汽车天线设计指南

AAAA公司

汽车天线设计指南

工程部编制

2003年2月16日

前言

为便于公司产品设计人员设计、开发汽车天线时，在材料选择、连接方法、产品结构、配合公差和功能/性能方面，借鉴公司同类产品的经验，降低成本、减少失误，提高新产品的开发速度和质量，编制本设计指南，供公司设计人员设计、开发新产品时参考。

编者：

一、汽车天线的类型：

根据汽车天线的按装位置和结构分为：

1. 前窗隐藏式天线：这类天线按装在前窗的左侧上方，天线座按前窗的倾斜角度设置天线杆的倾斜角度，天线杆可全部缩进线座上的天线杆护管内。天线杆大多数是φ

2.5-3mm的不锈钢丝，也有部分是二节拉杆式的。

这类天线设计开发时，除考虑性能/功能、连接方法符合常规汽车天线的技术要求外：（见常规汽车天线的技术要求）a．必须根据顾客车身天线按装孔的中心距、偏移角度和天线的倾斜角度及车壳弧度，设计天线座的按装孔中心距、偏移角度、天线的倾斜角度和天线座底面弧度。保证天

线的可装配性。

b．根据整车厂的装配要求，线座垫片和线座的装配连接方法，必须设计为卡口装配，避免垫片和线座分离影响装

配速度。

c．选用合格的线座注塑材料，避免天线座开裂和老化（常用PP/PA）。

d．根据顾客的要求，选择合适的同轴电缆线，使天线的阻抗很好地与收音机的输出阻抗匹配。

2．前窗拉杆式天线：

这类天线按装在汽车前窗左侧下方，基本上都是拉杆式的，天线座与车身的接触面积很小，用自攻螺钉按装不需考虑

线座的底面弧度，只需考虑支架的中心高符合天线按装要求。

这类天线设计时除选择好外壳和支架的材料外，其它只要能满足常规汽车天线的技术要求。

3．前后侧板式隐藏天线：

这类天线按装在汽车上的前后侧板上，按装时只要拧紧线座上的螺母和支架上的螺钉。

这类天线设计时除需考虑满足常规汽车天线的技术要求外：

a．必须考虑饰配件和基座与车身接触部位的弧面和车身弧面吻合。

b．必须考虑天线杆缩进护管内的终点位置，确保天线缩进天线护管后，天线帽堵住线座正极管口。

4．车顶天线：

这类天线一般都是轿车天线，按装在汽车顶棚的前侧/后侧。按装方法都是用固定在天线基座/斜座上的螺栓插进车壳孔内用螺母固定。定位方法有两种，一种是基座螺栓根部□14.7mm的方身定位，另一种是基座上除螺栓外，还在一定的距离内设置了一柱子和车身上的两个孔对应来固定天线的方向。

这类天线设计时除考虑满足常规汽车天线的技术要求外：a．按顾客车身按装孔的形状，设计基座螺栓的结构或螺栓与定位柱之间的距离。

b．按顾客定义的空间设计螺栓的长度、齿盘、隔圈的厚度。c．按顾客定义的天线倾斜角度，设计斜座的角度或基座接头的旋转角度。

d．按装螺栓能直接和锌座设计为整体时，尽量设计为整体。如锌座与螺栓需设计为连接装配时，优先考虑设计

为过盈压接连接，在装配条件不允许的情况下，再考虑

用螺纹连接。

e．设计时需考虑天线装配后的防水性，斜座和垫片选用耐侯性好的弹性体材料（如PU、TPE），在天线杆的连接

处要设置EPDM的密封圈。

f．斜座和垫片的连接方法，必须设计为卡口连接，避免因运输造成垫片与斜座分离，影响顾客装配天线的速度。5．天线放大器：

放大器天线有两种:一种是车顶天线，另一种是前后玻璃天线。玻璃天线放大器顾客对玻璃天线已定义，一般只要求放大器的增益和消耗电流满足要求，放大器串联在信号电缆的前端。玻璃天线接收的信号经放大器筛除无效信号，将有效信号放大后通过电缆传输收音机。

车顶天线放大器都固定在天线座内，设计时除考虑放大器的增益、消耗电流外，还必须按照顾客对驻波比的要求，计算出绕在玻璃纤维杆上的铜铂/铜线的长度，螺旋线的绕制节距，并根据电感的旋向定义螺旋线的旋向。工作原理与玻

璃天线放大器相同。

这类天线顾客在产品开发阶段一般都提供了样品和相关技术标准。设计开发时，首先必须反复阅读理解顾客提供的标准的内容，掌握顾客对放大器性能/功能的要求，找出顾客的这些要求与同类产品的差异。再按照顾客提供的样件设计电路原理图、元件排版图，选用合适的电子元件，处理大信号交叉调置、控制反馈回路的电阻、电压，试样后根据检测结果进行设计更改，直到100%符合顾客的要求。

6．汽车天线设计开发的内容

给整车厂配套的汽车天线，顾客和公司签订开发协议后，一般都提供天线总成图、功能/性能、检验/试验方面的标准和样件。因此我公司设计、开发只是按顾客总成图的要求设计天线的内部零件的结构、尺寸以及隐含的连接方法和放大器的电路原理。天线的外形、外观、总成尺寸、材料选用都只能按顾客提供的总成图的要求和样件测绘工程图样。用DFMEA框图分析连接方法、定义公差。

二、汽车天线型号定义：

QT F X XXX X

设计序号

天线杆的闭合长度

天线杆的节数

天线放大器

汽车天线

三、常规产品的技术要求：

1．绝缘电阻

天线内外不相接触的金属体之间在正常天气条件下，绝缘电阻≥50MΩ恒定湿热试验后≥2MΩ。

2．接触电阻

零件进行装配连接成为产品后，相同极性的两端的接触电阻≤1Ω。

3．管底抗扭矩

接头与天线杆铆接后应能承受0.588Nm的扭力的作用而不发生松动和旋转。

4．轴向承载力

天线杆、帽、线座、螺纹连接处均应能承受98N的轴向承载力，持续1min后不允许有脱落、移位、破裂现象。5．插拔力

天线插头插入线座的插拔力应在９.8N～29.4N之间。6．收展力

天线展开时初始拉力不小于2.94N，全部展开时最大拉力应不大于29.4N，天线杆在收展过程中松紧适度，允许有跳一节现象。

7．静电容量

正常情况下天线的静电容量为：80±10PF，客户有要求时，按客户的要求的设计。

8．外观

天线的线座、外壳、垫片的纹理必须一致，表面不得有

裂纹、气泡、划伤、明显的缩痕、花斑等不良现象。9．包装

出厂产品的包装箱上正唛应标识：天线名称、生产厂家、顾客规定的厂家代码、定单号、生产批次、生产日期、

每箱数量、公司地址、联系电话、收货单位。

侧唛：按GB191-2000的规定标识运输过程中的防护标记。10．安全性

天线在任何使用条件下不得有引起划伤人身的毛刺、尖

角和锐边。

11．天线还必须符合寿命和环境试验的要求。

四、汽车天线的材料选用：

汽车天线主要由线座支架、天线杆、天线帽、同轴电缆组成，这些零件的外部材料根据使用场合，汽车品牌选用各种牌号的高分子材料塑料，一般天线座支架、垫片都使用PP、PVC或ABS。正极嵌件和负极焊片选用HPb59-1铜棒和H62 铜板，插头弹簧选用QSn6.5-0.1。电缆的特性阻抗正常情况下都是75Ω（有些汽车收音机的输出阻抗是非常规的，必须根据顾客要求，按收音机的输出阻抗匹配电缆，如神龙富康要求电缆的特性阻抗为130Ω，菲亚特要求电缆的特性阻抗140Ω），电缆的屏蔽密度根据顾客的要求在48%-96%之间选取。天线杆

正常情况下都选用SUS管或SUS杆。

随着车型的更新、配置档次的提高，天线座的正极嵌件用ZznAL4Cu1压铸件取代了铜件，连接接头的外壳也用ZznAL4Cu1压铸件取代了铜管，线座、外壳等选用了塑性、韧性、耐磨性更好的PA、AES、ASA、ABS—G360、POM，垫片用橡塑弹性体：TPE、PU替代了PVC，使天线的耐侯性、抗老化、防水性都进一步提高。

车顶天线的天线杆也用不易变形、弯曲、耐腐蚀的玻璃纤维棒取代了铜或不锈钢。

五、汽车天线由单个的零件、部件到装配成成品的连接

方法

1．注塑连接：如：天线座与电缆、天线杆与注塑的天线帽。2．焊接：如：电缆网线和负极焊片、芯线和正极焊片、插簧与网线、插芯与芯线、放大器与分立元件。

3．铆接：如：电缆和插头、插芯和外壳、杆接头和天线杆、天线杆和限位圈。

4．压接：如：天线杆和天线帽（金属）、杆塞/杆接头与天线杆、杆接头/弹簧、护管与护圈。

5．螺纹连接：如：天线杆和天线座、杆接头和弹簧、线座和外壳。

6．回流焊：贴片元件

无论采用什么连接方法，杆、座、帽、接头连接后都必

须能承受98N的轴向承载力，持续1min钟不松动脱落。电缆与插芯、插簧、外壳铆接后的拉力≥70N，接触电阻≤1Ω。六、汽车天线通用零件的一般要求：

1．插芯、插簧

国产常规天线插芯的外径为：φ3.0+0.10-0.05

外销天线的插芯的外径为：φ3.15+0.070.05

露出长度一般都是12±0.2mm

插头、弹簧的外径一般都是φ10.2+0.2-0.1

中、高档轿车天线电缆与收音机连接的接头是“ISO90”

接头，它的插芯外径一般都是φ2.40-0.05，插簧的内径一

般都是φ9.80-0.10。

2．拉杆簧片

1）.首节簧片长23mm 最大外径比二节天线杆内径大0.4-0.6mm

2）.二节簧片长25mm 最大外径比三节天线杆内径大0.4-0.6mm

材料都是QSn6.5-0.1 δ0.25

3．天线电缆

常规天线（顾客有特殊要求的除外）的电缆都是SYV75-3.

七、汽车天线设计时常用的计算公式：

1．直杆天线的长度：

式中L：直杆天线的长度λ：波长光速：3×105千米/秒2．同轴电缆的阻抗：

式中ZC：阻抗∑：是绝缘体的相对介电常数

实芯PE ∑=2.35 一般发泡∑=1.4-2.0

D：绝缘体外径d：芯线直径

3．同轴线的电容：

4．特性阻抗

式中P：特性阻抗L：电感C：电容

5．在电缆上匹配电容的计算公式：

式中X：需匹配的电容值

a：要求的静电容量

b：线座、电缆的实际电容值

八、汽车天线的过程设计：

汽车天线的工程图样、功能/性能要求定义后，仅仅是完成了产品设计、开发的第一阶段的工作，要使按图样加工出的产品，符合产品设计要求，还必须对形成产品的过程进行策划和控制—进行产品的过程设计和开发。

进行过程设计，首先要参照同类产品制作的经验，拟订好产品加工过程流程图，进行风险评估和失效模式分析，针对可能发生的失效，在PFMEA、控制计划中，对过程流程图中的工程规范，规定测量方法和频次，在作业指导书中规定作业方法和要求。

汽车天线的五金件加工，对关键零件（如QT-201F螺母）的尺寸公差和形位公差，根据五金件的结构、形状、选用不同的检测器具和方法，如：千分尺、游标尺、螺纹环规和塞规、通止规、卡规等进行100%的检查。

注塑件主要是控制好过程参数、设备能力指数，生产前对材料、设备状况进行确认。对首件产品能用量具或其它检测器具检测的尺寸进行检测，不能检测的尺寸进行试装确认。产品的外观按标准样件目测对比检查。

为了控制好线座注塑后绝缘电阻≥50MΩ，必须根据类似产品的经验，在正、负极的相关位置用热缩管热缩，线座注塑成型晾干后用绝缘电阻仪100%检测，防止不合格品流入成品生产线。

放大器贴片、焊接时，每个工位首先必须对照作业指导书检查前道工序的元件贴片位置是否正确，是否有多贴少贴现象，然后再按作业指导书的标识贴本道工序的元件，为防止漏焊、虚焊。在回流焊分立元件焊好后，放大板100%的按标准样件的波形进行检测。

成品装配除控制好相关尺寸公差外，对各连接部位的承载力、拉力重点进行检查控制，满足设计要求。

此外对铆接、焊接后天线的接触电阻、直流电阻、静电容量设置质控点，进行检测把关。

九、常规试验项目：

1．高温试验

天线电缆、塑料件应能承受60℃～90℃，持续时间16h

的高温试验，试验后塑料不得变硬、变脆、褪色、老化

等不良现象，且各项功能不发生变化。

2．低温试验

天线电缆、塑料件应能承受-20℃±3℃，持续时间2h

的高温试验，试验后塑料不得变硬、变脆、褪色、老化

等不良现象，且各项功能不发生变化。

3．恒定湿热试验

天线能经受相对湿度93%±2%、温度（40±2）3℃，

持续时间96h的高温试验，试验后塑料不得变脆、褪色、

老化等不良现象，且各项性能/功能不发生变化。4．盐雾试验

天线进行16h的盐雾试验后，金属及不得锈蚀、氧化、

直流电阻、接触电阻

5．振动试验

普通天线垂直固定在振动台上，应能承受频率10H Z～

30H Z、幅度为1.5mm及频率30H Z～55H Z、幅度为1mm。

5次循环（每次30min）水平扫频振动，试验后直流电阻

≤3Ω，机械性能正常，无结构损坏。

放大器的振动试验，按顾客提供的相关标准执行，试

验后增益、接触电阻均不得发生变化。

6．带放大器的天线，还必须按照顾客提供的相关标准做长时间耐电压稳定性、电磁兼容性、静态充电安全性、

抗冲击强度等试验。

7．材料试验

在新产品出样后，产品改变工艺/材料时都必须按相关

材料的标准进行试验。正常情况下，每年进行一次。8．型式试验

新产品出样后，改变产品的主要工艺/材料时，都必须

进行相关的型式试验。正常情况下，每年进行一次。9．寿命试验

正常情况下天线的寿命期为2年或10万里，拉杆式天

线的天线杆收展寿命为5000次，正常情况下每年进行

一次。但当顾客有特殊要求或顾客反馈有重大异常时

都必须进行试验。

十、顾客要求

1．一汽大众要求供应商按VDA6.1的要求设计开发交付产品，按VDA6.3要求提供产品过程能力报告和首件/首批

产品样品检验报告。这些报告的内容必须符合相关产品的标准功能/性能标准、环境标准、材料标准的要求。2．神龙富康要求供应商按“EAQF”或ISO/TS16949标准的要求的过程、设计、开发、交付产品过程方法，除需按QS9000的要求，组建多功能小组、制订DFMEA框图、进行DFMEA分析、进行设计输入、输出评审、过程输入、输出评审，确定过程流程，进行PFMEA分析，编制控制计划，还必须按雪铁龙标志公司的要求填写Q3P过程表和跟踪单。

3．上汽奇瑞要求供应商按QS9000的过程设计开发和交付产品，新产品的PPAP文件按奇瑞公司质量部的表单编制提交。

4．其它车厂（如长安铃木、昌河铃木、一汽哈飞、吉轻、南汽等）根据各自公司的特点，正在推行ISO/TS16949质量体系，他们对供应商的质量保证能力除要求进行DFMEA、PFMEA控制计划外，对需提交PPAP资料的产品，也都要求按他们提供的表单格式交付。因此我们在设计开发新产品时，除按公司推行的ISO/TS16949质量体系的过程方法/程序对产品设计输入、输出、过程设计输入、输出进行评审确认外，还必须按顾客的要求提交相关阶段的资料，让顾客从公司提交的资料中了解掌握新产品设计开发交付的过程及质量保证能力和交付能

力。

5．一汽大众、神龙富康规定了关键件、安全件法规项目的特性符号，汽车天线不是汽车的关键件、安全件，也不

属法规项目，因此这些符号对我公司无关。

产品的关键特性和重要特性符号由双方协商确定。上汽奇瑞的产品关键特性符号是“★”，重要特性符号是“☆”。根据此情况将我公司的产品关键特性符号定为“★”，重要特性符号定为“☆”，在设计文件的工程图样、工艺文件中的相关部位对产品和过程的关键特性和重要特性进行标识。

过程流程图中的符号“□”（加工）、“→”（搬运）、“△”（储存）、“?”（检验）、“■”（返工/返修）。一汽大众、神龙富康、上汽奇瑞等整车厂所用的符号基本相同，我公司的过程流程图也用上述符号表示加工、搬运、储存、检验、返工/返修。

十一、竞争对手状况

原田公司现状分析：

在汽车天线行业中品质最好，结构合理，影响最大的当属日本原田公司。该公司于1958年前身由家族式私营小工厂经过多年的发展、壮大，发展到目前集工业、贸易、投资三位于一体的集团公司。

该公司已有员工1250余人，其中大专以上200多名，各类工程技术人员145名，总资产3.5亿元，系世界级跨国集团

公司。该公司在越南、英国、美国、墨西哥、中国分别设立了原田通信工场，在本土东京横浜设立了横浜研究所。

原田集团主要客户（汽车制造商）

世界市场的原田制品销售状况、市场占有率：

原田制品市场占有率:

日本46.9%

中国20%

美国20.3%

欧洲 6.5%

全世界市场22.0%

通过以上数据可以看出，原田公司不愧为世界通信行业的龙头，但世界的龙头并没有把我们扔得太远，不像其它行业，几个集团公司垄断着市场80%的格局，留给我们的空间相当广阔，也有充分的时间通过各项努力来完成对目标的冲击。

在用人制度上，原田公司建立了完善的科学的人才资源管理体系，使人才资源的引进、储备、利用得到了有效的发挥，处于合理的运作状态。

原田公司通过了ISO9000、QS9000、ISO14001、VWAudit 认证，建立了全新的现代企业管理模式及经营方式，它们的产品市场与我们相同，市场走向与我们相同，产品规格、种类基本相同，先期的模式基本相同，该公司即是令人尊重的竞争对手，又是我们力争争取超越的目标。原田公司规模、技术领先我公司，但他是股份制企业，劳动成本高，我公司是独股企业，各项营销策略比较灵活、快速，劳动成本也较低，因此我们既要积累资金、添置新设备、引进优秀人才，又要发挥我们的长处，不断降低产品开发、生产成本，在竞争中发展状大自己。

此外在国内，航新电子有限公司，主要生产中、低档汽车天线，外销东南亚、非洲地区，近两年也开始进入国内市场，年初在和我们竞标意大利帕里奥汽车天线时，航新虽以0.9元的价格落标，但它提醒我们国内市场已有人想用低价位来和我

们竞争市场，因此我们设计开发新产品不仅要满足顾客对产品的质量要求，而且要考虑降低成本提高效益。力争在5-8年内使AAAA公司汽车天线的设计/开发水平、质量保证能力和市场占有率，赶超世界先进水平，争做汽车天线制造行业的排头兵。