互聯(lián)汽車浪潮引領(lǐng)汽車天線設(shè)計革新

在不久之前，基本每輛車上都只有一根天線，它用來接收調(diào)頻信號，令車內(nèi)用戶能夠正常使用FM/AM廣播。

而現(xiàn)在，汽車搭載的天線數(shù)量大約為7個，用于全球定位、處理紅外通信、電視、各類短程接收器以及網(wǎng)絡(luò)等用途。這些還沒有將那些主動安全系統(tǒng)的無線傳感器天線算入在內(nèi)。

從前，天線給人們的感覺就是低成本、科技含量低，至少和“高大上”扯不上關(guān)系。但隨著無線天線的誕生，越來越多高科技汽車上可以見到他們的身影。

2012年，全球汽車用天線銷售額約為8.54億美元。日本天線供應(yīng)商原田產(chǎn)業(yè)(Harada Industries)預(yù)計，2020年，這一數(shù)字將會增長到13.8億美元。

歐盟最新規(guī)定中提到，2015年所有的新車中必須配備緊急呼叫系統(tǒng)，名為“eCall”，它與通用汽車的安吉星系統(tǒng)功能類似。而配備該系統(tǒng)需要使用天線裝置，屆時，將迎來汽車天線的又一波熱潮。

eCall系統(tǒng)中涉及到全球定位系統(tǒng)和手機，它也只是眾多車載功能的很小一部分。其他的還包括娛樂信息系統(tǒng)和駕駛輔助系統(tǒng)等。

原田產(chǎn)業(yè)負責(zé)企業(yè)事務(wù)的執(zhí)行官Tak Aoki表示：“目前來講，汽車天線行業(yè)還沒有發(fā)展起來。但汽車天線對于車內(nèi)娛樂信息系統(tǒng)很重要，更重要一點，它是汽車主動安全系統(tǒng)的基礎(chǔ)部件。”

全球車內(nèi)藍牙、嵌入式手機連接等車內(nèi)無線技術(shù)產(chǎn)品的銷售額在2012年時為11億美元，汽車預(yù)測機構(gòu)IHS Automotive預(yù)測，2018年其將達到16億美元。

每個通訊頻道都有其特定的頻率，而每個頻率都需要不同的天線與之匹配，從而順利接受/轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。例如，F(xiàn)M調(diào)頻的天線外形是窄而長;GPS接收器天線則是扁平片狀;手機天線則像短小的杠桿。

需求激增

汽車中許多主動安全系統(tǒng)將來都需要依靠V2X技術(shù)，而其中變牽涉到專用短程通訊(DSRC)無線通訊系統(tǒng)，用于盲點警告系統(tǒng)或交通信號識別系統(tǒng)。

除此以外，車輛遠程診斷和遠程軟件更新也需要用到天線，具體包括備件管理和維護提醒等功能。經(jīng)銷商和場外機修工與車主聯(lián)系時需要通過天線才能獲知汽車計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。這項應(yīng)用采用了嵌入式手機蜂窩連接功能。2012年，美國市場出售的新車中約有1/4搭載了這項技術(shù)。

IHS Automotive.高級娛樂信息系統(tǒng)分析師Luca De Ambroggi在一份調(diào)研報告中寫到：“供應(yīng)商希望將嵌入式蜂窩功能用于車載安全系統(tǒng)和遠程診斷等功能，因為車內(nèi)無線連接相比智能手機更穩(wěn)定、更可靠。”他在報告中指出，起亞、沃爾沃、戴姆勒、寶馬在這方面比較突出。

除了原田產(chǎn)業(yè)外，汽車天線行業(yè)還有多家汽車天線制造商，包括日本的橫和(Yokowa)、英國的Laird Technologies、德國Hirsch-mann Car Communication、南非的Ace Technology Corp.以及德爾福的Fuba業(yè)務(wù)部。

當前，司機將手機作為在駕車時與外界通信的主要工具。不過，據(jù)汽車技術(shù)咨詢公司SBD預(yù)計，不久的將來將有許多新功能加入車內(nèi)。到2020年，全球范圍內(nèi)大約一半的新車將配備嵌入式通訊系統(tǒng)(目前只有10%的配備率)。

設(shè)計難題

目前亟待解決的問題就是，汽車天線應(yīng)該配備在何處。去年在日本舉辦的智能交通世界大會上，大會策略計劃副總裁Takahiko Uchimura表示：“天線的作用是與外界通訊，不過其外觀設(shè)計對于設(shè)計師來說是個大問題。”

將其安裝在車頂將會影響汽車美觀，并且破壞汽車原有的空氣動力特性。在ITS大會上展示的一輛測試車中，設(shè)計師將天線作成像魚鰭一樣安裝在車頂。

一些天線可以安裝在儀表板內(nèi)部，信號可以穿透塑料和玻璃，因此這樣的設(shè)計并不會影響信號傳輸。然而，天線不能安裝在過于靠近發(fā)動機的位置，若距離過近，或?qū)⒁饌鞲衅髋c天線間的信號干擾。若將天線安裝在A柱或車頂邊緣處，則需要在其外部包裹一層信號阻尼(signal-damping)金屬。

另一種可選方案是將天線安裝在側(cè)視鏡內(nèi)部的中空空間內(nèi)。在這種情況下，最大的隱患仍舊是信號干擾問題——電動側(cè)視鏡調(diào)節(jié)系統(tǒng)與天線發(fā)生干擾，或是盲點檢測系統(tǒng)激活時的小燈閃亮受到干擾。

一般來說，將其安裝在擋風(fēng)玻璃或后車窗上對于信號傳遞來說是最佳的方案，不過成本偏高，另外，一些汽車的玻璃反光效果較好，同樣會導(dǎo)致信號干擾。目前普遍采用方案是將不同的天線外部加入空氣動力學(xué)套件，使其在保持功能性的同時不影響車輛的空氣動力，例如上文提到的魚鰭形外套，但問題仍然是成本太高。制造商們需要兼顧天線的信號接受能力、抗電子干擾能力、提升無線頻率光譜的可變性。

為了達到這樣的高標準，工程師目前采用的方法是采用多重天線作為互相備份。通過這項方案，能夠在不增加信號帶寬的前提下，緩解數(shù)據(jù)在傳輸時的干擾。同樣，這項方案也有弱點，就是如何將多重天線包裹在緊密結(jié)構(gòu)中。

對于這個難題，原田產(chǎn)業(yè)歐洲研究中心總工程師Rusiru Leelaratne表示：“通過激光直接成型和三維激光蝕刻的方法能夠制造出更具創(chuàng)造性的天線包裝外殼。”這項方案將為天線的布局和安裝帶來更佳的靈活性。而且，這項技術(shù)已在手機行業(yè)得到了驗證。

IHS Automotvie公司分析師表示，若將下一代汽車智能天線集成在一起成為一個“天線盒”，相比采用同軸電線的方案將能為每輛車節(jié)省30美元的成本。