[发明专利]低剖面天线——共形

说明书

一种在AM/FM、3G和4G蜂窝式、WiFi、蓝牙、卫星和5G频带中操作的天线组装件。所述组装件经由与运载工具、诸如客车的（多个）外表面共形的体积辐射元件来提供宽带宽、取向相关的定向天线。所述体积天线元件可以此外由嵌入式组件来控制，和/或由可控的地面元件所围绕。在一个应用中，所述天线可以用于检测人接近以例如操作仅仅某些门锁的方向。

对相关申请的交叉引用。

技术领域

本专利申请涉及天线，并且更具体地涉及适合用于跨宽范围的频率而操作的低剖面、共形天线阵列，所述宽范围的频率包括AM/FM、3G/4G、蜂窝式、Wi-Fi、蓝牙、GPS、卫星无线电以及甚至所提出的5G无线和运载工具（vehicle）到运载工具频带。

背景技术

天线长久以来已被附连到运载工具的某些部分并且甚至被嵌入在运载工具的某些部分中。一种常见的途径将天线实现为被沉积到后窗户上的导电线迹线。然而，窗户天线有缺点，诸如在窗户外的减小的可见度、方向灵敏性、以及由于随着时间的日照所致的降级。所谓的鲨鱼鳍型天线自九十年代后期已经开始使用。这些顶部装配的组装件，在长度上近似6英寸左右被包封在空气动力学或其他在视觉上令人愉快的外壳中。然而，鲨鱼鳍从运载工具主体突出，并且其缩短的长度有时损害接收。

由多个辐射元件所形成的定向天线可以在所选的方向上提供集中的信号或波束，以增大天线增益和方向性。但是由于运载工具设计通常取决于式样，所以众多突出天线的存在不是合期望的。定向天线阵列通常具有复杂的形状和大的尺寸，从而使得它们难以封装在运载工具中。

还优选的是隐藏天线组件以保护它们免受元件影响，并且保持运载工具美观。为了隐藏天线，可能被认为合期望的是将辐射元件定位在运载工具的金属板主体下面或与运载工具的金属板（sheet metal）主体共形。然而，金属板的大的宽阔区域的存在通常被认为不利地影响天线性能。

发明内容

可以使用通过频率相关的阻抗元件、诸如曲折线馈送的平面体积导体来提供小型化天线。通过以适当的配置来布置这些组件，可以在宽的带宽之上被动地和/或自动地优化天线的电气性质。在一个布置中，被安置在导电腔之上的导电表面充当主辐射体，并且其他组件、诸如曲折线组件被嵌入在导电腔内或被耦合到导电腔。该途径在运载工具应用中特别有用，因为没有任何天线部分需要突出超过运载工具的蒙皮（skin）。所述途径还可以适合于无线设备和膝上型计算机等等，其中天线高度可以被最小化。

在一个特定的实现方式中，根据本文中的教导所构造的天线阵列包括四个圆极化、取向无关的子阵列，其典型地处于方形配置。每个取向无关的子阵列可以对右手圆极化（RHCP）和/或左手圆极化（LHCP）能量进行响应，其中分离的端口用于每个极化。可以通过生成正交的正弦和余弦波束来提供多样性，所述正交的正弦和余弦波束可以通过减去对角并置的取向无关的阵列元件来被创建。操作模式可以在RHCP和LHCP端口处提供四个正交的、同时的单向波束0、90、180和270度。

在一些实现方式中，波束形成阵列，其可以由各自在方向上可控制的体积元件的两个或更多子阵列组成，此外由充当可控制的地面元件的一个或多个附加导电表面围绕。无源可重配置的表面阻抗可以作为在中央阵列与（多个）地面元件之间的频率相关的耦合件而操作。周围的地面元件可以此外利用无源可重配置的耦合件而被连接到腔壁。

低剖面结构可以位于极邻近于运载工具顶或车尾行李箱的金属板处，并且被集成在非金属天线罩内。

附图说明

以下描述涉及附图，在所述附图中：

图1A、1B和1C是共形、低剖面天线结构的视图。

图2图示了每个四重子阵列本身如何是取向无关的阵列元件，以及整个阵列结构如何也可以是在不同频带中操作的取向无关的结构。

图3A、3B和3C示出了AM/FM配置。