适用于汽车行业的陶格斯 LDS 解决方案

OBD 无线收发模块
OBD 无线收发模块 —— 已拆掉外套筒图 1

陶格斯通过新的 LDS 技术让客户具有自由进行最终设计的权利,极具竞争优势。我们支持对天线设计进行诸如性能调谐和优化等更改,如我们的SmartWatch 案例分析所示。在整个设计过程中,陶格斯始终与客户展开了紧密合作,提供了高度的设计灵活性。  请参阅我们如何通过 LDS 技术为汽车行业提供创新解决方案。

标题:

车载诊断[OBD]无线收发模块。

行业:

汽车。

挑战:

将高性能 GPS 和 GSM 天线集成到外形紧凑的 OBD 中。

 

面临的挑战在于如何将两根高性能、高效率的天线集成到给定的紧凑空间中。第一根是用于提供定位信息的 1575.42 MHz GPS 天线,另一根是用于数据传输,设计用于 900MHZ 和 1800Mhz 频段运行的双频段 GSM 天线。  设计的第一步是与客户紧密合作,在 Solidworks® 中完成产品的机械建模。这一开发阶段非常重要,因为需要对 3D 结构、构造要求和空间限制进行清晰定义。现在,陶格斯借助 LDS 技术,解决了客户对集成 LDS 天线中更小尺寸、更高性能产品的需求。

在达到物理布局和空间要求后,就可以开始选择 LDS 聚合物树脂。根据应用要求,我们选择了 ABS 树脂,因为它是一种经常应用于汽车行业驾驶室内部的聚合物。许多 LDS 树脂*均处于比较受欢迎的 LDS 树脂家族中,如下所示。

  • 聚碳酸酯(PC)
  • 丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)
  • 聚丙烯(PP)
  • 尼龙(PPA)
  • 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)
  • 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)
  • 聚苯硫醚(PPS)
  • 液晶聚合物(LCP)

当完成物理设计,并选择了正确的 LDS 树脂后,即可以开始基本的天线设计。这两根天线应放在计划的塑料外壳外表面相对的两侧。所选择的天线位置应能使天线之间,以及天线与内部主电子板[PCB]之间的隔离距离最大。

两根天线的连接设计需要通过使用紧凑型的表面贴装“C”形夹实现。这些连接器元件均由陶格斯供货[部件号 CC.001],非常适合在这些紧凑型组件中使用。它们使用与 PCB 制造工艺相同的标准 SMT 组装工艺,因此,易于组装到主 PCB 中。

塑料外壳设计已经过优化,可提供夹具专用触点,从而实现与 LDS 方向图的可靠连接。在设计的 LDS 方向图中,触点在最后组装时会直接位于 PCB 安装的“C”形夹上方(见图 2)。“C”形夹本身的垂直工作误差为 1mm,因此,可能会出现的结构误差问题将不是一个问题。

(Cut away graphic showing two CC.001 clips connecting with the GPS antenna pattern)
(剪切图显示的是两个与 GPS 天线方向图连接的 CC.001 夹具)图 2

最后,可以根据给出的最终物理要求完成两根天线的详细建模。陶格斯使用 CST Microwave Studio® 进行完整的天线建模。利用 CST 对天线性能进行迭代和优化操作,从而减少“试错”样品导致的成本和时间浪费。

首批生产的代表性设备样品通过陶格斯位于台湾的 LDS 中心完成制造。MicroLine 160i LDS 激光器可快速进行配置,将天线方向图的 CAD 数据准确传输到第一个模制外壳表面。随后,可通过 LDS 激光对天线表面执行金属化操作,从而镀上 12um 厚的镀铜和 4um 的镀镍。

(经过优化的 CST 电磁场和当前模型)
(经过优化的 CST 电磁场和当前模型)图 3

 

陶格斯台湾中心可提供 LPKF Microline 160i LDS 激光器
(陶格斯台湾中心可提供 LPKF Microline 160i LDS 激光器)图 4

结论:

陶格斯可为客户的紧凑型 OBD 收发设备提供能与其匹配良好的两根高度集成的高效率天线。LDS 解决方案比传统方法更具优势。冲压金属天线、PCB 安装或 PCB 集成天线等传统天线的辐射方向图会受到距离天线位置较近的主 PCB 上电子设备的影响,从而导致天线之间的隔离度降低。另一种解决方案是使用更大的 OBD 收发模块,但是,客户并不愿意。最终,LDS 可以对天线方向图及其相关性能进行快速优化,无需进行昂贵的工具修改,并让产品快速投入生产。

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参考:

  • Solidworks® 和 CST Microwave Studio® 是法国 Dassault Systèmes 的注册商标。
  • MicroLine 160i 是由德国 LPKF 制造并许可的 LDS 激光系统
  • CC.001 是 SMT“C”形夹,可从陶格斯购买: https://www.taoglas.cn/product/cc-001-smt-c-clip-connector/
  •   *: 经 LPKF 批准 LDS 聚合物树脂: https://www.lpkf.com/_mediafiles/2074-approved-plastics-lpkf-lds-2017-02.pdf
  • **: LPKF LDS 设计指南:https://www.lpkf.com/applications/mid/design-rules/index.htm

 

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