智能天线装置及其控制方法与流程 专利技术说明

电子通信装置的制造及其应用技术1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种智能天线装置及其控制方法。背景技术：2.目前，全球的汽车行业致力于发展近距离精准定位技术，因此，使用无线电波的短距离无线通信协议的超宽带(ultra-wideband，uwb)天线越来越受到重视。3.由于uwb天线的应用带宽覆盖非常宽(3.1ghz至10.6ghz)，而每个地区和国家以及每家车企采用的uwb天线的频段有一定的差异，导致应用于汽车的uwb天线的频段设计需根据不同的需求进行设计。然而，为符合当地法规或指定频率单独设计对应的uwb天线，存在通用性差、设计较为复杂、无法通过大批量生产来降低成本的问题。4.因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。技术实现要素：5.本技术实施例提供一种智能天线装置及其控制方法，其能够解决现有uwb天线为符合当地法规或指定频率单独设计，而存在通用性差、设计较为复杂、无法通过大批量生产来降低成本的问题。6.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：7.本技术提供了一种智能天线装置，设置于车辆上且连接电子控制器单元(electronic control unit，ecu)。智能天线装置包括：天线、射频连接器与主板，主板电性连接天线和射频连接器，主板上设置有射频开关电路与多个匹配电路。射频开关电路用于通过射频连接器连接电子控制器单元，并基于来自电子控制器单元的控制信号将多个匹配电路中的至少一个与天线连接，从而控制天线收发对应目标频段的射频信号，其中，天线工作的所有的目标频段的组合覆盖3.1ghz至10.6ghz中的所有频率。智能天线装置进入信道搜寻模式时，天线基于不同的控制信号收发各目标频段的射频信号至电子控制器单元，使电子控制器单元发送对应第一频段的控制信号给射频开关电路，从而控制天线工作于第一频段，第一频段为所有的目标频段中丢包率最小的频段且第一频段的丢包率小于第一阈值。8.本技术提供了一种智能天线装置的控制方法，应用于车辆的电子控制器单元。智能天线装置的控制方法包括以下步骤：设置智能天线装置进入固定频段模式，并发送第一控制信号至智能天线装置，其中，智能天线装置包括天线、射频连接器与主板，主板电性连接天线和射频连接器，主板上设置有射频开关电路与多个匹配电路；射频开关电路通过射频连接器接收第一控制信号，并基于第一控制信号将对应的匹配电路连接天线，使天线收发对应目标频段的射频信号；设置智能天线装置进入信道搜寻模式，并发送不同的第二控制信号至智能天线装置；射频开关电路通过射频连接器接收不同的第二控制信号，并基于不同的第二控制信号将不同的匹配电路连接天线，使天线收发各目标频段的射频信号，其中，天线工作的所有目标频段的组合覆盖3.1ghz至10.6ghz中的所有频率；基于各目标频段的射频信号的收发结果，获取各目标频段的丢包率；以及选择丢包率小于第一阈值且具有最小丢包率的目标频段为第一频段，并发送对应第一频段的第二控制信号给射频开关电路，以通过射频开关电路控制天线工作于第一频段。9.在本技术实施例的智能天线装置及其控制方法中，借由射频开关电路通过控制信号将对应的匹配电路与天线连接，同时搭配多个匹配电路的设计，使得天线工作的所有目标频段的组合覆盖3.1ghz至10.6ghz中的所有频率，且智能天线装置可固定工作于需求的目标频段或基于当前各目标频段的丢包率自适应切换工作频段。因此，智能天线装置可应用于不同地区和国家的车辆以及每家车企所生产的车辆，能够解决现有技术存在的问题。附图说明10.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明被配置为解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：11.图1为依据本技术的连接车辆的电子控制器单元的智能天线装置的一实施例示意图；12.图2为依据本技术的智能天线装置的一实施例爆炸示意图；13.图3为图2的智能天线装置的一实施例组合示意图；14.图4为依据本技术的智能天线装置的控制方法的一实施例流程图；以及15.图5为依据本技术的智能天线装置的控制方法的另一实施例流程图。具体实施方式16.以下将配合相关附图来说明本发明的实施例。在这些附图中，相同的标号表示相同或类似的组件或方法流程。17.必须了解的是，使用在本说明书中的“包含”、“包括”等词，是被配置为表示存在特定的技术特征、数值、方法步骤、作业处理及/或组件，但并不排除可加上更多的技术特征、数值、方法步骤、作业处理、组件，或以上的任意组合。18.必须了解的是，当组件描述为“连接”或“耦接”至另一组件时，可以是直接连结、或耦接至其他组件，可能出现中间组件。相反地，当组件描述为“直接连接”或“直接耦接”至另一组件时，其中不存在任何中间组件。19.此外，虽然本文中使用“第一”、“第二”、…等用语描述不同元件，该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元件或操作。20.请参阅图1，其为依据本技术的连接车辆的电子控制器单元的智能天线装置的一实施例示意图。如图1所示，智能天线装置1设置于车辆上且连接电子控制器单元2。具体地，智能天线装置1可设置于车辆的前方和后方保险杠的塑料保护罩内，电子控制器单元2用于控制车辆的行驶状态与智能天线装置1以及实现其各种功能。21.在本实施例中，智能天线装置1包括：天线11、射频连接器12与主板13，主板13电性连接天线11和射频连接器12，主板13上设置有射频开关电路131与多个匹配电路132。其中，天线11可为但不限于全向性辐射天线，以确保在通信环境恶劣的地方正常通信；天线11可采用pcb结构和金属结构等作为载体(例如：采用fr-4介质板的印刷天线)，以适应车载规格的耐高温高湿，震动的工作环境；射频开关电路131可为但不限于射频开关芯片。22.在本实施例中，射频开关电路131用于通过射频连接器12连接电子控制器单元2，并基于来自电子控制器单元2的控制信号将多个匹配电路132中的至少一个与天线11连接，从而控制天线11收发对应目标频段的射频信号，其中，天线11工作的所有的目标频段的组合覆盖3.1ghz至10.6ghz中的所有频率。23.举例而言，多个匹配电路132包括匹配电路132a、匹配电路132b、匹配电路132c与匹配电路132d，匹配电路132a包括一端接地且另一端连接射频开关电路131的电阻r，匹配电路132b包括一端接地且另一端连接射频开关电路131的第一电感l1，匹配电路132c包括一端接地且另一端连接射频开关电路131的第二电感l2，匹配电路132d包括一端接地且另一端连接射频开关电路131的第三电感l3；射频开关电路131具有控制端1311和控制端1312，射频开关电路131通过控制端1311和控制端1312接收来自电子控制器单元2的控制信号，以基于接收到的控制信号将匹配电路132a、匹配电路132b、匹配电路132c与匹配电路132d中的至少一个与天线11连接。24.当匹配电路132a与天线11连接时，天线11工作的目标频段覆盖8ghz至10.6ghz；当匹配电路132b与天线11连接时，天线11工作的目标频段覆盖6.5ghz至8.2ghz；当匹配电路132c与天线11连接时，天线11工作的目标频段覆盖4.5ghz至7.2ghz；当匹配电路132d与天线11连接时，天线11工作的目标频段覆盖3.1ghz至5ghz；因此，天线11工作的所有的目标频段的组合覆盖3.1ghz至10.6ghz中的所有频率，使得用户可基于实际需求利用电子控制器单元2发送对应所需的目标频段的控制信号至射频开关电路131，从而控制天线11工作于所需的目标频段(即智能天线装置1可固定工作于需求的目标频段，即电子控制器单元2设置智能天线装置1进入固定频段模式)。25.需注意的是，射频开关电路131可基于来自电子控制器单元2的控制信号将两个以上的匹配电路132与天线11连接，增加对应目标频段需要的电子元件，可有效降低信号传输经过射频开关电路131带来的线路上的损耗。26.在本实施例中，智能天线装置1进入信道搜寻模式时，天线11基于不同的控制信号收发各目标频段的射频信号至电子控制器单元2，使电子控制器单元2发送对应第一频段的控制信号给射频开关电路131，从而控制天线11工作于第一频段，第一频段为所有的目标频段中丢包率最小的频段且第一频段的丢包率小于第一阈值。具体地，电子控制器单元2可将智能天线装置1设置为信道搜寻模式，并发送不同的控制信号至射频开关电路131，射频开关电路131基于不同的控制信号将不同的匹配电路132连接天线11，以使天线11收发各目标频段的射频信号至电子控制器单元2，从而电子控制器单元2基于各目标频段的射频信号的收发结果，获取各目标频段的丢包率(丢包率是指数据接收与数据发送的比)，并选择丢包率小于第一阈值且具有最小丢包率的目标频段为第一频段，且发送对应第一频段的控制信号给射频开关电路131，以通过射频开关电路131将对应的匹配电路132连接天线11，而控制天线11工作于第一频段。因此，智能天线装置1可基于当前各目标频段的丢包率自适应切换工作频段。其中，第一阈值可为但不限于2％，可依据实际需求进行调整。27.在一实施例中，根据车载实际运用应用智能天线装置1的数字钥匙时由远到近搜寻信号的原则，射频开关电路131可基于不同的控制信号将不同的匹配电路132连接天线11，使天线11依序收发低目标频段至高目标频段的射频信号。具体地，可通过电子控制器单元2控制发送不同控制信号的顺序，使天线11依序收发低目标频段至高目标频段的射频信号。28.在一实施例中，当多个目标频段同时具有最小丢包率且最小丢包率小于第一阈值时，第一频段为多个目标频段中的最低目标频段，以遵循低频段工作的最优逻辑。29.在一实施例中，当各目标频段的丢包率都大于或等于第一阈值且小于第二阈值时，天线11再次基于不同的控制信号收发各目标频段的射频信号至电子控制器单元2。也就是说，当各目标频段的丢包率都大于或等于第一阈值且小于第二阈值时，当前使用环境周围存在电磁场干扰，各目标频段的通信质量不佳，因此，智能天线装置1重新进入信道搜寻模式，以找到丢包率小于第一阈值且具有最小丢包率的目标频段进行通信。其中，第二阈值可为但不限于10％，可依据实际需求进行调整。30.在一实施例中，当各目标频段的丢包率都大于或等于第二阈值时，射频开关电路131接收休眠信号，从而断开所有匹配电路132与天线11的连接。换句话说，当前使用环境的电磁场干扰造成各目标频段的通信质量受到严重影响时，智能天线装置1直接进入休眠模式，等待电子控制器单元2设置智能天线装置1进入固定频段模式或信道搜寻模式时，智能天线装置1才开始运作。31.请参阅图2和图3，图2为依据本技术的智能天线装置的一实施例爆炸示意图，图3为图2的智能天线装置的一实施例组合示意图。如图2和图3所示，智能天线装置1还可包括：壳体14，壳体14具有容置空间141与开口142，开口142与容置空间141相连通；天线11和主板13设置于容置空间141中，射频连接器12插接于主板13且通过开口142外露于壳体14。其中，壳体14用于保护天线11及主板13，防尘防震以及防水，符合汽车级零部件要求；壳体14可根据实际不同的安装位置而设计匹配的外观。32.在一实施例中，壳体14可包括安装底座143与盖体144，安装底座143具有第一缺口1431，盖体144具有第二缺口1441，第一缺口1431与第二缺口1441合围形成开口142。其中，安装底座143与盖体144的材质可为但不限于聚碳酸酯(pc)；安装底座143为用于安装智能天线装置1的底座；第一缺口1431与第二缺口1441合围形成开口142的设计可用于定位射频连接器12，且利于组装智能天线装置1。33.请参阅图4，其为依据本技术的智能天线装置的控制方法的一实施例流程图。其中，智能天线装置包括天线、射频连接器与主板，主板电性连接天线和射频连接器，主板上设置有射频开关电路与多个匹配电路。如图4所示，智能天线装置的控制方法3应用于车辆的电子控制器单元且包括以下步骤：设置智能天线装置进入固定频段模式，并发送第一控制信号至智能天线装置(步骤31)；射频开关电路通过射频连接器接收第一控制信号，并基于第一控制信号将对应的匹配电路连接天线，使天线收发对应目标频段的射频信号(步骤32)；设置智能天线装置进入信道搜寻模式，并发送不同的第二控制信号至智能天线装置(步骤33)；射频开关电路通过射频连接器接收不同的第二控制信号，并基于不同的第二控制信号将不同的匹配电路连接天线，使天线收发各目标频段的射频信号，其中，天线工作的所有目标频段的组合覆盖3.1ghz至10.6ghz中的所有频率(步骤34)；基于各目标频段的射频信号的收发结果，获取各目标频段的丢包率(步骤35)；以及选择丢包率小于第一阈值且具有最小丢包率的目标频段为第一频段，并发送对应第一频段的第二控制信号给射频开关电路，以通过射频开关电路控制天线工作于第一频段(步骤36)。34.因此，通过步骤31和步骤32，智能天线装置可固定工作于需求的目标频段；通过步骤33和步骤36，智能天线装置可基于当前各目标频段的丢包率自适应切换工作频段。详细说明可参阅上述实施例相关说明内容，在此不另赘述。35.在一实施例中，步骤34可包括：射频开关电路基于不同的第二控制信号将不同的匹配电路连接天线，使天线依序收发低目标频段至高目标频段的射频信号。因此，可符合车载实际运用应用智能天线装置1的数字钥匙时由远到近搜寻信号的原则。36.在一实施例中，步骤36所述选择丢包率小于第一阈值且具有最小丢包率的目标频段为第一频段，可包括：当多个目标频段同时具有最小丢包率且最小丢包率小于所述第一阈值时，选择多个目标频段中的最低目标频段为第一频段。因此，可遵循低频段工作的最优逻辑。37.在一实施例中，请参阅图5，其为依据本技术的智能天线装置的控制方法的另一实施例流程图。如图5所示，智能天线装置的控制方法3除了包括步骤31至步骤36以外，还可包括：当各目标频段的丢包率都大于或等于第一阈值且小于第二阈值时，则返回执行步骤33(步骤37)。因此，当前使用环境造成各目标频段的通信质量不佳时，智能天线装置重新进入信道搜寻模式，以找到丢包率小于第一阈值且具有最小丢包率的目标频段进行通信。需注意的是，为了避免图5的图面过于复杂，省略绘制步骤31至步骤32。详细说明可参阅上述实施例相关说明内容，在此不另赘述。38.在一实施例中，智能天线装置的控制方法3还可包括：当各目标频段的丢包率都大于或等于第二阈值时，发送休眠信号给射频开关电路，以断开所有匹配电路与天线的连接(步骤38)。其中，第一阈值小于第二阈值。因此，当前使用环境的电磁场干扰造成各目标频段的通信质量受到严重影响时，智能天线装置直接进入休眠模式，等待电子控制器单元设置智能天线装置进入固定频段模式或信道搜寻模式时，智能天线装置才开始运作。39.综上所述，本技术的智能天线装置及其控制方法中，借由射频开关电路通过控制信号将对应的匹配电路与天线连接，同时搭配多个匹配电路的设计，使得天线工作的所有目标频段的组合覆盖3.1ghz至10.6ghz中的所有频率，且智能天线装置可固定工作于需求的目标频段或基于当前各目标频段的丢包率自适应切换工作频段。因此，智能天线装置可应用于不同地区和国家的车辆以及每家车企所生产的车辆，能够解决现有技术存在的问题。此外，当前使用环境造成各目标频段的通信质量不佳时，智能天线装置重新进入信道搜寻模式，以找到丢包率小于第一阈值且具有最小丢包率的目标频段进行通信。另外，当前使用环境的电磁场干扰造成各目标频段的通信质量受到严重影响时，智能天线装置直接进入休眠模式，等待电子控制器单元设置智能天线装置进入固定频段模式或信道搜寻模式时，智能天线装置才开始运作。40.虽然本发明使用以上实施例进行说明，但需要注意的是，这些描述并非被配置为限缩本发明。相反地，此发明涵盖了所属技术领域中的技术人员显而易见的修改与相似设置。所以，权利要求范围须以最宽广的方式解释来包含所有显而易见的修改与相似设置。









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