子器件发射的噪声的对策。

因此，需要开发一种不需要挖空车体并且不需要针对从车辆内部的电子器件发射的噪声采取对策的车体嵌入式天线装置。

本发明是鉴于上述情况而做出的，并且本发明的目的是提供一种能够嵌入形成在车辆金属主体中的凹部中的车体嵌入式天线装置。

用于解决问题的方案

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的车体嵌入式天线装置包括：板状天线元件，其具有平面板部，所述平面板部以大致平行于所述金属主体表面的方式在所述浴缸形状部中以能够配置的最高高度配置在所述浴缸形状部的内部；电路板，其以从上方观察时不与所述板状天线元件重叠的方式配置在所述浴缸形状部的内部并且具有与所述板状天线元件连接的馈电部；以及固定导通部，其与所述电路板和所述浴缸形状部二者都电导通，并且通过形成在所述浴缸形状部的底部中的安装孔固定到所述浴缸形状部的底部。

所述浴缸形状部的底部可以具有深部和浅部这两个深度，并且当从上方观察时，所述板状天线元件可以定位在所述深部中，并且当从上方观察时，所述电路板可以定位在所述浅部中。

所述车体嵌入式天线装置还可以包括配置在所述浴缸形状部的浅部的后表面侧的信号发送/接收连接器。

所述固定导通部可以包括接地基座和捕获部，所述接地基座配置在所述电路板的正下方并与所述电路板的接地电导通，所述捕获部借助形成在所述浴缸形状部的底部中的所述安装孔固定到所述接地基座并与所述浴缸形状部电导通。

所述车体嵌入式天线装置还可以包括配置在所述电路板上的地面型(on-groundtype)天线元件。

所述地面型天线元件可以以在所述浴缸形状部中以能够配置的最高高度配置在所述浴缸形状部的内部。

所述车体嵌入式天线装置还可以包括防水壳体，并且所述电路板可以被所述防水壳体覆盖。

所述车体嵌入式天线装置还可以包括绝缘基部，所述绝缘基部从所述浴缸形状部的底部支撑所述板状天线元件的下表面。

发明的效果

根据本发明的车体嵌入式天线装置具有即使当其嵌入在车辆金属主体中形成的凹部中时也抑制天线性能的劣化的优点。

附图说明

图1是用于解释根据本发明的车体嵌入式天线装置的示意性立体图。

图2是用于解释根据本发明的车体嵌入式天线装置的示意性截面侧视图。

图3是用于解释根据本发明的车体嵌入式天线装置的另一示例的示意性立体图。

图4是用于解释根据本发明的车体嵌入式天线装置的另一示例的示意性截面侧视图。

图5是用于解释根据本发明的车体嵌入式天线装置的又一示例的示意性截面侧视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述用于实践本发明的实施方式。图1是用于解释根据本发明的车体嵌入式天线装置的示意性立体图。图2是用于解释根据本发明的车体嵌入式天线装置的示意性截面侧视图。在图中，与图1中的附图标记相同的附图标记表示相同的部分。根据本发明的车体嵌入式天线装置嵌入在通过使车辆金属主体相对于其表面凹陷而形成的凹部中。在本说明书中，凹部在下文中将被称为浴缸形状部1。车辆金属主体可以是例如车顶或发动机罩。此外，车辆金属主体可以包括任何可以凹陷的金属结构，诸如车架。浴缸形状部1是通过诸如拉拔工艺的金属挤压工艺使车辆金属主体相对于金属主体表面凹陷而获得的。浴缸形状部1可以具有形成在其底部中的安装孔2。安装孔2用于固定车体嵌入式天线装置并允许用于发送/接收信号的电缆穿过。浴缸形状部1可以通过将例如车顶的一部分凹陷成具有适合于车体嵌入式天线装置的尺寸的矩形形状来获得，或者可以通过适当地使用设置在车顶或车顶加强件中的珠(bead)来构造。

如图所示，根据本发明的车体嵌入式天线装置主要由板状天线元件10、电路板20和固定导通部30构成。这些构成元件嵌入在车体的浴缸形状部1中并被诸如遮挡盖或玻璃盖的盖3覆盖，从而最终构建不可见的天线。

板状天线元件10以大致平行于金属主体表面的方式在浴缸形状部1中以能够配置的最高高度配置在浴缸形状部1的内部。为了允许板状天线元件10在浴缸形状部1中以能够配置的最高高度配置在浴缸形状部1的内部，板状天线元件10被配置为在暴露状态下例如与车顶表面齐平。当盖3是如图所示的配件类型时，板状天线元件10的高度从车顶表面下降盖3的厚度。浴缸形状部1通过加工金属主体而获得并且因此由金属板制成。因此，当板状天线元件10和浴缸形状部1的底部之间的距离小时，板状天线元件10的平面板部和浴缸形状部1的底部被电容耦合，从而使信号接收性能劣化。为了防止这种情况，在根据本发明的车体嵌入式天线装置中，板状天线元件10在浴缸形状部1中以能够配置的最高高度配置在浴缸形状部1的内部。如上所述，板状天线元件10被配置为与浴缸形状部1的底部充分间隔开可获得足够的信号接收性能的程度。换言之，浴缸形状部1可以具有下述深度，允许当板状天线元件10在浴缸形状部1中以能够配置的最高高度配置在浴缸形状部1的内部时，确保足够的信号接收性能。在图示的示例中，板状天线元件10配置在从上方观察时的浴缸形状部1的大致中心处。这是因为，由于浴缸形状部1的侧壁也由金属制成，所以板状天线元件10和侧壁需要分离开使得电容耦合的影响被消除的程度。

板状天线元件10可以具有大致平行于例如车顶表面的平面板部。板状天线元件10是具有平面形状的接地型天线，并且可以起到例如单极天线的作用。例如，板状天线元件10具有下述天线容量，即该天线容量用作支持无线电AM带等的电容性天线。为了将根据本发明的板状天线元件10用作电容性天线，其面积可以被确定为，使得平面板部具有足以接收AM带的天线容量。板状天线元件10例如可以通过加工金属板来形成。也就是说，例如可以通过切割金属板来形成矩形的平面板部。然而，本发明不限于此，而是例如，可以通过加工印刷板或柔性印刷板的导体箔来形成板状天线元件10。进一步替选地，由于板状天线元件10的平面板部可以具有足以用作支持AM带的电容性天线的天线容量，所以它可以是具有大致等于平面板部的天线容量的天线容量的曲折形元件。板状天线元件10设置有馈电线11。例如，馈电线11可以通过折叠平面板部的端部而形成销形状。

此外，由于板状天线元件10的平面板部可以以大致平行于金属主体表面的方式在浴缸形状部1中以能够配置的最高高度配置在浴缸形状部1的内部，因此板状天线元件10可以具有通过折叠加工形成的从平面板部向下延伸的部分，从而增加元件长度或天线容量。在图示的示例中，板状天线元件10形成为一个板状天线元件；然而，本发明不限于此，而是可以提供用于不同频带的多个板状天线元件。即使在这种情况下，用于不同频带的板状天线元件的平面板部也可以以大致平行于金属主体表面的方式在浴缸形状部中以能够配置的最高高度配置在浴缸形状部的内部。

电路板20以从上方观察时不与板状天线元件10重叠的方式配置在浴缸形状部1的内部。也就是说，板状天线元件10被配置为不覆盖在电路板20上；然而，馈电线11的附近可以稍微覆盖在电路板20上。电路板20具有与板状天线元件10连接的馈电部21。具体地，板状天线元件10的馈电线11连接至馈电部21。电路板20例如可以是标准的印刷板。线圈、放大电路等被安置在电路板20上。此外，电路板20与信号电缆电连接，以连接至设置在车辆中的调谐器等。为了使电路板20的接地稳定，电路板20优选地靠近金属主体。也就是说，电路板20优选地配置在浴缸形状部1的底部附近。

固定导通部30与电路板20电导通，并进一步与浴缸形状部1电导通。固定导通部30通过形成在浴缸形状部1的底部中的安装孔2固定到浴缸形状部1的底部。因此，电路板20和充当天线元件的接地的浴缸形状部1(金属主体)通过固定导通部30电导通。由于固定导通部30如上所述地通过安装孔2固定到浴缸形状部1的底部，所以将电路板20固定到固定导通部30实现了车体嵌入式天线装置到车体的固定。具体地，固定导通部30可以由接地基座31和捕获部32构成。接地基座31配置在电路板20的正下方并且与电路板20的接地电导通。捕获部32借助形成在浴缸形状部1的底部中的安装孔2固定到接地基座31，并且与浴缸形状部1电导通。使用螺栓33将捕获部32紧固并固定到接地基座31。接地基座31具有供螺栓33紧固的螺纹孔，并且该螺纹孔被定位到形成在浴缸形状部1的底部中的安装孔2。捕获部32例如具有支腿式垫圈结构，并且被构造为在支腿的前端处的爪咬入浴缸形状部1的底部中的情况下与金属主体电导通。接地基座可以是树脂基座。同样在这种情况下，可以使用与电路板20的接地电导通的固定导通部。此外，可以采用更简单的构造，其中金属主体被电路板20和齿式垫圈夹持，然后使用螺栓和螺母进行固定。

在根据本发明的车体嵌入式天线装置中，板状天线元件10如上所述地在浴缸形状部1中以能够配置的最高高度配置在浴缸形状部1的内部，从而可以抑制板状天线元件10的信号接收性能的劣化。此外，由于板状天线元件10配置在浴缸形状部1的内部，所以从车辆内部的电子器件发射的噪声被屏蔽，从而消除了针对噪声采取对策的需要。

将使用图3和图4描述根据本发明的车体嵌入式天线装置的另一示例。图3是用于解释根据本发明的车体嵌入式天线装置的另一示例的示意性立体图。图4是用于解释根据本发明的车体嵌入式天线装置的另一示例的示意性截面侧视图。在图中，与图1中的附图标记相同的附图标记表示相同的部分。该示例是嵌入在具有底部的浴缸形状部1中的车体嵌入式天线装置，该底部具有深部1a和浅部1b这两个深度。如图所示，浴缸形状部1被加工成具有带有深底部的深部1a和带有浅底部的浅部1b。如同根据上述示例的浴缸形状部1的情况，具有两个深度的浴缸形状部1也可以通过下述方式获得，即通过诸如拉拔工艺的金属挤压工艺使车辆金属主体相对于金属主体表面凹陷。安装孔2可以形成在浅部1b的底部中。

当从上方观察时，板状天线元件10定位在深部1a中。同样在该示例中，板状天线元件10以大致平行于金属主体表面的方式在浴缸形状部1中以能够配置的最高高度配置在浴缸形状部1的内部。也就是说，板状天线元件10与深部1a的底部分离，以在浴缸形状部1中以能够配置的最高高度配置在浴缸形状部1的内部。这可以使板状天线元件10的信号接收性能的劣化最小化。

另一方面，当从上方观察时，电路板20可以配置在浅部1b中。由于电路板20优选地被配置为靠近充当其接地的车辆金属主体，因此电路板可以配置在浅部1b中。

如上所述，浴缸形状部1的底部具有深部1a和浅部1b的两阶结构，并且因此，在浅部1b的后表面侧(车室侧)产生了空间。因此，在所示的根据本发明的车体嵌入式天线装置中，在浴缸形状部1的浅部1b的后表面侧处设置信号发送/接收连接器40。通过这样将信号发送/接收连接器40配置在浅部1b的后表面侧处，可以消除以信号发送/接收连接器40的高度突出至车室侧的需要，从而抑制包括浴缸形状部1的整个结构的厚度增加。信号发送/接收连接器40可以是所谓的猪尾型。

此外，如图所示，固定导通部30的捕获部32也可以设置在浅部1b的后表面处。因此，固定导通部30也不会突出至车室侧。在这方面，可以抑制包括浴缸形状部1的整个结构的厚度增加。

在该示例中，地面型天线元件50配置在电路板20上。地面型天线元件50是可以安置于电路板或金属主体的接地上的天线元件。更具体地，地面型天线元件50的示例包括用于GNSS(全球导航卫星系统)应用或卫星数字无线电的贴片天线元件、用于Wi-Fi的倒F天线元件、用于V2X(车辆到一切)应用的高频带单极天线元件等。像这样的地面型天线元件50可以适当地配置在电路板20上。

例如，当地面型天线元件配置在电路板20上时，其优选地以在浴缸形状部1中以能够配置的最高高度配置在浴缸形状部1的内部。这是因为在将贴片天线元件用作地面型天线元件时，由于在其指向性内侧存在金属主体而影响接收性能。具体地，当金属主体存在于贴片天线元件的水平表面的30°的角度内侧时，接收性能可能被影响。这里提到的金属主体包括浴缸形状部1的侧壁和板状天线元件10。也就是说，当贴片天线元件配置在低位置时，存在浴缸形状部1的侧壁或板状天线元件10位于指向性内侧的可能性。因此，地面型天线元件50可以在这些金属主体不位于指向性内侧的范围内以能够配置的最高高度配置在浴缸形状部1的内部。

浴缸形状部1的侧壁的高度可以在车辆的行进方向上不同。例如，当浴缸形状部1配置在车辆的车顶后侧处时，在行进方向上的后侧处的侧壁在高度上通常低于在行进方向上的前侧处的侧壁。在这种情况下，例如配置在电路板20上的V2X天线元件通过被配置在受侧壁影响较小的一侧、即具有更低的侧壁的一侧而表现出良好的接收性能。

将使用图5描述根据本发明的车体嵌入式天线装置的又一示例。图5是用于解释根据本发明的车体嵌入式天线装置的又一示例的示意性截面侧视图。在图中，与图4中的附图标记相同的附图标记表示相同的部分。同样在该示例中，浴缸形状部1的底部具有深部1a和浅部1b这两个深度。该示例的车体嵌入式天线装置嵌入在浴缸形状部1中，并且然后被诸如遮挡盖或玻璃盖的盖3覆盖。在这种情况下，尽管在实现完全防水/防尘时不会出现问题，但是存在水侵入盖3和金属主体之间的间隙的可能性。

因此，在图5所示的示例中，提供了防水壳体60。由于当板状天线元件10本身在暴露状态下时没有问题，因此仅电路板20被防水壳体60覆盖。电路板20包括放大电路等，从而优选地对其采取防水处理。防水壳体60可以被构造为覆盖整个电路板20。此外，当接地基座31用于固定导通部30时，整个电路板20包括接地基座31可以被覆盖。然后，在与固定防水壳体60的螺栓33的螺纹孔相对应的位置处形成孔，并且可以根据需要使用垫圈等对孔的周围部分进行防水/防尘处理。

如图所示，在该示例中，板状天线元件10不被防水壳体60覆盖。如果板状天线元件10被防水壳体60覆盖，则其以防水壳体60的上表面侧厚度靠近浴缸形状部1的底部。因此，在暴露状态下没有问题的板状天线元件10不被防水壳体60覆盖，并且以在浴缸形状部1中以能够配置的最高高度配置在浴缸形状部1的内部。当浴缸形状部1具有足够的深度时，板状天线元件10可以适当地被防水壳体60覆盖。

此外，与板状天线元件10连接的馈电部21可以在防水壳体60中被适当地嵌件成型。当馈电部21因此被构造为暴露在防水壳体60的外部时，可以在保持防水性能的同时将板状天线元件10的馈电线11连接到电路板20。

为了使板状天线元件10以在浴缸形状部1中以能够配置的最高高度固定在浴缸形状部1的内部，可以适当地设置基部。在图5的示例中，作为基部，使用从浴缸形状部1的底部支撑板状天线元件10的下表面的绝缘基部70。绝缘基部70从下侧支撑板状天线元件10，并且对板状天线元件10的上表面没有影响。也就是说，即使当使用绝缘基部70时，板状天线元件10也能够以在浴缸形状部1中以能够配置的最高高度配置在浴缸形状部1的内部。

防水壳体60和绝缘基部70二者都可以由树脂等制成，使得它们可以彼此一体地形成。具体地，防水壳体60的下表面侧和绝缘基部70以一件式的方式形成，并且单独形成的防水壳体60的上表面侧用于覆盖电路板20。

如上所述，图示的根据本发明的车体嵌入式天线装置可以被构建为，被分离成在电路板20侧的防水区域和在板状天线元件10侧的非防水区域。

由于与浴缸形状部1的直接接触所引起的振动，绝缘基部70的后表面侧可能产生噪声。为了应对这种情况，可以使缓冲材料适当地介于绝缘基部70的后表面侧和浴缸形状部1之间。

根据本发明的车体嵌入式天线装置不限于上述示例，而是可以在不脱离本发明范围的情况下进行各种修改。

附图标记说明

1：浴缸形状部

1a：深部

1b：浅部

2：安装孔

3：盖

10：板状天线元件

11：馈电线

20：电路板

21：馈电部

30：固定导通部

31：接地基座

32：捕获部

33：螺栓

40：信号发送/接收连接器

50：地面型天线元件

60：防水壳体

70：绝缘基部

Claims (8)

1.一种车体嵌入式天线装置，所述车体嵌入式天线装置嵌入在浴缸形状部中，所述浴缸形状部通过使车辆金属主体相对于其表面凹陷而形成并且在其底部中具有安装孔，所述车体嵌入式天线装置包括：

板状天线元件，其具有平面板部，所述平面板部以大致平行于所述金属主体表面的方式在所述浴缸形状部中以能够配置的最高高度配置在所述浴缸形状部的内部；

电路板，其以从上方观察时不与所述板状天线元件重叠的方式配置在所述浴缸形状部的内部并且具有与所述板状天线元件连接的馈电部；以及

固定导通部，其与所述电路板和所述浴缸形状部二者都电导通，并且通过形成在所述浴缸形状部的底部中的所述安装孔固定到所述浴缸形状部的底部。

2.根据权利要求1所述的车体嵌入式天线装置，其中，

所述浴缸形状部的底部具有深部和浅部这两个深度，并且

当从上方观察时，所述板状天线元件定位在所述深部中，并且当从上方观察时，所述电路板定位在所述浅部中。

3.根据权利要求2所述的车体嵌入式天线装置，还包括配置在所述浴缸形状部的浅部的后表面侧的信号发送/接收连接器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的车体嵌入式天线装置，其中，

所述固定导通部包括接地基座和捕获部，所述接地基座配置在所述电路板的正下方并与所述电路板的接地电导通，所述捕获部借助形成在所述浴缸形状部的底部中的所述安装孔固定到所述接地基座并与所述浴缸形状部电导通。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的车体嵌入式天线装置，还包括配置在所述电路板上的地面型天线元件。

6.根据权利要求5所述的车体嵌入式天线装置，其中，

所述地面型天线元件以在所述浴缸形状部中以能够配置的最高高度配置在所述浴缸形状部的内部。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的车体嵌入式天线装置，还包括防水壳体，其中，

所述电路板被所述防水壳体覆盖。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的车体嵌入式天线装置，还包括绝缘基部，所述绝缘基部从所述浴缸形状部的底部支撑所述板状天线元件的下表面。