CN217788778U - 一种天线结构和车载系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种天线结构和车载系统，涉及天线技术领域，包括具有内腔的壳体以及设置于内腔的电路板，在电路板上分别贴装有天线组件和板端连接器，天线组件连接至电路板上的射频信号线，射频信号线经电路板上的有源电路与板端连接器电连接，在壳体上开设有与板端连接器位置对应的插孔。在生产过程中，由于板端连接器无柔性线束，所以能够方便机械手对板端连接器进行准确抓取，从而直接通过SMT工艺贴装在电路板上，有助于提高产线的自动化程度和良率，降低生产成本。
Description
技术领域
本申请涉及天线技术领域，具体而言，涉及一种天线结构和车载系统。
背景技术
近年来，随着车载智能天线以及智能驾驶的快速发展，对于天线的定位精度有了更高的要求。而双频天线相比于单频天线可以支持更多星系，尤其是双频天线的低频天线，具有很好的抗多径抗干扰等优点，所以双频天线可以做到1米左右的定位精度，通过算法程序甚至可以支持到厘米级定位精度。
现有天线结构多采用天线+射频连接线的方式，这种连接方式对应到生产制造过程中，由于射频连接线是柔性的，所以机械手难以准确抓取，从而限制了产线的自动化程度以及良率的提升，进而导致生产成本的增加。
实用新型内容
本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种天线结构和车载系统，以通过结构改进的方式提高生产时的自动化程度和良率，降低生产成本。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
本申请实施例的一方面，提供一种天线结构，包括具有内腔的壳体以及设置于内腔的电路板，在电路板上分别贴装有天线组件和板端连接器，天线组件连接至电路板上的射频信号线，射频信号线经电路板上的有源电路与板端连接器电连接，在壳体上开设有与板端连接器位置对应的插孔。
可选的，天线组件包括层叠设置于电路板上的低频天线层和高频天线层，低频天线层和高频天线层的馈点分别连接于电路板上的射频信号线。
可选的，低频天线层的长×宽×高的尺寸至少大于36mm×36mm×6mm，高频天线层的长×宽×高的尺寸至少大于25mm×25mm×4mm。
可选的，低频天线层覆盖L5频段，高频天线层覆盖B1/L1/G1频段。
可选的，天线结构还包括位于内腔的屏蔽罩，屏蔽罩固定设置于电路板，且覆盖电路板上的射频信号线以及有源电路。
可选的，屏蔽罩和天线组件分别位于电路板的相对两侧。
可选的，在板端连接器和插孔内壁之间设置有密封圈。
可选的，在电路板上还设置有与有源电路连接的静电保护器件。
可选的，壳体包括底座以及扣接于底座以形成内腔的天线罩。
本申请实施例的另一方面，提供一种车载系统，包括上述任一种的天线结构。
本申请的有益效果包括：
本申请提供了一种天线结构和车载系统，包括具有内腔的壳体以及设置于内腔的电路板，在电路板上分别贴装有天线组件和板端连接器，天线组件连接至电路板上的射频信号线，射频信号线经电路板上的有源电路与板端连接器电连接，在壳体上开设有与板端连接器位置对应的插孔。在生产过程中，由于板端连接器无柔性线束，所以能够方便机械手对板端连接器进行准确抓取，从而直接通过SMT工艺贴装在电路板上，有助于提高产线的自动化程度和良率，降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种天线结构的俯视图；
图2为本申请实施例提供的一种天线结构的侧视图；
图3为本申请实施例提供的一种天线结构的爆炸图；
图4为本申请实施例提供的一种电路原理图。
图标：100-天线结构；110-壳体；111-天线罩；112-底座；113-缺口；120-板端连接器；130-天线组件；131-高频天线层；132-低频天线层；140-电路板；141-开口；150-屏蔽罩；151-插脚；160-密封圈；170-螺钉；221、231-混合耦合器；222、232-第一级滤波器；223、233-第一级放大器；240-声表面波双工器；250-第二级放大器；260-静电保护器件；270-输出接口。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本申请的保护范围内。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请实施例的一方面，提供一种天线结构，如图1至图3所示，天线结构100包括壳体110、电路板140、天线组件130和板端连接器120，其中，壳体110具有内腔，电路板140设置于内腔中，在电路板140上布设有连接的射频信号线和有源电路，以此方便天线组件130的馈电以及信号处理。
如图3所示，将天线组件130和板端连接器120分别贴装至电路板140上，并且使得天线组件130连接至电路板140上的射频信号线，板端连接器120连接至电路板140上的有源电路，由此，使得天线组件130可以经射频信号线和有源电路连接至板端连接器120，从而在实际使用时，可以使得信号被天线组件130接收后经射频信号线和有源电路的处理后，从板端连接器120输出。换言之，电路板140在承载天线组件130的同时，不仅给天线组件130提供了馈电网络，而且还可以给天线组件130提供一个有源电路，利用有源电路不仅可以放大天线组件130接收到的微弱信号，提升整个链路的接收灵敏度，还可以通过增加滤波器来提升天线组件130的抗干扰能力。
此外，还可以在壳体110上开设有插孔，插孔的位置和板端连接器120的位置相对应，从而便于板端连接器120通过插孔与外部设备进行插接，以实现与车载系统的信号传输。此处的车载系统可以是车机、T-BOX等。
在生产过程中，由于板端连接器120无柔性线束，所以能够方便机械手对板端连接器120进行准确抓取，从而直接通过SMT工艺贴装在电路板140上，有助于提高产线的自动化程度和良率，降低生产成本。
可选的，天线组件130可以是定位天线，为了使得定位天线的定位精度更高，可以采用双频GNSS天线，如图3所示，双频GNSS天线包括层叠设置于电路板140上的低频天线层132和高频天线层131，其中，低频天线层132具有两个馈点，例如具有两个pin针，低频天线层132通过这两个馈点焊接至电路板140上的射频信号线，由此，能够通过射频信号线对低频天线层132产生激励；同理，高频天线也具有两个馈点，例如也具有两个pin针，高频天线层131通过这两个馈点焊接至电路板140上的射频信号线，由此，也能够通过射频信号线对高频天线层131产生激励。通过采用双频天线，能够支持更多的卫星系统，从而显著增加卫星数量，进而提高定位的精度。
可选的，双频GNSS天线可以覆盖GPS、北斗、Glonass等全部频段或部分频段，例如在一些实施方式中，低频天线层132覆盖L5频段，高频天线层131覆盖B1/L1/G1频段。由于低频天线层132可以覆盖L5频段，故其频率相对来讲较低，波长更长，自由空间衰减更小，具有抗多径抗干扰等特点。
当高频天线层131和低频天线层132采用L1+L5双频载波的信号时，能够利用两频率对电离层延迟的不一样，消除电离层对电磁波延迟的影响，从而提高天线结构100的性能。
在一些实施方式中，低频天线层132和高频天线层131可以均为陶瓷天线，例如：低频天线层132和高频天线层131的陶瓷可以均为由具有高介电常数且高Q值的陶瓷粉料在模具内高温烧结而成，对于高频天线层131来讲，可以在高频天线层131的陶瓷的上下表面各印刷一个一定尺寸的银面，当上表面尺寸在一定的尺寸下，在pin针的激励下就会产生一个B1/L1/G1谐振，形成一个天线，可以用于接收GNSS B1/L1/G1信号。同理，对于低频天线层132来讲，可以在低频天线层132的陶瓷的上下表面印刷一定的尺寸，在pin针的激励下，形成一个作用于低频段的天线，从而可以用于接收L5的信号。
可选的，由于陶瓷天线的尺寸越大，陶瓷粉料的介电常数越低，相应的天线带宽也越宽，获得的增益也越高，故，在双频天线中，低频天线层132的长宽高尺寸至少大于36mm(长)×36mm(宽)×6mm(高)，高频天线层131的长宽高尺寸至少大于25mm(长)×25mm(宽)×4mm(高)时，才能保证搜星的数量和信号强度，满足实际使用的需求。
在一些实施方式中，如图3所示，低频天线层132的长宽高尺寸分别为：长45mm×宽45mm×高6mm，高频天线层131的长宽高尺寸分别为：长40mm×宽40mm×高4mm，由此，既能够满足天线结构100的性能，同时，也能够使得天线结构100的整体尺寸较小，能够适应于各种安装环境。
可选的，如图3所示，天线结构100还包括位于内腔的屏蔽罩150，屏蔽罩150固定设置于电路板140，并且屏蔽罩150覆盖电路板140上的射频信号线以及有源电路，由此，能够通过屏蔽罩150防止杂波信号进入有源电路，干扰到GNSS天线信号。
屏蔽罩150可以通过外围焊接的方式固定设置在电路板140上，例如图3所示，在屏蔽罩150的每个边都设置有凸出的插脚151，对应在电路板140上开设有与插脚151对应插接的开口141，通过将插脚151插入电路板140上的开口141内，实现屏蔽罩150与电路板140的连接。应当理解的是，本申请对插脚151和开口141的组数不做限制，例如可以是图3中的四组，也可以是两组、三组等多组。在一种实施方式中，屏蔽罩150为马口铁材质。
可选的，如图3所示，屏蔽罩150和天线组件130分别位于电路板140的相对两侧，由此，能够方便天线组件130和屏蔽罩150的布设，避免屏蔽罩150和天线组件130相互影响，提高内腔中各部件布设的合理性。
可选的，如图3所示，在板端连接器120和插孔内壁之间设置有密封圈160，通过密封圈160能够对板端连接器120和插孔内壁之间的间隙进行密封，从而隔离外接的水汽、灰尘等进入壳体110内部，有效提高内腔中的天线组件130、电路板140等部件的使用寿命。
应当理解的是，本申请中的板端连接器120可以完全位于壳体110内，也可以是如图1和图2所示经过插孔延伸至壳体110外部，本申请对其不做具体限制。
可选的，如图3所示，壳体110包括底座112以及扣接于底座112以形成内腔的天线罩111，其中，在天线罩111和底座112上分别设置有缺口113，在将天线罩111和底座112扣接时，使得两个缺口113对应拼合形成壳体110上的插孔。
在一些实施方式中，如图3所示，还可以设置有螺钉170，螺钉170将电路板140固定至天线罩111，进而实现天线组件130、板端连接器120、屏蔽罩150等部件的固定。
在一些实施方式中，天线罩111和底座112可以采用超声波工艺压合在一起。
在一些实施方式中，天线罩111和底座112可以采用ABS+PC混压制成，这种材料介电常数低，电磁波信号可以很容易的穿透该天线罩111，并且损耗很小。
可选的，如图4所示，在电路板140上还设置有与有源电路连接的静电保护器件260，由此，能够通过静电保护器件260实现静电防护，保护整个电路。
如图4所示，在电路板140上设置有射频信号线和有源电路。
其中，高频信号经高频天线层131B1/L1/G1的两个馈点进入混合耦合器221，混合耦合器221为3dB电桥，可以给两个同频的信号提供90度的移相并合路输出，从而使得高频信号产生右旋圆极化信号，输出后的高频信号进入第一级滤波器222，通过第一级滤波器222可以滤除带外杂波，防止高功率的带外信号进入第一级放大器223从而导致第一级放大器223饱和不工作，因此，第一级滤波器222可以给天线提供良好的抗干扰特性。高频信号中带内有用的信号经第一级滤波器222滤波后进入第一级放大器223进行放大。
低频信号经低频天线层132的两个馈点进入混合耦合器231，混合耦合器231为3dB电桥，可以给两个同频的信号提供90度的移相并合路输出，从而使得低频信号产生右旋圆极化信号，输出后的低频信号进入第一级滤波器232，通过第一级滤波器232可以滤除带外杂波，防止高功率的带外信号进入第一级放大器233从而导致第一级放大器233饱和不工作，因此，第一级滤波器232可以给天线提供良好的抗干扰特性。低频信号中带内有用的信号经第一级滤波器232滤波后进入第一级放大器233进行放大。
经过第一级放大器223输出的高频信号以及经过第一级放大器233输出的低频信号均进入声表面波双工器240，然后合路输出成一路双频信号，由于声表面波双工器240自身的双频滤波器的特性，可以进一步抑制带外杂波，从而提升进一步提升带外抑制。
双频信号再进入第二级放大器250，进行二次放大，从而达到输出LNA增益的需求，最终经板端连接器120的输出接口270输出。在靠近输出接口270处，增加了一个静电保护器件260，静电保护器件260可以静电防护，保护整个电路。
本申请实施例的另一方面，提供一种车载系统，包括上述任一种的天线结构100。通过天线结构100的板端连接器120能够快速的与外部设备进行插接继而与车载系统实现数据的传输和交互。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种天线结构，其特征在于，包括具有内腔的壳体以及设置于所述内腔的电路板，在所述电路板上分别贴装有天线组件和板端连接器，所述天线组件连接至所述电路板上的射频信号线，所述射频信号线经所述电路板上的有源电路与所述板端连接器电连接，在所述壳体上开设有与所述板端连接器位置对应的插孔。
2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述天线组件包括层叠设置于所述电路板上的低频天线层和高频天线层，所述低频天线层和所述高频天线层的馈点分别连接于所述电路板上的射频信号线。
3.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述低频天线层的长×宽×高的尺寸至少大于36mm×36mm×6mm，所述高频天线层的长×宽×高的尺寸至少大于25mm×25mm×4mm。
4.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述低频天线层覆盖L5频段，所述高频天线层覆盖B1/L1/G1频段。
5.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构还包括位于所述内腔的屏蔽罩，所述屏蔽罩固定设置于所述电路板，且覆盖所述电路板上的射频信号线以及有源电路。
6.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于，所述屏蔽罩和所述天线组件分别位于所述电路板的相对两侧。
7.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，在所述板端连接器和所述插孔内壁之间设置有密封圈。
8.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，在所述电路板上还设置有与所述有源电路连接的静电保护器件。
9.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述壳体包括底座以及扣接于所述底座以形成所述内腔的天线罩。
10.一种车载系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的天线结构。
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