CN114128043B - 天线模块 - Google Patents

Abstract

目的在于提供一种能够减小天线模块向车身外表面突出的尺寸及抑制室内乘坐空间的减少的技术。天线模块安装于车辆的车顶并包括基板及设置于所述基板的多个天线，所述基板被保持为弯曲的状态。

Description

天线模块

技术领域

本公开涉及天线模块。

背景技术

在专利文献1中公开了车载天线的安装构造。在专利文献1所记载的车载天线的安装构造中，天线单元配置成向车身外表面突出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-85386号公报

发明内容

发明所要解决的课题

期望天线单元向车身外表面突出的尺寸小。若天线单元向车身外表面突出的尺寸变小，则室内乘坐空间有可能减少。

因此，本发明的目的在于提供一种能够减小天线模块向车身外表面突出的尺寸及抑制室内乘坐空间的减少的技术。

用于解决课题的技术方案

本公开的天线模块安装于车辆的车顶，所述天线模块包括基板及设置于所述基板的多个天线，所述基板被保持为弯曲的状态。

发明效果

根据本公开，能够减小天线模块向车身外表面突出的尺寸及抑制室内乘坐空间的减少。

附图说明

图1是表示安装有实施方式所涉及的天线模块的车辆的概略主视图。

图2是表示安装有实施方式所涉及的天线模块的车辆的概略侧视图。

图3是表示实施方式所涉及的天线模块及向车顶的安装构造的概略主视图。

图4是表示实施方式所涉及的天线模块的分解立体图。

图5是表示变形例所涉及的天线模块及向车顶的安装构造的概略主视图。

具体实施方式

[本公开的实施方式的说明]

首先列出本公开的实施方式来进行说明。

本公开的天线模块如下所述。

(1)一种天线模块，安装于车辆的车顶，所述天线模块包括基板及设置于所述基板的多个天线，所述基板被保持为弯曲的状态。通过将基板被保持为弯曲的状态的天线模块安装于车顶，天线模块向车身外表面突出的尺寸变小，进而能够抑制室内乘坐空间因天线模块而减少的情况。

(2)也可以是，所述基板以朝外的面成为凸面的方式弯曲。由此，能够抑制室内乘坐空间的减少。

(3)也可以是，所述多个天线包括第一电波用的第一天线和频带比所述第一电波高的第二电波用的第二天线，所述第一天线和所述第二天线设置于所述凸面，所述第二天线在所述基板中设置于比所述第一天线靠近所述凸面的顶部的位置。通常，电波随着频率变高而变得难以衍射。即使在该情况下，由于在基板中第二天线设置于比第一天线靠近凸面的顶部的位置，所以第二天线也容易收发第二电波。

(4)也可以是，还包括支承所述基板的支承构件，所述支承构件形成为弯曲状，所述基板是柔性基板，通过被所述支承构件支承而被保持为弯曲的状态。由此，能够简单地将基板保持为弯曲状。

[本公开的实施方式的详细内容]

下面参照附图对本公开的天线模块的具体例进行说明。另外，本发明并不限于这些例示，而是由权利要求书示出，并旨在包括与权利要求书等同的含义和范围内的全部变更。

[实施方式]

以下，对实施方式所涉及的天线模块进行说明。图1是表示安装有实施方式所涉及的天线模块10的车辆80的概略主视图。图2是表示安装有实施方式所涉及的天线模块10的车辆80的概略侧视图。图3是表示实施方式所涉及的天线模块10及向车顶90的安装构造的概略主视图。图4是表示实施方式所涉及的天线模块10的分解立体图。

天线模块10安装于车辆80的车顶90。首先，对安装有天线模块10的车顶90的形状进行说明。

<车顶>

车顶90包括车顶面板92和车顶装饰件94。车顶面板92是形成车辆80的外观的构件。车顶面板92以金属或树脂为材料形成为板状。在此，设为车顶面板92弯曲的情况来进行说明。在车顶面板92形成有贯通孔92h。天线模块10以嵌入该贯通孔92h的方式被安装。因此，天线模块10露出于外部。当然，天线模块10嵌入于车顶面板92的贯通孔92h不是必需的结构。天线模块10也可以配置于车顶面板92的外表面侧。另外，如果车顶面板92是不遮挡电波的构件，则天线模块10也可以配置于车顶面板92的内表面侧。

天线模块10安装于车顶面板92中的弯曲的部分。即，贯通孔92h形成于车顶面板92中的弯曲的部分。如图1所示，车顶面板92中的在车辆80的宽度方向(以下简称为宽度方向)上延伸的部分可以弯曲。如图2所示，车顶面板92中的在车辆80的前后方向(以下简称为前后方向)上延伸的部分也可以弯曲。另外，在车顶面板92中的安装天线模块10的部分中，在宽度方向上延伸的部分和在前后方向延伸上的部分之中，可以两者弯曲，也可以仅在宽度方向上延伸的部分弯曲，还可以仅在前后方向上延伸的部分弯曲。

车顶装饰件94是形成车辆80的内部外观的构件。车顶装饰件94也被称为车顶衬里、成形顶棚等。车顶装饰件94由树脂等材料形成为板状。天线模块10配置于比车顶装饰件94靠外侧的位置。

<天线模块>

天线模块10包括基板20和多个天线30。在此，天线模块10还包括壳体40。

基板20是印刷电路基板20。基板20包括绝缘体22和印刷配线24。以下，设为基板20是柔性基板20的情况来进行说明。

绝缘体22包括印刷有印刷配线24的基底。绝缘体22可以含有阻焊剂等。基底例如由氟树脂等树脂材料形成。作为该氟树脂，没有特别限定，可以使用聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)等。

印刷配线24形成于基底。印刷配线24例如由铜箔等形成。

多个天线30设置于基板20。各天线30可以是印刷部件，也可以是搭载部件。在天线30是印刷部件的情况下，例如可以与印刷配线24一体地设置。在天线30是搭载部件的情况下，例如天线30的端子与印刷配线24进行焊接等而与印刷配线24连接。在车辆80与外部的通信对象之间进行无线通信时，天线30是车辆80侧的通信用天线。各天线30采用与无线通信系统相应的天线。作为该无线通信系统，没有特别限定，可以是智能交通系统(Intelligent Transport Systems，ITS)、全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、移动/汽车电话、第五代移动通信系统(所谓的5G)等。各天线30分别对应于不同的无线通信系统。因此，作为天线模块10，对应于多个无线通信系统。

另外，各天线30所对应的频带取决于各无线通信系统。例如，在ITS中，使用700MHz频带、5.8GHz频带。另外，例如在GPS中，使用L1频带(1575.42MHz)、L2频带(1227.60MHz)。另外，例如在移动/汽车电话中，使用800MHz频带、1.5GHz频带等。另外，例如在5G中，可以使用6GHz频带以下的FR1频带(Frequency Range 1)、24GHz频带以上的FR2频带(FrequencyRange 2)等。

各天线30通过印刷配线24与接线盒JB连接。接线盒JB例如进行电源分配。信号转换器、振荡器、放大器、滤波器等无线通信所需的电路适当地搭载于基板20或接线盒JB等。接线盒JB经由连接器C等与线束WH连接。在支承构件42可以形成有用于连接器C的连接的开口42h。线束WH将天线30与车内网络连接。由此，在天线30与车内网络之间以有线方式传递无线通信所涉及的信号。

壳体40是收容基板20和天线30的构件。壳体40包括支承构件42和罩44。

支承构件42是支承基板20的构件。在此，支承构件42形成为板状。支承构件42形成为弯曲的状态。支承构件42具有能够维持弯曲的状态的程度的刚性。

支承构件42相对于基板20沿着铅垂方向设置于下方。通过将基板20载置于支承构件42，支承构件42成为支承基板20的状态。基板20相对于支承构件42被定位固定为宜。例如，基板20被粘贴于支承构件42，或者被卡定部件卡定于支承构件42而被定位固定。在基板20被定位固定于支承构件42的情况下，基板20也可以设置于支承构件42的下方。

罩44覆盖被支承构件42支承的基板20和天线30。在此，罩44形成为下部开口的箱状。罩44的开口被支承构件42堵塞。

在此，壳体40安装于车顶面板92。在图3所示的例子中，壳体40从车辆80的内表面侧嵌入于车顶面板92的贯通孔92h。在壳体40设置有凸缘46。在图3所示的例子中，支承构件42被设定为比罩44大的尺寸，支承构件42的外缘成为凸缘46。该凸缘46通过螺栓紧固等而固定于车顶面板92。

壳体40中位于比天线30靠外侧的位置的构件(在此为罩44)由玻璃或树脂等不遮挡电波的材料形成。壳体40中位于比天线30靠内侧的位置的构件(在此为支承构件42)可以由不遮挡电波的材料形成，也可以由金属等遮挡电波的材料形成。在壳体40中位于比天线30靠内侧的位置的构件由不遮挡电波的材料形成的情况下，壳体40中位于比天线30靠内侧的位置的构件和位于比天线30靠外侧的位置的构件可以由相同的材料形成，也可以由不同的材料形成。

在支承构件42与罩44之间设置有密封部为宜。由此，抑制了水等从支承构件42与罩44之间浸入的情况。同样地，在壳体40与车顶面板92之间设置有密封部为宜。由此，抑制了水等从壳体40与车顶面板92之间浸入的情况。一个密封部也可以兼作支承构件42与罩44之间的密封部及壳体40与车顶面板92之间的密封部。也可以分别设置支承构件42与罩44之间的密封部及壳体40与车顶面板92之间的密封部。密封部可以是由橡胶等材料预先成形的唇部，也可以是将粘接剂等软化了的树脂填充到间隙并固化而成的密封部。

在天线模块10中，基板20被保持为弯曲的状态。在此，由于基板20是柔性基板20，因此难以通过基板20自身保持为弯曲的状态。基板20通过被支承构件42支承而被保持为弯曲的状态。

基板20和支承构件42与车顶面板92同样地弯曲。在此，壳体40也与车顶面板92同样地弯曲。壳体40的外表面(在图3中为罩44的外表面)相对于车顶面板92的外表面不向内外方向凹陷或突出。即，壳体40的外表面(在图3中为罩44的外表面)与车顶面板92的外表面是齐平的。当然，壳体40的外表面(在图3中为罩44的外表面)也可以相对于车顶面板92的外表面向内外方向凹陷或突出。

在此，弯曲率(曲率)K(单位：1/m)可以使用弯曲半径(曲率半径)R(单位：m)通过K＝1/R这一公式求出。另外，将基板20与车顶面板92之间的弯曲程度之比设为一致率I。一致率I可以使用基板20的弯曲率K1和车顶面板92的弯曲率K2，通过I＝K1/K2这一公式来表示。车顶面板92的弯曲率K2可以使用形成于车顶面板92的贯通孔92h的周缘部的弯曲率。

可能存在弯曲率K1、K2在车宽方向(图1的纸面左右方向)及前后方向(图2的纸面左右方向)上不同的情况。在该情况下，将车宽方向上的弯曲率K1、K2及一致率I分别设为弯曲率K1a、K2a及一致率Ia(其中，Ia＝K1a/K2a)。另外，将前后方向上的弯曲率K1、K2及一致率I分别设为弯曲率K1b、K2b及一致率Ib(其中，Ib＝K1b/K2b)。

一致率I、Ia、Ib的值没有特别限定，可以适当地设定。例如，一致率I、Ia、Ib的值可以为0.5以上且1.5以下，也可以为0.7以上且1.3以下，还可以为0.9以上且1.1以下。一致率Ia、Ib的值可以相同，也可以不同。另外，对一致率Ia、Ib的值分别设定的容许范围可以相同，也可以不同。例如，一致率Ia的值可以为0.5以上且1.5以下，一致率Ib的值可以为0.7以上且1.3以下。另外，在基板20仅向车宽方向及前后方向中的任一方向弯曲的情况下，能够仅针对弯曲的方向设定一致率I的容许范围。另外，即使在基板20在车宽方向和前后方向这两个方向上弯曲的情况下，也可以仅设定一致率Ia、Ib中的一方的容许范围。即，设定一致率Ia、Ib中的至少一方的容许范围为宜。

基板20以朝外的面成为凸面的方式弯曲。多个天线30在凸面上以平面的位置关系配置。

多个天线30包括第一天线30A和第二天线30B。第一天线30A是第一电波用的天线30。第二天线30B是第二电波用的天线30。第二电波的频带比第一电波高。第二天线30B在基板20中设置于比第一天线30A靠近凸面的顶部的位置。另外，所谓顶部，是指在弯曲状的基板20被载置到平面时相对于该平面沿着法线方向最远离的部分。另外，基板20有时也以倾斜的状态安装于车辆80。因此，在车辆80中，顶部不限于位于基板20中的沿着铅垂方向最高的位置。

另外，在多个天线30具有基于互不相同的频带的三个以上的通信用天线30的情况下，第一天线30A可以是多个天线30中的基于最低频带的通信用天线30，第二天线30B可以是多个天线30中的基于最高频带的通信用天线30。

在车顶面板92中的安装天线模块10的部分中，在宽度方向上延伸的部分和在前后方向上延伸的部分之中仅任一方弯曲，并且天线模块10以与其对应的方式弯曲的情况下，顶部可以在不弯曲的方向上呈线状延伸。具体而言，在车顶面板92和天线模块10如图3所示那样在纸面左右方向上延伸的部分弯曲的情况下，顶部在纸面前后方向上延伸。在该情况下，多个天线30可以配置成在顶部排列的状态。

在多个天线30配置成在顶部排列的状态的情况下，配置于顶部的多个天线30中的基于最低频带的天线30设置于如下位置，即，在配置于顶部的多个天线30之中成为相对于基板20的边缘最近的距离的位置。另外，配置于顶部的多个天线30中的基于最高频带的天线30设置于如下位置，即，在配置于顶部的多个天线30之中成为距基板20的边缘最远的距离的位置。由此，基于最高频带的天线30也能够良好地进行通信。

天线模块10为俯视下呈长方形。天线模块10的长边方向为车宽方向，短边方向被设定为前后方向。当然，也可以是，天线模块10的长边方向为前后方向，短边方向被设定为车宽方向。

<效果等>

根据如上述那样构成的天线模块10，基板20被保持为弯曲的状态。通过将该天线模块10安装于车顶90，天线模块10向车身外表面突出的尺寸变小，进而能够抑制室内乘坐空间因天线模块10而减少的情况。

基板20以朝外的面成为凸面的方式弯曲。因此，车顶装饰件94也能够形成为对应于基板20而向外凸出的形状。由此，能够抑制室内乘坐空间的减少。

通常，电波随着频率变高而直进性变强，变得难以衍射。即使在该情况下，在基板20中第二天线30B也设置于比第一天线30A靠近凸面的顶部的位置。因此，即使在天线模块10的周围存在电波的障碍物，第二电波也能够相对于该障碍物被相对地抑制干扰。因此，第二天线30B能够良好地进行通信。

另外，由于第一电波的频带比第二电波低，所以容易衍射。因此，即使在天线模块10的周围存在电波的障碍物，第一电波也容易衍射而进行传播。因此，第一天线30A也能够良好地进行通信。天线模块10中的基于电波的通信环境得到改善。

由于柔性基板20通过被支承构件42支承而被保持为弯曲的状态，因此能够简单地将基板20保持为弯曲状。

另外，在天线模块10安装于车辆80之前的状态下，基板20被保持为弯曲的状态。因此，通过将天线模块10安装于车辆80，在车辆80中基板20被配置成弯曲的状态。

[变形例]

图5是表示变形例所涉及的天线模块110及向车顶190的安装构造的概略主视图。变形例所涉及的天线模块110构成为从车辆80的外表面侧嵌入于车顶面板192的贯通孔192h。

在车顶面板192形成有凹部193。在该凹部193的底部形成有贯通孔192h。贯通孔192h的开口比凹部193的开口小。天线模块110中的壳体140包括支承构件142和罩144。支承构件142形成为上部开口的箱状。在支承构件142内收容有基板20和天线30。罩144形成为板状。罩144堵塞支承构件142的开口。罩144形成为比支承构件142大的尺寸。罩144的外缘成为凸缘146。凸缘146与凹部193的底面中的贯通孔192h的周缘部接触。

壳体的形状并不限于上述形状。例如，也可以是支承构件和罩这两者形成为箱状。另外，也可以是支承构件及罩中的至少一方形成为带凸缘的箱状。

在实施方式中，设为基板20是挠性基板20的情况来进行说明，但这不是必需的结构。基板也可以是刚性基板。在该情况下，刚性基板自身形成为弯曲状，具有能够保持弯曲状的程度的刚性为宜。在基板为刚性基板的情况下，可以设置支承构件，也可以不设置支承构件。

在实施方式中，设为基板20以朝外的面成为凸面的方式弯曲的情况来进行说明，但这不是必需的结构。基板也可以以朝外的面成为凹面的方式弯曲。

另外，上述实施方式及各变形例中所说明的各结构只要不相互矛盾就可以适当组合。

附图标记说明

10、110 天线模块

20 基板

22 绝缘体

24 印刷配线

30 天线

30A 第一天线

30B 第二天线

40、140 壳体

42、142 支承构件

44、144 罩

46、146 凸缘

80 车辆

90、190 车顶

92、192 车顶面板

92h、192h 贯通孔

193 凹部

94 车顶装饰件

JB 接线盒

C 连接器

WH 线束。

Claims (3)

1.一种天线模块，安装于车辆的车顶，

所述天线模块包括：

基板；

设置于所述基板的多个天线；及

壳体，包括支承所述基板的支承构件和覆盖所述基板及所述天线的罩，

所述车顶是位于所述车辆的室内乘坐空间之上的构件，

所述支承构件是如下的构件：形成为弯曲状，与所述车顶的车顶面板分别设置，并具有能够维持弯曲状的刚性，

所述基板是柔性基板，通过被所述支承构件支承而被保持为与所述车顶面板同样地弯曲的状态，

所述壳体也与所述车顶面板同样地弯曲，

在所述车顶面板中的弯曲的部分形成贯通孔，

所述壳体被嵌入到所述贯通孔中，以使得所述罩的外表面与所述车顶面板的外表面齐平或相对于所述车顶面板的外表面凹陷。

2.根据权利要求1所述的天线模块，其中，

所述基板以朝外的面成为凸面的方式弯曲。

3.根据权利要求2所述的天线模块，其中，

所述多个天线包括第一电波用的第一天线和频带比所述第一电波高的第二电波用的第二天线，

所述第一天线和所述第二天线设置于所述凸面，

所述第二天线在所述基板中设置于比所述第一天线靠近所述凸面的顶部的位置。