輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)射器天線及發(fā)射器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天線，尤其是涉及一種適用于輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)的發(fā)射器的天線。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對(duì)安全意識(shí)的逐漸提高，TPMS系統(tǒng)作為一種安全預(yù)防系統(tǒng)得到了快速發(fā)展。TPMS系統(tǒng)主要用汽車輪胎內(nèi)壓力和溫度的檢測(cè)，對(duì)由輪胎壓力和溫度可能造成的危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警，確保行車安全，并減少因氣壓不足造成輪胎加速磨損和能耗增加。TPMS系統(tǒng)主要包括發(fā)射器和接收器，發(fā)射器是安裝在輪胎內(nèi)，接收機(jī)是安裝在車身上，二者通過射頻(RF)無線通訊。由于發(fā)射器是安裝在輪胎內(nèi)，發(fā)射器天線一般采用內(nèi)置天線方案，這使得輪胎、輪輞對(duì)射頻無線通信衰減較大。天線的尺寸要求盡可能大并與波長(zhǎng)可比擬時(shí)才能保證TPMS系統(tǒng)信號(hào)的可靠與穩(wěn)定。
[0003]目前應(yīng)用在TPMS的發(fā)射器天線方案有以下幾種:
[0004](I)環(huán)形天線:該天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、形式多樣(如矩形、正方形、三角形、圓形及橢圓形等等)；這種天線的不足之處是周長(zhǎng)比波長(zhǎng)小得多的小環(huán)天線的輻射電阻比它的損耗電阻小，造成小環(huán)天線的輻射效率很低，也使得小環(huán)天線的增益低，不適合作為較遠(yuǎn)距離通訊發(fā)射器的發(fā)射天線。
[0005](2)螺旋天線:該天線是用金屬線(或管)繞制成螺旋形結(jié)構(gòu)的行波天線，因而螺旋天線具有多方面的寬頻帶、體積小、重量輕、圓極化特性好等優(yōu)點(diǎn)；螺旋天線的不足之處是在小尺寸的要求下其增益仍然不能滿足卡車或大體積車輛TPMS系統(tǒng)的通訊距離要求。
[0006](3)單極天線:該天線是很有實(shí)際意義的天線，它是對(duì)稱振子的一半，其振子上的電流和電荷分布與相應(yīng)對(duì)稱振子上臂相同；但單極天線的輸入阻抗是相應(yīng)對(duì)稱振子的一半，方向系數(shù)是相應(yīng)對(duì)稱振子的兩倍，增益略低；而天線幾何長(zhǎng)度很長(zhǎng)，在進(jìn)行安裝時(shí)會(huì)被輪胎卡住甚至于卡斷，還有車在高速行駛時(shí)天線會(huì)隨機(jī)振動(dòng)，影響信號(hào)傳輸。當(dāng)縮短天線長(zhǎng)度時(shí)，會(huì)造成:a、輻射電阻小于損耗電阻，使天線的效率很低，一般只有百分之幾山、天線輸入電阻小，電抗大，天線的Q值很高，工作頻帶很窄。
[0007](4)片狀天線:該天線是采用片狀金屬作為天線輻射體，屬于電小天線，其小結(jié)構(gòu)正好符合TPMS系統(tǒng)發(fā)射器小結(jié)構(gòu)的要求，但是對(duì)輪胎和輪輞的衰減較大，輻射出輪胎的能量較小，達(dá)不到穩(wěn)定通訊的需求。
[0008]因此上述天線都不能滿足結(jié)構(gòu)小、重量輕等要求，其大體積，高成本嚴(yán)重制約了發(fā)射器的小型化發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)射器天線，其具有更小的結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提出一種TPMS系統(tǒng)的發(fā)射器天線，包括輻射體、反射體和耦合體，該輻射體為輪胎的氣門嘴，該反射體位于該輻射體的一端，該耦合體包裹該氣門嘴的至少部分外周面，且不與該氣門嘴接觸。
[0011]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該耦合體與該氣門嘴的外周面的間距為0.2mm-3mm。
[0012]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該反射體為用于固定該氣門嘴的螺母墊片。
[0013]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該親合體嵌入該發(fā)射器的非導(dǎo)電殼體內(nèi)，且與殼體內(nèi)的電路板電性連接。
[0014]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該耦合體的寬度為l_8mm。
[0015]本發(fā)明還提出一種TPMS系統(tǒng)的發(fā)射器，包括一天線，該天線包括福射體、反射體和耦合體，該輻射體為輪胎的氣門嘴，該反射體位于該輻射體的一端，該反射體位于該輻射體的一端，該耦合體包裹該氣門嘴的至少部分外周面，且不與該氣門嘴接觸。
[0016]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該耦合體與該氣門嘴的外周面的間距為0.2mm-3mm。
[0017]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該反射體為用于固定該氣門嘴的螺母墊片。
[0018]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該親合體嵌入該發(fā)射器的非導(dǎo)電殼體內(nèi)，且與殼體內(nèi)的電路板電性連接。
[0019]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該耦合體的寬度為l_8mm。
[0020]本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，在發(fā)射器有限的空間尺寸下，充分利用氣門嘴，通過耦合體耦合的方式將能量耦合到氣門嘴上，并在反射體的作用下，將信號(hào)能量集中于氣門嘴，然后通過氣門嘴發(fā)送出去，保證TPMS系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠的通訊。
【附圖說明】
[0021]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明，其中:
[0022]圖1示出本發(fā)明一實(shí)施例的TPMS的發(fā)射器天線結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖2示出圖1所示耦合體的側(cè)視圖。
[0024]圖3示出圖1所示耦合體的俯視圖。
[0025]圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例的天線的仿真耦合示意圖。
[0026]圖5示出本發(fā)明一實(shí)施例的天線的仿真輻射示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明實(shí)施例將描述TPMS的發(fā)射器天線，這一天線只需很小的體積。實(shí)現(xiàn)體積小、重量輕、成本低的發(fā)射器天線，其核心就是減小天線體積，同時(shí)能滿足信號(hào)穩(wěn)定等要求。但是天線設(shè)計(jì)是與頻率相關(guān)的，高效率天線的有效尺寸要求能與波長(zhǎng)相比擬。TPMS應(yīng)用的頻率是315MHz、433.92MHz，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)是952mm、691mm，所以其天線的尺寸很難實(shí)現(xiàn)小體積。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，充分利用了發(fā)射器的安裝環(huán)境中既有的部件來構(gòu)成天線，從而間接實(shí)現(xiàn)了小體積天線。
[0028]圖1示出本發(fā)明一實(shí)施例的TPMS的發(fā)射器天線結(jié)構(gòu)圖。參考圖1所示，本實(shí)施例的發(fā)射器天線10，包括輻射體11、反射體12和耦合體13。在本實(shí)施例中，使用輪胎的氣門嘴來作為輻射體11。輻射體11的主要作用是將能量輻射到空間中。反射體12位于輻射體11的一端。反射體12的作用是加強(qiáng)耦合效果，使能量更有效傳輸?shù)捷椛潴w11上。耦合體13包裹氣門嘴的至少部分外周面，且不與氣門嘴接觸。耦合體13的作用是將發(fā)射器中射頻芯片的射頻能量傳遞到輻射體11上。
[0029]本實(shí)施例的一個(gè)特點(diǎn)是，考慮到發(fā)射器是與氣門嘴總成為一個(gè)整體，可充分利用氣門嘴的大尺寸來輻射能量。也就是說，使用輪胎的氣門嘴來作為輻射體U。甚至在較佳實(shí)施例中，還可以利用固定氣門嘴輻射體11的螺母墊片作為反射體12。因此只需配備一個(gè)耦合體13與氣門嘴輻射體11配合即可構(gòu)成天線，體積小、重量輕、成本低。
[0030]本實(shí)施例的另一個(gè)特點(diǎn)是，耦合體13盡可能無限接近并包裹氣門嘴輻射體11以提高耦合系數(shù)，但是耦合體13并不接觸輻射體11。這種隔離耦合方式的優(yōu)勢(shì)在于，輻射體11不會(huì)通過耦合體13電性連接到發(fā)射器內(nèi)部，從而避免可能引起的靜電。
[0031]在一個(gè)實(shí)施例中，耦合體13可以是片狀式耦合體。并且較佳地，將耦合體13嵌入到發(fā)射器的外殼中。由于發(fā)射器的外殼為非導(dǎo)電外殼，可以實(shí)現(xiàn)耦合體13與輻射體11的隔離。耦合體13與發(fā)射器外殼內(nèi)的電路板20電性連接，以饋入發(fā)射信號(hào)。
[0032]圖2示出圖1所示耦合體的側(cè)視圖。參考圖2所示，耦合體13與輻射體11間距要求為:0.2mm L 3mm。
[0033]圖3示出圖1所示耦合體的俯視圖。參考圖3所示，耦合體13寬度要求為:Imm < W < 8mm。
[0034]圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例的天線的仿真親合示意圖。參考圖4所示，親合體13通過耦合的方式將能量盡可能的耦合到輻射體11 (即氣門嘴)上。
[0035]圖5示出本發(fā)明一實(shí)施例的天線的仿真輻射示意圖。參考圖5所示，仿真輻射表明，通過耦合體13與輻射體11間的耦合，在耦合體與輻射體的間距L范圍內(nèi)，耦合效率可達(dá)到30% -50%，因而能量可以耦合到輻射體上，并由此向外傳輸。
[0036]與已知的發(fā)射器天線相比，本發(fā)明上述實(shí)施例的發(fā)射器天線具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0037](I)結(jié)構(gòu)小:該方案充分利用發(fā)射器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，只需引入耦合體，其天線尺寸小到幾乎可忽略；
[0038](2)重量輕:除氣門嘴外，發(fā)射器的重量可低至5?Sg ;
[0039](3)成本低:因不需另設(shè)輻射體，降低物料成本與制造成本；如果將輻射體嵌入殼體內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化焊接以降低物料成本與制造成本；
[0040](4)信號(hào)穩(wěn)定:因?yàn)檩椛潴w是氣門嘴，安裝后其延伸到輪輞外，故輪胎和輪輞的損耗基本上在本發(fā)明的實(shí)施例中不存在，其信號(hào)更穩(wěn)定；
[0041](5)防靜電:與直接使用氣門嘴當(dāng)天線相比，避免了靜電直接通過氣門嘴到芯片，大大提升了發(fā)射器的防靜電的能力；
[0042](6)強(qiáng)度好:由于結(jié)構(gòu)小、重量輕等特點(diǎn)，發(fā)射機(jī)同氣門嘴一同安裝于輪輞上，降低了發(fā)射機(jī)對(duì)氣門嘴的應(yīng)力作用，提高了發(fā)射機(jī)在高速旋轉(zhuǎn)下的強(qiáng)度；氣門嘴與殼體連接處的金屬耦合體嵌件也可以大大提高發(fā)射機(jī)殼體在高速旋轉(zhuǎn)下的強(qiáng)度。
[0043]綜上所述，本發(fā)明的實(shí)施例利用發(fā)射器有限的空間尺寸下，充分利用氣門嘴，通過耦合體耦合的方式將能量耦合到氣門嘴上，并在反射體的作用下，將信號(hào)能量集中于氣門嘴，然后通過氣門嘴發(fā)送出去，保證TPMS系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠的通訊。
[0044]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種TPMS系統(tǒng)的發(fā)射器天線，包括福射體、反射體和親合體，該福射體為輪胎的氣門嘴，該反射體位于該輻射體的一端，該耦合體包裹該氣門嘴的至少部分外周面，且不與該氣門嘴接觸。2.如權(quán)利要求1所述的TPMS系統(tǒng)的發(fā)射器天線，其特征在于，該耦合體與該氣門嘴的外周面的間距為0.2mm-3mm。3.如權(quán)利要求1所述的TPMS系統(tǒng)的發(fā)射器天線，其特征在于，該反射體為用于固定該氣門嘴的螺母墊片。4.如權(quán)利要求1所述的TPMS系統(tǒng)的發(fā)射器天線，其特征在于，該耦合體嵌入該發(fā)射器的非導(dǎo)電殼體內(nèi)，且與殼體內(nèi)的電路板電性連接。5.如權(quán)利要求1所述的TPMS系統(tǒng)的發(fā)射器天線，其特征在于，該耦合體的寬度為1-8mmο6.—種TPMS系統(tǒng)的發(fā)射器，包括一天線，該天線包括福射體、反射體和親合體，該福射體為輪胎的氣門嘴，該反射體位于該輻射體的一端，該反射體位于該輻射體的一端，該耦合體包裹該氣門嘴的至少部分外周面，且不與該氣門嘴接觸。7.如權(quán)利要求6所述的TPMS系統(tǒng)的發(fā)射器，其特征在于，該耦合體與該氣門嘴的周面的間距為0.2mm-3mm。8.如權(quán)利要求6所述的TPMS系統(tǒng)的發(fā)射器，其特征在于，該反射體為用于固定該氣門嘴的螺母墊片。9.如權(quán)利要求6所述的TPMS系統(tǒng)的發(fā)射器，其特征在于，該耦合體嵌入該發(fā)射器的非導(dǎo)電殼體內(nèi)，且與殼體內(nèi)的電路板電性連接。10.如權(quán)利要求6所述的TPMS系統(tǒng)的發(fā)射器，其特征在于，該耦合體的寬度為1-8_。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種TPMS系統(tǒng)的發(fā)射器天線，包括輻射體、反射體和耦合體，該輻射體為輪胎的氣門嘴，該反射體位于該輻射體的一端，該耦合體包裹該氣門嘴的至少部分外周面，且不與該氣門嘴接觸。本發(fā)明使用輪胎的氣門嘴來作為輻射體，只需配備一個(gè)耦合體與氣門嘴輻射體配合即可構(gòu)成天線，顯著降低發(fā)射器天線的體積。
【IPC分類】B60C23/04
【公開號(hào)】CN105667226
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】徐長(zhǎng)武, 鄧波紋
【申請(qǐng)人】上海保隆汽車科技股份有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2014年11月20日