CN103078170A - 天线组件 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车的天线组件，包括一个天线元件，该天线元件具有一个高于调频(FM)频率范围的谐振频率，用于接收调幅(AM)、FM和卫星数字音频无线电服务(SDARS)无线电信号中的至少一种。一个包括放大器电路的印刷电路板与所述天线元件电通信，用于放大由所述天线元件接收的无线电信号。一个具有大于60的品质值的集总元件被置于所述印刷电路板上，用于有效地增加可被所述天线元件接收的无线电信号的带宽。所有这些部件被置于小的、审美上令人愉悦的罩例如鲨鱼鳍形罩内。

Description

天线组件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年2月24日提交的标题为“Antenna Assembly”的第61/446,091号美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的全部公开内容被视为本申请公开内容的一部分，并由此以参引方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及用于车辆的天线。更具体地，本发明涉及用于车辆的包括被置于罩内的天线元件和印刷电路板放大器的天线。

背景技术

常规地，无线电天线被置于车辆外部，驾驶员和车辆外的其他人员都可清晰地看到。这些天线中的多种天线具有细长的杆状形状，从车辆的前部或后部向上延伸。然而，一些人发现这样的天线使人分心且缺乏视觉吸引力。另一种类型的车辆天线被嵌入车辆的后挡风玻璃的玻璃中。然而，该设计也可能具有其缺点，因为这种设计可能会干扰驾驶员透过后挡风玻璃的能见度，或者可能干扰同样可被嵌入后挡风玻璃中的加热(除霜)元件。还有一种类型的天线组件是上文讨论的鲨鱼鳍(sharkfin)形天线组件，它与细长杆类型的天线组件相比可能更具有视觉吸引力，但是与细长杆类型的天线组件相比可能具有降低的性能，和/或可能制造起来非常昂贵。

一种已知类型的用于车辆的鲨鱼鳍形天线组件在PCT申请公布文本No.WO2008/092312(下文中称作“‘312申请”)中示出。该‘312申请公开了一种具有嵌在罩内的弹簧(螺旋型元件)的天线组件。选择该弹簧的尺寸以在调频(FM)波段内的预定频率下提供谐振，在美国和欧洲，所述调频(FM)波段从约88.0MHz延伸到108.0MHz。由于该设计所要求的复杂度和体积，‘312申请的天线组件可能不能够有效地接收调幅(AM)和/或卫星数字音频无线电服务(SDARS)无线电信号。与其他已知的天线组件相比，该设计的复杂度还可能导致相对高的制造成本。

另一种已知类型的鲨鱼鳍形天线组件在欧洲专利No.EP2040335(下文中称作“‘335专利”)中示出。该天线组件包括其上印刷有迹线(trace)的印刷电路板，且该迹线用作天线元件。天线线圈直接附接至该印刷电路板并与该迹线电接触，即，该天线线圈是天线元件的一部分。该线圈的制造会是困难和/或昂贵的，这是因为所要求的高准确度和优化该天线元件的性能所要求的大尺寸。此外，由于该天线线圈的尺寸，还可能要求一个比原本可能理想的壳更大的壳。

又一种类型的鲨鱼鳍形天线组件在中国专利No.CN2909556Y(下文中称作“‘556专利”)中公开。该天线组件是偶极类型设计，并包括一个在FM频率范围内的一个预定频率下谐振的天线元件。‘556专利的设计主要为接收较高频率的信号而设计，但是该设计也可用于接收AM无线电信号。

上文讨论的天线中的每一个都关注于提供一种在FM频率范围内的一个预定频率下——例如在98.0MHz下——具有谐振的天线。然而，在这样的频率下获得谐振要求天线要么非常长，要么看上去非常长。‘312申请中教导的天线采用绕组线圈达到了该要求，由此使得该天线看上去比它的实际长度长。另一方面，‘335专利通过线圈以及通过印刷电路板上的非常宽的迹线的印刷实现了这种拉长。总之，通常需要额外的空间来实现在上述这样的频率下的谐振。此外，这些复杂结构可增加重量，增加成本和/或降低天线组件的性能。再者，上述天线元件的复杂结构还可导致行进在相对的水平方向上的电磁电流矢量的消除，这会进一步降低天线组件的性能。甚至，这些天线组件通常不适于接收SDARS无线电信号，因此，如果具有任何上述天线组件的车辆想要接收卫星无线电服务，可能需要额外的天线组件。如果卫星无线电天线组件被邻近于FM天线组件放置，则会由于两个天线组件之间的阴影效应而导致卫星天线组件的性能降低。

再者，由于上述天线组件的复杂度，这些天线组件可能具有低的回波损耗，这意味着天线元件所拾取的信号不被有效地传送至放大器而然后被传送至无线电设备上。

因此，仍然持续地需要一种改进的天线组件：该天线组件小，使得它可以安装在审美上令人愉悦的罩内；可以接收AM、FM和SDARS无线电信号；可以廉价地制造。

发明内容

根据本发明的至少一个方面，提供一种天线组件，该天线组件具有一个天线元件，该天线元件在一个高于调频(FM)频率范围的频率下谐振，用于接收调幅(AM)、FM和卫星数字音频无线电服务(SDARS)无线电信号中的至少一种。所述天线元件与一个印刷电路板电通信，该印刷电路板放大由所述天线元件接收的无线电信号。一个具有高品质值的集总元件被置于所述印刷电路板上，用于增加由所述天线元件接收的无线电信号的带宽。所述天线元件、印刷电路板和集总元件全都被置于一个罩内，该罩以审美上令人愉悦的方式被成形，例如以鲨鱼鳍形被成形。

由于所述集总元件被置于所述印刷电路板上，因此它可比其他已知天线组件的集总元件更小，且造价更低。此外，由于所述天线元件在这样一个高的频率下谐振，因此它不需要像其他已知的在相对较低的频率下谐振的天线元件一样长。因此，该天线组件与其他已知的天线组件相比可以更轻和/或更小，并可安装在更小、审美上更令人愉悦的罩内。

根据本发明的另一方面，所述集总元件具有大于60的品质值，且是线型感应器(wire-type inductor)或片型感应器(chip-typeinductor)。因此，所述集总元件为所述天线组件提供额外的功能性，并以最小成本极大地增加了所述天线元件可接收的信号的带宽。

附图说明

在结合附图考虑本发明时，通过参考下文的详细描述，本发明变得被更好地理解，随此本发明的这些和其他特征和优点将易于理解，附图中：

图1是安装在车顶上的示例性天线组件的立体正视图；以及

图2是罩被移除后的示例性天线组件的立体正视图。

具体实施方式

参考附图，图1和图2总体示出了根据本发明的至少一个方面构造的示例性天线组件20。天线组件20优选地供用在机动车22例如客车、卡车、公共汽车等上。然而，应理解，天线组件20可用在许多其他车辆或非车辆应用中。

示例性天线组件20包括接地底座24、印刷电路板26、天线元件28和罩30。接地底座24优选地由金属制成，并电接地至车辆的金属部件，例如车顶或行李箱。接地底座24包括至少一个从其向上延伸的接地柱32和至少一个支撑件34，所述接地柱用于接收和支撑印刷电路板26，所述支撑件用于支撑天线元件28。示例性支撑件34是L形的，其中短腿固定至接地底座24，长腿向上延伸以接合天线元件28。除了支撑天线元件28之外，支撑件34还防止天线元件28在罩30内发出嘎嘎声。尽管示例性接地底座24由金属制成，但是应理解，接地底座24可以由任何期望的材料——包括例如塑料——制成。

天线元件28可以采用任何期望的形状，并可消除或不消除任何电磁电流。天线元件28优选地由金属制成，并优选地通过冲压工艺或压制工艺形成。然而，应理解，天线元件28可以通过任何期望的工艺——包括例如挤压或机械加工——形成。示例性天线元件28具有一对相对的平坦侧面36，且该平坦侧面36被定向在竖直平面内。然而，应理解，天线元件28定向上的偏移是可预期的，即，平坦侧面36可以处于水平平面内，或处于介于水平平面和竖直平面之间的一个平面内。然而，当平坦侧面36被定向在一个不同于竖直平面的平面内时，天线元件28的性能可能会降低。还应理解，天线元件28可采用许多其他形状或形式，例如，天线元件可以是其上印刷有细长迹线的印刷电路板。

如图2中示出的，示例性天线元件28具有弓形形状，该弓形形状遵循示例性罩30(在图1中示出)的轮廓。然而，应理解，天线元件28可采用任何期望的形状。例如，天线元件28可延伸成之字形、不规则碎片形类型的形状或任何其他形状或环。

印刷电路板26也被称作印刷线路板，包括用于放大调幅(AM)、调频(FM)和/或卫星数字音频无线电服务(SDARS)信号以及将放大后的信号传送到车辆的无线电设备的电路。此外，集总元件38优选地是感应器，被置于印刷电路板26上。如将在下文进一步详细讨论的，集总元件38优选地具有一个非常高品质(Q)的感应器，用于提供天线元件28和印刷电路板26的放大器电路之间的阻抗匹配。由于集总元件38连同放大器电路一起被置于印刷电路板26上，因此它不是天线元件28的一个部件。

为了安装在小的、审美上令人愉悦的罩30内，天线元件28非常小，因此它在非常高的频率下谐振。在示例性实施方案中，天线元件28在200至400MHz之间的频率下谐振。因此，尽管天线元件28可运行在一个宽的频率范围内——该宽的频率范围包括AM(通常在250至1610kHz之间)、FM(通常在88.0至108MHz之间)和SDARS(通常在2.31至2.36GHz之间)无线电信号的范围，但是它不会在这些范围内的任一个内谐振。由于在AM、FM和SDARS无线电信号频率范围内没有谐振，天线元件28可在其本身的部分内或者在天线元件28与天线组件20的其他部件之间产生电容。上文描述的集总元件38通过共轭匹配技术来选择，以具有减小天线元件28的电容的电感。这样，集总元件38有效地增加可被天线元件28接收的频率的带宽，由此允许同一天线元件被用于接收AM、FM和SDARS无线电信号。

集总元件38优选地安装在印刷电路板26的表面上，在放大器电路的前端。集总元件38优选地是绕线型感应器(wire wound typeinductor)，以实现高Q值。然而，应理解，该感应器可以替代地为片型感应器。

如图2示出的，包括集总元件38的示例性印刷电路板26优选地定向在竖直平面内，以使得接近接地底座24的部件的数量最少。此外，该定向允许罩30具有更造型优美的、审美上更令人愉悦的形状，例如鲨鱼鳍形状。然而，应理解，印刷电路板26可以任何期望的取向被安装。

明显地，根据上述教导，本发明的许多改型和变体是可能的，且这些改型和变体可以不同于具体描述的方式的方式实施而同时在随附权利要求书的范围内。

Claims (16)

1.一种天线组件，包括：

一个罩；

一个天线元件，该天线元件具有一个高于调频频率范围的谐振频率，用于接收调幅、调频和卫星数字音频无线电服务信号中的至少一种，且其中所述天线元件被置于所述罩内；

一个印刷电路板，该印刷电路板被置于所述罩内并与所述天线元件电通信，用于接收来自所述天线元件的无线电信号；以及

一个集总元件，该集总元件具有高品质值且被置于所述印刷电路板上，用于增加被所述天线元件接收的无线电信号的带宽。

2.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述集总元件具有大于60的品质因数。

3.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述印刷电路板被定向在一个竖直平面内。

4.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述罩具有鲨鱼鳍形状。

5.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述印刷电路板包括放大器电路，该放大器电路用于放大调幅、调频和卫星数字音频无线电服务信号中的所述至少一种。

6.根据权利要求5所述的天线组件，其中所述感应器被电气地置于所述印刷电路板的所述放大器电路的前端。

7.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述天线元件延伸成弓形形状，并具有一对相对的平坦侧面。

8.根据权利要求7所述的天线组件，其中所述天线元件的所述平坦侧面被定向在一个竖直平面内。

9.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述天线元件具有200至400MHz之间的谐振频率。

10.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述天线元件被配置为接收调幅、调频和卫星数字音频无线电服务信号。

11.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述集总元件是线型感应器。

12.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述集总元件是片型感应器。

13.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述天线元件和所述印刷电路板被安装在一个接地底座上。

14.根据权利要求13所述的天线组件，其中所述接地底座包括至少一个接地柱，所述接地柱向上延伸以接合所述印刷电路板。

15.根据权利要求13所述的天线组件，其中所述接地底座包括至少一个支撑件，所述支撑件向上延伸以接合所述天线元件。

16.根据权利要求15所述的天线组件，其中所述至少一个支撑件具有L形状。

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