矮型车载天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种矮型车载天线，包括：相配合的外壳和安装底板以及设置在安装底板上的以下组件：卫星天线，被配置成将接收的卫星信号输出至车内卫星定位设备；无线电振子，被配置成接收无线电信号；以及3G通信振子，被配置成无线发射/接收无线通信信号，该3G通信振子具有套筒加载结构，并且通过电缆与车内无线通信设备连接。通过上述技术方案，提供的矮型车载天线，具有调频接收、卫星定位以及无线网络连接能力，多个天线振子和接收模块设置在外壳与安装底板围成的空间中，使天线中各个组件得到良好保护，在恶劣情况下仍能保证天线的正常使用。
【专利说明】矮型车载天线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及汽车电子领域，具体地，涉及一种矮型车载天线。
【背景技术】
[0002]随着汽车工业的发展和汽车的普及，人们对汽车舒适性、安全性、便利性以及智能化的要求日益增加。为了满足人们对车辆的使用要求，生产厂家在车辆内部设置了多种车载设备(例如，AM/FM收音机、GPS导航设备、车载电视等)，并在车辆外部设置接收天线。
[0003]早期的车辆外部接收天线有杆式、伸缩杆式等，这些天线容易受到外力影响而变形甚至损坏，又影响车辆的美观。为此，现有技术中提供了一种鲨鱼鳍式天线，以兼顾天线的功能与车辆美观，并且鲨鱼鳍式天线的流线外形除了美观之外，还减小了车辆行驶时风阻对天线整体结构的作用力。
[0004]然而，随着移动通信技术的发展，使得车载无线通信设备对车载天线的功能提出了更高的要求。现有的鲨鱼鳍式天线受自身体积限制，无法在其有限的内部空间中设置接收多种不同信号(例如，GPS信号、3G信号等)的振子。即使为了实现接收而勉强设置也会导致极差的接收效果，用户体验极差。
[0005]针对上述问题，现有技术中尚无良好解决方案。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是提供一种矮型车载天线，该矮型车载天线能够对调频信号、卫星定位信号以及无线网络信号进行接收，并且具有良好的信号接收效果。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型提供一种矮型车载天线，包括:相配合的外壳和安装底板以及设置在所述安装底板上的以下组件:卫星天线，被配置成将接收的卫星信号输出至车内卫星定位设备；无线电振子，被配置成接收无线电信号；以及3G通信振子，被配置成无线发射/接收无线通信信号，该3G通信振子具有套筒加载结构，并且通过电缆与车内无线通信设备连接。
[0008]进一步地，所述3G通信振子包括:内套筒、外套筒以及加载片，其中所述内套筒的一端连接所述加载片表面，所述内套筒的另一端固定于所述安装底板并连接车载无线通信设备；以及所述外套筒固定于所述安装底板并与所述安装底板共地，该外套筒套于所述内套筒远离所述加载片的一端且不与所述内套筒接触。
[0009]进一步地，所述外套筒与所述内套筒同轴；以及所述内套筒的长度大于所述外套筒的长度。
[0010]进一步地，所述内套筒与所述加载片的连接端的圆周端面具有沿圆周均布的多个凸起；以及所述加载片中部具有适于所述多个凸起插入的多个槽部。
[0011]进一步地，所述加载片具有多个开窗部。
[0012]进一步地，矮型车载天线还包括:放大器电路模块，被配置成将所述无线电振子接收的无线电信号输出至车内收音设备；以及所述无线电振子为印刷电路板天线，该印刷电路板天线通过馈线连接所述放大器电路模块。
[0013]进一步地，所述无线电振子和所述3G通信振子被配置成不覆盖所述卫星天线的上部空间。
[0014]进一步地，所述卫星天线包括介质天线和低噪声放大器，其中所述低噪声放大器被配置成将所述介质天线接收到的卫星信号放大后输出至车内卫星定位设备。
[0015]进一步地，该矮型车载天线适于安装在车顶；其中所述安装底板底部配置有适于穿过车顶安装孔的第一螺纹部；以及所述矮型车载天线还包括与所述第一螺纹部可拆卸配合的第二螺纹部，该第二螺纹部的直径大于所述车顶安装孔以从车内固定所述矮型车载天线。
[0016]进一步地，该矮型车载天线的外形为鲨鱼鳍形状。
[0017]通过上述技术方案，提供的车载天线，具有调频接收、卫星定位以及无线网络连接能力，采用套筒天线加载结构的3G通信振子，实现了高增益和宽频带，能够适用于多种无线网络制式，多个天线振子和接收模块设置在外壳与安装底板围成的空间中，使矮型车载天线中各个组件得到良好保护，在恶劣情况下仍能保证天线的正常使用。
[0018]本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0020]图1是根据本实用新型一个实施方式的矮型车载天线组成结构示意图；
[0021]图2是根据本实用新型一个实施方式的3G通信振子结构示意图；
[0022]图3A-图3C是根据本实用新型实施方式的3G通信振子各组成部分结构示意图；
[0023]图4是根据本实用新型优选实施方式的矮型车载天线组成结构示意图；以及
[0024]图5是根据本实用新型实施方式的矮型车载天线外形示意图。
[0025]附图标记说明
[0026]I外壳2安装底板
[0027]3卫星天线4无线电振子
[0028]5放大器电路模块6 3G通信振子
[0029]61内套筒62外套筒
[0030]63加载片7第一螺纹部
[0031]8第二螺纹部9胶垫
[0032]10防水胶圈11底板卡件。
【具体实施方式】
[0033]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0034]图1是根据本实用新型一个实施方式的矮型车载天线组成结构示意图。如图1所示，本实用新型实施方式提供的一种矮型车载天线，可以包括:相配合的外壳I和安装底板2以及设置在所述安装底板2上的以下组件:卫星天线3，被配置成将接收的卫星信号输出至车内卫星定位设备；无线电振子4，被配置成接收无线电信号；以及3G通信振子6，被配置成无线发射/接收无线通信信号，该3G通信振子6具有套筒加载结构，并且通过电缆与车内无线通信设备连接。
[0035]通过上述技术方案，提供的车载天线，具有调频接收、卫星定位以及无线网络连接能力，采用套筒天线加载结构的3G通信振子，实现了高增益和宽频带，能够适用于多种无线网络制式，多个天线振子和接收模块设置在外壳与安装底板围成的空间中，使矮型车载天线中各个组件得到良好保护，在恶劣情况下仍能保证天线的正常使用。
[0036]在实施方式中，所述安装底板2的底部可以被配置以适于安装在车辆顶部，例如，可以配置安装底板2的底部形状和结构以与标准天线(例如，鲨鱼鳍式天线)安装接口相适应。
[0037]在实施方式中，卫星天线3可以为适于接收GPS和/或BDS (北斗系统)卫星信号的天线。该卫星天线3可以由介质天线和低噪声放大器(LNA)组成。通过介质天线能够完成对GPS/BDS信号的接收。LNA可以被配置成将所述介质天线接收到的卫星信号放大后输出至车内卫星定位设备。在实施方式中，LNA可以由2极放大电路组成，可以采用以下器件组合:场效应管(瑞萨)NE3509M04+射频模块(恩智浦)BGA2748或是BGA2712、以及UPC2712。在另一中实施方式中，另一种方案是LNA有3极放大电路组成，例如可以采用以下器件组合:场效应管NE3509M04+三极管BFG425+三极管BFG425。
[0038]在实施方式中，根据本实用新型的矮型车载天线还可以包括放大器电路模块5，被配置成将所述无线电振子4接收的无线电信号输出至车内收音设备。无线电振子4可以是AM/FM接收振子。例如，无线电振子可以为印刷电路板天线，例如，通过金属蚀刻制造。印刷电路板天线可以将接收到的无线电信号通过馈线(未示出)传送至放大器电路模块5，后者可以将信号放大以及送至车载收音设备以进行播放。放大器电路模块5可以是印刷电路板。
[0039]在实施方式中，具有套筒加载结构的3G通信振子6可以与车内无线通信设备(例如，3G设备、GPRS设备等)连接。套筒加载结构能够使3G通信振子6以小的体积实现高增益和宽频带，以下将对此进行详细说明。
[0040]图2是根据本实用新型一个实施方式的3G通信振子结构示意图。如图2所示，根据本实用新型实施方式的3G通信振子6可以包括:内套筒61、外套筒62以及加载片63，其中内套筒61的一端可以连接加载片63表面(例如加载片63的几何中心)，内套筒61的另一端可以固定于安装底板2并连接车载无线通信设备；以及外套筒62可以固定于安装底板2并与安装底板2共地，该外套筒62套于内套筒61远离加载片63的一端且不与内套筒61接触。
[0041]如图2所示，在实施方式中，外套筒62可以与内套筒61同轴，形成具有轴对称性的圆柱单极子天线结构。在优选的实施方式中，内套筒61的长度大于外套筒62的长度，以符合电磁波的传播特性从外套筒62的上端开口处开始向外辐射能量。
[0042]通过上述技术方案，通过套筒结构能够增加天线的等效长度，从而有效地缩短3G通信振子的长度，使其能够放置在天线外壳内。而利用加载片，能够不降低增益的前提下改善天线在工作频带内的驻波比特性。进一步缩小体积本实用新型实施方式提供的3G通信振子通过内套筒、外套筒以及加载片的组合配置，实现了高增益和宽频带，能够适用于3G通信同时向下兼容GPRS。
[0043]套筒结构的天线利用天线长细比原理，能够降低阻抗的变化率，提高天线带宽。具体来说，根据天线的长细比原理，振子天线的输入阻抗随电长度而变化的剧烈程度主要取决于天线的特性阻抗。特性阻抗越大，输入阻抗随电长度的变化就越激烈，天线的阻抗带宽就越窄；反之，特性阻抗越小，天线的阻抗带宽就越宽。粗振子有较低的特性阻抗，而不对称的结构形式可以起到类似电路中的参差调谐的作用，从而有效地展宽阻抗带宽。一个加粗振子并实现不对称馈电的简单方法，是在天线辐射体外面加上一个与之同轴的金属套筒，即形成套筒天线。从直观上看，金属套筒相当于一个粗振子，加之其特殊的馈电方式(同轴线馈电)，使得这种结构的天线的阻抗特性明显地优于普通振子天线。一般套筒天线的相对带宽至少可以达到一个倍频程以上。
[0044]在同轴线馈电方式中，同轴线的内导体连接作为辐射体的内套筒61，同轴线外导体连接外套筒62，其外壁电流与内导体电流同方向，也相当于构成了辐射体的一部分，并兼作套筒。内套筒61的电流和外套筒62的内壁电流反相，起到了传输线的作用，外套筒62的外壁电流和内套筒61的电流同方向，也构成了辐射体的一部分。这种结构的不仅提高了天线的机械强度，而且由于振子加粗，明显的改善了天线的阻抗特性，有效的展宽了天线的工作频带。
[0045]而套筒结构的天线虽然具有宽工作频带，然而在频率增大到一定程度时会出现输入阻抗减小，电压驻波比增大的问题，难以满足使用要求。因此，本实用新型在套筒结构的基础上增加加载片63，来降低电压驻波比以能够在大频率范围在不降低增益的前提下改善天线在工作频带内的驻波比特性。因此，根据本实用新型实施方式提供的3G通信振子具有较宽的工作频带可以用于3G和GPRS通信，并且能够获得良好的信号质量。
[0046]图3A-图3C是根据本实用新型实施方式的3G通信振子6各组成部分结构示意图。其中，图3A示出了根据本实用新型实施方式的3G通信振子6的加载片63的结构示意图；图3B示出了根据本实用新型实施方式的3G通信振子6的内套筒61的结构示意图；以及图3C示出了根据本实用新型实施方式的3G通信振子6的外套筒62的结构示意图。
[0047]如图3A和图3B所示，在实施方式中，内套筒61与加载片63的连接端(图3B中内套筒61上部)的圆周端面可以具有沿圆周均布的多个凸起(例如，3个凸起，每两个在圆周上相隔120° );以及如图3A所示，加载片63中部(例如，几何中心位置)可以具有适于内套筒61端部的多个凸起插入的多个槽部(在本实施方式中槽部同样为3个，且相邻两个槽部在圆周上相隔120° )。
[0048]在一个实施方式中，加载片63上可以具有(例如，以多个槽部为中心对称的)多个开窗部。在图3A所示的实施方式中，示出了两个开窗部，对称设置在3个槽部两侧。在不同的实施方式中，开窗部的数量可以为多于两个，例如4个。在优选的实施方式中开窗部的形状可以为矩形窗。
[0049]在实施方式中，可以出于便于安装以及安装后的稳定性考虑，在内套筒61远离所述加载片63的一端(图3B中内套筒61下部)的圆周端面具有沿圆周均布的多个凸起，在这种配置中，用于安装内套筒61的安装底板2上的位置可以具有与这些凸起对应设置的槽部。如图3C所示的外套筒62下端接地，其上端为自由端。出于同样的考虑，外套筒62接地端的圆周端面可以具有沿圆周均布的多个凸起以便于安装以及提高稳定性。外套筒的自由端可以为平整的圆周端面。
[0050]需要说明的是，虽然图3A中示出的加载片63为矩形，但图3A中所示的形状仅出于说明目的，并不对加载片的形状进行限制，例如，加载片也可以是圆形片。在实施方式中，3G通信振子6可以安装于安装底板2上。在不同的实施方式中也可以安装在放大器电路模块5上的预设位置，以便于矮型车载天线的组装，只要天线中各组件或部分相互无干扰即可。
[0051]在优选的实施方式中，加载片63的尺寸可以为28mmX 28mm,厚度为0.5mm ;加载片63上矩形窗的尺寸可以为17mmX3mm，两个矩形窗可以间隔Ilmm;内套筒61的内径可以为Φ4.4臟，外径可以为Φ5.ι，其总长度可以为14臟，其中上部凸起可以为1mm，下部凸起可以为2臟，每个凸起的弦长可以为2mm ;外套筒62的内径可以为Φ9.6mm，外径可以为Φ 10mm，其总长度可以为9mm，其下部凸起可以为2mm，每个凸起的弦长可以为3mm。
[0052]在实施方式中，内套筒61、外套筒62和加载片63的材料可以都为铜。并且可以经过电镀处理以耐腐蚀。例如，可以在表面镀镍，以形成5-8 μ m的镀层。
[0053]根据本实用新型实施方式的矮型车载天线中使用的部件能够实现多种功能(例如，GPS/BDS导航、3G/GPRS通信以及无线电接收)集成度高，并且体积小巧。因此，各部件之间的位置可以根据车载天线的形状灵活设置，设置仅需考虑特定部件的设置要求即可。例如，对于卫星天线3的设置，要求其水平设置，且上方5° -10°范围内无金属遮挡。在优选的实施方式中，可以将卫星天线3通过支架(未示出)安装于安装底板2上，支架可以具有预先设置的角度，以抵消车顶的水平角度，使车载天线安装之后卫星天线3保持水平。
[0054]图4是根据本实用新型优选实施方式的矮型车载天线组成结构示意图。
[0055]在本实用新型的实施方式中，为了充分利用天线设置，使矮型车载天线具备多样化的天线功能(例如，卫星导航、车载电视等)而在矮型车载天线中设置了多种接收模块、振子或单元。在本实用新型实施方式中，为了保证不同的天线功能模块对各自信号的接收效果，应当充分考虑各个天线振子的形状或覆盖面积对其他天线功能模块的影响。因此，无线电振子4和3G通信振子6可以被配置成其形状不影响卫星天线3的信号接收。在一个实施方式中，无线电振子4和3G通信振子6可以被配置成不覆盖所述卫星天线的上部空间，例如，无线电振子4和3G通信振子6与卫星天线3的上部空间(例如，正上方)无重合部分。
[0056]需要说明的是，考虑到矮型车载天线外壳的形状可以近似为梯形，在一个优选的实施方式中，可以根据各部件的高度关系设置其在安装底板2上的安装位置，并不限于图中所示的安装位置。另外，为了便于安装，根据本实用新型的矮型车载天线中的各部件可以卡装在安装底板2上的预设位置，并优选地可以通过螺丝固定。例如，在实施方式中，无线电振子4可以通过与其配合的底板卡件11固定在安装底板2上,底板卡件11可以作为无线电振子4的馈线以传递无线电信号。在实施方式中，可以将用于传送无线电信号的导线或电缆与该底板卡件11连接。
[0057]在一个实施方式中，本实用新型提供的矮型车载天线可以适于安装在车顶。为此，安装底板2底部可以配置有适于穿过车顶安装孔(未示出)的第一螺纹部7 ;以及根据本实用新型实施方式的车载天线还可以包括与第一螺纹部7可拆卸配合的第二螺纹部8，该第二螺纹部8的直径优选地应大于车顶安装孔以从车内固定所述车载天线。在安装天线时，将第一螺纹部7通过安装孔向车辆顶盖内侧突出，再将第二螺纹部8与第一螺纹部7的车内突出部分相配合。在实施方式中，第一螺纹部7可以是螺杆，第二螺纹部8可以为能够与该螺杆配合的组合螺母。组合螺母的结构可以包括与螺杆配合的下部螺母和上部用于与车顶连接的带爪垫圈。带爪垫圈可以当螺母旋紧时与车顶金属板连接。第一螺纹部7可以为中空结构，该中空结构可以贯穿第一螺纹部7和安装底板2，车载天线中的导线或电缆可以通过该中空结构引入车内。
[0058]在本实用新型的实施方式中，可以通过三条电缆(未示出)用于传送矮型车载天线中信号发射和/或接收元件的信号。例如，通过三条同轴电缆，分别连接卫星天线3、无线电振子4以及无线电振子6的每一个。同轴电缆通过第一螺纹部7穿入车内的一端可以设置连接器，以便于与车内设备的引出线连接。
[0059]在优选的实施方式中，根据本实用新型实施方式的矮型车载天线还可以包括:设置在外壳I和车顶之间的胶垫9。胶垫9可以具有缓冲减震作用，保护车载天线内部组件，提高车载天线使用寿命。在另一个实施方式中，根据本实用新型实施方式的车载天线还可以包括:设置在安装底板2和车顶之间的防水胶圈10，防水胶圈10设置在第一螺纹部7周围，即安装孔的周围，从而提高防水性能。在不同的实施方式中，胶垫9和防水胶圈10的材料可以为橡胶或硅胶。
[0060]需要说明的是，本实用新型的实施方式中，将天线的外壳I和安装底板2组合(例如，通过卡口卡接或通过螺丝连接)后所形成的内部空间适合于设置所描述的矮型车载天线中的各个天线功能模块或组件。例如，各个天线功能模块或组件可以通过粘贴、卡接、铆接或螺丝固定等方式设置在安装底板2或外壳I上。组合后的矮型车载天线的外形可以如图5所示。
[0061]图5是根据本实用新型实施方式的矮型车载天线外形示意图。如图5所示，根据本实用新型实施方式的车载天线在装配之后的外形(即外壳I的外形)优选为鲨鱼鳍形状。根据本实用新型实施方式的矮型车载天线具有紧凑的体积和低风阻外形，适于车辆高速行驶以及长时间使用。
[0062]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0063]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0064]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【权利要求】
1.一种矮型车载天线，其特征在于，包括:相配合的外壳和安装底板以及设置在所述安装底板上的以下组件: 卫星天线，被配置成将接收的卫星信号输出至车内卫星定位设备； 无线电振子，被配置成接收无线电信号；以及 3G通信振子，被配置成无线发射/接收无线通信信号，该3G通信振子具有套筒加载结构，并且通过电缆与车内无线通信设备连接。
2.根据权利要求1所述的矮型车载天线，其特征在于，所述3G通信振子包括:内套筒、外套筒以及加载片，其中 所述内套筒的一端连接所述加载片表面，所述内套筒的另一端固定于所述安装底板并连接车载无线通信设备；以及 所述外套筒固定于所述安装底板并与所述安装底板共地，该外套筒套于所述内套筒远离所述加载片的一端且不与所述内套筒接触。
3.根据权利要求2所述的矮型车载天线，其特征在于，所述外套筒与所述内套筒同轴；以及所述内套筒的长度大于所述外套筒的长度。
4.根据权利要求2所述的矮型车载天线，其特征在于，所述内套筒与所述加载片的连接端的圆周端面具有沿圆周均布的多个凸起；以及所述加载片中部具有适于所述多个凸起插入的多个槽部。
5.根据权利要求2所述的矮型车载天线，其特征在于，所述加载片具有多个开窗部。
6.根据权利要求1所述的矮型车载天线，其特征在于，所述矮型车载天线还包括:放大器电路模块，被配置成将所述无线电振子接收的无线电信号输出至车内收音设备；以及 所述无线电振子为印刷电路板天线，该印刷电路板天线通过馈线连接所述放大器电路模块。
7.根据权利要求1所述的矮型车载天线，其特征在于，所述无线电振子和所述3G通信振子被配置成不覆盖所述卫星天线的上部空间。
8.根据权利要求7所述的矮型车载天线，其特征在于，所述卫星天线包括介质天线和低噪声放大器，其中所述低噪声放大器被配置成将所述介质天线接收到的卫星信号放大后输出至车内卫星定位设备。
9.根据权利要求1所述的矮型车载天线，其特征在于，该矮型车载天线适于安装在车顶；其中 所述安装底板底部配置有适于穿过车顶安装孔的第一螺纹部；以及 所述矮型车载天线还包括与所述第一螺纹部可拆卸配合的第二螺纹部，该第二螺纹部的直径大于所述车顶安装孔以从车内固定所述矮型车载天线。
10.根据权利要求1所述的矮型车载天线，其特征在于，该矮型车载天线的外形为鲨鱼鳍形状。
【文档编号】H01Q1/36GK204067567SQ201420353447
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】卜放 申请人:卜放