新型汽车天线系统结构、原理及应用指南

　　编者按：今天要介绍的，是汽车的一个部件，它就像是幽灵，有时出现在醒目的位置，有时无迹可寻；有些长了一副它该长的样子，另一些像是设计师宿醉的杰作。如果在过去，你一定会说它无足轻重，但放眼未来，尤其在自动驾驶领域，它必将扮演举足轻重的角色。

　　今天要介绍的是--新型汽车天线系统。

　　感谢电子通讯技术的发展，如今的汽车天线，已经脱离了当年笔直的外观限制，"进化"出了各种不同的外形和功能，它们也不再局限于收听广播，而是涵盖了无线遥控、GPS以及4G上网等多种功能。随着5G时代的临近，各种新技术很可能彻底颠覆现有汽车驾驶概念，所有这些新技术，包括车对车通讯，汽车AI等等，都离不开汽车与外界的通讯，而作为这条通讯生命线的唯一硬件基础--天线系统，其地位也将因此水涨船高。

　　限于篇幅，本文只列举几款新型的汽车天线系统的结构和应用、简单原理，以及未来发展方向。力图在大家的脑海中，新建一个"汽车天线"文件夹。

　　你以为天线是这样的：

　　其实，天线可以是这样的：

　　"完美隐藏"的天线

　　上图给大家看的，不是汽车后挡风玻璃，也不是电加热系统的金属丝，而是一款集成在后窗玻璃中的天线（来源：笔者老爹的大众速腾），其中红色标注的部分是AM天线，蓝色是FM天线，绿色是FM/数字广播信号天线。

　　如此汽车"天线"，有没有超出你的理解？

　　这里的两个FM天线，组成了最简单的多源天线系统，广播会自动选择接收效果好的天线的信号作为信号源，或者简单地将两个信号叠加，提高信号强度。这样的系统并不需要额外加装一个"天线"，而是截取电热金属丝的其中一部分来当天线直接使用，如此巧妙地构思达到了让整个系统"大隐隐于市"的效果。

　　集成在玻璃中的天线首先由慕尼黑联邦大学教授Heinz Lindenmeier发明的，随后就变成了汽车天线行业的标准技术。为了规避汽车发动机和其他电子设备的干扰，大部分天线选择集成在后窗玻璃或者侧面玻璃中。

　　如果上图中的天线还算有迹可寻。那下图所展示的集成天线可真就是"难觅行踪"了。

　　各种"隐型版"天线：棕色为金属线即天线，整个结构可以粘贴在汽车的各种特定的位置： 诸如保险杠、定风翼的内侧，后车箱盖、车门内等等

　　虽然这非常符合设计者的初衷——在不影响车辆造型的前提下，力求获得完美的信号接收效果。但在某种程度上，这样的设计削减了汽车天线系统的存在感，连看都看不见，谁又会主动关注这样的天线呢？当然，也有"小隐隐于野"的办法，这种天线可能大家都见过，就是所谓的鲨鱼鳍天线。

　　鲨鱼鳍天线分解图

　　上图中这款为宝马设计的鲨鱼鳍天线，和乐高非常类似，电路板是底盘，各种天线系统模块可以像积木一样添加上去，以配合不同车型对天线的要求。可选择的功能有：AM/FM（短竿）、数字广播/电视（DAB/TV）、GPS、卫星信号（SDARS）、远程控制（TS）、近距离无线信号交流（Car2X）、LTE等等，典型的看菜吃饭。

　　这样的设计可能会带来一定的空间浪费，但其节省了大量单独开发的时间和开支，结构更加坚固，维护更加简单，也保留了汽车天线系统升级的可能性。另外一点，它位于车子后顶部，具有很高的识别度，方便刷存在感……

　　逐本溯源，汽车天线系统是什么？

　　看完了几款最新天线后，我们就要回归本质，聊一聊汽车天线系统到底是什么。

　　首先说说天线，它的最大功能就是完成电路中的电信号与空间中的电磁信号的相互转化，使远隔万里的电子系统能够互相交流。更重要的是，和电缆不同，天线系统信息传递的两端可以自由移动，这完美契合了汽车这种交通工具的使用限定。

　　汽车天线系统，到目前为止，依旧被称为车载接收系统（Automotive Reception System），因为其功能还集中在接收信号方面。空间中的电磁信号经由天线（Antenna）转化为电信号，再由放大器（Amplifier）调整信号强度，随后通过同轴电缆（Coaxial Cable），交由车载信息娱乐系统（Infotainment System）进行解码和后期处理。这也是这篇文章主要介绍的部分。

　　必须强调的一点是，在天线这里不存在什么"兼听则明，偏听则暗"的说法，一种天线就应该固定接收一定频率范围内的电磁信号，因此天线就是通过选择性接收不同的信号频率。除了传统的AM/FM模拟广播信号，还有GPS、数字广播/电视信号（DAB）、远程控制（TS）、蓝牙（Bluetooth）、卫星信号（SDARS）、4G/5G、车对车通信（Car2Car/Car2X）等等，它们各自占据不同的频率段，如下图所示。

车载不同信号的频率段分布