专利摘要:
本申请提供一种5G车联网集成天线,基于车顶鲨鱼鳍结构,融合5G天线、V2X天线、4G天线、GPS天线共九个天线于一体,合理布局天线结构,整体实现车载天线的集成化、小型化、低成本的特点。在车载天线满足现有天线需求基础上,还能够满足汽车5G/4G通讯、V2X通讯、定位通讯等方面的需求。
公开号:CN214336919U
申请号:CN202120484222.0U
申请日:2021-03-05
公开日:2021-10-01
发明作者:王小亮;邹清全
申请人:SAIC Motor Corp Ltd;
IPC主号:H01Q1-42
专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及天线技术领域,尤其涉及一种5G车联网集成天线。
[n0002] 智能网联技术是汽车未来发展的关键趋势之一,智能网联汽车的发展离不开通讯技术。而且随着5G时代的到来,能够显著提升汽车与外界的通讯效率和质量、降低信号传输时延,推动汽车产业实现自动驾驶。天线系统作为保障汽车通讯的重要硬件基础,在新一代联网汽车中处于核心地位。
[n0003] 但目前车载天线已经能够满足车辆4G、AM、FM、GNSS等方面的通讯需求,但是面临更多的5G、V2X等方面的车联网需求,当前车载天线还不能满足,也没有相关实际应用。
[n0004] 有鉴于此,本实用新型提供一种5G车联网集成天线,以解决现有技术中4G车载天线无法满足新的车联网需求的问题。
[n0005] 为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
[n0006] 一种5G车联网集成天线,包括:
[n0007] 鲨鱼鳍壳体、底座、天线组件和PCB底板;
[n0008] 所述鲨鱼鳍壳体与所述底座形成空腔;
[n0009] 所述PCB底板位于所述空腔内,并位于所述底座表面;
[n0010] 所述天线组件位于所述PCB底板上;
[n0011] 其中,所述天线组件至少包括第一5G天线、第二5G天线、第三5G天线、第四5G天线、4G主天线、4G副天线、V2X主天线、V2X副天线和GNSS天线;
[n0012] 所述第二5G天线和所述第四5G天线分别设置在所述鲨鱼鳍壳体内所述空腔的头部,且分别设置在所述鲨鱼鳍壳体的中轴线两侧;
[n0013] 所述第一5G天线和所述第三5G天线分别设置在所述鲨鱼鳍壳体内所述空腔的中部,且分别设置在所述鲨鱼鳍壳体的中轴线两侧;
[n0014] 所述GNSS天线设置在所述鲨鱼鳍壳体的中轴线上,且在沿所述鲨鱼鳍壳体的中轴线的方向上,位于所述第一5G天线和所述第二5G天线之间;
[n0015] 所述V2X主天线和所述V2X副天线也均设置在所述鲨鱼鳍壳体的中轴线上,且所述V2X主天线设置在所述鲨鱼鳍壳体内所述空腔的尾部;
[n0016] 在沿所述鲨鱼鳍壳体的中轴线的方向上,所述V2X副天线设置在所述GNSS天线和所述第二5G天线之间;
[n0017] 所述4G主天线和所述4G副天线均设置在所述鲨鱼鳍壳体内所述空腔的尾部。
[n0018] 优选地,所述4G主天线和所述4G副天线位于所述鲨鱼鳍壳体内所述空腔的最外侧。
[n0019] 优选地,所述第一5G天线、所述第二5G天线、所述第三5G天线和所述第四5G天线均为MIMO天线。
[n0020] 优选地,所述第一5G天线、所述第二5G天线、所述第三5G天线和所述第四5G天线均为矩形形状,长边范围为15mm~20mm,包括端点值;短边范围为10mm~15mm,包括端点值。
[n0021] 优选地,所述V2X主天线的高度范围为50mm~65mm,包括端点值;所述V2X副天线的高度范围为15mm~50mm,包括端点值。
[n0022] 优选地,所述4G主天线的高度范围为30mm~60mm,包括端点值;所述4G副天线的高度范围为20mm~50mm,包括端点值。
[n0023] 优选地,所述GNSS天线为单馈电、单层正方形陶瓷天线,所述正方形陶瓷天线的边长小于20mm。
[n0024] 优选地,所述鲨鱼鳍壳体为ABS壳体或PP壳体,所述鲨鱼鳍壳体为通过注塑工艺、机械加工或3D打印工艺形成的壳体。
[n0025] 优选地,还包括防水胶垫,所述防水胶垫位于所述底座背离所述鲨鱼鳍壳体的一侧。
[n0026] 优选地,所述PCB底板上包括多个电子元器件,所述电子元器件位于所述PCB底板背离所述天线组件的一侧,多个电子元器件用于为GNSS天线信号放大、V2X副天线信号放大;
[n0027] 还包括金属屏蔽罩,覆盖多个电子元器件。
[n0028] 优选地,所述底座为钢铁底座、铝合金底座、镁合金底座。
[n0029] 经由上述的技术方案可知,本实用新型提供的5G车联网集成天线,基于车顶鲨鱼鳍结构,融合5G天线、V2X天线、4G天线、GPS天线共九个天线于一体,合理布局天线结构,整体实现车载天线的集成化、小型化、低成本的特点。在车载天线满足现有天线需求基础上,还能够满足汽车5G/4G通讯、V2X通讯、定位通讯等方面的需求。
[n0030] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例,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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[n0031] 图1为本实用新型实施例提供的一种5G车联网集成天线的爆炸结构示意图;
[n0032] 图2为本实用新型实施例提供的另一种5G车联网集成天线的爆炸结构示意图。
[n0033] 下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[n0034] 随着时代发展,5G应用越来越广泛,而车载天线技术中,还没有提供5G天线相关技术,基于此,本实用新型提供一种5G车联网集成天线,请参见图1,图1为本实用新型实施例提供的一种5G车联网集成天线的爆炸结构示意图;其中,所述5G车联网集成天线,包括:鲨鱼鳍壳体1、底座2、天线组件3和PCB底板4;鲨鱼鳍壳体1与底座2形成空腔;PCB底板4位于空腔内,并位于底座2表面;天线组件3位于PCB底板4上。
[n0035] 请参见图1,所述天线组件3至少包括第一5G天线311、第二5G天线312、第三5G天线313、第四5G天线314、4G主天线321、4G副天线322、V2X主天线331、V2X副天线332和GNSS天线34;
[n0036] 第二5G天线312和第四5G天线314分别设置在鲨鱼鳍壳体1内空腔的头部,且分别设置在鲨鱼鳍壳体1的中轴线两侧,从图1中也可以看出,本实用新型中第二5G天线312和第四5G天线314位于PCB底板4的最右侧,本实用新型中图1所示的PCB底板4的最右侧即对应鲨鱼鳍壳体1的头部。本实施例中所述的鲨鱼鳍壳体的中轴线具体为如图1中所示的虚线,通常情况下,鲨鱼鳍壳体为对称结构,对应的鲨鱼鳍壳体的对称轴即为上面所述的鲨鱼鳍壳体的中轴线。
[n0037] 第一5G天线311和第三5G天线313分别设置在鲨鱼鳍壳体1内空腔的中部,且分别设置在鲨鱼鳍壳体1的中轴线两侧,请参见图1,第一5G天线311和第三5G天线313设置在PCB底板4的中部位置,对应地也位于鲨鱼鳍壳体1的中间部位,且与第二5G天线312和第四5G天线314的位置设置相似的,第一5G天线311和第三5G天线313相对设置,分别设置在鲨鱼鳍壳体1的中轴线两侧。
[n0038] GNSS天线34设置在鲨鱼鳍壳体1的中轴线上,且在沿鲨鱼鳍壳体1的中轴线的方向上,位于第一5G天线311和第二5G天线312之间;
[n0039] V2X主天线331和V2X副天线332也均设置在鲨鱼鳍壳体1的中轴线上,且V2X主天线331设置在鲨鱼鳍壳体内空腔的尾部;
[n0040] 在沿鲨鱼鳍壳体的中轴线的方向上,V2X副天线332设置在GNSS天线34和第二5G天线312之间;
[n0041] 4G主天线321和4G副天线322均设置在鲨鱼鳍壳体1内空腔的尾部,具体的,本实施例中4G主天线321和4G副天线322位于鲨鱼鳍壳体1内空腔的最外侧,也就是如图1中所示,4G主天线321和4G副天线322均设置在PCB底板4的最左侧,且4G主天线321和4G副天线322也相对设置。
[n0042] 本实用新型实施例中天线组件的各个位置排布,是经过发明人进行多次排布以及测试验证的,图1所示的位置是能够达到天线性能最佳的位置排布。且第一5G天线、第二5G天线、第三5G天线和第四5G天线均为MIMO天线,第一5G天线为5G MIMO1天线,第二5G天线为5G MIMO2天线,第三5G天线为5G MIMO3天线,第四5G天线为5G MIMO4天线。本实施例中不限定每个天线的形状和天线之间的距离,具体的,天线形状设计是基于位置关系设计的,每个天线单元具有其特殊性、适配性,如:4G主天线采用金属PIFA天线,V2X、5G天线采用PCB天线。
[n0043] 本实施例各个天线设置时,考虑的因素包括如下内容:
[n0044] 4G主天线:兼顾2G、3G、4G天线,频段跨度为824~2690MHz,低频段天线尺寸较大,因此布置于鲨鱼鳍天线尾部空间最大处;4G主副天线与5G MIMO天线存在1710MHz~2690MHz的同频问题,因此要将4G天线和5G天线最大距离摆放;4G副天线:同4G主天线;V2X主天线:将V2X辐射单元定位于天线最高处,实现V2X天线的辐射全向性;V2X副天线:V2X天线放置于5GMIMO天线间隙处,减少周围天线干扰;5G MIMO1天线:频段跨度为1710MHz~5000MHz,低频段天线尺寸较大,放置在空间位置较高处;5G MIMO2天线:频段跨度为2496MHz~5000MHz,较5GMIMO1天线,频段较高,尺寸可以做小一些,因此放置在鲨鱼鳍天线头部;5G MIMO3天线:同5G MIMO1天线;5G MIMO4天线:同5G MIMO3天线;GNSS天线:放置在周围遮挡最小的区域,保证140°仰角内无遮挡。
[n0045] 本实施例中通过将5G天线、4G天线、V2X天线、GNSS天线集成与一体,5G天线向下兼容4G、3G,4G天线向下兼容3G、2G,意味着可同时满足两套4G TBOX工作(双主机);V2X副天线采用有源天线,弥补线损,有源部分电源与LNA共电源设计,无需新增电源及电源线束。
[n0046] 本实施例中不限定各个天线的形状和参数,可选的,依据鲨鱼鳍壳体的尺寸以及各个天线之间的隔离度,本实施例中第一5G天线、第二5G天线、第三5G天线和第四5G天线均为矩形形状,长边范围为15mm~20mm,包括端点值;短边范围为10mm~15mm,包括端点值。本实施例中所述的长边对应矩形结构的相对较长的边,短边对应矩形结构较短的边。V2X主天线的高度范围为50mm~65mm,包括端点值;V2X副天线的高度范围为15mm~50mm,包括端点值。4G主天线的高度范围为30mm~60mm,包括端点值;4G副天线的高度范围为20mm~50mm,包括端点值。GNSS天线为单馈电、单层正方形陶瓷天线,正方形陶瓷天线的边长小于20mm。本实施例中所述的高度是指以单一天线朝向所述PCB底板的边为基准,到该天线朝向所述鲨鱼鳍壳体的边之间的距离。
[n0047] 本实施例中5G天线、5G阵列天线、GNSS天线放置于鲨鱼鳍天线头部,4G天线放置于鲨鱼鳍天线尾部,V2X天线布局中轴线上,各天线通过合理布局,尽可能缩小天线的尺寸,并保证使得各天线的性能及各天线之间隔离度达到指标要求。本实施例中也不限定各个天线的材质以及制作工艺,其中5G天线、4G天线驻波比小于3,天线效率>40%,V2X天线驻波比小于2,天线效率>60%,各天线之间隔离度大于15dB;
[n0048] 本实施例中鲨鱼鳍壳体的材料包括但不限于ABS、PP等,鲨鱼鳍壳体加工工艺包括但不限于注塑、机械加工、3D打印等;5G天线为MIMO天线;5G天线辐射单元辐射面间距>15mm;5G天线辐射单元边间距>15mm;5G天线辐射形成为矩形,其中边长介于15mm~20mm之间,边宽介于10mm~15mm之间。V2X天线包括主、副天线;主天线高度介于50mm~65mm之间;副天线高度介于15mm~50mm之间;V2X副天线为有源天线,设计一级低噪声放大器(LNA),与GNSS天线共电源,有源天线弥补线损,提高接收天线端的系统总全向灵敏度(TIS)。4G天线包括主、副天线;主天线高度介于30mm~60mm之间;副天线高度介于20mm~50mm之间;GPS天线,也即GNSS天线为低精度天线;天线采用单馈电、单层正方形陶瓷天线;陶瓷片边长尺寸<20mm;
[n0049] 本实施例中5G、4G、V2X、GPS单元材料包括但不限于铁、PCB、陶瓷片,天线加工工艺包括但不限于PCB印刷、冲压、高温烧结等,其中,天线的PCB底板为PCB电路板,所述PCB电路板上设置有多个电子元器件,多个电子元器件位于PCB底板背离天线组件的一侧,也即天线组件和多个电子元器件分别设置在PCB底板的两侧,多个电子元器件的主要功能为GNSS天线信号放大、V2X副天线信号放大。另外,本实施例中5G车联网集成天线还包括金属屏蔽罩,所述金属屏蔽罩覆盖多个电子元器件;天线底座包括但不限于钢铁、铝合金、镁合金等;底座加工工艺包括但不限于压铸、机加工等;天线单元馈点与PCB地板相连,地板通过连接同轴线束将信号与外界互联。
[n0050] 如图2所示,为了避免车顶鲨鱼鳍天线的防水功能,本实施例中5G车联网集成天线还包括防水胶垫5,防水胶垫5设置在底座2背离鲨鱼鳍壳体的一侧,通过防水胶垫5与底座2紧贴,并与鲨鱼鳍壳体之间密封,使得车顶鲨鱼鳍天线能够成为一体,并具有防止外部水汽和空气进入空腔的作用,避免水汽和氧气对空腔内部的各个天线造成氧化或腐蚀,对空腔内的天线起到保护作用。
[n0051] 为了说明本实施例提供的5G车联网集成天线的有益效果,根据各天线的高度和各天线的工作频率,结合车顶鲨鱼鳍天线造型,天线的构造布局可选为:5G天线MIMO天线布置于天线头部,4G主副天线布局于天线尾部,V2X天线布局于天线中轴线;GPS天线布局于5GMIMO天线之间;具体的布局参数如下:
[n0052] 1)5G天线为MIMO天线;5G天线辐射单元辐射面间距16mm;5G天线辐射单元边间距15mm;5G天线辐射形成为矩形,其中边长长度为16mm,边宽宽度为12mm;
[n0053] 2)V2X天线包括主、副天线;主天线高度为55mm;副天线高度16mm;
[n0054] 3)4G天线包括主、副天线;主天线高度介于35mm;副天线高度为25mm;
[n0055] 4)GPS天线为低精度天线;天线采用单馈电、单层正方形陶瓷天线;陶瓷片边长尺寸19mm;
[n0056] 案例实施技术效果如下:
[n0057] 1)集成天线效率、驻波比测试数据:
[n0058]
[n0059] 从测试数据上来看,天线的效率和驻波比均达到天线通讯要求。
[n0060] 2)集成天隔离度测试数据:
[n0061]
[n0062] 从测试结果上来看,天线之间的隔离度均大于15dB,满足天线通讯要求;
[n0063] 可见,本实施例中提供的5G车联网集成天线将5G天线、4G天线、V2X天线、GNSS天线集成与一体,5G天线向下兼容4G、3G,4G天线向下兼容3G、2G,意味着可同时满足两套4GTBOX工作(双主机);V2X副天线采用有源天线,弥补线损,有源部分电源与LNA共电源设计,无需新增电源及电源线束。基于车顶鲨鱼鳍结构,融合5G天线、V2X天线、4G天线、GPS天线共九个天线于一体,提升现有车载天线的通讯功能,通过合理布局天线结构,整体实现车载天线的集成化、小型化、低成本的特点,满足以下几点需求:
[n0064] 1)满足汽车5G/4G通讯、V2X通讯、定位通讯等方面的需求;
[n0065] 2)满足车顶鲨鱼鳍天线外形设计要求;
[n0066] 3)满足天线小型化要求,天线整体长度小于210mm;
[n0067] 4)满足V2X天线全向性要求。
[n0068] 需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用并列和递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[n0069] 还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[n0070] 对所公开的实施例的上述说明,本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或组合,使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求:
Claims (11)
[0001] 1.一种5G车联网集成天线,其特征在于,包括:
鲨鱼鳍壳体、底座、天线组件和PCB底板;
所述鲨鱼鳍壳体与所述底座形成空腔;
所述PCB底板位于所述空腔内,并位于所述底座表面;
所述天线组件位于所述PCB底板上;
其中,所述天线组件至少包括第一5G天线、第二5G天线、第三5G天线、第四5G天线、4G主天线、4G副天线、V2X主天线、V2X副天线和GNSS天线;
所述第二5G天线和所述第四5G天线分别设置在所述鲨鱼鳍壳体内所述空腔的头部,且分别设置在所述鲨鱼鳍壳体的中轴线两侧;
所述第一5G天线和所述第三5G天线分别设置在所述鲨鱼鳍壳体内所述空腔的中部,且分别设置在所述鲨鱼鳍壳体的中轴线两侧;
所述GNSS天线设置在所述鲨鱼鳍壳体的中轴线上,且在沿所述鲨鱼鳍壳体的中轴线的方向上,位于所述第一5G天线和所述第二5G天线之间;
所述V2X主天线和所述V2X副天线也均设置在所述鲨鱼鳍壳体的中轴线上,且所述V2X主天线设置在所述鲨鱼鳍壳体内所述空腔的尾部;
在沿所述鲨鱼鳍壳体的中轴线的方向上,所述V2X副天线设置在所述GNSS天线和所述第二5G天线之间;
所述4G主天线和所述4G副天线均设置在所述鲨鱼鳍壳体内所述空腔的尾部。
[0002] 2.根据权利要求1所述的5G车联网集成天线,其特征在于,所述4G主天线和所述4G副天线位于所述鲨鱼鳍壳体内所述空腔的最外侧。
[0003] 3.根据权利要求1所述的5G车联网集成天线,其特征在于,所述第一5G天线、所述第二5G天线、所述第三5G天线和所述第四5G天线均为MIMO天线。
[0004] 4.根据权利要求3所述的5G车联网集成天线,其特征在于,所述第一5G天线、所述第二5G天线、所述第三5G天线和所述第四5G天线均为矩形形状,长边范围为15mm~20mm,包括端点值;短边范围为10mm~15mm,包括端点值。
[0005] 5.根据权利要求1所述的5G车联网集成天线,其特征在于,所述V2X主天线的高度范围为50mm~65mm,包括端点值;所述V2X副天线的高度范围为15mm~50mm,包括端点值。
[0006] 6.根据权利要求1所述的5G车联网集成天线,其特征在于,所述4G主天线的高度范围为30mm~60mm,包括端点值;所述4G副天线的高度范围为20mm~50mm,包括端点值。
[0007] 7.根据权利要求1所述的5G车联网集成天线,其特征在于,所述GNSS天线为单馈电、单层正方形陶瓷天线,所述正方形陶瓷天线的边长小于20mm。
[0008] 8.根据权利要求1所述的5G车联网集成天线,其特征在于,所述鲨鱼鳍壳体为ABS壳体或PP壳体,所述鲨鱼鳍壳体为通过注塑工艺、机械加工或3D打印工艺形成的壳体。
[0009] 9.根据权利要求1所述的5G车联网集成天线,其特征在于,还包括防水胶垫,所述防水胶垫位于所述底座背离所述鲨鱼鳍壳体的一侧。
[0010] 10.根据权利要求1所述的5G车联网集成天线,其特征在于,所述PCB底板上包括多个电子元器件,所述电子元器件位于所述PCB底板背离所述天线组件的一侧,多个电子元器件用于为GNSS天线信号放大、V2X副天线信号放大;
还包括金属屏蔽罩,覆盖多个电子元器件。
[0011] 11.根据权利要求1所述的5G车联网集成天线,其特征在于,所述底座为钢铁底座、铝合金底座、镁合金底座。
类似技术:
公开号 | 公开日 | 专利标题
CN104183900B|2018-09-25|车辆用天线
US20130249748A1|2013-09-26|Antenna device, and moving body equipped with antenna device
JP3926089B2|2007-06-06|車載用平面アンテナ装置
US20120287009A1|2012-11-15|Solid antenna
US10096893B2|2018-10-09|Patch antennas
JP4907526B2|2012-03-28|マルチサービスアンテナシステムアセンブリ及びそのシステムを含むバックミラーアセンブリ及びそのバックミラーアセンブリを備える車両
US20210091455A1|2021-03-25|Metal shielding cover slot antenna and electronic device
GB2409772A|2005-07-06|Low profile antenna with end fed antenna trace formed upon a dielectric block mounted above PCB ground plane
CN211088492U|2020-07-24|一种低剖面的汽车玻璃天线
CN110299605A|2019-10-01|组合式车载鲨鱼鳍天线
CN102163767B|2014-09-24|一种共面集成的gps/its天线
TW200929686A|2009-07-01|Antenna module, speaker and portable electronic device
KR101784706B1|2017-10-12|차량용 8-밴드 샤크 안테나
KR101945070B1|2019-02-01|차량용 내장형 통합 안테나 모듈
CN214336919U|2021-10-01|一种5g车联网集成天线
KR101165910B1|2012-07-19|듀얼 패치 안테나 모듈
JP2007124016A|2007-05-17|統合アンテナ
CN101212080B|2012-01-04|有机介质天线
CN104183899A|2014-12-03|整合式车用天线
JP4242845B2|2009-03-25|平面アンテナ
AU2017405108B2|2021-05-13|MIMO antenna module
CN209948032U|2020-01-14|一种新型汽车天线
CN214280202U|2021-09-24|一种低剖面微带天线及车载电子标签
CN213936539U|2021-08-10|一种采用分立结构实现多天线mimo的车载组合天线
CN211150755U|2020-07-31|一种多功能支架镶嵌式鲨鱼鳍天线
同族专利:
公开号 | 公开日
引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|
2021-10-01| GR01| Patent grant|
优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
CN202120484222.0U|CN214336919U|2021-03-05|2021-03-05|一种5g车联网集成天线|CN202120484222.0U| CN214336919U|2021-03-05|2021-03-05|一种5g车联网集成天线|
[返回顶部]