互聯(lián)汽車(chē)?yán)顺币I(lǐng)汽車(chē)天線設(shè)計(jì)革新

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

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

從前，天線給人們的感覺(jué)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(wú)線天線的誕生，越來(lái)越多高科技汽車(chē)上可以見(jiàn)到他們的身影。

2012年，全球汽車(chē)用天線銷(xiāo)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(jì)，2020年，這一數(shù)字將會(huì)增長(zhǎng)到13.8億美元。

歐盟最新規(guī)定中提到，2015年所有的新車(chē)中必須配備緊急呼叫系統(tǒng)，名為“eCall”，它與通用汽車(chē)的安吉星系統(tǒng)功能類(lèi)似。而配備該系統(tǒng)需要使用天線裝置，屆時(shí)，將迎來(lái)汽車(chē)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(jī)，它也只是眾多車(chē)載功能的很小一部分。其他的還包括娛樂(lè)信息系統(tǒng)和駕駛輔助系統(tǒng)等。

原田產(chǎn)業(yè)負(fù)責(zé)企業(yè)事務(wù)的執(zhí)行官Tak Aoki表示：“目前來(lái)講，汽車(chē)天線行業(yè)還沒(méi)有發(fā)展起來(lái)。但汽車(chē)天線對(duì)于車(chē)內(nèi)娛樂(lè)信息系統(tǒng)很重要，更重要一點(diǎn)，它是汽車(chē)主動(dòng)安全系統(tǒng)的基礎(chǔ)部件?！?/SPAN>

全球車(chē)內(nèi)藍(lán)牙、嵌入式手機(jī)連接等車(chē)內(nèi)無(wú)線技術(shù)產(chǎn)品的銷(xiāo)售額在2012年時(shí)為11億美元，汽車(chē)預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)IHS Automotive預(yù)測(cè)，2018年其將達(dá)到16億美元。

每個(gè)通訊頻道都有其特定的頻率，而每個(gè)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，FM調(diào)頻的天線外形是窄而長(zhǎng)；GPS接收器天線則是扁平片狀；手機(jī)天線則像短小的杠桿。

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汽車(chē)中許多主動(dòng)安全系統(tǒng)將來(lái)都需要依靠V2X技術(shù)，而其中變牽涉到專(zhuān)用短程通訊（DSRC）無(wú)線通訊系統(tǒng)，用于盲點(diǎn)警告系統(tǒng)或交通信號(hào)識(shí)別系統(tǒng)。

除此以外，車(chē)輛遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程軟件更新也需要用到天線，具體包括備件管理和維護(hù)提醒等功能。經(jīng)銷(xiāo)商和場(chǎng)外機(jī)修工與車(chē)主聯(lián)系時(shí)需要通過(guò)天線才能獲知汽車(chē)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。這項(xiàng)應(yīng)用采用了嵌入式手機(jī)蜂窩連接功能。2012年，美國(guó)市場(chǎng)出售的新車(chē)中約有1/4搭載了這項(xiàng)技術(shù)。

IHS Automotive.高級(jí)娛樂(lè)信息系統(tǒng)分析師Luca De Ambroggi在一份調(diào)研報(bào)告中寫(xiě)到：“供應(yīng)商希望將嵌入式蜂窩功能用于車(chē)載安全系統(tǒng)和遠(yuǎn)程診斷等功能，因?yàn)檐?chē)內(nèi)無(wú)線連接相比智能手機(jī)更穩(wěn)定、更可靠。”他在報(bào)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(chē)天線行業(yè)還有多家汽車(chē)天線制造商，包括日本的橫和（Yokowa）、英國(guó)的Laird Technologies、德國(guó)Hirsch-mann Car Communication、南非的Ace Technology Corp.以及德?tīng)柛５?/SPAN>Fuba業(yè)務(wù)部。

當(dāng)前，司機(jī)將手機(jī)作為在駕車(chē)時(shí)與外界通信的主要工具。不過(guò)，據(jù)汽車(chē)技術(shù)咨詢(xún)公司SBD預(yù)計(jì)，不久的將來(lái)將有許多新功能加入車(chē)內(nèi)。到2020年，全球范圍內(nèi)大約一半的新車(chē)將配備嵌入式通訊系統(tǒng)（目前只有10%的配備率）。

設(shè)計(jì)難題

目前亟待解決的問(wèn)題就是，汽車(chē)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(huì)上，大會(huì)策略計(jì)劃副總裁Takahiko Uchimura表示：“天線的作用是與外界通訊，不過(guò)其外觀設(shè)計(jì)對(duì)于設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)是個(gè)大問(wèn)題?！?/P>

將其安裝在車(chē)頂將會(huì)影響汽車(chē)美觀，并且破壞汽車(chē)原有的空氣動(dòng)力特性。在ITS大會(huì)上展示的一輛測(cè)試車(chē)中，設(shè)計(jì)師將天線作成像魚(yú)鰭一樣安裝在車(chē)頂。

一些天線可以安裝在儀表板內(nèi)部，信號(hào)可以穿透塑料和玻璃，因此這樣的設(shè)計(jì)并不會(huì)影響信號(hào)傳輸。然而，天線不能安裝在過(guò)于靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的位置，若距離過(guò)近，或?qū)⒁饌鞲衅髋c天線間的信號(hào)干擾。若將天線安裝在A柱或車(chē)頂邊緣處，則需要在其外部包裹一層信號(hào)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(hào)干擾問(wèn)題——電動(dòng)側(cè)視鏡調(diào)節(jié)系統(tǒng)與天線發(fā)生干擾，或是盲點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)激活時(shí)的小燈閃亮受到干擾。

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

為了達(dá)到這樣的高標(biāo)準(zhǔn)，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(guò)這項(xiàng)方案，能夠在不增加信號(hào)帶寬的前提下，緩解數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)的干擾。同樣，這項(xiàng)方案也有弱點(diǎn)，就是如何將多重天線包裹在緊密結(jié)構(gòu)中。

對(duì)于這個(gè)難題，原田產(chǎn)業(yè)歐洲研究中心總工程師Rusiru Leelaratne表示：“通過(guò)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?！边@項(xiàng)方案將為天線的布局和安裝帶來(lái)更佳的靈活性。而且，這項(xiàng)技術(shù)已在手機(jī)行業(yè)得到了驗(yàn)證。

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