互聯汽車浪潮引領汽車天線設計革新

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

而現在，汽車搭載的天線數量大約為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絡等用途。這些還沒有將那些主動安全系統的無線傳感器天線算入在內。

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。日本天線供應商原田產業（Harada Industries）預計，2020年，這一數字將會增長到13.8億美元。

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

eCall系統中涉及到全球定位系統和手機，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和駕駛輔助系統等。

原田產業負責企業事務的執行官Tak Aoki表示：“目前來講，汽車天線行業還沒有發展起來。但汽車天線對于車內娛樂信息系統很重要，更重要一點，它是汽車主動安全系統的基礎部件。”

全球車內藍牙、嵌入式手機連接等車內無線技術產品的銷售額在2012年時為11億美元，汽車預測機構IHS Automotive預測，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/轉發數據。例如，FM調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。

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!--[endif]-->需求激增

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

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。經銷商和場外機修工與車主聯系時需要通過天線才能獲知汽車計算機系統的數據。這項應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。

IHS Automotive.高級娛樂信息系統分析師Luca De Ambroggi在一份調研報告中寫到：“供應商希望將嵌入式蜂窩功能用于車載安全系統和遠程診斷等功能，因為車內無線連接相比智能手機更穩定、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。

除了原田產業外，汽車天線行業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業務部。

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，據汽車技術咨詢公司SBD預計，不久的將來將有許多新功能加入車內。到2020年，全球范圍內大約一半的新車將配備嵌入式通訊系統（目前只有10%的配備率）。

設計難題

目前亟待解決的問題就是，汽車天線應該配備在何處。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，不過其外觀設計對于設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部，信號可以穿透塑料和玻璃，因此這樣的設計并不會影響信號傳輸。然而，天線不能安裝在過于靠近發動機的位置，若距離過近，或將引起傳感器與天線間的信號干擾。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視鏡內部的中空空間內。在這種情況下，最大的隱患仍舊是信號干擾問題——電動側視鏡調節系統與天線發生干擾，或是盲點檢測系統激活時的小燈閃亮受到干擾。

一般來說，將其安裝在擋風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，緩解數據在傳輸時的干擾。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構中。

對于這個難題，原田產業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，這項技術已在手機行業得到了驗證。

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省30美元的成本。