CN107919883A - 一种应用于车载设备的天线装置及车载设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种应用于车载设备的天线装置及车载设备，所述天线装置包括射频收发器和线缆，其中，位于车载设备外部的第一设备用于通过所述线缆向所述射频收发器的第一端口传输直流信号，所述天线装置还包括隔直通交电路；所述射频收发器的第二端口通过所述隔直通交电路与所述线缆电连接，以使所述射频收发器通过所述线缆收发射频信号。与现有技术相比，本申请将已有的连接第一设备与射频收发器且用于传输直流信号的线缆复用为天线，无需额外设置天线也能实现收发射频信号的功能，同时还不会影响线缆已有的传输直流信号的功能，避免了现有技术中额外设置的天线由于占用车载设备内部空间或占用汽车内部空间所带来的问题。

Description

一种应用于车载设备的天线装置及车载设备

技术领域

本申请涉及天线领域，尤其涉及一种应用于车载设备的天线装置及车载设备。

背景技术

射频(RF，Radio Frequency)简称为RF射频，即射频电流，是一种高频交流变化电磁波的简称。目前，在车载设备内通常都设有射频收发器，具体地，射频收发器通过天线可以收发射频信号，从而实现射频功能，例如通过车载设备接收FM广播、通过车载设备实现导航等。其中，车载设备通过天线收发的射频信号的性能会直接影响车载设备的射频功能，例如会影响播放的音视频的质量，或者影响导航的准确度等。

现有技术中，车载设备中常见的天线设置方式为：在车载设备中内置一根单独的导线作为天线或内置一FPC(Flexible Printed Circuit，柔性电路板)天线，从而实现射频信号的收发。然而，内置的天线会占用车载设备的内部空间，进一步地，由于车载设备的内部空间有限，内置的天线通常达不到收发射频信号所需的长度，这样就会影响天线收发射频信号的性能，进而会影响车载设备的射频功能，降低用户体验。为了使得天线能够达到收发射频信号所需的长度，现有技术中还有一种天线设置方式，即在车载设备外部设置一根单独的导线作为天线，从而实现射频信号的收发。这样天线的长度就不会受到车载设备内部空间的限制，但是，在车载设备外部设置的导线需要占用汽车的内部空间，同时还会涉及到导线布置的问题，一旦布置的不好还会影响汽车的内饰效果。

发明内容

本申请提供了一种将用于向射频收发器传输直流信号的线缆复用为天线的天线装置，具体地提供一种应用于车载设备的天线装置及车载设备，以解决现有技术中存在的上述问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种应用于车载设备的天线装置，包括射频收发器和线缆，其中，位于车载设备外部的第一设备用于通过所述线缆向所述射频收发器的第一端口传输直流信号，所述天线装置还包括隔直通交电路；

所述射频收发器的第二端口通过所述隔直通交电路与所述线缆电连接，以使所述射频收发器通过所述线缆收发射频信号。

较佳地，所述天线装置还包括信号扼流电路，串联于所述射频收发器的第一端口以及所述线缆中与所述隔直通交电路电连接的点之间，用于阻挡所述射频信号进入所述射频收发器的第一端口。

较佳地，在所述线缆中，与所述隔直通交电路电连接的点至与所述第一设备连接的点之间的长度为所述射频信号的波长的四分之一。

较佳地，所述天线装置还包括带通滤波电路，串联于所述射频收发器的第二端口和所述隔直通交电路之间，用于滤除所需频段以外的射频信号。

较佳地，所述天线装置还包括防静电电路，串联于所述线缆中与所述隔直通交电路电连接的点与地之间。

较佳地，所述信号扼流电路包括以下中的至少一种：磁珠、电阻、电感。

第二方面，本申请实施例提供了一种车载设备，所述车载设备包括如第一方面所述的天线装置。

较佳地，所述第一端口为供电端口，所述车载设备还包括外设模块，所述外设模块的供电端口与所述射频收发器的第一端口通过所述线缆电连接。

较佳地，所述外设模块为摄像头，所述车载设备为行车记录仪。

较佳地，所述外设模块为超声波传感器，所述车载设备为倒车雷达。

本申请提供的应用于车载设备的天线装置包括射频收发器、线缆以及隔直通交电路，其中，位于车载设备外部的第一设备用于通过所述线缆向射频收发器的第一端口传输直流信号。本申请中将已有的连接第一设备与射频收发器且用于传输直流信号的线缆复用为天线，具体地，射频收发器的第二端口通过隔直通交电路与线缆电连接，以使射频收发器通过线缆收发射频信号。首先，由于隔直通交电路具有隔直流通交流的作用，因此第一设备通过线缆传输的直流信号在进入射频收发器的第二端口之前被隔直通交电路所阻隔，而射频信号为交流信号，其可以进入射频收发器的第二端口，从而使得射频收发器可以正常收发信号。其次，通过线缆收发的射频信号为高频(300KHz-300GHz)信号，而高频信号对直流信号几乎没有什么影响，因此线缆中的射频信号不会对第一设备向射频收发器的第一端口传输的直流信号产生影响，即射频收发器的第一端口可以正常接收到第一设备通过线缆传输的直流信号。

本申请中将已有的连接第一设备与射频收发器且用于传输直流信号的线缆复用为天线，具体地，第一设备可以通过线缆向射频收发器传输直流信号，同时，射频收发器还可以利用线缆收发射频信号，二者互不影响。与现有技术相比，本申请无需额外设置天线也能实现收发射频信号的功能，同时还不会影响线缆已有的传输直流信号的功能，通过复用线缆的方式提高了其利用率，避免了现有技术中额外设置的天线由于占用车载设备内部空间或占用汽车内部空间所带来的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种应用于车载设备的天线装置与第一设备的连接结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种应用于车载设备的天线装置与第一设备的连接结构示意图；

图3为本申请实施例提供的又一种应用于车载设备的天线装置与第一设备的连接的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种应用于车载设备的天线装置与第一设备的连接结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种应用于车载设备的天线装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种车载设备与第一设备的连接结构示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种车载设备与第一设备的连接结构示意图；

图8为本申请实施例提供的又一种车载设备与第一设备的连接结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参见图1，所示为本申请实施例提供的一种应用于车载设备的天线装置的结构框图。如图1所示，天线装置包括射频收发器、隔直通交电路以及线缆。

其中，位于车载设备外部的第一设备用于通过线缆向射频收发器的第一端口传输直流信号。射频收发器的第二端口通过隔直通交电路与线缆电连接，以使射频收发器通过线缆收发射频信号。

从图1中可以看出，线缆的一端连接位于车载设备外部的第一设备，另一端连接射频收发器的第一端口，而射频收发器的第二端口通过隔直通交电路也连接到线缆上。本实施例中对隔直通交电路与线缆电连接的点在线缆上的位置不作限定，具体可以为线缆上的任意一点。

本实施例中，通过在射频收发器的第二端口与线缆之间设置隔直通交电路，实现了将已有的连接第一设备与射频收发器的线缆复用为天线，使得射频收发器可以通过线缆收发射频信号。具体地，由于隔直通交电路具有隔直流通交流的作用，因此第一设备通过线缆传输的直流信号被隔直通交电路所阻隔，只有交流的射频信号可以进入射频收发器的第二端口，从而使得射频收发器可以正常收发信号。

另外，线缆中的射频信号也不会影响第一设备向射频收发器的第一端口传输直流信号。具体地，通过线缆收发的射频信号为高频(例如100MHz)信号，而高频信号对直流信号几乎没有什么影响，因此线缆中的射频信号不会对第一设备向射频收发器的第一端口传输的直流信号产生影响，即射频收发器的第一端口仍然可以正常接收到第一设备通过线缆传输的直流信号。

在可选的一种实施方式中，射频收发器的第一端口为供电端口，相应地，位于车载设备外部的第一设备可以为电源设备。此时，这个线缆为电源线，电源设备通过电源线向射频收发器的供电端口传输直流电压信号，即电源设备通过电源线向射频收发器供电。本实施例中，将天线装置中已有的电源线复用为天线，使得射频收发器通过电源线收发射频信号。

在可选的另一种实施方式中，射频收发器的第一端口为控制端口，相应地，位于车载设备外部的第一设备可以为向射频收发器发送控制指令的控制设备。其中，发送的控制指令为直流信号。举个例子，控制设备可以向射频收发器发送射频信号的目标频段，即待收发射频信号的频段；控制设备还可以向射频收发器发送接收使能信号或者发送使能信号，当射频收发器接收到控制设备发送的接收使能信号时，射频收发器通过线缆接收射频信号，当射频收发器接收到控制设备发送的发送使能信号时，射频收发器通过线缆发送射频信号。

可以理解地，射频收发器的第二端口为射频信号的收发端口。

需要说明的是，隔直通交电路为本领域的常规电路，通常采用谐振电容来实现。具体地，由于射频收发器收发的射频信号为300KHz-300GHz的高频信号，因此，本实施例中的隔直通交电路采用高频谐振电容实现，例如可以采用谐振频率为87.5MHz-108MHz、电容量为100pF-10nF的谐振电容。谐振电容的谐振频率和电容量的大小通常由射频收发器收发射频信号的频率来决定。例如，车载设备通过天线收发的射频信号的频率为100MHz，因此，可以选用谐振频率为100MHz、电容量为4700pF的谐振电容。

当射频收发器通过线缆收发射频信号时，线缆中的射频信号不仅会进入射频收发器的第二端口，同时还会进入射频收发器的第一端口。虽然进入第一端口的射频信号不会影响射频收发器接收直流信号，但是射频信号的一部分能量被分流到第一端口，会造成射频信号的能量损失。为了避免射频信号的能量被分流，在可选的一种实施方式中，上述天线装置还包括信号扼流电路，如图2所示，信号扼流电路串联于射频收发器的第一端口以及线缆中与隔直通交电路电连接的点P之间，用于阻挡射频信号进入射频收发器的第一端口。

在可选的一种实施方式中，上述信号扼流电路包括以下中的至少一种：磁珠、电阻、电感。具体地，当射频信号的频率较大时，例如超过50MHz，可以使用磁珠来吸收高频的射频信号，从而阻挡射频信号进入射频收发器的第一端口。当射频信号的频率较小时，例如小于50MHz，可以使用电感、电阻或者将电感和电阻串联。其中，信号扼流电路的阻抗与射频信号的频率有直接关系，例如射频信号的频率为100MHz时，可以使用等效阻抗值大于1000欧姆的电阻、电感或者磁珠。

可以理解地，当天线的长度为射频信号的波长的四分之一时，天线的发射和接收转换效率最高。因此，在可选的一种实施方式中，在上述线缆中，与隔直通交电路电连接的点P至与所述第一设备连接的点之间的长度为射频信号的波长的四分之一。例如，频率为100MHz的射频信号的波长为3米，那么线缆中点P至与第一设备连接的点的长度为0.75米。

需要说明的是，线缆的整体长度，即射频收发器的第一端口至第一设备之间的线缆的长度，可以根据实际情况进行调整。为了提高射频收发器通过线缆收发射频信号的转换效率，若已有线缆的整体长度小于射频信号波长的四分之一，则可以将线缆的长度延长至大于等于射频信号波长的四分之一。然后将线缆中与第一设备连接的点之间的距离为射频信号波长的四分之一的点设为点P，并将P点与隔直通交电路电连接。

不同的车载设备可以实现不同的射频功能，例如可以实现接收FM广播，也可以实现导航等，因此天线装置收发的射频信号的频段也就不一样。当所需频段以及所需频段以外的射频信号都进入射频收发器时，会出现射频信号的互扰现象。为了避免这种现象的发生，在可选的一种实施方式中，上述天线装置还包括带通滤波电路，如图3所示，带通滤波电路串联于射频收发器的第二端口和隔直通交电路之间，用于滤除所需频段以外的射频信号。其中，所需频段与车载设备所实现的射频功能相对应。例如车载设备A可以实现的射频功能为导航，对应的所需频段为1550MHz-1650MHz。

在可选的一种实施方式中，上述带通滤波电路为由阻容器件组成的低损耗、高频带抑制的双Pi型滤波电路。在具体实施过程中，可参见如图5所示的带通滤波电路的结构示意图。其中，隔直通交电路包括谐振电容C1，沿射频收发器至谐振电容C1之间的电路中，双Pi型滤波电路包括电感L1和电感L2，以及电容C2、电容C3、电容C4，其中，电容C2的一端分别与射频收发器和电感L1的一端连接，电容C3的一端分别与电感L1的另一端以及电感L2的一端连接，电容C4的一端分别与电感L2的另一端以及谐振电容C1的一端连接，且电容C2、C3和C4的另一端均接地。

在具体实施过程中，电感和电容等储能元件具有储能特性，即其两端的电压或电流发生突变时会发生充放电过程。因此当电路中的交变电流达到一定的频率，即与充放电的频率相同时，正反电流便会被抵消。即储能元件可以对特定频率的电流起到平流作用，从而达到滤波的作用。因此利用电容和电感的特性，并联电容和串联电感均会起到滤波作用，通过在电路上交替放置并联电容C2、电容C3、电容C4和串联电感L1、电感L2等元件，形成多阶LC低通滤波电路，可以滤除无用的高频射频信号。具体可以根据所需频段来选取电容和电感，使其可以滤除所需频段以外的射频信号。

另外，在本申请实施例中，由于射频收发器或者上述几个实施例中各个器件之间在工作过程中可能会产生一部分静电，而车载设备的天线装置中通常都具有一些敏感器件，很容易在静电的作用下导致敏感器件的损毁，因此，在本申请实施例中，还提供了另外一个实施方式，即在天线装置中增加防静电电路，如图4所示，防静电电路串联于线缆中与隔直通交电路电连接的点P与地之间。

在具体实施过程中，上述防静电电路可以为对地并联的压敏电阻或防静电二极管。如图5所示，防静电电路为一防静电二极管，上述防静电二极管正向导通的一端电连接至谐振电容C1与线缆之间，上述防静电二极管反向导通的一端接地，从而起到防静电的作用，有效实现对天线装置中敏感器件的保护。

本申请实施例还提供一种车载设备，包括天线装置，天线装置包括射频收发器、隔直通交电路以及线缆。

其中，位于车载设备外部的第一设备用于通过线缆向射频收发器的第一端口传输直流信号。射频收发器的第二端口通过隔直通交电路与线缆电连接，以使射频收发器通过线缆收发射频信号。

在可选的一种实施方式中，天线装置中射频收发器的第一端口为供电端口，车载设备还包括外设模块，外设模块的供电端口与射频收发器的供电端口通过上述线缆电连接，如图6所示。本实施例中，位于车载设备外部的第一设备为电源设备，上述线缆为电源线，电源设备通过电源线同时为射频收发器和外设模块供电。本实施例中将射频收发器和外设模块的供电电源线复用为天线，使得射频收发器可以通过供电电源线收发射频信号。

为了避免射频信号的能量被分流，在可选的一种实施方式中，上述天线装置还包括信号扼流电路，如图7所示，信号扼流电路串联于射频收发器的供电端口与外设模块的供电端口的连接点，以及线缆中与隔直通交电路电连接的点P之间，用于阻挡射频信号进入射频收发器的供电端口以及外设模块的供电端口。

为了避免射频信号的能量被分流，在可选的另一种实施方式中，上述车载设备还包括信号扼流电路，其位于上述天线装置的外部，如图8所示，信号扼流电路串联于射频收发器的供电端口与外设模块的供电端口的连接点，以及线缆中与隔直通交电路电连接的点P之间，用于阻挡射频信号进入射频收发器的供电端口以及外设模块的供电端口。

为了避免在射频收发器中发送射频信号的互扰现象，在可选的一种实施方式中，上述天线装置还包括带通滤波电路，串联于射频收发器的第二端口和隔直通交电路之间，用于滤除所需频段以外的射频信号。其中，所需频段与车载设备所实现的射频功能相对应。

为了保护天线装置中的敏感器件，在可选的一种实施方式中，上述天线装置中还包括防静电电路，串联于线缆中与隔直通交电路电连接的点P与地之间。

在可选的一种实施方式中，上述外设模块为摄像头，车载设备为行车记录仪。电源设备同时为摄像头和射频收发器供电。其中，摄像头可以安装在汽车的前挡风玻璃处，也可以安装在汽车的后挡风玻璃处。

在可选的一种实施方式中，上述外设模块为超声波传感器，车载设备为倒车雷达。电源设备同时为超声波传感器和射频收发器供电。

本申请实施例中，外设模块不限于摄像头和超声波传感器，同样地，车载设备也不限于行车记录仪和倒车雷达。

本申请实施例中，将已有的连接第一设备与射频收发器且用于传输直流信号的线缆复用为天线，具体地，第一设备可以通过线缆向射频收发器传输直流信号，同时，射频收发器还可以利用线缆收发射频信号，二者互不影响。与现有技术相比，本申请无需额外设置天线也能实现收发射频信号的功能，同时还不会影响线缆已有的传输直流信号的功能，通过复用线缆的方式提高了其利用率，避免了现有技术中额外设置的天线由于占用车载设备内部空间或占用汽车内部空间所带来的问题。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种应用于车载设备的天线装置，包括射频收发器和线缆，其中，位于车载设备外部的第一设备用于通过所述线缆向所述射频收发器的第一端口传输直流信号，其特征在于，所述天线装置还包括隔直通交电路；

所述射频收发器的第二端口通过所述隔直通交电路与所述线缆电连接，以使所述射频收发器通过所述线缆收发射频信号。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括信号扼流电路，串联于所述射频收发器的第一端口以及所述线缆中与所述隔直通交电路电连接的点之间，用于阻挡所述射频信号进入所述射频收发器的第一端口。

3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，在所述线缆中，与所述隔直通交电路电连接的点至与所述第一设备连接的点之间的长度为所述射频信号的波长的四分之一。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括带通滤波电路，串联于所述射频收发器的第二端口和所述隔直通交电路之间，用于滤除所需频段以外的射频信号。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括防静电电路，串联于所述线缆中与所述隔直通交电路电连接的点与地之间。

6.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述信号扼流电路包括以下中的至少一种：磁珠、电阻、电感。

7.一种车载设备，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的天线装置。

8.根据权利要求7所述的车载设备，其特征在于，所述天线装置中射频收发器的第一端口为供电端口，所述车载设备还包括外设模块，所述外设模块的供电端口与所述射频收发器的第一端口通过所述天线装置中的线缆电连接。

9.根据权利要求8所述的车载设备，其特征在于，所述外设模块为摄像头，所述车载设备为行车记录仪。

10.根据权利要求8所述的车载设备，其特征在于，所述外设模块为超声波传感器，所述车载设备为倒车雷达。