互联汽车浪潮引领汽车天线设计革新

盖世汽车网 综合报道

  在不久之前,基本每辆车上都只有一根天线,它用来接收调频信号,令车内用户能够正常使用FM/AM广播。

  而现在,汽车搭载的天线数量大约为7个,用于全球定位、处理红外通信、电视、各类短程接收器以及网络等用途。这些还没有将那些主动安全系统的无线传感器天线算入在内。

  从前,天线给人们的感觉就是低成本、科技含量低,至少和”高大上”扯不上关系。但随着无线天线的诞生,越来越多高科技汽车上可以见到他们的身影。

  2012年,全球汽车用天线销售额约为8.54亿美元。日本天线供应商原田产业(Harada Industries)预计,2020年,这一数字将会增长到13.8亿美元。

  欧盟最新规定中提到,2015年所有的新车中必须配备紧急呼叫系统,名为”eCall”,它与通用汽车的安吉星系统功能类似。而配备该系统需要使用天线装置,届时,将迎来汽车天线的又一波热潮。

  eCall系统中涉及到全球定位系统和手机,它也只是众多车载功能的很小一部分。其他的还包括娱乐信息系统和驾驶辅助系统等。

  原田产业负责企业事务的执行官Tak Aoki表示:”目前来讲,汽车天线行业还没有发展起来。但汽车天线对于车内娱乐信息系统很重要,更重要一点,它是汽车主动安全系统的基础部件。”

  全球车内蓝牙、嵌入式手机连接等车内无线技术产品的销售额在2012年时为11亿美元,汽车预测机构IHS Automotive预测,2018年其将达到16亿美元。

  每个通讯频道都有其特定的频率,而每个频率都需要不同的天线与之匹配,从而顺利接受/转发数据。例如,FM调频的天线外形是窄而长;GPS接收器天线则是扁平片状;手机天线则像短小的杠杆。

  需求激增

  汽车中许多主动安全系统将来都需要依靠V2X技术,而其中变牵涉到专用短程通讯(DSRC)无线通讯系统,用于盲点警告系统或交通信号识别系统。

  除此以外,车辆远程诊断和远程软件更新也需要用到天线,具体包括备件管理和维护提醒等功能。经销商和场外机修工与车主联系时需要通过天线才能获知汽车计算机系统的数据。这项应用采用了嵌入式手机蜂窝连接功能。2012年,美国市场出售的新车中约有1/4搭载了这项技术。

  IHS Automotive.高级娱乐信息系统分析师Luca De Ambroggi在一份调研报告中写到:”供应商希望将嵌入式蜂窝功能用于车载安全系统和远程诊断等功能,因为车内无线连接相比智能手机更稳定、更可靠。”他在报告中指出,起亚、沃尔沃、戴姆勒、宝马在这方面比较突出。

  除了原田产业外,汽车天线行业还有多家汽车天线制造商,包括日本的横和(Yokowa)、英国的Laird Technologies、德国Hirsch-mann Car Communication、南非的Ace Technology Corp.以及德尔福的Fuba业务部。

  当前,司机将手机作为在驾车时与外界通信的主要工具。不过,据汽车技术咨询公司SBD预计,不久的将来将有许多新功能加入车内。到2020年,全球范围内大约一半的新车将配备嵌入式通讯系统(目前只有10%的配备率)。

  设计难题

  目前亟待解决的问题就是,汽车天线应该配备在何处。去年在日本举办的智能交通世界大会上,大会策略计划副总裁Takahiko Uchimura表示:”天线的作用是与外界通讯,不过其外观设计对于设计师来说是个大问题。”

  将其安装在车顶将会影响汽车美观,并且破坏汽车原有的空气动力特性。在ITS大会上展示的一辆测试车中,设计师将天线作成像鱼鳍一样安装在车顶。

  一些天线可以安装在仪表板内部,信号可以穿透塑料和玻璃,因此这样的设计并不会影响信号传输。然而,天线不能安装在过于靠近发动机的位置,若距离过近,或将引起传感器与天线间的信号干扰。若将天线安装在A柱或车顶边缘处,则需要在其外部包裹一层信号阻尼(signal-damping)金属。

  另一种可选方案是将天线安装在侧视镜内部的中空空间内。在这种情况下,最大的隐患仍旧是信号干扰问题————电动侧视镜调节系统与天线发生干扰,或是盲点检测系统激活时的小灯闪亮受到干扰。

  一般来说,将其安装在挡风玻璃或后车窗上对于信号传递来说是最佳的方案,不过成本偏高,另外,一些汽车的玻璃反光效果较好,同样会导致信号干扰。目前普遍采用方案是将不同的天线外部加入空气动力学套件,使其在保持功能性的同时不影响车辆的空气动力,例如上文提到的鱼鳍形外套,但问题仍然是成本太高。制造商们需要兼顾天线的信号接受能力、抗电子干扰能力、提升无线频率光谱的可变性。

  为了达到这样的高标准,工程师目前采用的方法是采用多重天线作为互相备份。通过这项方案,能够在不增加信号带宽的前提下,缓解数据在传输时的干扰。同样,这项方案也有弱点,就是如何将多重天线包裹在紧密结构中。

  对于这个难题,原田产业欧洲研究中心总工程师Rusiru Leelaratne表示:”通过激光直接成型和三维激光蚀刻的方法能够制造出更具创造性的天线包装外壳。”这项方案将为天线的布局和安装带来更佳的灵活性。而且,这项技术已在手机行业得到了验证。

  IHS Automotvie公司分析师表示,若将下一代汽车智能天线集成在一起成为一个”天线盒”,相比采用同轴电线的方案将能为每辆车节省30美元的成本。

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