[发明专利]多频带蜂窝天线

说明书

技术领域

本发明一般地涉及用于在多个蜂窝频带上接收和/或发射射频(RF)信号的天线。

背景技术

车辆长期使用玻璃封闭车辆的驾驶舱而仍允许车辆驾驶员的能见度。玻璃一般以一定角度布置以封闭驾驶舱。汽车玻璃一般是强化(或钢化)玻璃或夹层玻璃，其通过将两个或多个窗格玻璃(pane)与塑料夹层结合在一起来生成。当被应用为车辆的窗时，玻璃(例如汽车玻璃)的特性和该玻璃的成角度布置给天线与车辆的窗的有效集成带来了困难。汽车制造商对由与车辆的窗集成的天线引起的视觉障碍的程度有严格的要求。如本领域中已知的，一个更严格的要求是设置在玻璃上的天线的置着区(footprint)禁止限制驾驶员的能见度或视觉上阻挡大于大约100mm×100mm的面积。一些车辆设计沿着车辆的窗的周边使用黑色陶瓷。在这种情况下，当同样将天线布置在窗的周边上时，天线图案相对不易被驾驶员看见。然而，该布置限制了天线布置的灵活性和天线的潜在性能。

天线与窗的这种集成改进了车辆的空气动力学性能并且使车辆呈现美感舒适的流线型外观。用于接收RF信号的天线(例如由AM/FM地面广播电台发射的那些信号)的集成已经是业界的主要关注点。然而，为了满足客户对车辆中无线通信应用的需求，该关注点扩展到集成用于在蜂窝频带内发射和/或接收RF信号的天线。

当前，存在使用不同蜂窝频带的若干无线通信应用。例如，在北美使用的两个蜂窝频带是先进移动电话服务(AMPS)(其范围是从824到894MHz)和个人通信服务(PCS)(其范围是从1850到1990MHz)。为了兼容这些无线通信应用，车辆可以具有多个天线。多个天线使车辆能够在不同蜂窝频带中的每一个上发射和/或接收信号。

用于在蜂窝频带上发射和/或接收RF信号的各种天线在本领域中是已知的。当被应用到窗上时，这些天线类型中的一些是非共形的(non-conformal)(例如鞭形天线、桅杆式天线或贴片天线)。在Bishop等人的美国专利6,429,819(‘819专利)中公开了这种天线的示例。‘819专利公开了设置在电介质衬底(例如印制电路板)的一侧上的天线，该天线包括第一天线元件和第二天线元件。接地层(ground plane)被设置为与第一天线元件和第二天线元件基本平行并且与它们相间隔。第一天线元件是具有127mm×127mm的矩形形状的导电片。第二天线元件包括两个辐射元件，这两个辐射元件被限定为第一天线元件内的槽并且被布置形成蝶形。此外，‘819专利的天线包括背部天线元件，该背部天线元件位于第二天线元件的边界内并且被布置在电介质衬底的相对侧上。第一天线元件提供在第一蜂窝频带(范围从880到960MHz)上的谐振，第二天线元件和背部天线元件提供在第二蜂窝频带(范围从1920到2170MHz)上的谐振。

特别地，因为‘819专利的天线具有布置在电介质的两侧上的天线元件，所以当将这种设计集成在汽车玻璃(例如强化玻璃)上时，会带来制造上的困难。例如，可能需要天线屏蔽器来保护第一天线元件和接地层或背部天线元件，以免暴露在车辆外面出现的潮湿、风、灰尘等中。此外，‘819专利的天线具有比汽车制造商所期望的更大的、要与汽车玻璃集成的置着区。

因此，期望开发与车辆的窗集成的改进的天线，该天线能够在无线通信应用所要求的不同的蜂窝频带中的每一个上发射和/或接收RF信号。此外，仍然有可能实现高性能的天线，当与汽车窗集成时，该天线不产生实质性的视觉妨碍，也不改变车辆的美感外观，而仍然保持最佳的接收。

发明内容

本发明提供具有集成天线(即与窗集成的天线)的窗。本发明的集成天线实现在第一频带和第二频带上的双带工作。该窗包括非导电框、第一天线元件、第二天线元件以及第一迹线元件和第二迹线元件。

第一天线元件被设置在非导电框上并且具有第一辐射元件和第二辐射元件。该第一辐射元件和第二辐射元件以对向关系被布置在一起以形成第一蝶形。第二天线元件也被设置在非导电框上。该第二天线元件与第一天线元件相间隔并且具有第三辐射元件和第四辐射元件。与第一天线元件的第一辐射元件和第二辐射元件一样，第二天线元件的第三辐射元件和第四辐射元件以对向关系被布置在一起。这种对向关系形成与第一蝶形不同尺寸的第二蝶形。