CN103000992A - 车载无线接入装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车载无线接入装置，包括：中央处理单元、数据存储单元和射频单元，数据存储单元和射频单元与中央处理单元相连接，射频单元包括电磁复合材料的天线，该天线包括介质基板、附着在介质基板一表面的第一金属片，围绕第一金属片设置有第一馈线，第一馈线通过耦合方式分别馈入第一金属片，第一金属片上镂空有第一微槽结构；该天线也可以在介质基板两表面分别设置第一金属片和第二金属片。本发明车载无线接入装置解决了信号接入现有车载装置时不流畅的问题，天线内置在车载无线接入装置中，可以增强该装置的美观度。车载无线接入装置中的天线能在较低工作频率下工作，满足车载无线接入装置小型化及低频、多模工作的要求。

Description

车载无线接入装置

技术领域

本发明属于通信领域，具体地涉及车载无线接入装置。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，越来越多的汽车走近千万人们的生活中，同时，通讯事业也取得了长足的发展，而现有的汽车上使用的通讯系统仍多为车载收音机系统、车载导航系统或者是加装视频播放系统，这些显然没有能够随着现有通讯事业发展而进步。

目前，人们多会使用手机、电脑等终端设备连接于网络，通常使用的是无线GPRS的方式接入，这种方式信息传输的速度不高，对实现与互联网的互动有一定的难度。在无线城市的建设中，汽车上的车载无线接入装置很显然是该建设中极为重要的一部分，由于需在汽车内，存在着接入信号质量不高的问题，因此，现有的车载设备亦很难实现在汽车里的信号流畅的无线接入。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明通过改变现有无线接入装置中的天线，实现信号的流畅接入，为了实现该目的，本发明采用以下技术方案：

一种车载无线接入装置，包括中央处理单元、数据存储单元和射频单元，所述数据存储单元和所述射频单元与所述中央处理单元相连接，所述射频单元包括电磁复合材料的天线，所述天线包括介质基板、附着在介质基板一表面的第一金属片，围绕第一金属片设置有第一馈线，所述第一馈线通过耦合方式分别馈入所述第一金属片，所述第一金属片上镂空有第一微槽结构。

进一步地，所述第一微槽结构为互补式开口谐振环结构、互补式螺旋线结构、开口螺旋环结构、双开口螺旋环结构以及互补式弯折线结构中的一种或者是通过前面几种结构衍生、复合、组合或组阵得到的结构。

一种车载无线车载装置，包括中央处理单元、数据存储单元、辅助单元和射频单元，所述数据存储单元和所述射频单元与所述中央处理单元相连接，所述辅助单元直接或间接与所述中央处理单元相连接，所述射频单元包括电磁复合材料的天线，所述天线包括介质基板、附着在介质基板相对两表面的第一金属片及第二金属片，围绕第一金属片设置有第一馈线，围绕第二金属片设置有第二馈线，所述第一馈线及第二馈线通过耦合方式分别馈入所述第一金属片及第二金属片，所述第一金属片及第二金属片上分别镂空有第一微槽结构及第二微槽结构，所述第一馈线与第二馈线电连接。

进一步地，所述第一微槽结构和\或所述第二微槽结构为互补式开口谐振环结构、互补式螺旋线结构、开口螺旋环结构、双开口螺旋环结构以及互补式弯折线结构中的一种或者是通过前面几种结构衍生、复合、组合或组阵得到的结构。

进一步地，所述第一金属片与第二金属片通过金属化通孔或导线连接。

进一步地，所述第一馈线与第二馈线通过金属化通孔或导线连接。

进一步地，所述介质基板由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成；所述介质基板为所述车载无线接入装置中安装有所述中央处理单元的PCB板。

进一步地，所述数据存储单元存储有WIFI或WLAN通讯协议。

进一步地，所述数据存储单元包括只读存储器和随机存取存储器。

本发明车载无线接入装置解决了信号接入现有车载装置时不流畅的问题，天线内置在车载无线接入装置中，可以增强该装置的美观度。车载无线接入装置中的天线能在较低工作频率下工作，满足车载无线接入装置小型化及低频、多模工作的要求。

附图说明

图1是本发明车载无线接入装置的示意图；

图2是本发明车载无线接入装置中的天线的立体图；

图3是图1的另一视角图；

图4a为互补式开口谐振环结构的示意图；

图4b所示为互补式螺旋线结构的示意图；

图4c所示为开口螺旋环结构的示意图；

图4d所示为双开口螺旋环结构的示意图；

图4e所示为互补式弯折线结构的示意图；

图5a为图4a所示的互补式开口谐振环结构其几何形状衍生示意图；

图5b为图4a所示的互补式开口谐振环结构其扩展衍生示意图；

图6a为三个图4a所示的互补式开口谐振环结构的复合后的结构示意图；

图6b为两个图4a所示的互补式开口谐振环结构与图3b所示为互补式螺旋线结构的复合示意图；

图7为四个图4a所示的互补式开口谐振环结构组阵后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐述。

参见图1，该车载无线接入装置包括中央处理单元、数据存储单元、射频单元、电源单元和辅助单元，电源模块提供中央处理单元工作所需的电能，中央处理单元可以是微控制器或SOC，也可以是RISC微处理芯片，数据存储单元中存储有通讯协议，比如WIFI、WLAN等通讯协议，数据存储单元可以进一步划分为只读存储器和随机存取存储器，射频单元中包括天线，辅助单元可以是人机接口、显示器、电源指示灯或者状态指示灯中的一个或者多个。

中央处理单元与射频模块和数据存储模块相连接，中央处理模块通过射频模块中的天线与外部做数据交换与处理，中央处理单元可以调取数据存储单元中通讯协议，并进行数据的存储或者缓存，辅助单元使得车载无线接入装置具有一些辅助性的功能，例如显示连接状态的指示灯或者显示供电情况的电源指示灯等。

如图2及图3所示，本发明的天线包括介质基板1、附着在介质基板1相对两表面的第一金属片4及第二金属片7，围绕第一金属片4设置有第一馈线2，围绕第二金属片7设置有第二馈线8，所述第一馈线2通过耦合方式馈入所述第一金属片4，所述第二馈线8通过耦合方式馈入所述第二金属片7，所述第一金属片4及第二金属片7上分别镂空有第一微槽结构41及第二微槽结构71，所述第一馈线2与第二馈线8电连接。在同一介质基板的两面都设置金属片，等效于增加了天线物理长度(实际长度尺寸不增加)，这样就可以在极小的空间内设计出工作在极低工作频率下的射频天线。解决传统天线在低频工作时天线受控空间面积的物理局限。

如图2及3所示，所述第一馈线2与第二馈线8通过在介质基板1上开的金属化通孔10电连接。当然也可以采用导线连接。

图2和图3中，第一金属片画剖面线的部分为第一金属走线，第一金属片上的空白部分(镂空的部分)表示第一微槽结构及第二微槽结构。另外，第一馈线也用剖面线表示。同样的，第二金属片画剖面线的部分为第二金属走线，第二金属片上的空白部分(镂空的部分)表示第三微槽结构及第四微槽结构。另外，第二馈线也用剖面线表示。

图2所示为本发明的天线的立体图，图3为其另一视角图。综合两个图可以看出，介质基板的a表面及b表面上附着的结构相同。即第一馈线、第一金属片在b表面的投影分别与第二馈线、第二金属片重合。当然，这只是一个优选的方案，a表面与b表面的结构根据需要也可以不同。

第一馈线2围绕第一金属片4设置以实现信号耦合。另外第一金属片4与第一馈线2可以接触，也可以不接触。当第一金属片4与第一馈线2接触时，第一馈线2与第一金属片4之间感性耦合；当第一金属片4与第一馈线2不接触时，第一馈线2与金属片4之间容性耦合。

第二馈线8围绕第二金属片7设置以实现信号耦合。另外第二金属片7与第二馈线8可以接触，也可以不接触。当第二金属片7与第二馈线8接触时，第二馈线8与第二金属片7之间感性耦合；当第二金属片7与第二馈线8不接触时，第二馈线8与金属片7之间容性耦合。

本发明中，所述介质基板两相对表面的第一金属片与第二金属片可以连接，也可以不连接。在第一金属片与第二金属片不连接的情况下，所述第一金属片与第二金属片之间通过容性耦合的方式馈电；此种情况下，通过改变介质基板的厚度可以实现第一金属片与第二金属片的谐振。在第一金属片与第二金属片电连接的情况下(例如通过导线或金属化通孔的形式连接)，所述第一金属片与第二金属片之间通过感性耦合的方式馈电。

本发明中的所述第一微槽结构41、第二微槽结构71可以是图4a所示的互补式开口谐振环结构、图4b所示的互补式螺旋线结构、图4c所示的开口螺旋环结构、图4d所示的双开口螺旋环结构、图4e所示的互补式弯折线结构中的一种或者是通过前面几种结构衍生、复合或组阵得到的微槽结构。衍生分为两种，一种是几何形状衍生，另一种是扩展衍生，此处的几何形状衍生是指功能类似、形状不同的结构衍生，例如由方框类结构衍生到曲线类结构、三角形类结构及其它不同的多边形类结构；此处的扩展衍生即在图4a至图4e的基础上开设新的槽以形成新的微槽结构；以图4a所示的互补式开口谐振环结构为例，图5a为其几何形状衍生示意图，图5b为其几何形状衍生示意图。此处的复合是指，图4a至图4e的微槽结构多个叠加形成一个新的微槽结构，如图6a所示，为三个图4a所示的互补式开口谐振环结构复合后的结构示意图；如图6b所示，为两个图4a所示的互补式开口谐振环结构与图4b所示为互补式螺旋线结构共同复合后的结构示意图。此处的组阵是指由多个图4a至图4e所示的微槽结构在同一金属片上阵列形成一个整体的微槽结构，如图7所示，为多个如图4a所示的互补式开口谐振环结构组阵后的结构示意图。

本发明实施例中，介质基板上是双面设置金属片的情况，可以单面设置金属片，金属片的变换方式同样可以采用实施例中讲述的各种情况。

另外，本发明中，介质基板可由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成，优选地，由高分子材料制成，具体地可以是FR-4、F4B等高分子材料。

本发明中，第一金属片及第二金属片为铜片或银片，优选为铜片，价格低廉，导电性能好。本发明中，第一馈线、第二馈线选用与第一金属片及第二金属片同样的材料制成，优选为铜。本发明中，介质基板还可以是车载无线接入装置中安装有中央处理模块的PCB板，只需在PCB板制造的时候根据已经设计好的天线结构印刷即可。

本发明中，关于天线的加工制造，只要满足本发明的设计原理，可以采用各种制造方式。最普通的方法是使用各类印刷电路板(PCB)的制造方法，当然，金属化的通孔，双面覆铜的PCB制造也能满足本发明的加工要求。除此加工方式，还可以根据实际的需要引入其它加工手段，比如RFID(RFID是RadioFrequency Identification的缩写，即射频识别技术，俗称电子标签)中所使用的导电银浆油墨加工方式、各类可形变器件的柔性PCB加工、铁片天线的加工方式以及铁片与PCB组合的加工方式。其中，铁片与PCB组合加工方式是指利用PCB的精确加工来完成天线微槽结构的加工，用铁片来完成其它辅助部分。另外，还可以通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法来加工。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种车载无线接入装置，包括：中央处理单元、数据存储单元和射频单元，所述数据存储单元和所述射频单元与所述中央处理单元相连接，所述射频单元包括电磁复合材料的天线，所述天线包括介质基板、附着在介质基板一表面的第一金属片，围绕第一金属片设置有第一馈线，所述第一馈线通过耦合方式分别馈入所述第一金属片，所述第一金属片上镂空有第一微槽结构。

2.根据权利要求1所述的车载无线接入装置，其特征在于，所述第一微槽结构为互补式开口谐振环结构、互补式螺旋线结构、开口螺旋环结构、双开口螺旋环结构以及互补式弯折线结构中的一种或者是通过前面几种结构衍生、复合、组合或组阵得到的结构。

3.一种车载无线车载装置，包括：中央处理单元、数据存储单元、辅助单元和射频单元，所述数据存储单元和所述射频单元与所述中央处理单元相连接，所述辅助单元直接或间接与所述中央处理单元相连接，所述射频单元包括电磁复合材料的天线，所述天线包括介质基板、附着在介质基板相对两表面的第一金属片及第二金属片，围绕第一金属片设置有第一馈线，围绕第二金属片设置有第二馈线，所述第一馈线及第二馈线通过耦合方式分别馈入所述第一金属片及第二金属片，所述第一金属片及第二金属片上分别镂空有第一微槽结构及第二微槽结构，所述第一馈线与第二馈线电连接。

4.根据权利要求3所述的车载无线接入装置，其特征在于，所述第一微槽结构和\或所述第二微槽结构为互补式开口谐振环结构、互补式螺旋线结构、开口螺旋环结构、双开口螺旋环结构以及互补式弯折线结构中的一种或者是通过前面几种结构衍生、复合、组合或组阵得到的结构。

5.根据权利要求3-5任一项所述的车载无线接入装置，其特征在于，所述第一金属片与第二金属片通过金属化通孔或导线连接。

6.根据权利要求3-5任一项所述的车载无线接入装置，其特征在于，所述第一馈线与第二馈线通过金属化通孔或导线连接。

7.根据权利要求1或3所述的车载无线接入装置，其特征在于，所述介质基板由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成。

8.根据权利要求1或3所述的车载无线接入装置，其特征在于，所述介质基板为所述车载无线接入装置中安装有所述中央处理单元的PCB板。

9.根据权利要求1或3所述的车载无线接入装置，其特征在于，所述数据存储单元存储有WIFI或WLAN通讯协议。

10.根据权利要求1或3所述的车载无线接入装置，其特征在于，所述数据存储单元包括只读存储器和随机存取存储器。

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