CN214797749U - 一种多功能车载组合天线及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能车载组合天线及车辆，包括介质基板，所述介质基板的中部区域设置有导航天线，所述介质基板上还设置有LTE‑MIMO天线、V2X‑MIMO天线、WIFI主天线、WIFI从天线，所述LTE‑MIMO天线包括两个LTE天线，所述V2X‑MIMO天线包括主V2X天线和从V2X天线；导航天线、两个所述LTE天线、主V2X天线、从V2X天线、WIFI主天线、WIFI从天线分别通过同轴线缆馈电。本实用新型通过在介质基板上集成了LTE‑MIMO天线、V2X‑MIMO天线、WIFI主天线、WIFI从天线、导航天线，在有限的空间内可实现2G/3G/4G/5G等多个频段同时工作，从而适应了车辆的智能化发展趋势。

Description

一种多功能车载组合天线及车辆

技术领域

本实用新型涉及智能交通设备技术领域，具体涉及一种多功能车载组合天线及车辆。

背景技术

车载天线的发展主要经历两个阶段：传统的车载AM/FM天线和现有的鲨鱼鳍车载天线。目前汽车正在朝着智能终端方向发展，而不单纯是行驶工具。要求车内集成越来越多的天线，来获取车辆、道路、通信、定位、环境感知、信息处理等信息。

传统车载AM/FM天线长度一般为四分之一工作波长或二分之一工作波长，在水平面上可实现全向辐射，但其因工作频段很低导致天线尺寸过大，严重影响了汽车美观；鲨鱼鳍式天线中可以集合了多个天线，但是较多安装在车顶上方，但其对生产加工工艺带来了巨大挑战，考虑到车辆行驶过程中的风阻问题，鲨鱼鳍式天线的尺寸也有限，造成了不同的天线的相互干扰，因此不能集成过多天线，同时鲨鱼鳍式天线因暴露在车辆外边，容易受到阳光直射，而使得内部温度过高，从而影响了天线的性能，因此鲨鱼鳍式天线不能适应汽车智能化的发展趋势。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种多功能车载组合天线及车辆，集成了多个天线的同时，可以实现隐蔽安装，适应了汽车发展的趋势。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案包括：一种多功能车载组合天线，包括介质基板，所述介质基板的中部区域设置有导航天线，所述介质基板上还设置有LTE-MIMO天线、V2X-MIMO天线、WIFI主天线、WIFI从天线，所述LTE-MIMO天线包括两个LTE天线，所述V2X-MIMO天线包括主V2X天线和从V2X天线；两个所述LTE天线分别设置在导航天线的两侧，主V2X天线、从V2X天线分别设置在导航天线的两侧，WIFI主天线、WIFI从天线分别设置在导航天线的两侧，导航天线、两个所述LTE天线、主V2X天线、从V2X天线、WIFI主天线、WIFI从天线分别通过同轴线缆馈电。

作为本实用新型的一个优选地技术方案：所述LTE-MIMO天线包括两个相同的LTE天线，两个所述LTE天线分别位于介质基板的两端。

作为本实用新型的一个优选地技术方案：所述LTE天线包括辐射单元，所述辐射单元包括馈电枝节和接地枝节，所述馈电枝节包括长枝节、短枝节及与短枝节耦合连接的贴片；所述长枝节和所述接地枝节的谐振模式共同覆盖低频频段698-960MHz，所述短枝节和所述贴片的谐振模式共同覆盖高频频段1710-2690MHz。

作为本实用新型的一个优选地技术方案：所述辐射单元刻蚀在介质基板的正面，所述贴片的形状为矩形；所述馈电枝节通过金属过孔接地。

作为本实用新型的一个优选地技术方案：所述V2X-MIMO天线包括相同的主V2X天线和从V2X天线，所述主V2X天线和从V2X天线分别设置在介质基板的对角两侧区域。

作为本实用新型的一个优选地技术方案：所述主V2X天线和所述从V2X天线为倒“L”型金属振子，所述倒“L”型金属振子的开口方向朝向介质基板的端部。

作为本实用新型的一个优选地技术方案：所述倒“L”型金属振子上设置有短截线。

作为本实用新型的一个优选地技术方案：所述WIFI主天线包括第一辐射单元，所述第一辐射单元包括第一馈电枝节和第一接地枝节，所述第一馈电枝节谐振模式覆盖低频频段2400-2484MHz；所述第一接地枝节谐振模式覆盖高频频段5150-5850MHz；所述第一馈电枝节通过金属过孔接地。

作为本实用新型的一个优选地技术方案：所述WIFI从天线包括PIFA天线和传输线，所述PIFA天线上方设置有“L”型槽缝；所述PIFA天线通过传输线与同轴线缆电连接。

作为本实用新型的一个优选地技术方案：所述介质基板上设置有不规则的缝隙，所述传输线设置在缝隙内。

作为本实用新型的一个优选地技术方案：所述导航天线包括单层陶瓷结构，所述单层陶瓷结构上方设置有辐射贴片，所述辐射贴片通过馈电探针馈电。

作为本实用新型的一个优选地技术方案：所述导航天线背部设置有金属屏蔽罩。

本实用新型实施例还提供了一种车辆，包括车辆本体，还包括：如上所述的多功能车载组合天线。

与现有技术相比，本实用新型提供的多功能车载组合天线及车辆，至少具有以下有益效果：

(1)通过在介质基板上集成了LTE-MIMO天线、V2X-MIMO天线、WIFI主天线、WIFI从天线、导航天线，在有限的空间内可实现2G/3G/4G/5G等多个频段同时工作，从而适应了车辆的智能化发展趋势。

(2)介质基板可以安装在车辆的内部，尤其适合安装于车辆的立柱中，因此可以避免出现鲨鱼鳍式天线由于风阻问题，而体积有限无法安装更多天线的问题。

(3)LTE天线采用平面印刷单极子天线形式，避免出现PIFA、IFA等立体结构天线形式，其在加工生产时易发生变形，难焊接等问题，具有更易于生产，成本可控等优势。

(4)WIFI从天线上设置有”L”型槽缝可以有效拓展工作带宽；传输线采用刻蚀的方式设置在介质基板上，方便了后续加工生产工艺。介质基板上设置有不规则的，用于设置有传输线的缝隙。在尺寸有限的条件下改善了隔离度，减少多径效应带来的影响，有效提高WIFI从天线效率，从而提升通信速率。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型的LTE-MIMO天线S参数仿真图。

图3为本实用新型的V2X-MIMO天线S参数仿真图。

图4为本实用新型的WIFI主、从天线S参数仿真与实测图。

图5为本实用新型的导航天线S参数仿真图。

图1中，1、导航天线，2，LTE天线，3、主V2X天线，4、从V2X天线，5、WIFI主天线，6、WIFI从天线，7、同轴线缆，8、介质基板，9、馈电枝节，10、接地枝节，11、长枝节，12、短枝节，13、贴片，14、倒“L”型金属振子，15、短截线，16、第一馈电枝节，17、第一接地枝节，18、PIFA天线，19、传输线，20、“L”型槽缝，21、缝隙，22、单层陶瓷结构，23、辐射贴片。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种多功能车载组合天线，包括介质基板8，介质基板8的中部设置有导航天线1，介质基板8上还设置有LTE-MIMO天线、V2X-MIMO天线、WIFI主天线5、WIFI从天线6、导航天线1；LTE-MIMO天线包括两个LTE天线2，V2X-MIMO天线包括主V2X天线3和从V2X天线4；两个LTE天线2、主V2X天线3、从V2X天线4、WIFI主天线5、WIFI从天线6分别设置在导航天线1的两侧；导航天线1、两个LTE天线2、主V2X天线3、从V2X天线4、WIFI主天线5、WIFI从天线6分别通过同轴线缆7馈电。介质基板8上集成了多组天线，其安装方便，并可以安装在车辆内的隐藏部位，因而可以解决鲨鱼鳍式天线由于安装在车顶，尺寸有限不能集合更多的天线的问题。介质基板8可选PCB板，基材优选FR4，与导航天线1、两个LTE天线2、主V2X天线3、从V2X天线4、WIFI主天线5、WIFI从天线6相连接的同轴线缆7均为柔性线缆，并采用SMA接头连接后续射频设备；同轴线缆7的出线位置，根据实际情况选择位于介质基板8的位置，在本实用新型中除了导航天线1的同轴线缆之外，LTE-MIMO天线、V2X-MIMO天线、WIFI主天线5、WIFI从天线6的同轴线缆均分地设置在介质基板8的两侧，即介质基板8的两侧分别设置有3条同轴线缆，从而有利于改善同一工作频段中的各天线组合(两个LTE天线组合、主V2X天线与从V2X天线组合、WIFI主天线与WIFI从天线组合)中两个天线间的隔离度，且考虑到实际加工工艺，在介质基材8的两侧分别设置同轴线缆更具有结构稳定性。介质基板8的长度优选为150±5mm，宽度为70±5mm，集成了多种天线的介质基板8，在满足车辆正常应用功能使用的同时，可以将介质基板安装在车辆内部，如将介质基板集成或者吸纳入车辆的立柱内部，诸如A柱、B柱或C柱等，特别优选将带有介质基板的多功能车载组合天线集成于车辆的B柱中，因此可以避免出现鲨鱼鳍式天线由于风阻问题，而体积有限无法安装更多天线的问题。

LTE-MIMO天线，优选为采用MIMO的方式连接可以减少不同天线之间的干扰，包括两个相同的LTE天线2，两个LTE天线2为平面印刷单极子天线，分别位于介质基板8的两端，优选地，两个相同LTE天线2设置在介质基板8的对角两侧区域，从而满足隔离度的要求。现有技术中，LTE天线2多为PIFA、IFA等立体结构天线形式，其在加工生产时易发生变形，难焊接等问题，在本实用新型中LTE天线2可以采用平面印刷的方式，优选为LTE天线2采用刻蚀的方式设置在介质基板8上，LTE天线2包括辐射单元，辐射单元包括馈电枝节9和接地枝节10；馈电枝节9通过金属过孔接地。馈电枝节9包括长枝节11、短枝节12及与短枝节12耦合连接的贴片13；长枝节11和接地枝节10的谐振模式共同覆盖低频频段698-960MHz，短枝节12和贴片13的谐振模式共同覆盖高频频段1710-2690MHz，贴片13的形状优选为矩形，短枝节12和矩形贴片13通过耦合作用在高频频段形成一个谐振点，使得LTE天线2可以覆盖高频频段。如图2所示，通过软件仿真可知，LTE-MIMO天线的-6dB阻抗带宽可以分别覆盖698-960MHz和1710-2690MHz频段。

V2X是车与外界进行信息交换的一种通信方式，即V2X-MIMO天线用于接收或者发送车与外界的信息，采用MIMO方式连接可以减少天线之间的相互干扰。V2X-MIMO天线，包括相同的主V2X天线3和从V2X天线4，主V2X天线3和从V2X天线4分别设置在导航天线1的对角两侧，主V2X天线3和从V2X天线4采用固定焊接的方式设置在导航天线1的对角两侧，为了满足全向天线的增益要求，主V2X天线3和从V2X天线4优选为倒”L”型金属振子14，倒”L”型金属振子14的开口方向朝向LTE-MIMO天线，即主V2X天线3和从V2X天线4分别朝向邻近的介质基板8的端部。倒”L”型金属振子14上设置有短截线15。短截线15的设置可加长电流路径，从而降低天线剖面高度。如图3所示，通过软件仿真可知，V2X-MIMO天线在-10dB阻抗带宽可以覆盖频率频段范围为5900-5925MHz，可以参照中国信通院在2019年发布了《车联网白皮书(C-V2X分册)》，在该书里进一步阐述了C-V2X演进与发展规划，本实用新型所述的V2X-MIMO天线可以满足现行的标准。

WIFI主天线5和WIFI从天线6分别位于导航天线1的两端，WIFI主天线5为单极子天线，包括第一辐射单元，第一辐射单元包括第一馈电枝节16和第一接地枝节17，第一馈电枝节16刻蚀在介质基板8的表面；第一馈电枝节16谐振模式覆盖低频频段2400-2484MHz，第一接地枝节17谐振模式覆盖高频频段5150-5850MHz；第一馈电枝节16通过金属过孔接地。WIFI主天线5采用单极子天线，根据单极子计算公式得出其高、低频中心频点处的工作波长。WIFI从天线6包括PIFA天线18和传输线19，PIFA为立体形式，其高度优选为5mm，在PIFA天线18上方设置有”L”型槽缝20，”L”型槽缝20可以有效拓展工作带宽；PIFA天线18通过传输线19与同轴线缆7电连接。传输线19采用刻蚀的方式设置在介质基板8上，方便了后续加工生产工艺，其输入阻抗约为50Ω；介质基板8上设置有不规则的缝隙21，传输线19设置在缝隙21内，不规则缝隙21在尺寸有限的条件下改善了隔离度，减少多径效应带来的影响，有效提高WIFI从天线6的效率，从而提升通信速率。如图4所示，通过软件仿真与实测结果可知，WIFI主天线和WIFI从天线-10dB阻抗带宽可以分别覆盖2400-2484MHz和5150-5850MHz频段。

为了降低组合天线的整体剖面高度，导航天线1优选地包括单层陶瓷结构22，单层陶瓷结构22的体积优选为40mm×40mm×5mm；单层陶瓷结构22上方设置有辐射贴片23，辐射贴片23通过馈电探针馈电。馈电探针优选为金属探针，为了避免其他天线对导航天线1的影响，优选地导航天线1背部设置有金属屏蔽罩。由于导航天线1的相位中心受周围地的影响较大，故此在本实用新型中，优选地将导航天线1放置在几何中心处，且尽可能将周围地的环境均匀化，辐射贴片23优选采用微带线天线形式，根据工作波长来计算微带线的尺寸，即根据工作频段中的中心频率可以计算微带线的尺寸。如图5所示，通过软件仿真可得，导航天线-10dB阻抗带宽可以覆盖L1、BEIDOU、GLONASS等频段。

本实用新型在介质基板8上集成了LTE-MIMO天线、V2X-MIMO天线、WIFI主天线5、WIFI从天线6、导航天线1，在有限的空间内可实现2G/3G/4G/5G等多个频段同时工作。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种多功能车载组合天线，包括介质基板，其特征在于：所述介质基板的中部区域设置有导航天线，所述介质基板上还设置有LTE-MIMO天线、V2X-MIMO天线、WIFI主天线、WIFI从天线，所述LTE-MIMO天线包括两个LTE天线，所述V2X-MIMO天线包括主V2X天线和从V2X天线；两个所述LTE天线分别设置在导航天线的两侧，主V2X天线、从V2X天线分别设置在导航天线的两侧，WIFI主天线、WIFI从天线分别设置在导航天线的两侧，导航天线、两个所述LTE天线、主V2X天线、从V2X天线、WIFI主天线、WIFI从天线分别通过同轴线缆馈电。

2.根据权利要求1所述的一种多功能车载组合天线，其特征在于：所述LTE-MIMO天线包括两个相同的LTE天线，两个所述LTE天线分别位于介质基板的两端。

3.根据权利要求2所述的一种多功能车载组合天线，其特征在于：所述LTE天线包括辐射单元，所述辐射单元包括馈电枝节和接地枝节，所述馈电枝节包括长枝节、短枝节及与短枝节耦合连接的贴片；所述长枝节和所述接地枝节的谐振模式共同覆盖低频频段698-960MHz，所述短枝节和所述贴片的谐振模式共同覆盖高频频段1710-2690MHz。

4.根据权利要求3所述的一种多功能车载组合天线，其特征在于：所述辐射单元刻蚀在介质基板的正面，所述贴片的形状为矩形；所述馈电枝节通过金属过孔接地。

5.根据权利要求1所述的一种多功能车载组合天线，其特征在于：所述V2X-MIMO天线包括相同的主V2X天线和从V2X天线，所述主V2X天线和从V2X天线分别设置在介质基板的对角两侧区域。

6.根据权利要求5所述的一种多功能车载组合天线，其特征在于：所述主V2X天线和所述从V2X天线为倒“L”型金属振子，所述倒“L”型金属振子的开口方向朝向介质基板的端部。

7.根据权利要求6所述的一种多功能车载组合天线，其特征在于：所述倒“L”型金属振子上设置有短截线。

8.根据权利要求1所述的一种多功能车载组合天线，其特征在于：所述WIFI主天线包括第一辐射单元，所述第一辐射单元包括第一馈电枝节和第一接地枝节，所述第一馈电枝节谐振模式覆盖低频频段2400-2484MHz，所述第一接地枝节谐振模式覆盖高频频段5150-5850MHz；所述第一馈电枝节通过金属过孔接地。

9.根据权利要求1所述的一种多功能车载组合天线，其特征在于：所述WIFI从天线包括PIFA天线和传输线，所述PIFA天线上方设置有“L”型槽缝；所述PIFA天线通过传输线与同轴线缆电连接。

10.根据权利要求9所述的一种多功能车载组合天线，其特征在于：所述介质基板上设置有不规则的缝隙，所述传输线设置在缝隙内。

11.根据权利要求1所述的一种多功能车载组合天线，其特征在于：所述导航天线包括单层陶瓷结构，所述单层陶瓷结构上方设置有辐射贴片，所述辐射贴片通过馈电探针馈电。

12.一种车辆，包括车辆本体，其特征在于：包括权利要求1-11任一项所述的一种多功能车载组合天线。

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