TWI814289B - 多頻段車載天線及汽車天線裝置 - Google Patents

多頻段車載天線及汽車天線裝置 Download PDF

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TWI814289B
TWI814289B TW111110433A TW111110433A TWI814289B TW I814289 B TWI814289 B TW I814289B TW 111110433 A TW111110433 A TW 111110433A TW 111110433 A TW111110433 A TW 111110433A TW I814289 B TWI814289 B TW I814289B
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戴永昱
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鴻海精密工業股份有限公司
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Abstract

一種多頻段車載天線包括介質基板、第一天線、第二天線及第三天線，第一天線、第二天線及第三天線垂直連接於介質基板上，用於電連接信號源，第一天線、第二天線及第三天線平行設置，第一天線置於第二天線與第三天線之間，第二天線及第三天線在朝向第一天線方向的投影小於第一天線的面積，第一天線為5G寬頻天線，匹配的工作頻段包含2G、3G、4G、5G頻段，與第二天線及第三天線匹配的工作頻段為Wi-Fi 6E，第二天線及第三天線可以相容V2X工作頻段。本申請還提供了一種具有上述多頻段車載天線的汽車天線裝置。

Description

多頻段車載天線及汽車天線裝置
本申請涉及天線技術領域，具體而言，涉及多頻段車載天線及汽車天線裝置。
新一代車輛發展涵蓋廣泛的領域，其中，車用通訊複雜，涵蓋傳統線路到5G無線傳輸技術，新一代5G行動通訊能力可讓車載資訊娛樂系統跟智慧型手機或平板一樣用途廣泛，除了5G通信外，專用車聯網(V2X)、無線區域網路(WIFI)和藍牙(BT)等車內通訊也必須融入通信環境中，以進行各種資料之間的有效傳輸。目前汽車鯊魚鰭，皆安裝在車身外殼，由於汽車鯊魚鰭空間有限，因此目前汽車鯊魚鰭天線以內置4G天線為主，但以目前4G網速的速率，已不足以滿足車用系統的需求。
本申請提供多頻段車載天線及汽車天線裝置，以滿足車用系統的需求。
一種多頻段車載天線，用於設置於汽車天線裝置，包括介質基板、第一天線、第二天線及第三天線，所述第一天線、所述第二天線及所述第三天線垂直連接於所述介質基板上，用於與信號源電連接，所述第一天線、所述第二天線及所述第三天線平行設置，所述第一天線置於所述第二天線與所述第三天線之間，所述第二天線及所述第三天線在朝向所述第一天線方向的投影小於 所述第一天線的面積，所述第一天線為5G寬頻天線，匹配的工作頻段包含2G、3G、4G、5G頻段，與所述第二天線及第三天線匹配的工作頻段為Wi-Fi 6E，所述第二天線及第三天線同時可以相容V2X工作頻段。
進一步地，還包括定位模組，所述定位模組固定於所述介質基板上。
進一步地，所述介質基板包括兩相對的第一側邊及兩相對的第二側邊，兩第二側邊連接於兩第一側邊之間，所述第一天線、第二天線及第三天線靠近一所述第一側邊設置，且所述第二天線及所述第三天線分別靠近所述兩第二側邊設置，且對稱地置於所述第一天線的兩側。
進一步地，所述第一天線為單級天線，採用PCB板製成，為單面FR-4板。
進一步地，所述介質基板上具有接地金屬面，所述介質基板上包括用於與信號源電連接的第一信號饋入線、第二信號饋入線及第三信號饋入線，所述第一信號饋入線、所述第二信號饋入線及所述第三信號饋入線分別與所述第一天線、所述第二天線及所述第三天線電連接。
進一步地，第一饋入部、第一輻射部及兩第一接地部，所述第一饋入部電性連接於所述第一信號饋入線，所述第一輻射部與所述第一饋入部的連接，所述第一輻射部包括第一諧振部及第二諧振部，所述第二諧振部連接於所述第一諧振部遠離所述介質基板的一端。
進一步地，所述第二諧振部連接於所述第一諧振部遠離所述介質基板的一端，包括第一子諧振部、第二子諧振部及第三子諧振部，所述第一子諧振部自所述第一諧振部的第一邊緣遠離所述介質基板延伸，所述第二子諧振部垂直於所述第一子諧振部且朝所述第一諧振部上與第一邊緣相對的第二邊緣延伸，使所述第一諧振部及第二諧振部之間形成開口，所述第三子諧振部自所述第二子諧振部遠離所述第一子諧振部的一端朝所述第一諧振部傾斜延伸，部分地遮擋所述開口。
進一步地，所述第二天線包括第二饋入部、第二輻射部及兩第二接地部，所述第二饋入部電性連接於所述第二信號饋入線，所述第二輻射部與所述第二饋入部連接，所述第二輻射部包括第三諧振部及第四諧振部，所述第四諧振部連接於所述第三諧振部遠離所述介質基板的一端，包括第四子諧振部及 第五子諧振部，所述第四子諧振部及第五子諧振部垂直於所述第三諧振部，且自所述第三諧振部的相對兩側背向延伸。
進一步地，所述第二天線在朝向所述第一天線方向上的投影完全落於所述第一天線上。
一種汽車天線裝置，包括上述多頻段車載天線。
上述多頻段車載天線及汽車天線裝置中的第一天線、第二天線及第三天線對應於不同的工作頻率，包含2G、3G、4G、5G、Wi-Fi 6E及V2X頻段，在提升網速的同時也滿足車用系統的多方位通信需求。此外，上述多頻段車載天線結構簡單，容易生產，可減少了電子零部件的使用，降低了組裝成本，也降低天線整體重量。
100:多頻段車載天線
1:介質基板
11:第一側邊
12:第二側邊
13:接地金屬面
2:第一天線
21:第一饋入部
22:第一輻射部
221:第一諧振部
222:第二諧振部
2221:第一子諧振部
2222:第二子諧振部
2223:第三子諧振部
23、24:第一接地部
223:第一邊緣
224:第二邊緣
225:開口
3:第二天線
31:第二饋入部
32:第二輻射部
321:第三諧振部
322:第四諧振部
3221:第四子諧振部
3222:及第五子諧振部
33、34:第二接地部
4:第三天線
41:第三饋入部
42:第三輻射部
421:第五諧振部
422:第六諧振部
4221:第六子諧振部
4222:第七子諧振部
43、44:第三接地部
5:定位模組
圖1為本申請一實施例的多頻段車載天線的結構示意圖。
圖2為圖1中的第一天線的示意圖。
圖3為圖1中的第二天線或第三天線的示意圖。
圖4為圖1中的多頻段車載天線正視圖。
圖5為圖1中的第一天線的電壓駐波比。
圖6為圖1中的第二天線及第三天線的電壓駐波比。
圖7為圖1中的第一天線的輻射效率曲線。
圖8為圖1中的第二天線及第三天線的輻射效率曲線。
下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。
需要說明的是，當元件被稱為“固定於”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。當一個元件被認為是“設置於”另一個元件，它可以是直接設置在另一個元件上或 者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水準的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本申請領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本申請的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在於限制本申請。本文所使用的術語“或/及”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
本申請的一些實施方式作詳細說明。在不衝突的情況下，下述的實施方式及實施方式中的特徵可以相互組合。
參閱圖1至圖4，本申請提供一種多頻段車載天線100，用於設置於汽車天線裝置，如汽車鯊魚鰭內以供車用系統傳輸多個頻段的通信信號。所述多頻段車載天線100包括介質基板1、第一天線2、第二天線3及第三天線4。所述第一天線2、所述第二天線3及所述第三天線4垂直連接於所述介質基板1上並用於與信號源(圖未示)電連接，如射頻模組電連接，所述第一天線2、所述第二天線3及所述第三天線4平行設置，所述第一天線2置於所述第二天線3與所述第三天線4之間，所述第二天線3及所述第三天線4在朝向所述第一天線2方向的投影小於所述第一天線2的面積，所述第一天線2為5G寬頻天線，匹配的工作頻段包含2G、3G、4G、5G頻段，與所述第二天線3及第三天線4匹配的工作頻段為Wi-Fi 6E，所述第二天線3及第三天線4同時可以相容V2X工作頻段。所述多頻段車載天線100還包括定位模組5，所述定位模組5固定於所述介質基板1上，定位模組5可以是GNSS天線以模組化天線集成，用於定位多頻段車載天線100應用的車輛。
在一些實施方式中，所述介質基板1包括兩相對的第一側邊11及兩相對的第二側邊12，兩第二側邊12連接於兩第一側邊11之間。所述第一天線2、第二天線3及第三天線4靠近一所述第一側邊11設置，且所述第二天線3及所述第三天線4分別靠近所述兩第二側邊12設置，且對稱地置於所述第一天線2的兩側。
所述介質基板1為FR4(Flame Retardabt4)印刷電路板。所述介質基板1上具有接地金屬面13，所述接地金屬面13可為印刷電路板上的鋪筒區域。所述介質基板1上包括用於與信號源電連接的第一信號饋入線(圖未示)、第二信號饋入線(圖未示)及第三信號饋入線(圖未示)。所述第一信號饋入線、所述第二 信號饋入線及所述第三信號饋入線分別與所述第一天線2、所述第二天線3及所述第三天線4電連接。
所述第一天線2為單級天線(Monopole)，採用PCB板製成，可為單面FR-4板。所述第一天線2包括第一饋入部21、第一輻射部22及兩第一接地部23、24。所述第一饋入部21電性連接於所述第一信號饋入線，所述第一輻射部22與所述第一饋入部21的連接。所述第一輻射部22包括第一諧振部221及第二諧振部222。所述第二諧振部222連接於所述第一諧振部221遠離所述介質基板1的一端，包括第一子諧振部2221、第二子諧振部2222及第三子諧振部2223，所述第一子諧振部2221自所述第一諧振部221的第一邊緣223遠離所述介質基板1延伸，所述第二子諧振部2222垂直於所述第一子諧振部2221且朝所述第一諧振部221上與第一邊緣223相對的第二邊緣224延伸，使所述第一諧振部221及第二諧振部222之間形成開口225。所述第三子諧振部2223自所述第二子諧振部2222遠離所述第一子諧振部2221的一端朝所述第一諧振部221傾斜延伸，部分地遮擋所述開口225。兩第一接地部23、24分別置於所述第一天線2的底部，與所述接地金屬面13連接。所述第一天線2的電壓駐波比如圖5所示，所述第一天線2的輻射效率曲線如圖7所示。
所述第二天線3為平面倒F天線(PIFA)，採用PCB板製成，可為單面FR-4板。所述第二天線3在朝向所述第一天線2方向上的投影完全落於所述第一天線2上。所述第二天線3包括第二饋入部31、第二輻射部32及兩第二接地部33、34。所述第二饋入部31電性連接於所述第二信號饋入線，所述第二輻射部32與所述第二饋入部31連接。所述第二輻射部32包括第三諧振部321及第四諧振部322，所述第四諧振部322連接於所述第三諧振部321遠離所述介質基板1的一端，包括第四子諧振部3221及第五子諧振部3222，所述第四子諧振部3221及第五子諧振部3222垂直於所述第三諧振部321，且自所述第三諧振部321的相對兩側背向延伸。兩所述第二接地部33、34位於所述第二天線3的底部，與所述接地金屬面13連接。所述第二天線3的電壓駐波比如圖6所示，所述第二天線3的輻射效率曲線如圖8所示。
所述第三天線4為平面倒F天線(PIFA)，採用PCB板製成，可為單面FR-4板。所述第三天線4在朝向所述第一天線2方向上的投影完全落於所述第一天線2上。所述第三天線4包括第三饋入部41、第三輻射部42及兩第三 接地部43、44。所述第三饋入部41電性連接於所述第三信號饋入線，所述第三輻射部42與所述第三饋入部41連接。所述第三輻射部42包括第五諧振部421及第六諧振部422，所述第六諧振部422連接於所述第五諧振部421遠離所述介質基板1的一端，包括第六子諧振部4221及第七子諧振部4222，所述第六子諧振部4221及第七子諧振部4222垂直於所述第五諧振部421，且自所述第五諧振部421的相對兩側背向延伸。兩所述第三接地部43、44位於所述第三天線4的底部，與所述接地金屬面13連接。所述第三天線4的電壓駐波比如圖6所示，所述第三天線4的輻射效率曲線如圖8所示。
本申請還提供了一種汽車天線裝置，所述汽車天線裝置包括上述多頻段車載天線100。
上述多頻段車載天線100及汽車天線裝置中的第一天線2、第二天線3及第三天線4對應於不同的工作頻率，包含2G、3G、4G、5G、Wi-Fi 6E及V2X頻段，在提升網速的同時也滿足車用系統的多方位通信需求。此外，上述多頻段車載天線100結構簡單，容易生產，可減少了電子零部件的使用，降低了組裝成本，也降低天線整體重量。
對本領域的技術人員來說，可以根據本發明的發明方案和發明構思結合生產的實際需要做出其他相應的改變或調整，而這些改變和調整都應屬於本發明所公開的範圍。
100:多頻段車載天線
1:介質基板
11:第一側邊
12:第二側邊
13:接地金屬面
2:第一天線
3:第二天線
4:第三天線
5:定位模組

Claims (9)

  1. 一種多頻段車載天線，用於設置於汽車天線裝置，包括介質基板、第一天線、第二天線及第三天線，所述第一天線、所述第二天線及所述第三天線垂直連接於所述介質基板上，用於與信號源電連接，所述第一天線、所述第二天線及所述第三天線平行設置，所述第一天線置於所述第二天線與所述第三天線之間，所述第二天線及所述第三天線在朝向所述第一天線方向的投影小於所述第一天線的面積，所述第一天線為5G寬頻天線，匹配的工作頻段包含2G、3G、4G、5G頻段，與所述第二天線及第三天線匹配的工作頻段為Wi-Fi 6E，所述第二天線及第三天線同時可以相容V2X工作頻段；所述第一天線包括第一輻射部，所述第一輻射部包括第一諧振部及第二諧振部，所述第二諧振部連接於所述第一諧振部遠離所述介質基板的一端；所述第二諧振部包括第一子諧振部、第二子諧振部及第三子諧振部，所述第一子諧振部自所述第一諧振部的第一邊緣遠離所述介質基板延伸，所述第二子諧振部垂直於所述第一子諧振部且朝所述第一諧振部上與第一邊緣相對的第二邊緣延伸，使所述第一諧振部及第二諧振部之間形成開口，所述第三子諧振部自所述第二子諧振部遠離所述第一子諧振部的一端朝所述第一諧振部傾斜延伸，部分地遮擋所述開口。
  2. 如請求項1所述之多頻段車載天線，其中，還包括定位模組，所述定位模組固定於所述介質基板上。
  3. 如請求項1所述之多頻段車載天線，其中，所述介質基板包括兩相對的第一側邊及兩相對的第二側邊，兩第二側邊連接於兩第一側邊之間，所述第一天線、第二天線及第三天線靠近一所述第一側邊設置，且所述第二天線及所述第三天線分別靠近所述兩第二側邊設置，且對稱地置於所述第一天線的兩側。
  4. 如請求項1所述之多頻段車載天線，其中，所述第一天線單級天線，採用PCB板製成，為單面FR-4板。
  5. 如請求項1所述之多頻段車載天線，其中，所述介質基板上具有接地金屬面，所述介質基板上包括用於與信號源電連接的第一信號饋入線、第二信號饋入線及第三信號饋入線，所述第一信號饋入線、所述第二信號饋入 線及所述第三信號饋入線分別與所述第一天線、所述第二天線及所述第三天線電連接。
  6. 如請求項5所述之多頻段車載天線，其中，所述第一天線還包括第一饋入部及兩第一接地部，所述第一饋入部電性連接於所述第一信號饋入線，所述第一輻射部與所述第一饋入部的連接，兩所述第一接地部分別置於所述第一天線的底部，與所述接地金屬面連接。
  7. 如請求項5所述之多頻段車載天線，其中，所述第二天線包括第二饋入部、第二輻射部及兩第二接地部，所述第二饋入部電性連接於所述第二信號饋入線，所述第二輻射部與所述第二饋入部連接，所述第二輻射部包括第三諧振部及第四諧振部，所述第四諧振部連接於所述第三諧振部遠離所述介質基板的一端，包括第四子諧振部及第五子諧振部，所述第四子諧振部及第五子諧振部垂直於所述第三諧振部，且自所述第三諧振部的相對兩側背向延伸；兩所述第二接地部位於所述第二天線的底部，與所述接地金屬面連接。
  8. 如請求項1所述之多頻段車載天線，其中，所述第二天線在朝向所述第一天線方向上的投影完全落於所述第一天線上。
  9. 一種汽車天線裝置，包括如請求項1至8中任意一項所述的多頻段車載天線。
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