OBU天线模块及分体式前装车载单元的制作方法

obu天线模块及分体式前装车载单元
技术领域
1.本实用新型涉及智能交通设备领域，尤其涉及一种obu天线模块及分体式前装车载单元。


背景技术：

2.etc(electronic toll collection)车载装置以及obu(on-board unit)车载单元越来越广泛地利用在车辆中。传统的后装obu天线模块与obu主模块集成在一起，占用体积较大，且由于车型不同带来的安装角度不同，导致同一型号obu在安装后性能可能会出现一定的差异。
3.而前装obu车载单元采用将obu天线模块与obu主模块分离开来，再使用射频线缆连接两者的形式。这样obu天线模块占位较小，可以根据不同车型安装在不同的位置，尽量避开周围有各种金属器件等不利布局，为天线获得更好的收发性能提供灵活的安装选项。
4.但是目前前装的obu天线模块尺寸仍具有一定的体积，未能更好地避开车辆内周围的金属器件。


技术实现要素：

5.针对现有技术中上述的缺陷，本实用新型要解决现有分体式前装车载单元中obu天线模块仍未达到小型化的技术问题。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种obu天线模块，用于分体式前装车载单元，包括天线主板，设于所述天线主板正面的贴片天线、一端与所述贴片天线相连接的射频线缆；
7.所述贴片天线通过微带线与所述射频线缆相连接；所述贴片天线设于所述天线主板中偏离于所述射频线缆延伸方向的位置，以减少所述微带线在所述射频线缆延伸方向上占的位置；
8.所述贴片天线上还设有至少两个用于延长电流的路径长度的开槽结构或缝隙结构；所述两个开槽结构或缝隙结构分别从所述贴片天线相对两侧的边缘处向所述贴片天线内部延伸，且所述两个开槽结构或缝隙结构的延伸方向错开设置。
9.优选地，所述obu天线模块包括用于引导所述贴片天线辐射能量的引导板；所述引导板设于所述贴片天线上方，且与所述贴片天线留有预设距离；所述贴片天线的部分结构还与所述引导板错开设置。
10.优选地，所述微带线包括用于连接所述射频线缆的第一导线部、用于连接所述贴片天线的第二导线部、及分别连接所述第一导线部以及所述第二导线部的连接部；
11.所述第一导线部沿所述射频线缆端部的延伸方向伸向所述天线主板；所述第二导线部及所述连接部、均与所述射频线缆延伸方向错开设置。
12.优选地，所述射频线缆于连接所述贴片天线的一端包括射频线缆端部以及线缆触头；所述线缆触头为焊线接口，设于所述射频线缆端部的顶壁且伸向所述天线主板以焊接
于所述天线主板上。
13.优选地，所述射频线缆通过所述微带线连接于所述贴片天线的第一外侧；
14.所述两个开槽结构或缝隙结构分别设于所述贴片天线中与所述第一外侧垂直的相对两侧，且各从与所述第一外侧垂直的相对两侧边缘处向所述贴片天线内部延伸；所述两个开槽结构或缝隙结构整体形状呈中心对称设置。
15.优选地，所述引导板的部分结构可投影于所述贴片天线上；根据所述预设距离及所述引导板在所述贴片天线的投影面积，引导所述贴片天线的辐射能量。
16.优选地，所述天线主板上设有用于容纳所述射频线缆部分结构以缩小所述obu天线模块体积的第一缺口部。
17.优选地，所述开槽结构或缝隙结构为线段型结构；所述线段型包括直线线段或l型线段。
18.优选地，所述obu天线模块尺寸为31mm
×
31mm
×
12mm，所述天线主板的尺寸为25
×
25
×
1.2mm，所述贴片天线的尺寸仅为11.6
×
10.8mm。
19.本实用新型还构造一种分体式前装车载单元，包括obu主模块，还包括上述的obu天线模块，所述obu天线模块中的所述射频线缆的另一端与所述obu主模块相连接。
20.实施本实用新型具有以下有益效果：对obu天线模块进行小型化设计；小型化后的天线模块在安装时具有更大的灵活性，可以针对不同车型避开不利布局，在实际应用场景中效果更好。
附图说明
21.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
22.图1是相关技术中传统obu天线模块内部的结构示意图；
23.图2是本实用新型obu天线模块外部的结构示意图；
24.图3是本实用新型obu天线模块于一些实施例中天线主板正面的结构示意图；
25.图4是本实用新型obu天线模块于另一些实施例中天线主板正面的结构示意图；
26.图5是本实用新型obu天线模块略去天线外壳的的结构示意图。
具体实施方式
27.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
28.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居
间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.如图1所示，相关技术中传统obu天线模块包括传统天线主板501、设于传统天线主板501正面的传统贴片天线502、插接于传统天线主板501正面的传统射频连接器503、与传统射频连接器503相连接的传统射频线缆以及传统连接线504；传统射频线缆的另一端连接obu主模块。具体地，传统贴片天线502设置在传统天线主板501中轴线位置；传统射频连接器503沿传统天线主板501中轴线方向插接于传统天线主板501的正面；传统连接线504为直线线段单元，用于连接传统贴片天线502和传统射频连接器503；传统射频连接器503包括金属外壳、设于金属外壳下部的四个接地引脚以及馈电同轴内芯；金属外壳整体结构呈长方体，四个接地引脚及馈电同轴内芯向传统天线主板501的方向延伸以插接于传统天线主板501。传统天线主板501上还设有四个用于供接地引脚插入的第一焊盘、及供馈电同轴内芯插入的第二焊盘；第一焊盘、第二焊盘位置与传统射频连接器503的接地引脚及馈电同轴内芯的位置相对应。
30.可以理解地，根据上述传统结构，相关技术中的传统贴片天线面积大于或等于12.2
×
12.2mm；而且由于传统射频连接器的外壳在传统天线主板正面占据部分体积空间，导致减轻obu天线模块的整体厚度，以及受传统贴片天线面积大小的影响，传统obu天线模块的具体体积大于或等于48
×
40
×
15mm。
31.为了对相关技术中obu天线模块进行小型化设计，使得obu天线模块在车辆前装安装时获得更大的灵活性，更好地避开车辆内周围的金属器件，以适用更多的车型，本实用新型创造了一种相比相关技术尺寸更小的obu天线模块。
32.如图2至图5所示，本实用新型的obu天线模块包括天线外壳1、天线主板2、贴片天线21、射频线缆3以及引导板4。进一步地，天线外壳1内设空腔，用于装载且固定天线主板2以及引导板4；天线主板2装于天线外壳1内；贴片天线21设于天线主板2的正面上；射频线缆3的一端伸入天线外壳1内以连接天线主板2上的贴片天线21，射频线缆3另一端连接至obu主模块；引导板4设于天线主板2正面的上方，用于弥补了因天线主板2的接地层缩小导致的较差天线辐射，及起到集中能量、提高增益和减小半功率波瓣宽度的作用。可以理解地，缩小贴片天线21的尺寸会同时缩小天线主板2的尺寸，带来更为小型化的前装obu天线模块。但是小型化的主板会导致接地层尺寸的缩小，导致obu天线模块的天线辐射变差。
33.进一步地，天线主板2的正面设有贴片天线21、以及用于连接贴片天线21及射频线缆3的微带线22；天线主板2的背面为接地层。在本实用新型的一些实施例中，天线主板2整体结构呈方形的板状结构。天线主板2上设有用于容纳射频线缆3部分结构的第一缺口部23，以进一步缩小obu天线模块的体积。具体地，该第一缺口部23设于天线主板2中连接射频线缆3的一侧，射频线缆3的部分结构可伸入第一缺口部23内以使射频线缆3与贴片天线21连接；第一缺口部23的形状与射频线缆3中伸入第一缺口部23的部分结构形状相适配，且第一缺口部23的尺寸略大于射频线缆端部31。在本实用新型的一些实施例中，参照图3，第一缺口部23整体形状呈逆时针旋转90
°
的t形。可选地，在天线主板2于射频线缆3延长线方向的两侧分别设有第二缺口部24，其可用于卡接以固定在天线外壳1内。
34.进一步地，射频线缆3沿天线主板2的中轴线方向伸向天线主板2以与贴片天线21连接。射频线缆3于连接贴片天线21的一端包括射频线缆端部31以及线缆触头32；具体地，线缆触头32设于射频线缆端部31的顶壁且向天线主板2延伸以与贴片天线21相连接；射频线缆端部31用于连接线缆触头32；在射频线缆3连接天线主板2时，射频线缆端部31伸入第一缺口部23以使线缆触头32连接于贴片天线21，可进一步缩小obu天线模块的体积。
35.可以理解地，为了避免射频线缆3用于连接天线主板2的一端在天线主板2上占据过多位置，以及避免天线主板2及其接地层缩小后射频线缆3的金属外壳对天线辐射性能造成过大影响，本实施例中选用了焊线接口的射频线缆3，也就是线缆触头32为焊线接口，该通过焊接的方式焊接于天线主板2上，以与贴片天线21连接；另外，射频线缆3的长度根据实际安装需要进行选取。
36.进一步地，贴片天线21上设有至少两个开槽结构或缝隙结构，用于增加天线的等效电长度，延长电流的路径长度；该两个开槽结构或缝隙结构分别从贴片天线21相对两侧的边缘处向该贴片天线21内部延伸，且该两个开槽结构或缝隙结构的延伸方向错开设置。更进一步地，开槽结构或缝隙结构为线段型结构；线段类型包括直线线段或l型线段。
37.如图3、图4所示，贴片天线21整体结构呈方形；贴片天线21的第一外侧25通过微带线22与射频线缆3相连接；在贴片天线21上设有两个开槽结构，分别设置在贴片天线21中与第一外侧25垂直的相对两侧，且各从与第一外侧25垂直的相对两侧边缘处向贴片天线21内部延伸；该两个开槽结构整体形状呈中心对称设置。在本实用新型的一些实施例中，如图3所示，该两个开槽结构为直槽211，两个直槽211分别从与第一外侧25垂直的相对两侧边缘处向贴片天线21的中轴线方向垂直延伸，且不相交于第二导线部222的延长线；该两者的延伸方向相互平行设置。在本实用新型的另一些实施例中，如图4所示，该两个开槽结构为l型槽212，其中邻近天线主板2的l型槽212沿贴片天线21一侧边缘处向贴片天线21的中轴线方向垂直延伸一段距离后向第一外侧25方向延伸一段距离，另一l型槽212沿贴片天线21相对另一侧边缘处向贴片天线21的中轴线方向垂直延伸一段距离后相背于第一外侧25方向延伸一段距离。可选地，l型槽212的长度与直槽211的长度相等。
38.可以理解地，通过设置该两个开槽结构，可延长电流的路径长度，使得即便缩小贴片天线21时仍能在特定谐振；特定谐振可以是5.8ghz。
39.进一步地，贴片天线21与射频线缆3错开设置，即，贴片天线21整体结构的延伸方向与射频线缆3的延伸方向不在同一直线上，以减少微带线在射频线延伸方向上占的位置，以及使得贴片天线21与引导板4的相对位置满足obu使用要求。
40.进一步地，微带线22用于连接射频线缆3及贴片天线21，可起到阻抗匹配的作用；其次，微带线22为曲折的线形结构以减少其在射频线缆3延伸方向上占的位置，以满足obu使用要求。具体地，微带线22包括用于连接射频线缆3的第一导线部221、用于连接贴片天线21的第二导线部222、及分别连接第一导线部221以及第二导线部222的连接部223。具体地，第一导线部221沿射频线缆端部31的延伸方向伸向天线主板2，第二导线部222沿贴片天线21中轴线伸向靠近射频线缆3一侧；第二导线部222及连接部223、与射频线缆3延伸方向错开设置。在本实用新型的一些实施例中，参照图3，微带线22整体呈折线形。可以理解地，通过使用折线形的微带线22，既可达到良好的阻抗匹配，也可以满足obu使用要求。基于此，由于射频线缆3沿天线主板2的中轴线方向连接于天线主板2，将贴片天线21布置于天线主板2
上偏离射频线缆3延伸方向的位置，以得到曲折的微带线22；在本实用新型的一些实施例中，参照图3，射频线缆3沿天线主板2的中轴线方向连接于天线主板2，贴片天线21位于天线主板2的右下侧位置。
41.更进一步地，第一导线部221、第二导线部222的延伸方向各与连接部223的延伸方向垂直设置；第一导线部221、第二导线部222的宽度均大于连接部223的宽度。可选地，微带线22与贴片天线21是一体成型，或是其通过焊接的方式与贴片天线21连接。
42.进一步地，引导板4置于贴片天线21的上方，且引导板4部分结构与贴片天线21相对设置，即，引导板4部分结构可投影于贴片天线21上；引导板4与贴片天线21之间留有预设距离，通过改变引导板4与贴片天线21之间的相对位置可调节预设距离和/或引导板4在贴片天线21上的投影面积，以引导贴片天线21的辐射能量，起到集中能量、提高增益和减小半功率波束宽度的作用。可选地，可通过调节天线外壳1的高度来调节预设距离。在本实用新型的一些实施例中，引导板4呈方形的板状结构，其中心点设于天线主板2的中轴线位置上；引导板4的面积大于贴片天线21的面积；引导板4整个结构可完全投影于天线主板2上，且贴片天线21部分结构与引导板4错开设置，即贴片天线21该部分结构不能投影于引导板4上；引导板4、贴片天线21及天线主板2的具体位置可参照图3。更进一步地，引导板4上设有若干个通孔41，用于固定连接在天线外壳1内。引导板4可以是金属材质制成的金属引导板4或者带有金属贴片的介质引导板4。
43.进一步地，天线外壳1包括可拆卸连接的上半壳11以及下半壳12。该天线主板2固定连接在下半壳12内；具体地，下半壳12内设有伸向天线主板2以卡接其第二缺口部24的倒钩，以固定天线主板2；引导板4固定连接在上半壳11内；具体地，上半壳11内设有若干个与引导板4上的通孔41对应的连接柱，以固定引导板4。在本实用新型的一些实施例中，上半壳11与下半壳12通过卡扣的方式固定连接。
44.进一步地，本实用新型还构造了一种分体式前装车载单元，包括obu主模块，还包括上述的obu天线模块，obu天线模块中射频线缆3的另一端与obu主模块相连接。
45.本实用新型中通过在贴片天线21设置开槽结构、采取曲折的微带线22，有力的缩小了贴片天线21的整体面积；在贴片天线21上方加入引导小板则弥补了因较小接地板导致天线辐射较差的缺陷，起到了集中能量、提高增益和减小半功率波瓣宽度的作用。
46.综上所述，本实用新型最终得到的obu天线模块尺寸仅为31mm
×
31mm
×
12mm，天线主板2的尺寸仅为25
×
25
×
1.2mm，贴片天线21的尺寸仅为11.6
×
10.8mm。小型化后的天线模块在安装时具有更大的灵活性，可以针对不同车型避开不利布局，在实际应用场景中效果更好。
47.可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。