Широкополосная антенна в передней панели для транспортного средства
Изобретение относится к антенной технике. Широкополосная антенна передней панели (торпедо), которая установлена вблизи передней панели для транспортного средства, содержит: основную печатную плату; участок низкочастотной LTE антенны Г-образной формы, сформированный на основной печатной плате, для передачи и приема низкочастотного LTE сигнала; первую вспомогательную печатную плату, имеющую участки высокочастотных LTE антенн, сконфигурированные для передачи и приема высокочастотного LTE сигнала, причем первая вспомогательная печатная плата соединена вертикально с основной печатной платой; и первый вывод, подключенный к внешнему коммуникационному модулю для передачи и приема сигналов к/от участка низкочастотной LTE антенны и участков высокочастотных LTE антенн. 11 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Эта заявка испрашивает приоритет заявки на Корейский патент №10-2016-0067483, поданной 31 мая 2016 года, раскрытие которой включено в настоящее описание посредством ссылки во всей ее полноте.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к широкополосной антенне транспортного средства и, более конкретно, к широкополосной антенне транспортного средства, которая представляет собой антенну для LTE и V2X, установленную вблизи передней панели транспортного средства.
ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
[0003] С развитием информации и коммуникации, концепция интеллектуальных транспортных систем (далее именуемая «ИТС») была уже введена в 1990-х годах для участка дороги, а концепция повсеместности была также введена в 2000-х годах для участка дороги, что привело к дальнейшему развитию ИТС. Эти ИТС, как правило, направлены на создание быстрых, безопасных и приятных транспортных систем следующего поколения, подходящих для информационных обществ, которые все более ускоряются.
[0004] Сервисы ИТС классифицируются в передовые системы управления дорожным движением (ATMS), передовые системы информирования пользователей дорог (ATIS), передовые системы общественных перевозок (APTS), эксплуатацию коммерческого автомобильного транспорта (CVO) и передовые системы транспортных средств и автомагистралей (AVHS).
[0005] ATMS включают в себя автоматизированную систему взимания платы за проезд, систему автоматического обеспечения контроля и т.д., ATIS включают в себя информационную систему водителя, систему прокладки оптимального маршрута и т.д., APTS включают в себя информационную систему общественного транспорта, систему управления общественным транспортом и т.д., CVO включают в себя универсальную пропускную систему, систему управления коммерческими транспортными средствами и т.д., a AVHS включают в себя систему предотвращения столкновения с впереди идущим транспортным средством, систему оповещения о низком давлении в шинах и т.д.
[0006] Как описано выше, связь транспортное средство транспортное средство (V2V) и связь транспортное средство инфраструктура (V2I) имеют важное значение для ИТС, имеющих различные сервисы, и различные виды информации передаются и принимаются в транспортном средстве через нее. V2I связь представляет собой способ связи для предоставления услуг дорожного движения через придорожные базовые станции.
[0007] Соответственно, в связи V2V и связи V2I для предоставления сервисов ИТС, передача и прием выполняются в диапазоне частот 5,8 ГГц, и потребовалось разработать небольшие антенны, имеющие улучшенные характеристики приема для использования в WAVE (беспроводной доступ в транспортную среду) в последние годы.
[0008] В последние годы Г-образная антенна (ILA) в основном используется для мобильного телефона. ILA имеет структуру, которая объединяет вертикальную антенну, такую как монополь с горизонтальной антенной, прикрепленной к кончику монополя. ILA -это антенна, которая может быть изготовлена с низкой высотой, поскольку частотная характеристика ILA определяется горизонтальной антенной, а не вертикальной антенной. Кроме того, ILA представляет собой антенну, которая обычно имеет горизонтальную длину волны λ/4 и меньшую характеристику полосы, чем типичная монопольная антенна, и в основном используется для мобильных и портативных беспроводных устройств.
[0009] ILA, как многодиапазонная антенна, которая удовлетворяет трем диапазонам GSM 900 (880-960 МГц), DCS 1800 (1710-1880 МГц) и WCDMA (1920-2170 МГц), представляет удовлетворительные характеристики в DCS 1800 и WCDMA диапазонах. Тем не менее, ILA имеет недостаток узкополосных характеристик и может не получить удовлетворительного коэффициента стоячей волны напряжения (VSWR) в диапазоне низкого GSM 900. Между тем, антенна преобразуется, чтобы быть подходящей, когда частоты изменяются из-за помех вблизи антенны в соответствии с ее монтажным положением. Однако, поскольку линия антенны ILA образована литьевым формованием, необходимо изготовить дополнительную пресс-форму, и таким образом увеличить стоимость разработки, а для изготовления пресс-формы может потребоваться много времени.
[0010] Обычная антенна транспортного средства включает в себя антенну, встроенную в лобовое стекло, и антенну установленную на крыше. Антенна, встроенная в лобовое стекло, представляет собой типичную радиоантенну, которая установлена на заднем стекле транспортного средства, а антенна, установленная на крыше, представляет собой антенну, которая установлена на крыше транспортного средства, с очень большой решающей направленностью.
[0011] Соответственно, когда широкополосная антенна предназначена для добавления к обычной антенне, трудно добавить широкополосную антенну к ней из-за небольшого пространства имеющегося заднего окна или крыши.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0012] Целью настоящего изобретения является создание широкополосной антенны, которая может быть установлена вблизи передней панели вместо монтажного положения существующей антенны и может быть применена к беспроводным средам транспортных средств для обеспечения удобства и безопасности для водителей.
[0013] Другие цели и преимущества настоящего изобретения могут быть поняты при помощи нижеследующего описания и станут очевидными со ссылкой на варианты осуществления настоящего изобретения. Кроме того, для специалистов в данной области техники очевидно, что цели и преимущества настоящего изобретения могут быть реализованы посредством заявленных средств и их комбинаций.
[0014] В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения широкополосная антенна передней панели устанавливается вблизи передней панели транспортного средства и включает в себя основную печатную плату, участок низкочастотной LTE антенны, сформированный на основной ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЕ для передачи и приема низкочастотного LTE сигнала, первую вспомогательную печатную плату, имеющую участки высокочастотных LTE антенн, сформированные для передачи и приема высокочастотного LTE сигнала, причем первая вспомогательная печатная плата соединена вертикально с основной печатной платой, и первый вывод, подключенный к внешнему коммуникационному модулю для передачи и приема сигналов к/от участка низкочастотной LTE антенны и участков высокочастотных LTE антенн. Широкополосная антенна передней панели может дополнительно включать в себя L-образную медную пластину, соединенную с удаленной частью участка низкочастотной LTE антенны для увеличения пассивной эффективности антенны.
[0015] Первая вспомогательная печатная плата может включать в себя участки высокочастотных LTE антенн, сконфигурированные для передачи и приема высокочастотного LTE сигнала, пассивные элементы излучателей, расположенные на участках высокочастотных LTE антенн для настройки характеристик диаграммы направленности радиоволн, первую соединительную часть, выполненную с возможностью поддерживать медную пластину, вторую соединительную часть, обеспечивающую вертикальную установку первой вспомогательной печатной платы на основной печатной плате, и третью соединительную часть, соединенную с основной печатной платой, для соединения участков высокочастотных LTE антенн с первым выводом. Участки высокочастотных LTE антенн могут включать в себя участок для приема LTE сигнала в диапазоне 1170-2170 МГц и участок для приема LTE сигнала в диапазоне 2170-2690 МГц. Каждый из участков высокочастотных LTE антенн может иметь длину от 3,6 до 4,7 мм, и каждый из пассивных элементов излучателей может иметь длину от 4,6 до 9,9 мм. Участки высокочастотных LTE антенн могут иметь одинаковую форму на верхней и нижней сторонах первой вспомогательной печатной платы, а участок высокочастотной LTE антенны на верхней стороне и участок высокочастотной LTE антенны на нижней стороне могут быть сформированы симметрично относительно центральной оси первой вспомогательной печатной платы. Пассивные элементы излучателей могут иметь сквозное отверстие, пассивные элементы излучателей могут иметь одинаковую форму на верхней и нижней сторонах первой вспомогательной печатной платы, пассивный элемент излучателя на верхней стороне и пассивный элемент излучателя на нижней стороне могут быть сформированы симметрично относительно центральной оси первой вспомогательной печатной платы, а пассивные элементы излучателей на верхней и нижней сторонах могут быть электрически соединены друг с другом через сквозное отверстие.
[0016] Широкополосная антенна передней панели может дополнительно включать в себя открытый элемент, сформированный в форме структуры на стороне, противоположной стороне основной печатной платы, имеющей участок низкочастотной LTE антенны и соединенной с землей, и вторую вспомогательную печатную плату, имеющую, по меньшей мере, один участок антенны для V2X связи, WiFi связи и WiBro связи, причем вторая вспомогательная печатная плата соединена вертикально с основной печатной платой.
[0017] Вторая вспомогательная печатная плата может включать в себя основной участок, сконфигурированный для передачи и приема сигнала, и второй пассивный элемент излучателя,
сконфигурированный для настройки формы радиоволны, излучаемой из основного участка.
[0018] Основная печатная плата может включать в себя микрополосковую линию, соединяющую основной участок со вторым выводом, схему диагностических кодов неисправностей (ДКН), обеспечивающую код самодиагностики для проверки, подключен ли основной участок к коммуникационному модулю, и цепь согласования импеданса, сконфигурированную для регулировки согласования импеданса основного участка и/или микрополосковой линии, соединяющей по меньшей мере один из участков высокочастотных LTE антенн и низкочастотной LTE антенны с первым выводом, схему ДКН, обеспечивающую код самодиагностики для проверки, подключен ли по меньшей мере один из участков высокочастотных LTE антенн и низкочастотной LTE антенны к коммуникационному модулю, и схему согласования импеданса, сконфигурированную для регулировки согласования импеданса по меньшей мере одного из участков высокочастотных LTE антенн и низкочастотной LTE антенны.
[0019] Следует понимать, что как приведенное выше общее описание, так и последующее подробное описание настоящего изобретения являются иллюстративными и пояснительными и предназначены для дополнительного пояснения заявленного изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0020] Вышеупомянутые и другие цели, признаки и другие преимущества настоящего изобретения будут более понятны из следующего подробного описания, взятого в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:
[0021] Фиг. 1 - вид, иллюстрирующий конфигурацию широкополосной антенны передней панели для транспортного средства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0022] Фиг. 2 - вид, иллюстрирующий участок печатной платы низкочастотной LTE антенны в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0023] Фиг. 3 - вид, иллюстрирующий состояние, в котором открытый элемент добавляется к участку печатной платы с фиг.2 с использованием заземления;
[0024] Фиг. 4 - график, сравнивающий отношение коэффициента стоячей волны напряжения (КСВН), когда открытый элемент добавляется к участку печатной платы низкочастотной LTE антенны с КСВН, и когда он не добавлен к нему;
[0025] Фиг. 5 и 6 виды, иллюстрирующие примеры первой вспомогательной печатной платы, имеющей участки высокочастотных LTE антенн согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
[0026] Фиг. 7 - график, иллюстрирующий КСВН, когда медная пластина 500 добавляется к широкополосной антенне передней панели в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0027] Фиг. 8 - вид, иллюстрирующий вторую вспомогательную печатную плату 600, имеющую участок антенны для V2X связи согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
[0028] Фиг. 9 - вид, иллюстрирующий пример связи в соответствии со способом WAVE связи;
[0029] Фиг. 10 - вид, иллюстрирующий оптимизированный угол диаграммы направленности излучения в областях V2I и V2X связи; а также
[0030] Фиг. 11 - вид, иллюстрирующий микрополосковую линию 1100, которая соединяет участок антенны и первый вывод 400 согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0031] Примерные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи так, чтобы они были реализованы специалистом в данной области техники. Однако настоящее изобретение может быть воплощено в разных формах и не должно истолковываться как ограниченное вариантами осуществления, изложенными здесь.
[0032] В некоторых вариантах осуществления описание, не относящееся к настоящему изобретению, может быть опущено, чтобы избежать затруднения понимания изложенного. На протяжении всего раскрытия аналогичные ссылочные позиции относятся к одинаковым частям на всех фигурах и вариантах осуществления настоящего изобретения.
[0033] Во всем описании следует понимать, что когда элемент называется «соединенным» с другим элементом, он может быть «непосредственно подключен» к другому элементу или может быть «электрически подключен» к другому элементу с другими элементами, вставленными между ними. Кроме того, следует понимать, что когда компонент упоминается как «содержащий» любой компонент, он не исключает других компонентов, но может дополнительно содержать другие компоненты, если не указано иное.
[0034] Понятно, что когда элемент упоминается как «выше» другого элемента, он может быть непосредственно выше другого элемента или могут присутствовать промежуточные элементы. Напротив, когда элемент упоминается как «непосредственно выше» другого элемента, нет присутствующих промежуточных элементов.
[0035] Хотя термины, такие как первый, второй и третий, используются для описания различных частей, компонентов, областей, слоев и/или секций, настоящее изобретение не ограничено этим. Такие термины будут использоваться только для того, чтобы различать одну часть, компонент, область, слой или секцию от других частей, компонентов, областей, слоев или секций. Соответственно, первая часть, компонент, область, слой или секция могут упоминаться как вторая часть, компонент, область, слой или секция, не отклоняясь от объема и сущности настоящего изобретения.
[0036] Терминология, используемая в описании настоящего изобретения, предназначена только для описания конкретных вариантов осуществления и не предназначена для ограничения изобретения. Как используется в описании и прилагаемой формуле изобретения, формы единственного числа также включают формы множественного числа, если контекст явно не указывает на другое. Далее будет понятно, что термины «содержит» и/или «содержащий» при использовании в этом описании указывают наличие заявленных признаков, областей, чисел, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличие или добавление одного или нескольких других признаков, областей, чисел, этапов, операций, элементов и/или их компонентов.
[0037] Пространственно-относительные термины, такие как «ниже», «выше» и т.п., Могут использоваться здесь для описания одного элемента по отношению к другому элементу, как показано на чертежах. Понятно, что пространственно-относительные термины предназначены для охвата различных ориентаций устройства в дополнение к ориентации, изображенной на чертежах. Например, если устройство на одной из фигур будет перевернуто, элементы, описанные как «ниже» других элементов, тогда будут ориентированы «выше» других элементов. Примерный термин «ниже» может, таким образом, охватывать как ориентацию выше, так и ниже. Поскольку устройство может быть ориентировано в другом направлении, таком как повернутое на 90° или другой угол, пространственно-относительные термины могут интерпретироваться в соответствии с ориентацией устройства.
[0038] Если не указано иное, все термины, включая технические и научные термины, используемые здесь, имеют то же значение, которое обычно понимается специалистом в данной области техники. Далее будет понятно, что термины, такие как те, которые определены в общеупотребительных словарях, должны интерпретироваться как имеющие смысл, соответствующий их значению в контексте соответствующего уровня техники и настоящего описания, и не будут интерпретироваться в идеализированном или чрезмерно формальном смысле, если это прямо не определено здесь.
[0039] В дальнейшем примерные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, чтобы быть реализованными специалистом в данной области техники.
[0040] Фиг. 1 - вид, иллюстрирующий конфигурацию широкополосной антенны передней панели для транспортного средства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0041] Передняя панель в качестве внутреннего компонента устанавливается в передней части транспортного средства в целях облегчения ударов. Широкополосная антенна может не иметь большой высоты, как существующая антенна на крыше или антенна типа плавник, чтобы располагаться вблизи от передней панели. Чтобы разрешить ограничение, широкополосная антенна передней панели для транспортного средства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения может представлять собой Г-образную антенну (ILA), которая установлена на печатной плате.
[0042] На фиг.1, широкополосная антенна передней панели для транспортного средства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения может включать в себя основную печатную плату 100, участок низкочастотной LTE антенны 200, который сформирован на основной печатной плате 100 для приема низкочастотного LTE сигнала, первую вспомогательную печатную плату 300, которая имеет участки высокочастотных LTE антенн и соединена вертикально с основной печатной платой 100, и первый вывод 400, который выводит сигнал, принятый в антенне, для передачи сигнала к коммуникационному модулю и принимает сигнал от коммуникационного модуля для излучения тока к антенне. Здесь участок низкочастотной LTE антенны 200, сформированный на основной печатной плате 100, может включать в себя соединительную часть 250 для соединения с участками высокочастотных LTE антенн, включенных в первую вспомогательную печатную плату 300, а участки низкочастотной и высокочастотных LTE антенн могут быть соединены с первым выводом 400 микрополосковой линией 1100. Таким образом, электрическая мощность, принимаемая в антенне, может быть передана к первому выводу 400 без затухания. Подробное описание этого будет дано позже.
[0043] Кроме того, широкополосная антенна передней панели может дополнительно содержать медную пластину 500 для увеличения пассивной эффективности LTE антенны и вторую вспомогательную печатную плату 600, которая имеет участок антенны для V2X связи, WiFi связи или WiBro связи, и соединена вертикально с основной печатной платой 100. В этом случае широкополосная антенна передней панели может дополнительно включать в себя второй вывод 700, который передает сигнал, полученный от участка антенны для V2X связи, WiFi связи или WiBro связи, включенного во вторую вспомогательную печатную плату 600.
[0044] В настоящее время существует потребность в антенне, которая может принимать частоты в диапазонах от 703 до 960, от 1710 до 2170, от 2300 до 2400 и от 2500 до 2690 МГц для поддержки LTE связи, используемой внутри страны. Для того, чтобы широкополосная антенна передней панели для транспортного средства согласно варианту осуществления настоящего изобретения поддерживала все диапазоны для LTE связи и была адаптирована для массового производства, широкополосная антенна передней панели может включать в себя участок низкочастотной LTE антенны, сформированный на основной печатной плате 100 и участки высокочастотных LTE антенн, сформированных на отдельной печатной плате (первая вспомогательная печатная плата 300). Здесь низкочастотная LTE может быть диапазоном от 7 04 до 960 МГц, а высокочастотная LTE может быть диапазоном от 1710 до 2690 МГц.
[0045] Фиг. 2 - вид, иллюстрирующий участок печатной платы, включающий в себя участок низкочастотной LTE антенны согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
[0046] На фиг. 2, участок низкочастотной LTE антенны может быть сформирован на верхней стороне (поверхность, на которой установлены вспомогательная печатная плата и другие части) основной печатной платы 100. Сигналы, передаваемые от коммуникационного модуля (не показаны) через микрополосковую линию 1100 могут быть переданы от прямоугольного участка 220 через участок низкочастотной LTE антенны 200 или соединительную часть 250 к участкам высокочастотных LTE антенн, включенным в первую вспомогательную печатную плату 300, или, наоборот, сигнал, полученный в участках высокоскоростных LTE антенн и сигнал, принятый в участке низкочастотной LTE антенны 200, могут быть объединены в прямоугольном участке 22 0 и переданы в коммуникационный модуль через микрополосковую линию 1100. Здесь можно регулировать частоту приема в соответствии с длиной конца 210 участка низкочастотной LTE антенны. Длина конца может быть по меньшей мере около 35 мм, а участок низкочастотной LTE антенны может включать в себя открытый элемент, который будет описан ниже, для регулировки частоты приема. Поскольку обычные антенны для LTE изготавливаются с использованием пресс-форм, необходимо производить новые формы для регулировки частот. Тем не менее, трудно быстро реагировать на продукты, поскольку для производства продуктов с использованием новых форм требуется не менее месяца. Напротив, настоящее изобретение может иметь вторичный эффект с точки зрения быстрой реакции, поскольку антенна изготовлена с использованием участка печатной платы за очень короткое время.
[0047] Кроме того, открытые элементы могут быть добавлены к участку низкочастотной LTE антенны.
[0048] Фиг. 3 - вид, иллюстрирующий состояние, в котором открытый элемент добавляется к участку печатной платы, показанному на фиг.2, с использованием заземления.
[0049] На фиг. 3, открытый элемент может состоять из двух открытых элементов, один из которых 310 добавлен к концу участка низкочастотной LTE антенны на верхней стороне основной печатной платы 100, а другой 330 добавлен к заземлению на нижней стороне основной печатной платы 100 (сторона, противоположная верхней стороне основной печатной платыП). Можно расширить ширину полосы и усилить антенну за счет добавления открытых элементов.
[0050] Фиг. 4 - график, сравнивающий отношение коэффициента стоячей волны напряжения (КСВН), когда открытый элемент добавляется к участку печатной платы низкочастотной LTE антенны с КСВН, когда он не добавлен к нему.
[0051] КСВН относится к соотношению между максимальной величиной и минимальной величиной амплитуды стоячей волны напряжения, формируемой суммой волны напряжения, идущей от линии передачи к нагрузке, и волны напряжения, отраженной от нагрузки, и обычно используется для представления уровня согласования импеданса в месте между антенной и линией электропитания. Значение КСВН используется как величина, указывающая, насколько хорошо характеристический импеданс линии передачи согласован с импедансом антенны конечной нагрузки, и КСВН имеет значение 1, когда импедансы согласованы друг с другом. Практически считается, что импедансы согласованы друг с другом, когда КСВН имеет типичное значение 4 или менее.
[0052] На фиг. 4 КСВН 410 при наличии открытого элемента сравнивается с КСВН 420, с отсутствующим открытым элементом, они аналогичны в низкочастотном LTE диапазоне (от 704 до 960 МГц), при этом КСВН при наличии открытого элемента ниже, чем при отсутствии открытого элемента в высокочастотном LTE диапазоне (от 1710 до 2690 МГц). Следовательно, можно видеть, что ширина полосы пропускания антенны и, следовательно, ее коэффициент усиления увеличиваются.
[0053] На фиг. 5 и 6 - виды, иллюстрирующие примеры первой вспомогательной печатной платы, имеющей участки высокочастотных LTE антенн, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
[0054] На фиг. 5 и 6, широкополосная антенна передней панели дополнительно включает в себя первую вспомогательную печатную плату 300 для улучшения коэффициента усиления для верхнего диапазона LTE. Первая вспомогательная печатная плата 300 может включать в себя участки высокочастотных LTE антенн 510а и 510b или 510с и 510d для передачи и приема высокочастотного LTE сигнала, пассивные элементы излучателей 560а и 560b или 560с и 560d для дальнейшего улучшения характеристик широкополосной связи, первые соединительные части 520а и 520b, которые соединены с медной пластиной 500 для увеличения пассивной эффективности антенны, вторые соединительные части 531а, 531b, 533а и 533b, которые позволяют устанавливать первую вспомогательную печатную плату 300 на основной печатной плате 100, и третью соединительную часть 540, которая соединена с соединительной частью 250 на основной печатной плате 100, чтобы подключить участки высокочастотных LTE антенн 510а и 510b или 510 с к первому выводу 400 для обеспечения передачи и приема сигналов к первому выводу 400 и от него в основной печатной плате 100. Здесь участки высокочастотных LTE антенн 510а и 510b или 510с и 510d могут иметь одинаковую форму на верхней и нижней сторонах первой вспомогательной печатной платы и участок высокочастотной LTE антенны 510а или 510с на верхней стороне, и участок высокочастотной LTE антенны 510b или 510d на нижней стороне могут быть сформированы симметрично относительно центральной оси первой вспомогательной печатной платы. Пассивные элементы излучателей 560а и 560b или 560с и 560d могут иметь одинаковую форму на верхней и нижней сторонах первой вспомогательной печатной платы, а пассивный элемент излучателя 560а или 560с на верхней стороне и пассивный элемент излучателя 560b или 560d на нижней стороне могут быть сформированы симметрично относительно центральной оси первой вспомогательной печатной платы. Кроме того, пассивные элементы излучателей 560а и 560b или 560с и 560d на верхней и нижней сторонах могут иметь сквозное отверстие 570а или 570b чтобы быть электрически соединенными друг с другом. Широкополосная антенна может иметь разные частотные характеристики под воздействием окружающих металлов, когда она установлена на приборных панелях различных транспортных средств. Следовательно, каждый из участков высокочастотных LTE антенн 510а и 510b или 510с и 510d может быть сконструирован иметь длину от 3,6 до 4,7 мм, а каждый из пассивных элементов излучателей 560а и 560b или 560с и 560d может быть сконструирован иметь длину от 4,6 до 9,9 мм.
[0055] Обращаемся к фиг. 1 снова, широкополосная антенна передней панели может дополнительно включать медную пластину 500 для приема сигналов в более широкой полосе частот. Медная пластина 500 имеет L-форму. Медная пластина 500 может быть сконфигурирована так, что один ее конец расположен на участке, образованном удалением промежуточной точки участка
низкочастотной LTE антенны, и соединен с участком низкочастотной LTE антенны, а другой ее конец подсоединен к первой вспомогательной печатной плате 300, имеющей участки высокочастотных LTE антенн.
[0056] Фиг. 7 - график, иллюстрирующий КСВН, когда медная пластина 500 добавляется к широкополосной антенне передней панели в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0057] Обращаясь к фиг. 7 видно, что КСВН 610, когда медная пластина 500 присутствует, ниже, чем КСВН 630, когда медная пластина отсутствует почти во всех диапазонах частот. В частности, можно видеть, что КСВН 610 имеет значение 2 или менее в диапазонах частот LTE (от 704 до 960 МГц и от 1710 до 2690 МГц). То есть, можно видеть, что поддерживаемая ширина полосы LTE антенны, когда медная пластина 500 добавляется к ней, шире, чем когда медная пластина не добавляется к ней, как показано на фиг. 7.
[0058] Обращаемся к фиг. 1 снова, вторая вспомогательная печатная плата 600, которая имеет участок антенны для V2X связи, WiFi связи или WiBro связи, может быть вертикально установлена и подключена к основной печатной плате 100. Хотя вторая вспомогательная печатная плата 600, имеющая участок антенны для V2X связи, поясняется ниже, настоящее изобретение может быть применено ко второй вспомогательной печатной плате, имеющей участок антенны для WiFi связи или WiBro связи.
[0059] Фиг. 8 - вид, иллюстрирующий вторую вспомогательную печатную плату 600, участок антенны для V2X связи согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
[0060] Поскольку вышеупомянутый участок LTE антенны выполнен из материала FR4, имеющего неоднородные диэлектрические характеристики для каждой точки исходного материала, эффективность LTE антенны может быть уменьшена по мере увеличения частот. Следовательно, антенна может не иметь хороших характеристик, если участок антенны выполнен из материала FR4. Соответственно, участок антенны выполнен из материала тефлон для V2X связи, используемой в диапазоне с более высокой частотой (от 5850 до 5925 МГц), чем диапазон LTE частот (максимум 2690 МГц). Когда участок антенны выполнен из материала тефлон, антенна может иметь однородную диэлектрическую постоянную, и можно повысить эффективность антенны за счет минимизации тангенса угла потерь диэлектрика (соотношение между диэлектрическими потерями и реактивной мощностью в системе изоляции).
[0061] Обращаемся к фиг. 8, вторая вспомогательная печатная плата 600 включает в себя основные участки 810а и 810b для передачи и приема сигналов и пассивные элементы излучателей 830а и 830b, которые регулируют форму радиоволн, излучаемых антенной, чтобы максимизировать эффективность связи транспортное средство - транспортное средство (V2V).
[0062] Фиг. 9 - вид, иллюстрирующий пример связи в соответствии со способом WAVE связи.
[0063] Фиг. 10 - вид, иллюстрирующий оптимизированный угол диаграммы направленности излучения в областях V2I и V2X связи.
[0064] Обращаемся к фиг. 9, поскольку V2V связь представляет собой способ связи, при котором транспортное средство связывается с другим транспортным средством, расположенным в почти такой же плоскости, а не базовой станцией, расположенной высоко, как в обычной LTE связи, диаграммы направленности радиоволн, излучаемых антенной должны проходить параллельно дороге, чтобы повысить эффективность приема в транспортном средстве. То есть в WAVE связи, диаграмма направленности излучения, требующаяся для V2I связи и V2V связи, оптимизирована для антенны транспортного средства. Обращаемся к фиг. 10, диаграмма направленности излучения имеет угол от 75° до 90° в области V2V связи и угол от 75° до 60° в области V2I связи. Соответственно, существует потребность в антенне, которая может покрывать угол диаграммы направленности излучения от 30° до 90° для обеспечения плавной V2I и V2V связи.
[0065] Соответственно, можно регулировать диаграмму направленности излучения как радиоволну, излучаемую антенной, посредством использования таких параметров, как размеры пассивных элементов излучателей 830а и 830b и расстояния между пассивными элементами излучателей 830а и 830b и основными участками 810а и 810b. То есть пассивные элементы излучателей 830а и 830b могут быть расположены над основными участками 810а и 810b, так что излучаемая диаграмма направленности излучения более концентрирован вниз. Таким образом, диаграмма направленности излучения может проходить параллельно дороге.
[0066] Следующая таблица 1 представляет уровень сигнала антенны, измеренный под углами, показанными на фиг.10, когда пассивные элементы излучателей 830а и 830b добавлены ко второй вспомогательной печатной плате 600 для V2X связи и когда они не добавлены к ней. В таблице 1 единица каждого значения равна дБи. ДБи используется как децибел (дБ), который представляет собой размер диаграммы направленности излучения конкретной антенны относительно изотропной антенны.
[0067]
[0068] Как и в приведенной выше таблице 1, можно видеть, что антенна имеет больший коэффициент усиления под углом от 60° до 90° в V2I и V2V связи, когда присутствуют пассивные элементы излучателей.
[0069] Фиг. 11 - вид, иллюстрирующий микрополосковую линию 1100, которая соединяет участок антенны и первый вывод 400 согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
[0070] Важно эффективно размещать линии в пространстве низкочастотной печатной платы без необходимости учитывать частотные характеристики. Причина в том, что на издержки производства существенно влияет то, насколько мало количество линий, расположенных в узком месте. В этом случае положение заземления не имеет значения, и нет необходимости рассматривать расстояние между заземлением и сигнальной линией. Однако линии должны быть расположены так, чтобы они соответствовали частотным характеристикам высокочастотной печатной платы. Микрополосковая линия представляет собой высокочастотную схему, которая предназначена для удовлетворения частотных характеристик и условий в высокочастотной печатной плате. Микрополосковая линия в качестве типичной линии передачи представляет собой схему, сконфигурированную так, что цельное основание заземлено с использованием единственной металлической пластины, диэлектрическая подложка, имеющая определенную толщину, расположена непосредственно на основании, и линия формируется на диэлектрической подложке. Благодаря такой структуре расстояние и средняя характеристика между сигнальной линией и заземлением являются однородными, и сигналы сохраняются и передаются между линией и заземлением энергией электромагнитного поля. Соответственно, микрополосковая линия имеет важную характеристику, которая всегда равномерно фиксирует состояние среды между линией и заземлением по сравнению с обычной схемой. Таким образом, можно передавать LTE сигналы, соответствующие высоким частотам без затухания, с использованием микрополосковой линии 1100.
[0071] Хотя фиг. 11 иллюстрирует соединение с LTE антенной, настоящее изобретение может быть применено к соединению с основными участками 810а и 810b второй вспомогательной печатной платы 600.
[0072] Обращаемся к фиг. 11, участок антенны может быть соединен с первым выводом 400 с помощью микрополосковой линии 1100, и, таким образом, электрическая мощность, принимаемая от антенны, может быть передана на первый вывод 400 без затухания. Микрополосковая линия 1100 может быть снабжена на ее части схемой 1130 кода неисправности (диагностический код неисправности), которая соединена с первым выводом 400 и содержит коды самодиагностики, чтобы проверять, нормально ли подключена антенна к коммуникационному модулю для обработки сигналов, принятых от антенны, и схемы 1110 согласования импеданса для регулировки согласования импеданса антенны.
[0073] Для того чтобы легко смонтировать широкополосную антенну передней панели для транспортного средства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения для передней панели, основная печатная плата 100 может иметь размер 135×55×1t, а первая вспомогательная печатная плата может иметь размер 30×13×1,6t.
[0074] В соответствии с настоящим изобретением можно разрешить пространственные ограничения обычной антенны для крыши и отрегулировать диаграмму направленности излучения антенны так, чтобы она была пригодна для связи транспортное средство транспортное средство (V2V) и связи транспортное средство инфраструктура (V2I) как V2X связи. Кроме того, возможно реализовать широкополосную LTE антенну, которая получает высокий коэффициент усиления в широкой полосе с использованием открытого элемента и медной пластины.
[0075] Как видно из вышеприведенного описания, можно преодолеть существующие пространственные ограничения, применяя широкополосную антенну к транспортному средству и эффективно составляя антенну.
[0076] Кроме того, можно значительно сократить время, необходимое для изготовления и разработки существующей пресс-формы.
[0077] Хотя настоящее изобретение было конкретно показано и описано со ссылкой на примерные варианты его осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что в него могут быть внесены различные изменения в форме и деталях, не отступая от сущности и объема изобретения, как оно изложено в прилагаемой формуле изобретения. Примеры вариантов осуществления следует рассматривать только в описательном смысле, а не в целях ограничения. Следовательно, объем изобретения определяется не подробным описанием изобретения, а прилагаемой формулой изобретения, и все различия в пределах объема будут истолковываться как включаемые в настоящее изобретение.
1. Широкополосная антенна передней панели (торпедо), которая установлена вблизи передней панели для транспортного средства, содержащая:
основную печатную плату;
участок низкочастотной LTE антенны Г-образной формы, сформированный на основной печатной плате, для передачи и приема низкочастотного LTE сигнала;
первую вспомогательную печатную плату, имеющую участки высокочастотных LTE антенн, сконфигурированные для передачи и приема высокочастотного LTE сигнала, причем первая вспомогательная печатная плата соединена вертикально с основной печатной платой; и
первый вывод, подключенный к внешнему коммуникационному модулю для передачи и приема сигналов к/от участка низкочастотной LTE антенны и участков высокочастотных LTE антенн.
2. Широкополосная антенна передней панели по п. 1, дополнительно содержащая L-образную медную пластину, соединенную с удаленной частью участка низкочастотной LTE антенны для увеличения пассивной эффективности антенны.
3. Широкополосная антенна передней панели по п. 2, в которой первая вспомогательная печатная плата содержит:
участки высокочастотных LTE антенн, сконфигурированные для передачи и приема высокочастотного LTE сигнала;
пассивные элементы излучателей, расположенные на участках высокочастотных LTE антенн для настройки характеристик диаграммы направленности радиоволн;
первую соединительную часть, выполненную с возможностью поддерживать медную пластину;
вторую соединительную часть, обеспечивающую вертикальную установку первой вспомогательной печатной платы на основной печатной плате; и
третью соединительную часть, соединенную с основной печатной платой, для соединения участков высокочастотных LTE антенн с первым выводом.
4. Широкополосная антенна передней панели по п. 3, в которой участки высокочастотных LTE антенн содержат участок для приема LTE сигнала в диапазоне 1170-2170 МГц и участок для приема LTE сигнала в диапазоне 2170-2690 МГц.
5. Широкополосная антенна передней панели по п. 3, в которой каждый из участков высокочастотных LTE антенн имеет длину от 3,6 до 4,7 мм, а каждый из пассивных элементов излучателей имеет длину от 4,6 до 9,9 мм.
6. Широкополосная антенна передней панели по п. 3, в которой участки высокочастотных LTE антенн имеют одинаковую форму на верхней и нижней сторонах первой вспомогательной печатной платы, а участок высокочастотной LTE антенны на верхней стороне и участок высокочастотной LTE антенны на нижней стороне сформированы симметрично относительно центральной оси первой вспомогательной печатной платы.
7. Широкополосная антенна передней панели по п. 3, в которой:
пассивные элементы излучателей имеют сквозное отверстие; и
пассивные элементы излучателей имеют одинаковую форму на верхней и нижней сторонах первой вспомогательной печатной платы, пассивный элемент излучателя на верхней стороне и пассивный элемент излучателя на нижней стороне сформированы симметрично относительно центральной оси первой вспомогательной печатной платы, а пассивные элементы излучателей на верхней и нижней сторонах электрически соединены друг с другом через сквозное отверстие.
8. Широкополосная антенна передней панели по п. 1, дополнительно содержащая открытый элемент, сформированный в форме структуры на стороне, противоположной стороне основной печатной платы, имеющей участок низкочастотной LTE антенны и соединенной с заземлением.
9. Широкополосная антенна передней панели по п. 1, дополнительно содержащая:
вторую вспомогательную печатную плату, имеющую по меньшей мере один участок антенны для V2X связи, WiFi связи и WiBro связи, причем вторая вспомогательная печатная плата соединена вертикально с основной печатной платой; и
второй вывод, сконфигурированный для вывода сигнала, принятого от участка антенны, сформированного на второй вспомогательной печатной плате.
10. Широкополосная антенна передней панели по п. 9, в которой вторая вспомогательная печатная плата содержит:
основной участок, сконфигурированный для передачи и приема сигнала; и
второй пассивный элемент излучателя, сконфигурированный для настройки формы радиоволны, излучаемой из основного участка.
11. Широкополосная антенна передней панели по п. 10, в которой основная печатная плата содержит:
микрополосковую линию, соединяющую основной участок со вторым выводом, схему диагностических кодов неисправностей (ДКН), обеспечивающую код самодиагностики для проверки, подключен ли основной участок к коммуникационному модулю; и
цепь согласования импеданса, сконфигурированную для регулировки согласования импеданса основного участка.
12. Широкополосная антенна передней панели по п. 1, в которой основная печатная плата содержит:
микрополосковую линию, соединяющую по меньшей мере один из участков высокочастотных LTE антенн и низкочастотной LTE антенны с первым выводом;
схему ДКН, обеспечивающую код самодиагностики для проверки, подключен ли по меньшей мере один из участков высокочастотных LTE антенн и низкочастотной LTE антенны к коммуникационному модулю; и
схему согласования импеданса, сконфигурированную для регулировки согласования импеданса по меньшей мере одного из участков высокочастотных LTE антенн и низкочастотной LTE антенны.
