一种鲨鱼鳍天线组件的制作方法

本实用新型涉及天线领域，特别涉及一种鲨鱼鳍天线组件。

背景技术：

目前，随着汽车工业的迅猛发展，人们对汽车的外型和功能要求越来越高，传统的单一收音机功能已远远不能满足市场需求，各种移动互联通信、卫星导航的功能的导入都需要汽车天线设计。在满足多功能的前提下，天线外形要求也使得各种天线趋于小型化，便于集成在鲨鱼鳍外壳中，但现有的鲨鱼鳍天线普遍存在信号接收质量并不理想，设计不合理，功能单一等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例的目的是提供一种多功能、小型化、美观化的鲨鱼鳍天线组件。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

提供了一种鲨鱼鳍天线组件，包括鲨鱼鳍式天线罩和天线底座，所述天线底座内固定设有有源电路板，所述有源电路板上垂直固定有AM/FM天线和LTE天线，所述有源电路板上水平固定有卫星导航天线；

所述AM/FM天线包括第一基板、螺旋辐射体、馈电臂和加载件，所述螺旋辐射体和所述馈电臂印刷在所述第一基板上，所述加载件设置在所述第一基板的顶端上，所述螺旋辐射体的一端连接至所述馈电臂，所述螺旋辐射体的另一端连接至所述加载件；

所述LTE天线包括第二基板、连接于接地点的第一辐射体以及连接于馈电点的第二辐射体，所述第一辐射体和所述第二辐射体相连接地印刷在所述第二基板的第一面上，所述第一辐射体的工作频段低于所述第二辐射体的工作频段。

进一步地，所述第一基板呈倒直角梯形结构，所述螺旋辐射体包括多个导线段，所述多个导线段横向交错印刷在所述第一基板的两面上，并且所述多个导线段之间依次通过所述第一基板的过孔相连通。

进一步地，所述加载件大致呈倒V形结构。

进一步地，所述加载件包括夹持部、第一侧部和第二侧部，所述第一侧部和所述第二侧部不对称地设置在所述夹持部的两侧，所述夹持部具有用于夹持所述第一基板的顶端的夹持槽。

进一步地，所述第二基板具有左边部和右边部、连接于所述左边部和所述右边部之间的上边部及下边部，所述馈电点和所述接地点设置在所述下边部上；

所述第一辐射体围绕所述下边部、所述右边部及所述上边部的边缘分布，所述第二辐射体从所述左边部的边缘向着所述右边部的边缘方向延伸以连接至所述第一辐射体。

进一步地，所述第一辐射体包括依次连接的第一辐射分支、第二辐射分支和第三辐射分支，所述第一辐射分支、所述第二辐射分支和所述第三辐射分支分别对应分布在所述下边部、所述右边部及所述上边部的边缘上；

所述第一辐射分支的宽度大于第二辐射分支的宽度，且所述第一辐射分支的宽度小于所述第三辐射分支的宽度。

进一步地，所述第二辐射体包括相互连接的辐射主体和延伸部，所述延伸部连接至所述第一辐射体；

其中，所述辐射主体为由一矩形状金属体切去其上的三个矩形角而形成的多边形状，所述矩形状金属体的面积大于所述第二基板的面积的一半。

优选地，所述三个矩形角分别位于所述矩形状金属体的左上区域、左下区域及右下区域。

进一步地，所述第二基板呈直角梯形结构。

进一步地，所述LTE天线还包括印刷在所述第二基板的第二面上的寄生体，所述第二面与所述第一面相对，所述寄生体电性连接于所述接地点。

本实用新型实施例提供的一种鲨鱼鳍天线组件，通过在所述天线底座内固定设有有源电路板，所述有源电路板上垂直固定有AM/FM天线和LTE天线，所述有源电路板上水平固定有卫星导航天线，其中，AM/FM天线在第一基板上采用印刷螺旋天线的形式，并巧妙地在第一基板的顶部设置阻抗特性为容性的加载件，结构简单，不但可以增加天线容抗，能够抵消螺旋天线的感性阻抗，使得更好地进行阻抗匹配，从而能有效地改善天线的辐射效率和工作带宽，且能获得良好信号接收质量的效果；此外，LTE天线采用将第一辐射体和第二辐射体相连接地印刷在第二基板的第一面上，即采用单面辐射的方式，并通过分别将第一辐射体连接于接地点、第二辐射体连接于馈电点，由此不但天线体积较小，而且由于第一辐射体与第二辐射体以缝隙加载的方式产生900MHz和1800MHz两个频段，能够实现辐射多频段的效果，同时也能有效展宽天线两个高频的带宽，有效地改善天线接收性能；总之，本实用新型产品将各类常用天线集中固定在同一个有源电路板上，具有体积小、外形美观、功能强大、信号接收质量较好等诸多优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种鲨鱼鳍天线组件的剖视结构图；

图2是本实用新型实施例提供的AM/FM天线的立体结构图；

图3a是本实用新型实施例提供的LTE天线的前视图；

图3b是本实用新型实施例提供的LTE天线的后视图；

图4是本实用新型实施例提供的AM/FM天线的前视图；

图5是本实用新型实施例提供的AM/FM天线的后视图；

图6是本实用新型实施例提供的AM/FM天线的加载件的立体结构图；

图7是本实用新型实施例提供的AM/FM天线的加载件的前视图；

图8是本实用新型实施例提供的AM/FM天线的加载件的侧视图；

图9是本实用新型实施例提供的AM/FM天线在AM频段上的增益测试图；

图10是本实用新型实施例提供的AM/FM天线在AM频段上的回波损耗(Return Loss)测试图；

图11是本实用新型实施例提供的AM/FM天线在FM频段上的增益测试图；

图12是本实用新型实施例提供的AM/FM天线在FM频段上的回波损耗(Return Loss)测试图；

图13是本实用新型实施例提供的LTE天线在LTE频段上的回波损耗(Return Loss)测试图；

图14是本实用新型实施例提供的AM/FM天线与LTE天线的隔离度测试图；

图15是本实用新型实施例提供的卫星导航天线与LTE天线的隔离度测试图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1所示，图1示出了根据本实用新型实施例的一种鲨鱼鳍天线组件的剖面结构示意图，该鲨鱼鳍天线组件包括鲨鱼鳍式天线罩10和天线底座20，天线底座20内固定设有有源电路板30，有源电路板30上垂直固定有AM/FM天线40和LTE天线50，有源电路板30上水平固定有卫星导航天线60。其中，卫星导航天线60、LTE天线50与AM/FM天线40按鲨鱼鳍式天线罩10的高度由低至高的变化方向依次设置在有源电路板30上，卫星导航天线60与LTE天线50之间的间距为7.5mm，LTE天线50与AM/FM天线40之间的间距为6.0mm。天线底座20通过线缆组件将AM/FM天线40、LTE天线50和卫星导航天线60接收到的信号输出至汽车主机内。此外，卫星导航天线60可以采用陶瓷天线形式，其patch尺寸具体可以为26mm*26mm*4mm。

具体的，参照图2所示，图2为本实用新型实施例提供的AM/FM天线的立体结构图。AM/FM天线40包括第一基板41、螺旋辐射体42、馈电臂43和加载件44，螺旋辐射体42和馈电臂43印刷在第一基板41上，加载件44设置在第一基板41的顶端上，螺旋辐射体42的一端连接至馈电臂43，螺旋辐射体42的另一端连接至加载件44。其中，第一基板41的底部边缘设有用于焊接于有源电路板30的左焊接端、中焊接端、右焊接端，其中，馈电臂43电性连接至右焊接端，右焊接端电性连接至有源电路板30的信号输入端，有源电路板30的信号输入端将AM/FM天线接收到的射频信号传输至放大电路进行信号放大，然后通过线缆组件传输至汽车收音机。

参照图3a及图3b所示，图3a、图3b分别为本实用新型实施例提供的LTE天线的前视图、后视图。LTE天线50包括第二基板51、连接于接地点52的第一辐射体53以及连接于馈电点54的第二辐射体55，第一辐射体53和第二辐射体55相连接地印刷在第二基板51的第一面上，第一辐射体53的工作频段低于第二辐射体55的工作频段。其中，第二基板51的底部边缘设有用于焊接于有源电路板30的左焊接端、中焊接端、右焊接端，其中，馈电点54设在左焊接端上，左焊接端电性连接至有源电路板30的信号输入端，第一辐射体53的第一辐射分支的一端设置在中焊接端上，其另一端与接地点52相连接地设置在右焊接端上，有源电路板30的信号输入端将LTE天线接收到的射频信号传输至放大电路进行信号放大，然后通过线缆组件传输至汽车主机。

在一个实施方式中，参照图4和图5所示，图4和图5分别为AM/FM天线的前视图和后视图，第一基板41呈倒直角梯形结构，螺旋辐射体42包括多个导线段，多个导线段横向交错印刷在第一基板41的两面上，并且多个导线段之间依次通过第一基板41的过孔相连通。其中，多个过孔对应排列在PCB基板11的直边部以及斜边部上。具体来说，第一基板41具有相对的顶边部和底边部、连接于顶边部和底边部之间的直边部(即直角梯形的高度)及斜边部，顶边部的长度大于底边部的长度。馈电臂43纵向设置在第一基板41的TOP面上且靠近底边部的边缘一侧，螺旋辐射体42在第一基板41的TOP面上与馈电臂43相连接。在具体实施时，可以将第一基板的尺寸设计成：底边部长度与顶边部长度与直边部之间的比值接近于2:3:3，材料为FR-4，相对介电常数εr为4.3，厚度为1.6mm。

优选地，螺旋辐射体的材质为铜箔。由此采用铜箔材质印刷天线，使得AM/FM天线制作成本较低且具有较好的导电特性，此外，铜箔外还覆盖有绿油，以确保螺旋辐射体不被氧化。

优选地，多个导线段的线宽均相同，导线段的线宽取值范围可以为1.0mm至1.2mm，优选地，导线段的线宽取值为1.1mm，如此可以避免在线宽取值较大时避免由于PCB基板尺寸的限制而无法保证AM/FM天线的螺旋线长度，同时也可以避免在线宽取值较小时AM/FM天线受PCB印刷工艺限制而无法印刷。

本实施例中，通过将AM/FM天线的基板设计成倒直角梯形结构，可以更好地与鲨鱼鳍式天线罩的顶部形状相适配，从而能够更有效地利用鲨鱼鳍式天线罩内部有限的空间；另外，由于AM/FM天线的基板呈倒直角梯形结构，如此可以充分利用基板上的布线区域，有效地改善天线的电长度。

在一个实施方式中，参照图6至图8所示，图6至图8分别为AM/FM天线的加载件的立体结构图、前视图和侧视图。加载件44大致呈倒V形结构。优选地，加载件44的材质为C67S钢。通过将加载件设计为倒V形结构，以与鲨鱼鳍式天线罩顶部形状相适配，由此可以更有效地利用鲨鱼鳍式天线罩内部有限的空间。

在一个实施方式中，继续参照图6至图8所示，加载件44包括夹持部441、第一侧部442和第二侧部443，第一侧部442和第二侧部443不对称地设置在夹持部441的两侧，夹持部441具有用于夹持第一基板41的顶端的夹持槽。具体来说，第一侧部442位于第一基板41的Top面侧，第二侧部443位于PCB基板41的Bottom面侧。第一侧部442、第二侧部443均大致为倒梯形结构，且第一侧部442的高度值低于第二侧部443的高度值。第一侧部442偏离第一基板41的角度为第一角度，第二侧部443偏离PCB基板41的角度为第二角度，第一角度与第二角度可以相同或不同。在具体实施时，第一侧部442的顶边缘长度与第二侧部443的顶边缘长度相同，均略小于第一基板41的顶边部长度，第二侧部443的底边缘长度与第二侧部443的顶边缘长度之比接近于4:5，加载件44的整体高度与第一侧部442的顶边缘长度接近于1:2。第一侧部442、第二侧部443分别对应设有一横向凹槽(图中未标号)，如此，可以保证PCB基板受力平衡，使得加载件更稳固地焊接在PCB基板的顶部上。

此外，夹持部44的两端分别对应设有一凸起部444，第一基板41的顶部两端分别设有一焊盘，两个焊盘中的其中一个与螺旋辐射体42相连通，两个凸起部444与两个焊盘对应焊接。如此，通过将加载件焊接在PCB基板上，将加载件与螺旋辐射体进行电性连接，不但可以充分地利用鲨鱼鳍式天线罩内有限的空间，而且可以提高AM/FM天线的容抗，增加天线辐射电阻，由此极大地改善了天线的效率和工作的带宽，能获得良好信号接收质量的效果。

在本实施例中，由于AM频段为520KHz至1.71MHz，FM频段为87MHz至108MHz，鲨鱼鳍无线电广播接收天线的尺寸相较于其工作的波长要小的多(AM波长300m左右@1MHz，FM波长3m左右@100MHz)，是一种典型的电小天线，根据电小天线的辐射特性，可以将其等效为串联的RLC谐振电路，其天线品质因数Q的计算公式为：因此为降低Q值以提高工作带宽和天线辐射效率，需要增加天线容抗(用于抵消感抗)或增加辐射电阻。而本实用新型实施例中，由于AM/FM天线采用在PCB基板上印刷螺旋天线的形式，并巧妙地在PCB基板的顶部设置阻抗特性为容性的加载件，结构简单，不但可以增加天线容抗，能够抵消螺旋天线的感性阻抗，使得更好地进行阻抗匹配，从而在有限空间内，能有效地改善天线的辐射效率和工作带宽，且能获得良好信号接收质量的效果。

在一个实施方式中，继续参照图3a所示，第二基板51具有左边部和右边部、连接于左边部和右边部之间的上边部及下边部，馈电点54和接地点52设置在下边部上；第一辐射体53围绕下边部、右边部及上边部的边缘分布，第二辐射体55从左边部的边缘向着右边部的边缘方向延伸以连接至第一辐射体53。

具体地，第二基板51具有相对的TOP面和Bottom面，TOP面为第一面，Bottom面为第二面，接地点52、第一辐射体53、馈电点54和第二辐射体55均设于第二基板51的TOP面上，其中，接地点52和馈电点54分别设置在TOP面的底部左右两端上，第一辐射体53的工作频段为698MHz-960MHz，第二辐射体55的工作频段为1427.9MHz-2690MHz。

继续参见图3a所示，第二基板51具有左边部和右边部、连接于左边部和右边部之间的上边部及下边部，其中，馈电点54和接地点52设置在下边部上；第一辐射体53围绕下边部、右边部及上边部的边缘分布，第二辐射体50从左边部的边缘向着右边部的边缘方向延伸以连接至第一辐射体30。

继续参见图3a所示，第一辐射体53包括依次连接的第一辐射分支531、第二辐射分支532和第三辐射分支533，第一辐射分支531、第二辐射分支532和第三辐射分支533分别对应分布在下边部、右边部及上边部的边缘上；其中，第一辐射分支531的宽度大于第二辐射分支532的宽度，且第一辐射分支531的宽度小于第三辐射分支533的宽度。在具体实施时，第一辐射分支531的宽度取值范围可以为1.4mm至1.6mm，第二辐射分支532的宽度取值范围可以为0.3mm至0.5mm，第三辐射分支533的宽度取值范围可以为3.8mm至4.0mm。

继续参见图3a所示，第二辐射体55包括相互连接的辐射主体551和延伸部552，延伸部552连接至第一辐射体53；其中，辐射主体551为由一矩形状金属体切去其上的三个矩形角而形成的多边形状，矩形状金属体的面积大于PCB基板51的面积的一半；延伸部552为一矩形结构。优选地，矩形状金属体的材质为铜箔，通过采用铜箔材质在PCB基板上的印刷天线，使得车载LTE天线制作成本较低且具有较好的导电特性。在具体实施时，矩形状金属体的宽度取值范围为22.8mm至23.0mm，矩形状金属体的长度取值范围为38.2mm至38.4.0mm。延伸部52的横向宽度为3.4mm至3.6mm。

继续参见图3a所示，三个矩形角分别位于矩形状金属体的左上区域、左下区域及右下区域。为便于描述，三个矩形角分别为左上角、左下角、右下角，其中，左下角是从矩形状金属体的左下区域中挖切出的矩形角，且左下区域中挖切掉左下角后的剩余部分连接至馈电点。此外，在三个矩形角中，左上角的面积最大，右下角的面积最小。

继续参见图3a所示，第二基板51呈直角梯形结构。具体来说，第二基板51的左边部、右边部、下边部、上边部分别作为直角梯形结构的顶、底、高和斜边。在具体实施时，可以将第二基板的尺寸设计成：左边部与下边部长度与右边部之间的比值接近于4:3:6，材料为FR-4，相对介电常数εr为4.3，厚度为1.6mm。由此通过将LTE天线的第二基板设计成直角梯形结构，可以更好地与鲨鱼鳍式天线罩的顶部形状相适配，从而能够更有效地利用鲨鱼鳍式天线罩内部有限的空间。

参见图3b所示，LTE天线还包括印刷在PCB基板51的第二面上的寄生体56，第二面与第一面相对，寄生体56电性连接于接地点52。

其中，寄生体56呈矩形且纵向设置在第二面的边缘区域。在具体实施时，寄生体56的横向宽度取值为3.4mm至3.6mm，纵向长度取值范围为8.1mm至8.5mm。本实施例通过引入寄生体可以进一步展宽LET天线的带宽。

本实用新型实施例提供的LTE天线，通过将第一辐射体和第二辐射体相连接地印刷在第二基板的第一面上，即采用单面辐射的方式，并通过分别将第一辐射体连接于接地点、第二辐射体连接于馈电点，由此不但天线体积较小，而且由于第一辐射体与第二辐射体以缝隙加载的方式产生900MHz和1800MHz两个频段，能够实现辐射多频段的效果，同时也能有效展宽天线两个高频的带宽，有效地改善天线接收性能。

在一个实施方式中，鲨鱼鳍式天线罩10与天线底座20之间还设有垫圈，垫圈的材料为硬度为65±5的热塑性弹性体的苯乙烯类塑料，厚度为3.5mm，适用于顶盖钣金曲率半径范围为5200mm-11500mm。此外，天线底座20上设有禁锢装置。通过固定螺钉将禁锢装置撑开，以使天线底座与汽车的车顶钣金能够良好地接触，安装力矩为6NmAD18。

结合图9及图10来说明本实用新型提供的AM/FM天线在AM频段上的天线性能。在图9中，横坐标为频率(MHz)，纵坐标为增益(dB)，在520KHz-1.71MHz频段内天线的增益值均大于4dB。在图10中，横坐标为频率(MHz)，纵坐标为回波损耗(dB)，在520KHz-1.71MHz频段内天线的回波损耗均小于-13dB。由图9和图10可知，本实用新型提供的AM/FM天线能够在AM频段上实现高增益，同时具有较宽的带宽，且具有较好的阻抗匹配。

结合图11及图12来说明本实用新型提供的AM/FM天线在FM频段上的天线性能。在图11中，横坐标为频率(MHz)，纵坐标为增益(dB)，在图12中，横坐标为频率(MHz)，纵坐标为回波损耗(dB)，由图11和图12可知，本实用新型提供的AM/FM天线在FM频段上能够实现高增益，同时具有较宽的带宽，且具有较好的阻抗匹配。

结合图13来说明本实用新型提供的车载LTE天线在LTE频段上的天线性能。在图13中，横坐标为频率(MHz)，纵坐标为回波损耗(dB)，在698MHz-960MHz频段以及1427.9MHz-2690MHz频段内天线的回波损耗基本上都小于-10dB。由图13可以看出，本实用新型提供的车载LTE天线能够实现辐射多频段的效果，同时也可有效展宽天线两个高频的带宽，有效地改善天线接收性能。

结合图14来说明本实用新型提供的AM/FM天线与LTE天线的隔离度。在图14中，横坐标为频率(MHz)，纵坐标为隔离度(dB)，AM/FM天线与LTE天线的隔离度在698MHz-960MHz频段以及1427.9MHz-2690MHz频段内都大于40dB，能够满足隔离度技术指标要求。

结合图15来说明本实用新型提供的卫星导航天线与LTE天线的隔离度。在图15中，横坐标为频率(MHz)，纵坐标为隔离度(dB)，卫星导航天线与LTE天线的隔离度在698MHz-960MHz频段大于63dB，在1427.9MHz-2690MHz频段内大于21dB，能够满足隔离度技术指标要求。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本实用新型的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。