编者按：今日要介绍的，是轿车的一个部件，它就像是鬼魂，有时呈现在夺目的方位，有时无迹可寻；有些长了一副它该长的姿态，另一些像是规划师宿醉的创作。假如在曩昔，你必定会说它无关宏旨，但放眼未来，尤其在主动驾驭范畴，它必将扮演无足轻重的人物。
今日要介绍的是–新式轿车天线体系。
感谢电子通讯技能的开展，现在的轿车天线，现已脱离了当年垂直的外观约束，“进化”出了各种不同的外形和功用，它们也不再局限于收听播送，而是包含了无线遥控、GPS以及4G上网等多种功用。跟着5G年代的挨近，各种新技能很或许彻底推翻现有轿车驾驭概念，一切这些新技能，包含车对车通讯，轿车AI等等，都离不开轿车与外界的通讯，而作为这条通讯生命线的仅有硬件根底–天线体系，其方位也将因而水涨船高。
限于篇幅，本文只罗列几款新式的轿车天线体系的结构和运用、简略原理，以及未来开展方向。力求在咱们的脑海中，新建一个“轿车天线”文件夹。
你认为天线是这样的：
其实，天线可所以这样的：
“完美躲藏”的天线
上图给咱们看的，不是轿车后挡风玻璃，也不是电加热体系的金属丝，而是一款集成在后窗玻璃中的天线（来历：笔者老爹的群众速腾），其间赤色标示的部分是AM天线，蓝色是FM天线，绿色是FM/数字播送信号天线。
如此轿车“天线”，有没有超出你的了解？
这儿的两个FM天线，组成了最简略的多源天线体系，播送会主动挑选接纳作用好的天线的信号作为信号源，或许简略地将两个信号叠加，进步信号强度。这样的体系并不需求额定加装一个“天线”，而是截取电热金属丝的其间一部分来当天线直接运用，如此奇妙地构思到达了让整个别系“大隐约于市”的作用。
集成在玻璃中的天线首要由慕尼黑联邦大学教授Heinz Lindenmeier创造的，随后就变成了轿车天线职业的规范技能。为了躲避轿车发动机和其他电子设备的搅扰，大部分天线挑选集成在后窗玻璃或许旁边面玻璃中。
假如上图中的天线还算有迹可寻。那下图所展现的集成天线可真便是“难觅行迹”了。
各种“隐型版”天线：棕色为金属线即天线，整个结构可以张贴在轿车的各种特定的方位： 比方保险杠、定风翼的内侧，后车箱盖、车门内等等
尽管这十分符合规划者的初衷——在不影响车辆造型的条件下，力求取得完美的信号接纳作用。但在某种程度上，这样的规划减少了轿车天线体系的存在感，连看都看不见，谁又会主动重视这样的天线呢？当然，也有“小隐约于野”的办法，这种天线或许咱们都见过，便是所谓的鲨鱼鳍天线。
鲨鱼鳍天线分化图
上图中这款为宝马规划的鲨鱼鳍天线，和乐高十分类似，电路板是底盘，各种天线体系模块可以像积木相同增加上去，以合作不同车型对天线的要求。可挑选的功用有：AM/FM（短竿）、数字播送/电视（DAB/TV）、GPS、卫星信号（SDARS）、长途操控（TS）、近间隔无线信号沟通（Car2X）、LTE等等，典型的看菜吃饭。
这样的规划或许会带来必定的空间糟蹋，但其节省了很多单独开发的时刻和开支，结构愈加巩固，保护愈加简略，也保留了轿车天线体系升级的或许性。别的一点，它坐落车子后顶部，具有很高的辨认度，便利刷存在感……
逐本溯源，轿车天线体系是什么？
看完了几款最新天线后，咱们就要回归实质，聊一聊轿车天线体系究竟是什么。
首要说说天线，它的最大功用便是完结电路中的电信号与空间中的电磁信号的彼此转化，使远隔万里的电子体系可以彼此沟通。更重要的是，和电缆不同，天线体系信息传递的两头可以自在移动，这完美符合了轿车这种交通工具的运用约束。
轿车天线体系，到现在为止，仍旧被称为车载接纳体系（Automotive Reception System），由于其功用还会集在接纳信号方面。空间中的电磁信号经由天线（Antenna）转化为电信号，再由扩大器（Amplifier）调整信号强度，随后经过同轴电缆（Coaxial Cable），交由车载信息文娱体系（Infotainment System）进行解码和后期处理。这也是这篇文章首要介绍的部分。
有必要着重的一点是，在天线这儿不存在什么“兼听则明，偏听则暗”的说法，一种天线就应该固定接纳必定频率规模内的电磁信号，因而天线便是经过挑选性接纳不同的信号频率。除了传统的AM/FM模仿播送信号，还有GPS、数字播送/电视信号（DAB）、长途操控（TS）、蓝牙（Bluetooth）、卫星信号（SDARS）、4G/5G、车对车通讯（Car2Car/Car2X）等等，它们各自占有不同的频率段，如下图所示。
车载不同信号的频率段散布（来历：Karsten Ropers， Fuba Automotive Electronics）
AM模仿信号这个落日频率从153kHz到6.2MHz，德国等多个欧洲国家现已从本年1月1日起正式封闭了一切AM模仿信号电台，转而由AM数字信号替代；FM从87.5MHz到108MHz（日本为76MHz到95MHz）；数字播送从174MHz到240MHz；GPS信号从1574.397MHz到1576.443MHz等等。
大体上，电磁信号的频率越高，其在空间中传输信息的速率越快，但在传达时，折射反射衍射等对信号的搅扰越大，发射需求的能耗也越大。所以，信号的频率并不能无限提高，这也是为什么现在许多厂商声称的5G技能只能掩盖小到只要一个物流工厂规模的原因——为了提高数据交换速度（信号频率），信号的广度被献身了。
而频率较低的信号的掩盖规模则要大得多，比方在德国，能收到波兰，乃至英国的AM模仿信号。
以上也是广义的，天线体系的存在价值。
轿车天线体系的作业原理
轿车天线体系仅仅承当接纳信号，操控信号强度的作业。此作业不触及编码/解码（Modulation/Demodulation）或许模仿/数字信号的转化（AC/DC），所以，要介绍的天线体系原理，也只触及怎么接纳信号，以及怎么操控信号强度。
“接纳”
从最简略的理论上来说，当天线和空间中的某个电磁信号发生共振时，电磁信号会被“接纳”为电信号，使下一步的信息提取成为或许，如下图。而此信号带着的信息不会丢掉——即所谓的信号不失真——的条件，是天线的有用长度到达信号波长的4分之1。
所以，根据不同信号的不同频率规模，咱们可以大约估量出接纳此信号的天线的最短长度（波长=光速/频率，天线长度≈波长/4），比方数字播送信号天线的长度应该在31到43厘米之间；关于AM模仿信号，天线长度理论上应该在12到500米之间，可是，有谁见过半公里长的天线？更何况一辆轿车，怎么装载这么长的天线？
首要，在形状上来说，天线并不必定是垂直的一根杆子。能和方针信号共振的天线，形状形形色色，不然你认为现在的智能手机为什么都“没有”天线？
智能手机天线图（担任接纳不同频率信号的各个天线段）
其次，并不是说天线并不是只在完美共振的状况下才干接纳信号，不然要是想听一切FM频道，岂不是就要得天线密布恐惧症？举个比方，FM规范天线为75厘米长，相当于100MHz信号波长的4分之1，但它被用作整个FM频率段（87.5至108MHz）的规范天线，可以接纳FM频率段的一切信号。
再次，也是最重要的，天线的有用长度并不永久受制于其物理长度。咱们平常看到的长杆天线，都是被迫的，单极的，其有用长度等于其物理长度，并且为高阻抗；但主动天线具有以场效应管（FET）和电源为主体的特别电路，能让天线接纳信号的有用长度，打破其物理长度的约束；也便是说，本来需求500米长的天线接纳的信号，也可以用20厘米长的天线接纳了。
至此，咱们总算可以“为所欲为”地规划天线了。
“操控”
至于起操控信号强度作用的扩大器，首要有两个功用：
1、将信号强度操控在必定程度内：正常状况下，天线所接纳到的信号强度都无法满意信息处理的需求，所以需求扩大器将信号强度提高到必定的程度，信号强度的肯定单位是dBm，0 dBm相当于1mW，10dBm相当于10mW，为对数增加联系；相对强度单位为dB，信号强度增大3dB相当于增大一倍。
望文生义，扩大器中的信号扩大单元会将信号的强度扩大，然后交由车载信息文娱体系处理，并确保导线中信号的衰减不会影响最终的信息读取。但根据特别需求，扩大器中会装备闭环回路，也能确保在接纳到的信号强度过大时，将其减少到合理规模。
2、匹配（compensation）天线和信息文娱体系阻抗：简略来说，便是要将接纳体系（天线和扩大器）的阻抗调整到挨近信息文娱体系阻抗，这样可以将信号传输时的功率丢失降到最小。经过一个阻抗转化单元，天线从高阻抗变为50欧姆左右的低阻抗。
阻抗：是指电路中电阻、电感、%&&&&&%等元件对沟通电的阻止作用，不只描绘电压和电流之间的振幅联系，也描绘它们的相位联系。电阻便是电路在直流电（相位=0）下的阻抗。
阻抗是天线范畴内十分重要的概念，由于需求接纳/发送的信号频率不同，接纳体系电路的阻抗存在很大差异。怎么在动态状况下完成功率匹配，一直是天线体系电子工程师们重视的论题。
各个天线体系出产商所用的匹配办法也不尽相同，有无脑调试体系，使之挨近50?的，由于50?是职业界“约定俗成”的方针阻抗；也有根据信号强度恰当改动阻抗规范的。各有利弊，这儿就不展开了。
轿车天线体系变迁
之前看过了新式天线，咱们再来看看轿车天线体系外观的变迁。
传统天线（1辫子天线、2短杆天线）与新式天线（3鲨鱼鳍、4集成天线）
上图1是笔者的老福特车，传统的车载天线大多便是这样一根金属杆，有的还可以弹性，坐落车前、车顶或许车后，一不小心就被熊孩子拔下来当兵器了。其功用也十分单一，无非是接纳AM/FM播送模仿信号。
之后呈现了上图2中的短杆天线，缠绕在天线杆上的金属丝不只能起到防止天线晃动、减小噪音的作用，一起也增加了天线的有用长度。两者归于所谓的传统天线。
轿车天线体系开展到现在，各个不同的轿车制作公司都有他们自己的天线体系计划，比方宝马倾向于运用鲨鱼鳍天线（上图3），精约而不简略，低沉而不等级低，但其外形迥然不同。
更多的公司则兼容并包，比方捷豹路虎，在经过鲨鱼鳍天线完成GPS、LTE、卫星信号接纳的一起，他们也挑选集成天线（上图4），来接纳AM/FM以及数字播送/电视信号。集成天线的方位不尽相同，玻璃、保险杠、定风翼等等，都可所以天线的载体；其外形也截然不同，有时是细长的金属丝，有时是扁平的金属片。这哥俩归于所谓的新式天线。
至于与天线相配套的扩大器，也根据需求处理的信号不同，构成各自的结构，下图所展现的，是FM信号扩大器的一部分电路图，以及TV/TS信号扩大器的什物图。
FM信号扩大器电路图，及TV/TS信号扩大器什物图
红圈里是FM信号扩大器的中心操控部分，其他的，则为匹配模块、防静电模块、操控模块等等。比方红圈以下的闭合回路便是AGC（Automatic Gain Control ，信号强度主动操控），当输入信号过高时，可以起到负反馈作用，减少信号强度。
由于不是外观件，所以扩大器外观的改变就不那么重要了。而扩大器的个别巨细和电子元件的巨细密切相关，跟着SMD（surface-mount device，外表张贴元件）的呈现，最新一代的车载扩大器什物大约15cm长、5cm宽、5cm厚。但跟着摩尔定律的逐步失效，扩大器的“瘦身”进程也在逐步放缓。
天线和扩大器，就组成了最简略的信号接纳体系。
怎么调试一个新天线体系
影响轿车天线体系功用的潜在要素真实不乏其人：楼房、金属物体、风雨雷电，乃至阳光、路过的电瓶车。无人，我是说无人，可以断语任何一款车的天线体系的路上体现。因而调试是新天线体系走向运用的要害一步。笔者亲历过不少集成天线的调试进程，调试天线的办法有两种——软件模仿，或许什物测验。
软件模仿没什么好说的，在RF（Radio Frequence）范畴，ADS（Advanced Design System）和FEA（Finite-Element-Analyse，有限元分析）软件归于规范装备，前者和Labview类似，可以模仿天线体系自身的作业状况；后者则可以模仿天线周围的环境，预判其接纳作用。略过不表。
什物调试就比较有意思了，以下图车后玻璃集成天线为例，归纳起来一个字——蒙！先别笑，这儿的蒙是有技能含量的，并不是玩俄罗斯轮盘。
集成在后窗玻璃中的天线的实践调试
榜首蒙：根据几十年的经历，轿车天线工程师们大致可以根据要求和状况，估量集成天线在车辆的哪个部位的接纳作用最好。大体上说，天线应该恰当挑选较高的方位，方位越高，可以接纳到的信号强度越高，就越简略操控。
这儿议论的车，或许在几年后才会上市，工程师只能根据厂家的车型介绍，结合现有的类似车型，供给天线方位的主张。当然，一些车辆制作商会直接给出轿车天线的方位要求，这却是省了工程师不少事，究竟不是每个想象都能被完成，其间有打自己脸仍是打别人脸的差异。
第二蒙：详细集成天线的结构。天线分几股？每股多长？间隔多远？直线仍是分叉等等。这个选天线的工作有或许“随意”到不像个正儿八经地科学测验……可是，点评一款接纳体系好坏的规范十分简略——体系对方针信号的接纳和扩大才能，有必要到达轿车厂商的要求。
某一次，笔者和一个搭档花了几个小时在调试集成在后窗玻璃上的天线，整个进程其实仅仅不断将3股天线中的某一根截短或加长，等候一个令人满意的成果“主动呈现”，说是刻舟求剑也并不为过。
当然，话要说回来，这个进程是遵从必定规则的，而这个规则，自身是不规则的，需求几十年的经历堆集……
由于——车内的任何金属部件，都有或许引起接纳体系与信号的非正常共振，影响信号的输出强度，比方座椅中的金属支架、某一段特别长度的导线；更费事的，是有电流经过的部件，比方尾灯、刹车灯、整流器等等，一旦它们的电磁兼容（EMC）没有做到完美（一般状况下，不或许完美），轿车天线工程师或许就要死一大堆脑细胞了。更不必提正式上路之后，潜在的影响要素就更多了。
再扯扯一些特别的技能要求，有一些FM天线直接将整个加热网作为天线本体，为了防止加热电流对高频信号发生影响，加热丝的两头要加装陷波器（Wavetrap），过滤掉直流的加热电流中的沟通部分。将天线集成在某个方位的办法简直合适一切车型，可是也有其局限性：关于AM/FM以及数字电视/播送信号的接纳，信号在被接纳后，有必要立刻经由扩大器处理，不然导线的减少作用会让信号“消失”，所以在集成天线邻近，需求给扩大器预留方位。频率更高的信号（SDARS、LTE等）则需求直接接入扩大器（如鲨鱼鳍天线中的状况），由于天线与扩大器之间任何导线都或许形成高频信号的失真。
轿车为何需求“新式”天线体系？
新式天线的长处，首要当然是它能满意轿车自身对各种新式信号的接纳要求：数字播送信号的音质，和CD无异，咱们不再需求忍耐模仿信号无尽的布景杂音了；GPS信号供给车辆定位、紧急状况处理服务；长途操控信号能完成轿车预加热/制冷、发动机提早发动等等功用，这是传统天线可望而不可及的。
其次，新式天线不像传统天线相同简略损坏，由于它们体积更小，结构更巩固，乃至有些坐落车体内，遭到的外界环境要挟（比方熊孩子）要小得多。最终，便是“新式天线在美学上的功用”，说得直白一点：美观！假如还要形象一点，那咱们就用手机作个比方吧。自己用上了智能机，那就别让自己的爱车用大哥大了嘛！
敢问路在何方？
跟着无人驾驭等等技能的呈现，轿车天线体系在本来接纳信号的根底上，也必定需求具有发射信号的功用，由于轿车将不再是独立的个别，而是整个交通网络的组成部分，需求与周围的事物实时“沟通”。比方新式的“Car2X”概念，便是说要让车和其他的电子设备进行实时沟通，比方其它车、行人的手机、信号灯、交通操控网络等等，便是要赋予车“自我感知和判别”的才能——简略的比方，“垂头族”正在一边玩着手机一边过马路，轿车天线体系可以经过定位手机，预判行人走向，然后主动调理车辆制动和方向体系，防止悲惨剧发生，判别的根据，将会是轿车天线体系所供给的方位信息。
“Car2X”天线体系是一切轿车出产商重视的目标，这也给轿车天线体系的出产厂商提出了新的要求——在不久的将来，交通体系将成为一张网络，作为其主体组成的轿车、火车、飞机等交通工具，有必要和谐运作，优化功率，这统统取决于彼此的信息沟通，轿车天线体系作为信息沟通的前言，负重致远。
比方炙手可热的毫米波雷达，望文生义，便是波长在毫米等级的信号发射/接纳体系，其超高的频率（30至300GHz）带来了超快的信息沟通速度，以及短间隔内较强的穿透力（可是一旦下雨，就彻底失效）。毫米波雷达被用来勘探车辆周围的环境，使车辆可以对快速的环境改变作出及时的“反响”。
想象一下，假如你的车可以与交通网络“沟通”，一路绿灯将不再是愿望；与行人“沟通”，可以防止多少事故；与其它的车“沟通”，省去了刮擦的风险等等，或许某一天，驾照将不再是驾车的条件，乃至你的爱车会“单独”上路，购买生活用品，接送孩子上下，画美不看。当然，完成这一切，只靠轿车天线体系的开展是远远不够的，究竟小编不能像推销脑白金相同介绍轿车天线体系不是吗？
轿车天线职业现状
现在市面上首要的轿车接纳体系出产商有德国的福霸（Fuba）、凯瑟琳（Kathrein），美国的莱尔德（Liard）以及日本的原田（Harada）。国内有苏中天线，简直是处于独占方位。作为万年被忽视的轿车部件，轿车天线职业并没有妄自菲薄，相反地，正由于其“不入高眼”，导致职业竞赛反常血腥——除非有好的口碑，不然就等着被筛选吧，再仰视下整车制作厂商，真可谓“人为刀俎，我为鱼肉”，鱼还游在鱼塘里。
轿车天线职业的赢利发生办法也比较特别——给迈凯轮、法拉利、宾利供货仅仅揄扬技能水平的本钱，即使一个天线卖上500欧元，这些高端车的年销售量只要几千，赢利远远不及10欧元一个给福特福克斯（focus）的天线，由于它的年销售量挨近百万。关于轿车零部件职业从业人员来说，还有别的一个得瑟的时机：产品需求在样车上进行路上测验，500+ps的跑车常常会呈现在公司车库里，小编目测这些车是自己斗争一辈子也买不起，那就开去测验过个瘾。这儿放个车内的视角，真实是车子还没上市，不便利泄漏外观。
某500+ps跑车
此外，对天线体系元件的本钱紧缩也是盈余的重要办法，1个电阻廉价1分钱，1个产品上有5个相同电阻，产品的生命周期为500万件……这个本钱不得不算，这也导致轿车天线职业的很多专利，都只能贴在墙上。现在职业的热门，便是“Car2X”，谁走在“Car2X”研制的前列，谁就可以统领未来的轿车天线商场，究竟，这是个求盈余的职业，技能独占便是商场独占，不是吗？
