一种鲨鱼鳍天线及包括鲨鱼鳍天线的天线系统和车辆的制作方法

1.本发明总体上涉及车辆技术领域，更具体地，涉及一种鲨鱼鳍天线、包括鲨鱼鳍天线的天线系统和车辆。


背景技术：

2.鲨鱼鳍天线以其优美的外形和优异的性能被广泛应用于汽车通信系统中。在鲨鱼鳍天线中，通常设计偶极子、单极子和贴片天线来覆盖不同的通信频段。通常一个鲨鱼鳍天线包括多个独立的天线单元，并通过多根线缆分别连接到不同的天线单元。
3.目前通过设置与馈送板连接的多个辐射分支来解决多线缆的问题，例如，中国专利公开号为cn1802772a的专利文献公开了一种多频带分支辐射天线元件，其利用与馈送板相互连接的多个辐射分支提供多频带天线元件，并由此提供具有单馈送的多频带天线元件。
4.发明人认识到，目前的已有方案尚存在进一步改进的空间以提供更紧凑以及满足通信需求的天线单元。


技术实现要素：

5.本公开总结了实施例的各方面，并且不应当用于限制权利要求。根据在此描述的技术可设想到其他实施方式，这对于本领域普通技术人员来说在研究以下附图和具体实施方式后将是显而易见的，并且这些实施方式意图被包含在本技术的范围内。
6.本技术的发明人认识到，需要一种鲨鱼鳍天线，该鲨鱼鳍天线能够在多个频段进行通信，从而减少与接收机连接的电缆数量，节省制作的成本；另外，通过设置反射器与引向器的位置，能够使得定向增益更大，从而满足新的3gpp要求。
7.根据本发明，提供了一种鲨鱼鳍天线，包括：
8.基板和设置在基板上的多个辐射支路，多个辐射支路包括：
9.第一辐射支路，配置用于在第一谐振频段的第一部分和第二谐振频段作为发射器；
10.设置在第一辐射支路一侧的第二辐射支路，配置为在第一谐振频段的第一部分作为第二发射器，在第二谐振频段作为反射器；以及
11.设置在第一辐射支路另一侧的第三辐射支路，配置为在第二谐振频段作为引向器。
12.根据本发明的一个实施例，第三辐射支路与第一辐射支路的距离小于第二辐射支路与第一辐射支路的距离。
13.根据本发明的一个实施例，第一辐射支路和第二辐射支路之间的距离小于第二谐振频段对应的波长的一半。
14.根据本发明的一个实施例，第一辐射支路和第三辐射支路之间的距离小于第二谐振频段对应的波长的四分之一。
15.根据本发明的一个实施例，多个辐射支路还包括：设置在第一辐射支路与第二辐射支路之间的第四辐射支路，配置用于在第一谐振频段的第二部分作为发射器。
16.根据本发明的一个实施例，多个辐射支路还包括：设置在第四辐射支路与第二辐射支路之间的调试器，配置用于在第二谐振频段进行阻抗匹配。
17.根据本发明的一个实施例，第四辐射支路包括：第四辐射主体；以及从第四辐射主体向侧边延伸的突出部。
18.根据本发明的一个实施例，突出部相对于第四辐射主体向第二辐射支路延伸。
19.根据本发明的一个实施例，第一辐射支路包括：第一辐射主体；以及连接部，连接部连接第一辐射主体和第四辐射支路。
20.根据本发明的一个实施例，连接部的长度小于第二谐振频段对应的波长的八分之一。
21.根据本发明的一个实施例，第一辐射主体和连接部的长度之和与第三辐射支路的长度相同。
22.根据本发明，提供了一种天线系统，包括鲨鱼鳍天线，鲨鱼鳍天线包括基板和设置在基板上的多个辐射支路，多个辐射支路包括：
23.第一辐射支路，配置用于在第一谐振频段的第一部分和第二谐振频段作为发射器；
24.设置在第一辐射支路一侧的第二辐射支路，配置为在第一谐振频段的第一部分作为第二发射器，在第二谐振频段作为反射器；以及
25.设置在第一辐射支路另一侧的第三辐射支路，配置为在第二谐振频段作为引向器。
26.根据本发明的一个实施例，第三辐射支路与第一辐射支路的距离小于第二辐射支路与第一辐射支路的距离。
27.根据本发明的一个实施例，第一辐射支路和第二辐射支路之间的距离小于第二谐振频段对应的波长的一半。
28.根据本发明的一个实施例，第一辐射支路和第三辐射支路之间的距离小于第二谐振频段对应的波长的四分之一。
29.根据本发明的一个实施例，多个辐射支路还包括：设置在第一辐射支路与第二辐射支路之间的第四辐射支路，配置用于在第一谐振频段的第二部分作为发射器。
30.根据本发明的一个实施例，多个辐射支路还包括：设置在第四辐射支路与第二辐射支路之间的调试器，配置用于在第二谐振频段进行阻抗匹配。
31.根据本发明的一个实施例，第四辐射支路包括：第四辐射主体；以及从第四辐射主体向侧边延伸的突出部。
32.根据本发明的一个实施例，第一辐射支路包括：第一辐射主体；以及连接部，连接部连接第一辐射主体和第四辐射支路。
33.根据本发明，还提供了一种车辆，车辆包括如上任一项的鲨鱼鳍天线。
附图说明
34.为了更好地理解本发明，可以参考以下附图中所示的实施例。附图中的部件不一
定按比例绘制，并且可以省略相关的元件，或者在一些情况下比例可能已经被放大，以便强调和清楚地示出本文描述的新颖特征。另外，如本领域中已知的，系统部件可以被不同地布置。此外，在附图中，贯穿几个视图，相同的附图标记表示相应的部分。
35.图1示出了根据本发明一实施例的鲨鱼鳍天线的示意图；
36.图2a示出了根据本发明一实施例的鲨鱼鳍天线在第一谐振频段的第一部分的电场面增益示意图；
37.图2b示出了根据本发明一实施例的鲨鱼鳍天线在第一谐振频段的第一部分的磁场面增益示意图；
38.图3a示出了根据本发明一实施例的鲨鱼鳍天线在第二谐振频段的电场面增益示意图；
39.图3b示出了根据本发明一实施例的鲨鱼鳍天线在第二谐振频段的磁场面增益示意图；
40.图4示出了包括根据本发明一实施例的鲨鱼鳍天线的机动车辆的示意图。
具体实施方式
41.以下描述了本公开的实施例。然而，应该理解，所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采取各种替代形式。附图不一定按比例绘制；某些功能可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任何一个附图所示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中所示的特征组合以产生没有明确示出或描述的实施例。所示特征的组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，与本公开的教导相一致的特征的各种组合和修改对于某些特定应用或实施方式可能是期望的。
42.与传统的伸缩天线、鞭型天线及汽车玻璃天线相比，鲨鱼鳍天线集成了gps(全球定位系统)、fm(收音机)、gsm(全球移动通讯系统)等各种汽车电子功能。另外，天气干燥时，汽车容易产生静电，鲨鱼鳍天线充分利用电子走尖端的特性，将静电电子导入到鲨鱼鳍天线的尾尖上释放，无论将鲨鱼鳍天线安装在车上的任何位置，都可以达到减少车表静电的作用。目前一些鲨鱼鳍天线至少包括5个天线单元：例如2个lte频段天线单元、1个gnss频段天线单元和2个v2x天线单元，所以每个天线连接到接收机至少需要5根电缆。另一方面，v2x通信的规范在即将发布的3gpp版本中更加严格。目前的v2x天线设计是全方位的，不能满足v2x定向的应用要求。发明人意识到存在进一步改进鲨鱼鳍天线设计的空间。比如发明人意识到发射器和反射器放置的位置与引向器的设置应进一步得到重视。
43.在目前常用的通信频段中，lte频段是一般通信频段，主要包括1.71ghz～2.7ghz，v2x频段是车辆与车辆之间的通信频段，主要包括5.905ghz～5.925ghz。基于背景技术中提到的现有方案的若干问题，发明人认识到，可以将两个频段结合到一个辐射支路上，以节省天线到接收机之间的相应线缆及相应生产和装配成本，并通过配置各辐射支路的布局来进一步提高天线的定向增益。
44.根据本发明的一个方面，提供了一种鲨鱼鳍天线101，参考图1所示。在图1所示的实施例中，鲨鱼鳍天线101包括基板1和设置在基板1上的多个辐射支路。多个辐射支路包
括：第一辐射支路21，配置用于在第一谐振频段的第一部分和第二谐振频段作为发射器；设置在第一辐射支路21一侧的第二辐射支路22，配置为在第一谐振频段的第一部分作为第二发射器，在第二谐振频段作为反射器；以及设置在第一辐射支路21另一侧的第三辐射支路23，配置为在第二谐振频段作为引向器。根据本发明的一些实施例，第一谐振频段的第一部分包括2.6～2.7ghz，第二谐振频段包括5.905ghz～5.925ghz。
45.在本发明的一些实施例中，基板1可以是pcb(printed circuit board，印制电路板)基材，pcb可以是电子元器件的支撑体，也可以是电子元器件电气连接的载体，因此，采用pcb基材作为基板1可以更好的支撑在基板1上的电子元器件，也可以让设置在基板1上的电子元器件更好地连接。具体的，本实施例中的基板1可以采用fr4材料。但是，这并不是对基板1材料的限制，在其他的实施例中，基板1可以采用其他的材料。
46.第二辐射支路22和第三辐射支路23设置在第一辐射支路21的两侧，在第一谐振频带的第一部分，第一辐射支路21作为第一发射器，第二辐射支路22作为第二发射器，可以增强第一辐射支路21发射的信号强度。在第二谐振频带，第二辐射支路22作为反射器，第三辐射支路23作为引向器，由于反射器和引向器的双重作用，使得在第二谐振频带的定向增益进一步增大。
47.在本发明的一些实施例中，第三辐射支路23与第一辐射支路21的距离小于第二辐射支路22与第一辐射支路21的距离。在本实施例中，第三辐射支路23与第一辐射支路21的距离可以调整，以获得最大的增益，同样的，第二辐射支路22与第一辐射支路21的距离也是可以调整的，但是第三辐射支路23与第一辐射支路21的距离需要小于第二辐射支路22与第一辐射支路21的距离。由此可以实现将第二辐射支路22在第一谐振频段的第一部分配置为第二发射器，在第二谐振频段配置为反射器，将第三辐射支路23在第二谐振频段配置为引向器。
48.在本发明的一些实施例中，第一辐射支路21和第二辐射支路22之间的距离小于第二谐振频段对应的波长的一半。由于第二谐振频段是包括5.905～5.925ghz的区间，在本实施例中，可以采用中间值5.915ghz来计算波长。
49.在本发明的一些实施例中，第一辐射支路21和第三辐射支路23之间的距离小于第二谐振频段对应的波长的四分之一。第一辐射支路21与第三辐射支路23之间的距离小于第一辐射支路21和第二辐射支路22之间的距离，在第一辐射支路21和第二辐射支路22之间的距离小于第二谐振频段对应的波长的一半的基础上，可以设置第一辐射支路21和第三辐射支路23之间的距离小于第二谐振频段对应的波长的四分之一，由此可以获得较佳天线发射效果。当然，在其他的实施例中，可以设置第一辐射支路21和第三辐射支路23之间的距离小于五分之一、六分之一或者七分之一等。
50.在本发明的一些实施例中，鲨鱼鳍天线101的多个辐射支路还包括：设置在第一辐射支路21与第二辐射支路22之间的第四辐射支路24，配置用于在第一谐振频段的第二部分作为发射器。由于第一辐射支路只能在第一谐振频段的部分作为发射器，为了完全覆盖第一谐振频段，因此，可以设置第四辐射支路24。第四辐射支路24可以在第一谐振频段的第二部分作为发射器，第一谐振频段的第二部分例如可以包括1.71ghz～2.6ghz。在本发明的一些实施例中，第四辐射支路24可以与电缆线接口11连接。
51.在本发明的一些实施例中，鲨鱼鳍天线101的多个辐射支路还包括：设置在第四辐
射支路24与第二辐射支路22之间的调试器3，配置用于在第二谐振频段进行阻抗匹配。阻抗匹配主要用于传输线上，来达到所有高频的微波信号都能传到负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升效益。阻抗匹配一般有两种方式，一种是透过改变阻抗力，另一种则是调整传输线的波长。本发明实施例中，可以将调试器3设置在第四辐射支路24的末端并与第四辐射支路24连接。
52.在本发明的一些实施例中，第四辐射支路24包括：第四辐射主体241；以及从第四辐射主体241向侧边延伸的突出部242。理论上，第四辐射主体241可以纵向延伸，但是这样会造成基板的高度过高，并没有充分利用基板上的空间，因此，可以设置第四辐射主体241向侧边延伸，以尽量节省基板空间。
53.在本发明的一些实施例中，突出部242相对于第四辐射主体241向第二辐射支路22延伸。突出部242可以单独向第二辐射支路22所在的一侧延伸，也可以单独向第三辐射支路23所在的一侧延伸，还可以分别向两侧延伸。在本发明一些进一步的实施例中，为了将对第一辐射支路21的影响降到最小，可以设置突出部242相对于第四辐射主体241向第二辐射支路22延伸。
54.在本发明的一些实施例中，第一辐射支路21包括：第一辐射主体211；以及连接部212，连接部212连接第一辐射主体211和第四辐射支路24。第一辐射支路21和第四辐射支路24连接，可以减少整个基板的尺寸并能实现更好的信号发射效果。但是，为了避免第一辐射支路21和第四辐射支路24连接过多造成的相互影响，可以在第一辐射支路21中——例如在接近下端的位置——设置连接部212，通过连接部212将第一辐射支路21的第一辐射主体211和第四辐射支路24进行连接。
55.在本发明的一些实施例中，第一辐射主体211和连接部212的长度之和与第三辐射支路23的长度相同。在本发明公开的范围内，这里的“相同”并不是指完全相同，而是指大致相同，也即是第一辐射主体211和连接部212的长度之和与第三辐射支路23的长度相差不超过阈值即可，阈值可以例如是5％。在第一辐射主体211和连接部212的长度之和与第三辐射支路23的长度大致相同的情况下，第三辐射支路23作为引向器的效果较佳。
56.在本发明的一些实施例中，连接部212的长度小于第二谐振频段对应的波长的八分之一。由于第一辐射主体211和连接部212的长度之和与第三辐射支路23的长度大致相同，为了不影响第一辐射支路21发射信号的强度，可以将连接部212的长度设置为在允许范围之内的最短长度，例如可以小于第二谐振频段对应的波长的八分之一。
57.根据本发明的一个具体实施例，鲨鱼鳍天线包括基板和设置在基板上的多个辐射支路。多个辐射支路包括：第一辐射支路，配置用于在2.6～2.7ghz和5.905～5.925ghz作为发射器；第二辐射支路，设置在第一辐射支路左侧，配置为在2.6～2.7ghz作为第二发射器，在5.905～5.925ghz作为反射器；第三辐射支路，设置在第一辐射支路右侧，配置为在5.905～5.925ghz作为引向器；第四辐射支路，设置在第一辐射支路与第二辐射支路之间并与第一辐射支路连接，配置用于在1.71～2.6ghz作为发射器；以及设置在第四辐射支路末端的调试器。
58.第一辐射支路包括第一辐射主体和连接部，连接部连接第一辐射主体和第四辐射支路。第四辐射支路包括第四辐射主体和从第四辐射主体向左侧延伸的突出部。第三辐射支路与第一辐射支路的距离小于第二辐射支路与第一辐射支路的距离。这里“第三辐射支
路与第一辐射支路的距离”是指第三辐射支路的中轴线与第一辐射主体中轴线的距离，“第二辐射支路与第一辐射支路的距离”是指第二辐射支路的中轴线与第一辐射主体中轴线的距离。
59.本实施例中的第一谐振频段为lte频段，在lte频段的1.71～2.6ghz，第四辐射支路作为发射器，用于信号的发射和接收；在lte频段的2.6～2.7ghz，第一辐射支路作为发射器，第二辐射支路作为第二发射器；本实施例中的第二谐振频段为v2x频段，在v2x频段(即5.905～5.925ghz)，第一辐射支路作为发射器；第二辐射支路作为反射器，可以增强第一辐射支路向右的增益；第三辐射支路作为引向器，可以进一步增强第一辐射支路向右的增益；调试器可以进行阻抗匹配，可以进一步增强第一辐射支路的增益。
60.图2a示出了根据本发明一实施例的鲨鱼鳍天线在第一谐振频段的第一部分的电场面增益示意图。图2b示出了根据本发明一实施例的鲨鱼鳍天线在第一谐振频段的第一部分的磁场面增益示意图。如图2a所示，在第一谐振频段的第一部分(2.7ghz)的电场面的增益近似为圆，也即是全向辐射，最大增益点为(180deg，-1.5439dbi)，也即是方位角为180deg时，增益最大为-1.5439dbi。如图2b所示，在第一谐振频段的第一部分(2.7ghz)的磁场面的最大增益点为(-55deg，3.21639dbi)。
61.图3a示出了根据本发明一实施例的鲨鱼鳍天线在第二谐振频段的电场面增益示意图。图3b示出了根据本发明一实施例的鲨鱼鳍天线在第二谐振频段的磁场面增益示意图。如图3a所示，在第二谐振频段(5.915ghz)的电场面的增益向一个方向突出，也即是定向辐射，最大增益点为(0deg，3.83026dbi)，也即是方位角为0deg时，增益最大为3.83026dbi。如图3b所示，在第二谐振频段(5.915ghz)的磁场面的最大增益点为(75deg，8.02181dbi)。由此可以说明，本发明实施例可以在第二谐振频段产生定向辐射，且反射器和引向器可以提高增益。其中，图2a、图2b、图3a和图3b中的far field表示电场面，farfield1表示电场面增益的边界，theta realised gain表示坐标实现增益。
62.根据本发明的在再一个方面，还提供了一种包括鲨鱼鳍天线101的天线系统。鲨鱼鳍天线101包括基板1和设置在基板1上的多个辐射支路，多个辐射支路包括：第一辐射支路21，配置用于在第一谐振频段的第一部分和第二谐振频段作为发射器；设置在第一辐射支路21一侧的第二辐射支路22，配置为在第一谐振频段的第一部分作为第二发射器，在第二谐振频段作为反射器；以及设置在第一辐射支路21另一侧的第三辐射支路23，配置为在第二谐振频段作为引向器。
63.应当理解，在不相互冲突的情况下，以上针对根据本发明的鲨鱼鳍天线101阐述的所有实施方式、特征和优势同样地适用于根据本发明的天线系统。也就是说，上面所述的鲨鱼鳍天线101的所有实施例及其变化都可以直接移转应用于根据本发明的天线系统中，并直接结合于此，为了本公开的简洁起见，在此不再重复阐述。
64.根据本发明的又一个方面，还提供了一种车辆110，如图4所示。车辆110包括鲨鱼鳍天线101。鲨鱼鳍天线101包括基板1和设置在基板1上的多个辐射支路，多个辐射支路包括：第一辐射支路21，配置用于在第一谐振频段的第一部分和第二谐振频段作为发射器；设置在第一辐射支路21一侧的第二辐射支路22，配置为在第一谐振频段的第一部分作为第二发射器，在第二谐振频段作为反射器；以及设置在第一辐射支路21另一侧的第三辐射支路23，配置为在第二谐振频段作为引向器。本领域技术人员可以理解，鲨鱼鳍天线101在车中
的位置不受限制，例如可以将鲨鱼鳍天线101设置在前车顶，也可以将鲨鱼鳍天线101设置在后车顶。
65.应当理解，在不相互冲突的情况下，以上针对根据本发明的鲨鱼鳍天线101阐述的所有实施方式、特征和优势同样地适用于根据本发明的车辆110。也就是说，上面所述的鲨鱼鳍天线101的所有实施例及其变化都可以直接移转应用于根据本发明的车辆110中，并直接结合于此，为了本公开的简洁起见，在此不再重复阐述。
66.综上，相比于现有技术，本发明提出了一种鲨鱼鳍天线101和相应的车辆110，本发明的方案能够在多个频段进行通信，从而减少与接收机连接的电缆数量，节省制作的成本；另外，通过设置反射器与引向器的位置，能够使得定向增益更大，从而满足新的3gpp要求。
67.在技术上可行的前提下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，从而形成本发明范围内的另外实施例。
68.在本技术中，反意连接词的使用旨在包括连接词。定或不定冠词的使用并不旨在指示基数。具体而言，对“该”对象或“一”和“一个”对象的引用旨在表示多个这样对象中可能的一个。此外，可以使用连接词“或”来传达同时存在的特征，而不是互斥方案。换句话说，连接词“或”应理解为包括“和/或”。术语“包括”是包容性的并且具有与“包含”相同的范围。
69.上述实施例是本发明的实施方式的可能示例，并且仅是为了使本领域技术人员清楚地理解本发明的原理而给出。本领域技术人员应当理解：以上针对任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的整体构思下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以彼此进行组合，并产生如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在具体实施方式中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明所要求的保护范围之内。