车辆扰流器组件的制作方法

本发明涉及一种用于车辆的扰流器组件。本发明的方面还涉及一种具有扰流器组件的车辆。由于不能将天线安装在嵌装玻璃的可见区域中，因此车辆嵌装玻璃上的天线有限，比如与加热格栅集成的广播天线。因此，鲨鱼鳍(shark-fin)通常被认为是大多数远程信息处理天线以及卫星天线的可行之处。鲨鱼鳍的优点在于，其位置非常适合天线，没有任何遮挡。天线还可以得益于汽车车顶作为这些天线的接地平面。然而，由于美观原因，鲨鱼鳍的大小和形状相当小，同时容纳若干天线，即通常有gps天线、两个蜂窝天线、也可能有wifi天线。然而，使用鲨鱼鳍并非只有优点。由于天线间隔很近，因此天线之间的干扰可能会影响天线系统的性能。此外，由于空间已然有限，鲨鱼鳍无法用于增加新的应用，比如v2x或未来5g。因此需要替代性的解决方案。多年来众所周知，扰流器车辆也可以用作车辆天线的壳体。例如，在jp2003273617中，描述了将导线式汽车天线集成在扰流器中作为车辆天线在车顶上可见的替代方案。从us 6927736中还已知，将卫星天线设置在汽车扰流器中。ep 1843429 a1和gb 2578597 a描述了将多个天线布置在汽车扰流器中。多个天线和无线电单元接收器与扰流器中的电子设备和电气装置一起设置在扰流器中。扰流器内部的空间随之受到限制，并且要布置在扰流器中的天线的数量和设计也随之受到限制。上述这些现有技术提出了将不同类型的天线集成在车辆扰流器中。然而，这些现有技术都未能提出一种系统化方法来将多个天线集成在扰流器车辆中，以便基于天线的应用来优化天线的性能，同时使不同应用的若干天线共存于同一扰流器壳体中。如今，越来越多的天线和不同类型的天线需要被集成在扰流器中。对比如远程信息处理天线(例如蜂窝、卫星、v2x)等高频工作天线和比如无线电广播(am/fm/dab/tv)天线等低频工作天线的类型分集及其供电的需求引发了一些问题，比如：-不同的远程信息处理天线怎样的位置才能最大限度地发挥其性能-不同应用的天线如何共存于扰流器中，比如高频远程信息处理应用和低频无线电广播(am/fm/dab/tv)之间如何共存。

背景技术：

技术实现思路

1、本发明提供了一种用于车辆的扰流器组件，所述组件包括具有左侧向末端和右侧向末端的扰流器壳体以及多个天线元件，其中，该多个天线元件是卫星天线、远程信息处理天线(包括蜂窝天线)和v2x天线以及无线电广播天线，该多个天线元件被布置成共存于扰流器中，同时保持其更好的性能。卫星天线、远程信息处理天线(包括蜂窝天线)和v2x天线被布置成相对于扰流器壳体的表面沿所需方向突出。这种布置提升了每个天线的功能性能，并且允许最大限度地利用扰流器进行天线集成。

2、根据本发明，扰流器壳体具有下部分和盖罩部分(上部分)，下部分的内表面面向盖罩部分的内表面。扰流器壳体可以一件式地或两件式地制成。

3、以常规方式将天线定位在车辆车顶上需要鲨鱼鳍形包壳，以便有效地保护天线并将天线隐藏不被看到。然而，这种包壳不可避免地对车辆的空气动力学产生不利影响。进一步地，4g/5g通信协议所需的高数据速率可能需要多个天线。此外，卫星天线的接收也受益于定位在车顶上。具有多于一个蜂窝天线或卫星天线需要增大鲨鱼鳍的大小或设置多个车顶天线包壳。这会造成不期望的影响，即进一步降低车辆空气动力学性能。进一步地，鲨鱼鳍形包壳不美观，因此在设计上带来了挑战，以免影响车辆外观的美观。尽管试图使鲨鱼鳍形包壳赏心悦目，但在车顶上的鲨鱼鳍形包壳在视觉上仍然很突兀，有损于车辆的外观。进一步地，如果将天线置于不太显眼的地方，比如在另一外部部件(比如侧翼后视镜、保险杠)中或在车顶下方，那么接收会在一定程度上受到影响，并且同轴电缆的衰减问题会加剧。此外，这样的位置没有足够的体积来优化地配置天线组件。在车顶下方布置的情况下，为有效的天线组件提供必要的空间将不可接受地损害车辆的头上空间。这种情况还强制使用塑料和/或玻璃车顶盖，这不利于车辆的机械性质。

4、使多个天线元件相对于扰流器壳体沿所需方向突出(向上突出、向下突出、平行突出，以达到最佳/所需性能)允许天线被适当地配置成提供现代通信标准(比如卫星天线、蜂窝天线和远程信息处理(比如2g、3g和4g(lte)以及5g)、gnss和v2x或wifi天线与在较低频率下工作的无线电广播天线相组合)所需的数据吞吐量和带宽要求，几乎没有空气动力学损失，如果天线布置在车辆的其他地方、例如在常规的车顶包壳中，则会造成空气动力学损失。进一步地，这种布置允许在不影响车辆车厢空间和外观的情况下实现高数据吞吐量和连接性。在另一个实施例中，v2x天线用于v2v并且符合专用短程通信标准(比如ieee802.11p)以及由3gpp提出的蜂窝v2x(c-v2x)标准。

5、根据本发明，多个远程信息处理天线元件、蜂窝天线和无线电广播天线布置在扰流器中，其位置根据应用类型、数据吞吐量和带宽要求来确定。因此，天线元件可以被配置为允许所接收和传输的信号的时空多路复用的天线阵列。

6、根据本发明，扰流器壳体至少具有中心区域(a区)以及在所述中心区域(a区)两侧并且在扰流器壳体的末端中的至少一个侧向区域(b区)。中心区域(a区)通常与制动灯定位所处的位置相关，卫星天线布置在该中心区域中。制动灯是附接至机动车辆后部的灯，在制动时制动灯亮起，用于警示后方的驾驶员。根据本发明，卫星天线(包括用于导航的gps、用于卫星数字音频无线电业务的sdars、卫星通信天线)置于扰流器的中心附近。

7、至少一个蜂窝和/或远程信息处理天线元件设置在中心区域(a区)两侧的侧向区域(b区)中。应理解，每个侧向区域(b区)的一侧终止于扰流器壳体的末端(左末端和右末端)。

8、根据本发明的一个实施例，在卫星天线元件与蜂窝和/或远程信息处理天线元件之间进一步设置了至少v2x和/或wifi天线元件。v2x和/或wifi天线元件设置在被设置在中心区域(a区)与侧向区域(b区)之间的区域(c区)中。用于车联网(vehicle-to-everything)应用的v2x天线竖直放置并置于蜂窝与扰流器的中心之间。扰流器中可以存在单个v2x天线或双天线，用于提供围绕车辆360度的覆盖。

9、在设置了wifi天线的情况下，这些天线置于蜂窝/远程信息处理天线与v2x天线之间。

10、因此，根据本发明的一个实施例，扰流器壳体可以划分为以下至少三个区域：

11、a.中心区域(a区)，卫星天线元件设置在其中，

12、b.在扰流器壳体的左末端和右末端处的至少一个侧向区域(b区)，蜂窝天线元件和/远程信息处理天线元件设置在其中；

13、c.设置在中心区域(a区)与侧向区域(b区)之间的另一区域(c区)，v2x和/或wifi天线元件设置在其中。

14、在实施例中，蜂窝2g/3g/4g和5g天线偏离中心放置，均匀分布在扰流器的两侧，这使得最大限度地发挥了mimo系统中的分集和性能。在实施例中，在侧向区域(b区)中的远程信息处理(包括蜂窝天线元件)有利地被配置为多输入多输出(mimo)阵列。在实施例中，天线元件的数量将取决于所需的应用，例如对于已知的3gpp，可能需要四个用于4g或5g的蜂窝天线。3gpp是第三代合作伙伴计划，是定义通信系统(比如4g、5g)的标准的组织。这为需要高数据吞吐量的先进的4g和5g数据应用提供了推荐的最小天线元件数量。例如，对于5g，提出了使用大规模mimo天线分集方案。包括甚至更多的天线会进一步增加接收分集并且允许甚至更高的数据传输和接收速率以及波束成形的实现。例如，在一些实施例中，天线元件被配置成执行自适应波束成形，例如用以在已确定所接收/传输的信号的方向性的情况下增加天线增益。

15、优选地，每个天线元件连接至位于车辆中的第一收发器。天线和收发器共同作用以接收和传输例如特定类型的信号，其中，天线元件是设置在中心区域(a区)中的卫星天线元件(比如使用gps系统、格洛纳斯(glonass)系统、伽利略(galileo)系统、或北斗(beidou)系统的全球导航卫星系统(gnss)接收器)、或者是设置在侧向区域(b区)中的远程信息处理/蜂窝天线(2g、3g、4g、5g、lte)、或者是v2x和/或wifi天线。在另一个实施例中，v2x天线和收发器用于v2v并且符合专用短程通信标准(比如ieee 802.11p)以及由3gpp提出的蜂窝v2x(c-v2x)标准。

16、本发明所提出的天线系统布置的其中一个优点在于，允许上述所有天线与无线电广播天线(包括am/fm/dab/tv)共存，因此这些天线可以由导线或箔制成。

17、在天线由金属箔制成的情况下，箔天线还可以用作卫星天线、v2x天线的接地平面，这进一步提升了这些天线的性能。

18、在共存的情况下，蜂窝天线优选地置于扰流器的末端处，最大限度地减少与箔接触。

19、这种v2x天线元件可以竖直定向，以使基站或路侧单元(rsu)处的传输器/接收器的垂直极化与车辆相匹配，以便优化信号接收。路侧单元(rsu)是安装在道路上以便与汽车通信(例如用于进行支付)的装置。选择突出方向(竖直、水平、平行)以允许天线延伸到不显眼的空间中，而不会产生常规的车顶天线组件会造成的显著空气动力学损失。如果需要宽带宽接收，则尤其如此，因为所需的天线长度与需要接收和/或传输的最小波长成比例。

20、天线元件可以在扰流器壳体内侧向间隔开，以高效地使用扰流器的整个宽度并且为不同天线元件处所接收/传输的信号之间的空间去相关提供必要的间距。

21、天线元件优选地设置在扰流器壳体内并且被配置成相对于扰流器壳体的内表面沿所需方向(向下、向上、平行)突出。例如，内表面可以是扰流器壳体的上部(或最上部)空气动力学表面。

22、有利地，扰流器壳体可以包括上部分和下部分，并且天线元件被布置成从上部分向下突出到下部分。因此，上部分可以包括扰流器空气动力学表面，并且下部分被配置成容纳向下的天线元件的至少一部分。有利地，下部分是面朝下的天线用翅片，以提供赏心悦目的车辆美观，而不会损害车辆的空气动力学。向下的翅片可以仅部分地跨越上部空气动力学部分的宽度延伸、例如跨越中心部分延伸以便最大限度地减小质量，并且可以被配置成仅具有容纳向下的天线元件所需的体积。

23、在其他实施例中，天线元件被配置成从上部分的下表面向下突出。以此方式，上部分和下部分可以方便地分开设计和/或制造。例如，上部分可以仅基于空气动力学来设计，而下部分被设计用于固持天线。上部分和下部分可以彼此隔离开，这同样可以简化制造并且还允许仅基于天线元件及其组件的设计要求来设计下部分的热性质、电磁性质和机械性质。

24、在本发明的另一方面，提供了一种包括如上所述的扰流器组件的车辆。优选地，该车辆包括耦合至天线元件的收发器。收发器可以被包括在扰流器壳体中、或位于车辆的其他地方。