CN207834585U - 车载智能天线装置 - Google Patents

Abstract

一种车载智能天线装置，其安装于车顶的预留孔中，特征在于，所述装置包括：车外部及车内部；车外部包括位于车顶钣金面外的外罩及外罩内的一根或多根外部天线；车内部包括位于车顶钣金面内的双面PCB板和设置于PCB板其中一面的一根或多根内部天线；外部天线至少包括一根蓝牙天线或WiFi天线，其为线天线，其设置于PCB板另一面，其辐射方向朝向车厢外部；内部天线至少包括一根蓝牙天线或WiFi天线，其为面天线，其辐射方向仅朝向车厢内部。本实用新型仅通过智能手机就可以较为准确地判定用户位置，也无需在车身不同位置布置多根天线，进而硬件成本也得以降低。

Description

车载智能天线装置

技术领域

本实用新型涉及通信设备领域，特别涉及可用于无钥匙进入/启动系统的车载智能天线装置。

背景技术

在无钥匙进入/启动系统(PEPS)中，用户通过携带车钥匙就可实现自动解锁车门和按键发动机点火。目前的实现方案中，车基单元和车钥匙之间存在低频和射频两种无线信道。当携带钥匙的用户靠近车身达一到两米时，车身系统通过低频(LF)天线阵列检测到用户离车身的距离以及方位，进而激活射频(RF)的通信部分，通过射频无线信道实现车基单元对钥匙身份的匹配认证，在认证通过后实现车门解锁。在车内，当用户按下一键启动开关键时，低频天线阵列检测到车钥匙处于车内，此时激活数据通信和认证过程，然后允许车身控制单元(BCM)启动发动机。上述实现方案中，通常需要在车身不同位置布置多根天线以保证用户从多个方向靠近车辆都可激活认证，但这也意味着硬件成本增加。此外，为了能够使用无钥匙进入/无钥匙启动功能，用户还必须随身携带车钥匙。

业界也在尝试将上述钥匙集成到智能手机中，以期望通过智能手机的应用程序代替通常的车钥匙来实现上述功能。但由于目前PEPS方案中使用的低频/射频收发单元并未被一般主流手机所支持，仍需要在智能手机上附加额外的收发单元实物模块来适用目前的PEPS方案。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是提供一种天线装置，以使得智能手机可以使用无钥匙进入/启动功能且无需附加额外的实物模块。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种车载智能天线装置，其安装于车顶的预留孔中，所述装置包括：车外部及车内部；车外部包括位于车顶钣金面外的外罩及外罩内的一根或多根外部天线；车内部包括位于车顶钣金面内的双面PCB板和设置于PCB板其中一面的一根或多根内部天线；外部天线至少包括一根蓝牙天线或WiFi天线，其为线天线，其设置于PCB板另一面，其辐射方向朝向车厢外部；内部天线至少包括一根蓝牙天线或WiFi天线，其为面天线，其辐射方向仅朝向车厢内部。

与现有技术相比，上述方案具有以下优点：外部天线对于车外的各个方位的无线信号接收能力几近相同，但由于车体的金属屏蔽效应，对于车内信号的接收强度非常弱。而内部天线的辐射方向仅朝向车厢内部，其能满足对车内信号检测的需求。由此，基于外部天线和内部天线的组合，可以通过检测外部天线和内部天线在某一刻所接收信号的强度差来检测携带智能手机的用户的位置。因此，仅通过智能手机就可以较为准确地判定用户位置，进而使得用户无需携带原本的车钥匙就可使用无钥匙进入/启动功能。

并且，由于外部天线和内部天线都设置在装置内部，也无需在车身不同位置布置多根天线，进而硬件成本也得以降低。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的车载智能天线装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的车载智能天线装置在车顶的安装位置示意图；

图3是根据本实用新型实施例的车载智能天线装置中的面天线的结构和辐射方向简易示意图；

图4是根据本实用新型实施例的车载智能天线装置用于无钥匙进入/启动场景的应用示意图。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本实用新型。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本实用新型的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本实用新型并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本实用新型，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

图1示出了根据本实用新型的一种实施例的车载智能天线装置。参照图1所示，该车载智能天线装置为一体化封装的壳体，其安装于车顶的预留孔中。结合参照图2所示，该车载智能天线装置安装在车顶左右对称轴的靠车顶中心位置。该车载智能天线装置包括两个部分：车外部及车内部。

车外部包括位于车顶钣金面外的外罩及外罩内的一根或多根外部天线(图中简单示意的天线并不限定数量)，其中一根外部天线为蓝牙天线或WiFi天线。该外罩可以为图1所示的鳍形外罩，也可以为其他形状的外罩。该外部蓝牙天线或WiFi天线采用线天线，其设置于位于车顶钣金面内的双面PCB板朝向外罩的一面，其辐射方向朝向车厢外部。该线天线可以采用单极振子天线、或者倒F天线、或者倒L天线。对于蓝牙天线，可以采用工作在目前主流2.4GHz频段的天线。对于WiFi天线，可以采用符合802.11协议所规定的频段内的天线，例如目前最流行的802.11b的2.4GHz频段，或者也可以是802.11a的5GHz频段。

车内部包括上述的双面PCB板和设置于PCB板朝向车厢内部一面的一根或多根内部天线(图中简单示意的天线并不限定数量)，其中一根外部天线为蓝牙天线或WiFi天线。该内部蓝牙天线或WiFi天线为面天线，其辐射方向仅朝向车厢内部。该面天线可以采用圆极化天线，例如微带圆极化天线。有关微带圆极化天线的具体结构会在后面进一步说明。

上述的双面PCB板采用多层贯通孔结构设计，多层结构中包含一层电气接地层。PCB板可以通过金属螺丝等物将整个智能天线装置固定于车顶钣金面上，以和车顶钣金面电气相连。因为车顶金属钣金相当于大地，进而使得PCB板实现电气接地。通过这种接地方式可以保证外部天线和内部天线都有一个理想的金属地，并且该金属地有很好的无线屏蔽隔离效果，例如外部天线辐射的无线信号不会通过智能天线装置和预留孔连接处的缝隙衍射到车内。上述的双面PCB板还可以包括收发器、调谐器、接收器、放大器等电路的一种或多种，并根据实际需求布置在其一面或双面。对于外部天线和内部天线为蓝牙天线的实例，该双面PCB板上布置有蓝牙射频收发器和基带处理器，其中收发器通过一个时分复用的射频开关切换内外部天线。基带处理器负责低功耗蓝牙协议栈和位置检测逻辑算法，并且根据逻辑算法的结果来唤醒系统和整车网络。考虑到智能天线装置还需连接至车辆的各个终端，因而该双面PCB板还可以包括一个或多个连接器，例如车辆总线连接器、以太网连接、USB连接器等。这些连接器可以根据实际需求布置在双面PCB板的一面或双面。对于车辆总线连接器，可以包括例如CAN总线连接器、LIN总线连接器、FlexRay总线连接器、MOST总线连接器等一种或多种，以满足不同的车载终端配置需求。

另外，对于外部天线，其有着全向性的辐射方向，对于车外的各个方位的无线信号接收能力几近相同，可以保证对从各个方位接近车辆的用户所携带的智能手机都能进行检测。而当用户进入到车内时，由于车体的金属屏蔽效应，外部天线所能接收到的车内手机的信号强度会非常弱。对于内部天线，其辐射方向仅朝向车厢内部，能很好地覆盖处于车内区域的手机信号的检测。

以内部天线采用微带圆极化天线为例，参照图3所示，微带圆极化天线包括位于PCB板上由介电材料构成的介质层以及介质层上由辐射体构成的辐射面。该微带圆极化天线具有非常低的轮廓，辐射的主瓣方向是法向方向，其法向指向车厢内部。该天线的波束主要在辐射面的法向方向100度范围(3dB波瓣宽度)，因此能很好地覆盖车内区域。智能手机放置在车内的任意正常位置，该天线的辐射强度都可以满足检测要求。

以下以蓝牙天线为例，进一步说明本实用新型的智能天线装置如何应用于无钥匙进入/启动场景。参照图4所示，对携带智能手机的用户开启蓝牙后从远处靠近车辆并最终进入车辆坐在驾驶席的整个过程持续检测。从图4中的检测结果可以发现，当用户离车较远时，例如2米以外，外部天线和内部天线的接收电平强度指示值(RSSI)都随距离的靠近而逐渐增强，但外部天线比内部天线接收到的辐射强度要大10dB左右。当用户进一步靠近车辆时，特别是在2米到进入车内这段过程中，由于车体金属屏蔽效应，外部天线接收到的辐射强度开始减弱，特别是当用户进入车后坐在驾驶席上时，有着非常明显的减弱。而与此对应，在此过程中，内部天线接收到的辐射强度有非常明显地增强。特别是，在用户坐到驾驶席上时，内部天线比外部天线接收到的辐射强度要大20dB左右。因此，根据外部天线和内部天线接收到的辐射强度的变化(例如设置多个门限值进行比较)及差值可以较为准确地判定携带智能手机的用户的当前位置，进而为无钥匙进入/启动的功能触发提供依据。

虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本实用新型的保护范围内，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种车载智能天线装置，其安装于车顶的预留孔中，特征在于，所述装置包括：车外部及车内部；车外部包括位于车顶钣金面外的外罩及外罩内的一根或多根外部天线；车内部包括位于车顶钣金面内的双面PCB板和设置于PCB板其中一面的一根或多根内部天线；外部天线至少包括一根蓝牙天线或WiFi天线，其为线天线，其设置于PCB板另一面，其辐射方向朝向车厢外部；内部天线至少包括一根蓝牙天线或WiFi天线，其为面天线，其辐射方向仅朝向车厢内部。

2.如权利要求1所述的车载智能天线装置，其特征在于，所述双面PCB板贴合于车顶钣金面内；所述双面PCB板的面积等于或大于所述预留孔。

3.如权利要求1所述的车载智能天线装置，其特征在于，所述双面PCB板通过车顶钣金面电气接地。

4.如权利要求1所述的车载智能天线装置，其特征在于，所述双面PCB板为多层板。

5.如权利要求1所述的车载智能天线装置，其特征在于，所述外部天线为下述天线的任意一种：单极振子天线、倒L天线、倒F天线；所述内部天线为圆极化天线。

6.如权利要求5所述的车载智能天线装置，其特征在于，所述圆极化天线为微带圆极化天线。

7.如权利要求1所述的车载智能天线装置，其特征在于，所述装置还包括：布置于双面PCB板的一面或双面的一根或多根下述电路：收发器、调谐器、接收器、放大器。

8.如权利要求7所述的车载智能天线装置，其特征在于，外部天线及内部天线均为蓝牙天线；双面PCB板上布置有包含时分复用的射频开关的蓝牙射频收发器和基带处理器。

9.如权利要求1所述的车载智能天线装置，其特征在于，所述装置还包括：布置于双面PCB板的一面或双面的一根或多根下述连接器：车辆总线连接器、以太网连接器、USB连接器。

10.如权利要求9所述的车载智能天线装置，其特征在于，所述车辆总线连接器包括下述任意一种或多种：CAN总线连接器、LIN总线连接器、FlexRay总线连接器、MOST总线连接器。