一种车载天线装置的制作方法

1.本公开涉及一种车载天线装置，属于车载通信技术领域。


背景技术：

2.现有车辆大多数都安装有车载通信系统，从而便于为用户提供无线局域网，使得用户能够与外界进行数据交互，以提升用户使用体验。
3.其中，现有的车载通信系统的天线具有两种安装方式，一种安装方式是将天线安装在车顶位置，通信单元可以安装在车内的固定位置，天线与通信单元通过馈线连接。随着馈线长度的增加，使得无线通信信号会在馈线和接头产生一定的损耗。例如，在高铁上用于连接天线与通信单元的馈线长达20米，使得无线通信信号损耗约5db；在公交车上用于连接天线与通信单元的馈线长约5米，使得无线通信信号的损耗约2db。
4.另一种安装方式是将车载通信系统的天线安装在车辆内部，此时无线通信信号在穿过车体过程中会产生较大的损耗。


技术实现要素：

5.本公开所要解决的技术问题在于提供一种车载天线装置。
6.为了实现上述目的，本公开采用下述技术方案：
7.一种车载天线装置，包括通信单元、天线单元、路由交换单元和电源单元，所述通信单元一方面分别连接所述路由交换单元，另一方面连接所述天线单元，所述电源单元分别连接所述通信单元和所述路由交换单元。
8.其中较优地，所述车载天线装置还包括定位单元，所述定位单元一方面分别连接所述路由交换单元和所述电源单元，另一方面连接所述天线单元。
9.其中较优地，所述车载天线装置还包括用于包裹所述通信单元、所述路由交换单元、所述定位单元和所述电源单元的壳体，所述壳体外部设置所述天线单元。
10.其中较优地，所述通信单元包括至少一个通信模组，每个所述通信模组一方面与所述路由交换单元连接，另一方面通过馈线与所述天线单元连接。
11.其中较优地，每个所述通信模组分别设置有sim卡接口，所述sim卡接口连接sim卡电路。
12.其中较优地，所述天线单元包括定位天线与通信天线，所述定位天线与所述通信天线通过馈线分别与相应的通信模组连接。
13.其中较优地，所述天线单元包括定位天线与通信天线，所述定位天线通过馈线与所述定位单元连接，所述通信天线通过馈线与所述通信单元连接。
14.其中较优地，每个通信模组分别连接至少一根通信天线。
15.其中较优地，所述路由交换单元设置有用于为支持poe供电和数据传输的以太网接口，以及用于调试的系统调试接口，所述以太网接口连接车辆内的车载服务器，所述系统调试接口连接调试终端。
16.其中较优地，所述电源单元采用直流转直流电源实现。
17.本公开所提供的车载天线装置将天线单元和通信单元集成在一起，使得本车载天线装置具有通信功能，节省车载通信设备的安装空间。将该天线装置安装在车辆外部，解决了车厢屏蔽导致的信号衰减问题。并且，天线单元和通信单元通过短馈线直接连接，有效降低天线至通信设备间馈线和接头导致的无线通信信号损耗。此外，该车载天线装置还支持poe供电，并可以实现对车辆的定位。
附图说明
18.图1为本公开所提供的车载天线装置的原理示意图；
19.图2为本公开所提供的车载天线装置中，通信模组及外围电路的原理图；
20.图3为本公开所提供的车载天线装置中，sim卡电路的原理图；
21.图4为本公开所提供的车载天线装置中，主天线接口电路的原理图；
22.图5为本公开所提供的车载天线装置中，辅天线接口电路的原理图；
23.图6为本公开所提供的车载天线装置中，定位天线接口电路的原理图。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施例对本公开的技术内容做进一步的详细说明。
25.如图1所示，本公开所提供的车载天线装置，包括通信单元1、天线单元2、路由交换单元3、定位单元4和电源单元5，通信单元1与定位单元4一方面分别连接路由交换单元3，另一方面通信单元1与定位单元4分别连接天线单元2，电源单元5分别连接通信单元1、路由交换单元3和定位单元4。其中，通信单元1、路由交换单元3、定位单元4和电源单元5设置在壳体的内部，天线单元2设置在壳体的外部。
26.需要强调的是，本公开所提供的车载天线装置主要设置在车辆外部且位于车辆的顶部位置，通过该车载天线装置的各单元不仅实现为车辆的车载服务器提供联网功能，使得车载服务器可以实现车地数据传输。因此，对用于包裹车载天线装置各单元的壳体的结构不做限制，该壳体可以根据实际车辆的需求进行设计。
27.如图1所示，通信单元1包括一个或多个通信模组11及其外围电路(如图2示出的一个通信模组11及其外围电路)；每个通信模组11一方面通过usb差分信号线与路由交换单元3连接，用于车地通信。每个通信模组11另一方面通过馈线直接与天线单元2连接，由于每个通信模组与天线单元2位于同一个车载天线装置上，因此每个通信模组与天线单元2之间的馈线长度很短，使得无线通信信号的损耗低于1db基本可以忽略不计。
28.通信单元1可根据应用需求(网络带宽、数据传输速率的需求)扩展通信模组的数量，以增强通信传输能力。通信单元1支持2g/3g/4g/5g等多种通信制式，每个通信模组对外提供1个sim卡接口23，该sim卡接口23连接sim卡电路(如图3示出的sim卡电路)，用于连接移动、联通或电信3大运营商的sim卡,通过sim卡实现移动、联通或电信网络的连接，实现车辆内的车载服务器的数据传输，从而为用户提供网络服务。例如，将本车载天线装置设置在公交车、地铁或高铁外部的车顶上，即可实现为车载服务器提供车地传输服务。
29.天线单元2包括定位天线21和通信天线22。定位天线21通过馈线直接与定位单元4连接，用于定位车辆的位置。其中，定位天线21可以采用支持gps、北斗、glonass等卫星定位
通信的天线。同样，与定位天线21连接的定位单元4相应的支持gps、北斗、glonass等多种卫星定位系统，用于接收定位天线21的信号并解码提取出车辆的实时地理位置和时间信息，然后通过路由交换单元3传输到车载服务器，从而完成对车辆的定位。例如，可以通过车载服务器将获取的车辆的实时地理位置和时间信息发送至车辆运营管理中心，从而便于工作人员实时掌握车辆的所在位置信息。
30.需要强调的是，在本公开所提供的车载天线装置中，当每个通信模组11支持gps、北斗、glonass等多种卫星定位功能时，可以无需额外设置定位单元4，只需将每个通信模组11通过馈线与定位天线21连接，通过通信模组11接收定位天线21的信号并解码提取出车辆的实时地理位置和时间信息，然后通过路由交换单元3传输到车载服务器，从而完成对车辆的定位。
31.此外，通信模组11与定位天线21、通信天线22的连接方式根据实际产品配置的功能而定。例如，当通信模组11没有设置相应的天线接口(定位天线和通信天线接口)时，可以将通信模组11与相应的定位天线和通信天线接口电路连接，从而实现通信模组与相应的天线(定位天线和通信天线)建立连接。当通信模组11设置有相应的天线接口时，可以将通信模组11通过馈线直接与相应的天线连接。
32.为了提升基站到本车载天线装置的下行数据传输速率，可以将每个通信模组11分别连接多根通信天线22。例如，可以将采用2g/3g/4g通信制式的通信模组11分别连接2根通信天线22，其中1根通信天线22为主天线，用于接收和发送信号，另1根通信天线22为辅天线，用于只接收信号。还可以将采用5g通信制式的通信模组11分别连接4根通信天线22，其中2根用于接收和发送信号，另外2根仅用于接收信号。因此，在不考虑基站到本车载天线装置的下行数据传输速率的情况下，可以将每个通信模组11分别连接1根主通信天线，即可实现数据传输。
33.路由交换单元3，用于路由、数据转发和配置管理。该路由交换单元3可以采用通用的cpu、mcu或者mcu加专用网络交换芯片实现。并且，路由交换单元3对外还提供2个以太网接口，其中一个以太网接口为用于为支持poe供电的以太网接口，该以太网接口连接车辆内的车载服务器，通过该以太网接口实现车载服务器的数据传输的同时接收车载服务器提供的poe受电，即poe输入电源用于为本车载天线装置的通信单元1、路由交换单元3和定位单元4供电和高速数据传输；另一个以太网接口为系统调试接口，该系统调试接口连接调试终端，用于完成对本车载天线装置的参数调试。其中，调试终端可以为台式电脑、笔记本电脑等可以进行参数调试的终端。
34.电源单元5，可以采用直流转直流电源，用于将poe输入电源转换成直流电源，通过整流、滤波、降压稳压处理后输出给本车载天线装置的通信单元1、路由交换单元3和定位单元4进行供电。即车辆内的车载服务器通过路由交换单元3的一个以太网接口向电源单元5输出预设直流电压(如48v直流电压)，该直流电压通过电源单元5转换成所需的直流电压(如12v直流电压)后，分别输出到通信单元1、路由交换单元3和定位单元4，以实现为各单元进行供电。
35.下面以通信单元采用一个4g通信制式且具有定位功能的通信模组11，该通信模组11分别连接1根主通信天线和1根辅通信天线为例，对本公开所提供的车载天线装置的工作原理进行说明。
36.如图2～6所示，通信模组11的电压引脚vbat_bb和vbat_rf分别连接经电源单元5输出转换的直流电源(例如4.2v直流)，通信模组11的差分信号引脚usb_dm和usb_dp分别连接路由交换单元3，通信模组11的数据引脚usim_data、时钟引脚usim_clk和复位引脚usim_rst与图3示出的sim卡电路对应连接，通信模组11的主天线引脚ant_main与图4示出的主天线接口电路连接，通信模组11的辅天线引脚ant_div与图5示出的辅天线接口电路连接，通信模组11的定位天线引脚ant_gnss与图6示出的定位天线接口电路连接，路由交换单元3连接电源单元5。其中，图2～6是示出的通信模组11、sim卡电路和各天线接口电路的结构为现有成熟技术，在此不再赘述。
37.将移动、联通或电信sim卡中任意一个插入到通信模组11的sim卡接口中，并将本车载天线装置通电，此时本车载天线装置自动拨号连接运营商所提供的网络；一方面，通过主通信天线和辅通信天线同时接收网络侧设备的数据并通过通信模组11传输到路由交换单元3，经过路由交换单元3将所接收的数据传输到车载服务器。同样，车载服务器通过路由交换单元3将其要发送的数据经通信模组11传输到主通信天线，经主天线发送至网络侧设备。另一方面，由于车载服务器会连接车内相应的路由器，因此还可以通过本车载天线装置为车辆内部提供局域网服务。本车载天线装置实现定位功能同上面对具有定位功能的通信模组的功能描述，在此不再赘述。
38.本公开所提供的车载天线装置将天线单元和通信单元集成在一起，使得本车载天线装置具有通信功能，节省车载通信设备的安装空间。将该天线装置安装在车辆外部，解决了车厢屏蔽导致的信号衰减问题。并且，天线单元和通信单元通过短馈线直接连接，有效降低天线至通信设备间馈线和接头导致的无线通信信号损耗。此外，该车载天线装置还支持poe供电，并可以实现对车辆的定位。
39.以上对本公开所提供的车载天线装置进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本公开实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本公开专利权的保护范围。