T-BOX集成5G组合天线

技术领域

本发明涉及5G组合天线技术领域，特别涉及T-BOX集成5G组合天线。

背景技术

5G网络的蓝图是100倍于4G的高速率，将达到10Gbit/s、小于1ms的低时延、支持1000多亿连接的高密度和1000倍于4G的高容量。将5G天线应用到车辆上，实现车联网以及无人驾驶等应用会是一种趋势。而将5G天线集成在T-BOX外壳中，节约了采购和使用成本。

新的技术对车载电子提出了新的要求。5G MIMO多输入多输出技术在发射端和接收端设有多个天线，从而在不增加带宽的情况下成倍提高系统的数据传输速率和传输质量。多天线技术作为提高通信系统的重要途径成为5G无线通信的一个研究热点。5GT-BOX天线，为了提高数据传输速率和传输质量往往需要更多的4个以上5G天线组。天线数目增加，比较会带来T-BOX天线内部的天线拥挤，隔离差，引起信号干扰等多种问题。5G应用对天线的信号质量和稳定的要求更高，T-BOX天线内部需要的通讯天线数据增加了，随着汽车智能化发展，T-BOX天线除了无线局域网、移动网络、高精度定位系统功能的天线；还增加了蓝牙天线实现无钥匙进入等功能和V2X天线实现物联网连接，如按照传统的T-BOX设计，T-BOX内部PCB设计难度大大增加，天线的隔离度会进一步恶化。

目前，现有的5G组合天线，如果按照传统的T-BOX设计技术，5G MIMO多天线系统设计在T-BOX内部PCB板上，将受限于PCB尺寸，更多天线集合在T-BOX天线内部，天线距离过近，天线之间会相互耦合，容易降低天线效率。因此，发明T-BOX集成5G组合天线来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供T-BOX集成5G组合天线，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：T-BOX集成5G组合天线，包括上外壳和下外壳，所述上外壳的内腔和下外壳的内腔均设置有PCB板，两个所述PCB板通过螺丝分别与上外壳的内侧壁和下外壳的内侧壁固定连接，位于所述上外壳内腔的PCB板上设置有5G副天线、5G-MIMO1天线、高精度GNSS天线和WIFI天线，所述高精度GNSS天线固定安装在PCB板的上表面中部，所述5G-MIMO1天线和WIFI天线均位于高精度GNSS天线的一侧，所述5G副天线位于高精度GNSS天线的另一侧，位于所述下外壳内腔的PCB板上设置有5G主天线、5G-MIMO2天线、V2X-1天线和V2X-2天线，所述5G主天线和V2X-2天线均位于PCB板的一侧，所述5G-MIMO2天线和V2X-1天线均位于PCB板的另一侧，所述上外壳和下外壳之间设置有防水圈，所述防水圈的上下两侧面分别与上外壳的下端面和下外壳的上端面贴合连接。

优选的，所述上外壳的外侧壁和下外壳的外侧壁均固定连接有出线管，两个所述出线管的内腔分别与上外壳的内腔和下外壳的内腔连通，所述出线管的内腔设置有防水线塞。

优选的，所述防水线塞的外侧壁与出线管的内侧壁固定连接，所述防水线塞的内腔活动贯穿连接有与防水线塞相适配的同轴电缆线，两个所述同轴电缆线的一端分别与两个PCB板电性连接。

优选的，所述同轴电缆线的另一端电性连接有接插线，所述同轴电缆线的外侧活动套接有线塞帽，所述线塞帽与同轴电缆线相适配，所述线塞帽通过卡扣卡接在出线管的一端外侧。

优选的，所述同轴电缆线的一端外侧卡接有压线块，两个所述压线块分别位于上外壳的内腔和下外壳的内腔，两个所述压线块通过螺丝分别与上外壳的内侧壁和下外壳的内侧壁固定连接。

优选的，所述5G副天线、5G-MIMO1天线、高精度GNSS天线和WIFI天线均不共地，所述高精度GNSS天线为圆极化天线，所述高精度GNSS天线由高精度GNSS陶瓷片制成，所述5G副天线、5G-MIMO1天线和WIFI天线均设计在位于上外壳内腔的PCB板上，所述5G副天线、5G-MIMO1天线和WIFI天线的高度均小于高精度GNSS天线的高度。

优选的，所述5G主天线和5G-MIMO2天线共地，所述5G主天线、V2X-1天线和V2X-2天线均不共地，所述5G主天线为钢片支架天线，所述5G-MIMO2天线、V2X-1天线和V2X-2天线均调试在小PCB板上，所述5G-MIMO2天线、V2X-1天线和V2X-2天线均采用PCB天线。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过在上外壳的内腔和下外壳的内腔均设置有PCB板，将5G副天线、5G-MIMO1天线、高精度GNSS天线和WIFI天线设置在位于上外壳内腔的PCB板上，将5G主天线、5G-MIMO2天线、V2X-1天线和V2X-2天线设置在位于下外壳内腔的PCB板上，有效减小了整体对空间的占用；

2、本发明通过将5G-MIMO1天线和WIFI天线设置在高精度GNSS天线的一侧，将5G副天线设置在高精度GNSS天线的另一侧，将5G主天线和V2X-2天线以及5G-MIMO2天线和V2X-1天线分别设置在PCB的两侧，有效避免了高精度GNSS天线的信号受到耦合干扰，从而提高了高精度GNSS天线定位的精准度；

3、本发明整体结构设计合理，结构紧凑，将GNSS、5G、WIFI、V2X天线集成在T-BOX盒子中，用于接收5G无线电信号、GNSS信号、WIFI信号以及V2X信号，节约了成本，提高了信号的接收强度，具有经济、方便、美观、接收信号强的特点。

附图说明

图1为本发明整体结构立体示意图。

图2为本发明整体结构爆炸示意图。

图3为本发明整体结构内部示意图。

图4为本发明下外壳结构内部示意图。

图中：1、5G主天线；2、5G副天线；3、5G-MIMO1天线；4、5G-MIMO2天线；5、高精度GNSS天线；6、V2X-1天线；7、V2X-2天线；8、WIFI天线；9、上外壳；10、下外壳；11、防水圈；12、防水线塞；13、线塞帽；14、压线块；15、螺丝；16、同轴电缆线；17、接插线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-4所示的T-BOX集成5G组合天线，包括上外壳9和下外壳10，上外壳9的内腔和下外壳10的内腔均设置有PCB板，两个PCB板通过螺丝15分别与上外壳9的内侧壁和下外壳10的内侧壁固定连接。

其次，在位于上外壳9内腔的PCB板上设置有5G副天线2、5G-MIMO1天线3、高精度GNSS天线5和WIFI天线8，高精度GNSS天线5固定安装在PCB板的上表面中部，5G-MIMO1天线3和WIFI天线8均位于高精度GNSS天线5的一侧，5G副天线2位于高精度GNSS天线5的另一侧。

5G副天线2的频率差数为：700MHz-960MHz、1710MHz-2690MHz、3300MHz-5000MHz，驻波比VSWR：700MHz-960MHz≤4.5、1710MHz-2690MHz≤3、3300MHz-5000MHz≤3.0，效率：700MHz-960MHz≥30％、1710MHz-2690MHz≥50％、3300MHz-5000MHz≥50％。

5G-MIMO1天线3的频率差数为：1710MHz-2690MHz、3300MHz-5000MHz。驻波比VSWR：1710MHz-2690MHz≤3、3300MHz-5000MHz≤2.0，效率：1710MHz-2690MHz≥50％、3300MHz-5000MHz≥50％。

高精度GNSS天线5的频段差数为：(GPSL1/BDS B1)1559MHz-1610MHz，(GPS L5/BDSB5)1170MHz-1210MHz LNA增益Gain(dB)：28±3，驻波比VSWR＜2.0，轴比Axial Ratio(dB)：仰角90度≤3，噪声系数Noise Figure(dB)＜2.2，直流供电DC Voltage(V)：3～5，工作电流Current(mA)＜20。

WIFI天线8的频率差数为：2400MHz-2500MHz、5150MHz-5850MHz驻波比VSWR：2400MHz-2500MHz≤2.0、5150MHz-5850MHz≤2.0，2400MHz-2500MHz≥50％、5150MHz-5850MHz≥50％。

进一步的，在位于下外壳10内腔的PCB板上设置有5G主天线1、5G-MIMO2天线4、V2X-1天线6和V2X-2天线7，5G主天线1和V2X-2天线7均位于PCB板的一侧，5G-MIMO2天线4和V2X-1天线6均位于PCB板的另一侧，上外壳9和下外壳10之间设置有防水圈11，防水圈11的上下两侧面分别与上外壳9的下端面和下外壳10的上端面贴合连接，用于提高上外壳9和下外壳10之间的密封性，避免设备内部进水。

5G主天线1的频率差数为：700MHz-960MHz、1710MHz-2690MHz、3300MHz-5000MHz，驻波比VSWR：700MHz-960MHz≤3.5、1710MHz-2690MHz≤2、3300MHz-5000MHz≤3.0，效率：700MHz-960MHz≥35％、1710MHz-2690MHz≥50％、3300MHz-5000MHz≥50％。

5G-MIMO2天线4的频率差数为：1710MHz-2690MHz、3300MHz-5000MHz。驻波比VSWR：1710MHz-2690MHz≤3、3300MHz-5000MHz≤2.5，效率：1710MHz-2690MHz≥50％、3300MHz-5000MHz≥50％。

V2X-1天线6的频率差数为：5770MHz-5925MHz，驻波比VSWR≤2.0，效率≥50％。

V2X-2天线7的频率差数为：5770MHz-5925MHz，驻波比VSWR：≤2.0，效率≥50％。

具体的，在上外壳9的外侧壁和下外壳10的外侧壁均固定连接有出线管，两个出线管的内腔分别与上外壳9的内腔和下外壳10的内腔连通，出线管的内腔设置有防水线塞12，防水线塞12的外侧壁与出线管的内侧壁固定连接，防水线塞12的内腔活动贯穿连接有与防水线塞12相适配的同轴电缆线16，两个同轴电缆线16的一端分别与两个PCB板电性连接，同轴电缆线16的另一端电性连接有接插线17，同轴电缆线16包括5G主天线1信号传输线、5G副天线2信号传输线、5G-MIMO1天线3天线信号传输线、5G-MIMO2天线4天线信号传输线、WIFI天线8信号传输线、V2X-1天线6信号传输线、V2X-2天线7信号传输线和高精度GNSS天线5信号传输线。

并且，在同轴电缆线16的外侧活动套接有线塞帽13，线塞帽13与同轴电缆线16相适配，线塞帽13通过卡扣卡接在出线管的一端外侧，同轴电缆线16的一端外侧卡接有压线块14，两个压线块14分别位于上外壳9的内腔和下外壳10的内腔，线塞帽13和压线块14用于对同轴电缆线16进行压紧固定，两个压线块14通过螺丝15分别与上外壳9的内侧壁和下外壳10的内侧壁固定连接。

其次，5G副天线2、5G-MIMO1天线3、高精度GNSS天线5和WIFI天线8均不共地(电子电路中的地并不是大地，而是指参考零电势点，共地就是两个电路之间的零参考电势点是连接在一起的)，多个天线之间不共地，能够有效降低多个天线之间相互耦合而影响信号传输，高精度GNSS天线5为圆极化天线，高精度GNSS天线5由高精度GNSS陶瓷片制成，5G副天线2、5G-MIMO1天线3和WIFI天线8均设计在位于上外壳9内腔的PCB板上，5G副天线2、5G-MIMO1天线3和WIFI天线8的高度均小于高精度GNSS天线5的高度，5G主天线1和5G-MIMO2天线4共地，5G主天线1、V2X-1天线6和V2X-2天线7均不共地，5G主天线1为钢片支架天线，5G主天线1采用钢片加支架的形式，在确保性能的情况下，能够充分地减少所占面积，5G-MIMO2天线4、V2X-1天线6和V2X-2天线7均调试在小PCB板上，5G-MIMO2天线4、V2X-1天线6和V2X-2天线7均采用PCB天线。

本发明中，以上8个天线的输入阻抗Impedance都是50Ω；而且，5G主天线1、5G副天线2、5G-MIMO1天线3天线、5G-MIMO2天线4天线、WIFI天线8、V2X-1天线6和V2X-2天线7两两天线之间的隔离度≤-12dB；5G主天线1、5G副天线2、5G-MIMO1天线3天线、5G-MIMO2天线4天线、WIFI天线8、V2X-1天线6和V2X-2天线7这七个天线中任何一个天线与高精度GNSS天线5的隔离度均≤-20dB。

本发明工作原理：

V2X-2天线7采用PCB板的形式，焊接在位于下外壳10内腔的PCB板上，5G-MIMO1天线3、WIFI天线8调试在位于上外壳9内腔的PCB板上，这四个天线在高精度GNSS天线5的一侧，且这四个天线不共地，天线不共地有利于提高天线之间的隔离度；

5G副天线2调试在位于上外壳9内腔的PCB板上，5G-MIMO2天线4、V2X-1天线6采用PCB板的形式，再焊接在位于下外壳10内腔的PCB板上，这三个天线在高精度GNSS天线5的另一侧，这三个天线也不共地，不共地有利于提高天线之间的隔离度；

5G主天线1、5G副天线2、5G-MIMO1天线3、5G-MIMO2天线4、WIFI天线8、V2X-1天线6、V2X-2天线7这七个天线中，其高度高于高精度GNSS天线5的有5G主天线1、5G-MIMO2天线4、V2X-1天线6、V2X-2天线7这四个天线，高精度GNSS天线5是圆极化天线，5G-MIMO2天线4、V2X-1天线6水平平行于高精度GNSS天线5，且这两个天线垂直投影与高精度GNSS天线5不重合，对高精度GNSS天线5接受信号影响较小，虽然这两个天线高于高精度GNSS天线5，但5G主天线1、V2X-2天线7调试在高精度GNSS天线5一侧且离高精度GNSS天线5较远，因此能够有效减少这两个天线对高精度GNSS天线5造成的影响，七个天线如此设计，隔离度良好好，能够有效降低对高精度GNSS天线5的影响；

安装时通过螺丝15把位于上外壳9内腔的PCB板固定在上外壳9，位于下外壳10内腔的PCB板同理固定在下外壳10，接着将同轴电缆线16插进防水线塞12，再通过压线块14把其压在上外壳9或者下外壳10，并将同轴电缆线16的一端焊接PCB板，同轴电缆线16的另一端与接插件连接，然后用线塞帽13套住防水线塞12，再把其安装在上外壳9或者下外壳10，接下来将防水圈11安装在上下外壳10内，最后通过螺丝15来对上外壳9和下外壳10进行固定即可。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。