[发明专利]具有增强的波束控制的车辆集成天线

说明书

本申请总体上涉及嵌入玻璃结构中或玻璃结构上的天线。更具体地说，本申请教导了一种装置，该装置在接近诸如挡风玻璃的介电结构的天线上延伸接地平面，以便将辐射波耦合到介电结构中，从而控制天线的辐射图的倾斜。

技术领域

本申请总体上涉及嵌入在玻璃结构上的天线。更具体地说，本申请教导了一种表面安装天线，该天线以将辐射控制到较低仰角的方式安装到诸如挡风玻璃的致密介电材料上。

背景技术

玻璃结构是安装天线和其它导体的方便位置。玻璃结构是不导电的，并且为设计者提供了更多种类的辐射图和方向性。在过去的几十年里，射频(RF)在汽车上的应用不断增加，包括如今的AM/FM无线电、GNSS、4G/LTE、卫星无线电、遥控车门开关、专用短程通信(DSRC)无线电、WiFi、轮胎压力监测器和汽车雷达。虽然一些RF系统能够共享一个天线，但是总体上每个RF系统都需要一个单独的天线。一些RF服务需要多个天线，例如4G至少有两个MIMO天线，DSRC需要多个天线分集，汽车雷达需要多个天线覆盖车辆的各个侧面。汽车设计师面临的困境是如何在保持汽车造型的同时放置所有这些天线。

车窗玻璃是一种很好的RF基板，而汽车有很多车窗。玻璃上的AM和FM天线已有20多年的历史，在许多车辆的后窗或侧窗上都能看到1mm厚的印刷线。然而，对于4G/LTE(700-3800MHz)、GNSS(1150MHz-1610MHz多频段)、WiFi和DSRC(2400MHz-6000MHz多频段)的高频操作而言，这些印刷线天线损耗太大，更不用说77GHz的汽车雷达了。此外，出于空气动力学的考虑，汽车玻璃通常安装在一个非垂直的位置。例如，当安装在成角度的挡风玻璃上时，具有宽边波束的天线将具有从水平高度升高的最大辐射图，并且水平方向性小于最大值。最好在将天线安装在玻璃车辆表面的同时克服这些缺点。

发明内容

根据本发明的实施例提供了许多优点。例如，当天线安装在倾斜的介电质表面(如挡风玻璃)上时，根据本发明的实施例能够促进在水平方向具有更大方向性的辐射图。

根据本发明的一个方面，一种装置包括：天线，其具有在第一侧上的辐射单元和在第二侧上的接地平面，并且该接地平面在第一方向上延伸超过该辐射单元；以及介电材料，其具有第一厚度，其中该天线的第一侧位于该介电材料附近。

根据本发明的另一个方面，一种车辆天线结构包括：具有第一厚度的介电质特征，以及天线，该天线在第一侧上具有辐射单元并且在第二侧上具有接地平面，其中该接地平面在第一方向上延伸超过该辐射单元，并且其中天线的第一侧固定到介电质特征上。

通过以下结合附图对优选实施例的详细描述，本发明的上述优点和其它优点和特征将变得显而易见。

附图说明

本发明的上述和其它特征和优点以及实现这些特征和优点的方式将变得更加明显，并且通过结合附图参考本发明的实施例的以下描述将更好地理解本发明，其中：

图1显示了根据实施例的在汽车环境中具有增强的波束控制的车辆集成天线的示例性应用。

图2为根据实施例的示例性天线设计。

图3为根据实施例的替代示例性天线设计。

本文中的示例说明了本发明的优选实施例，并且这些示例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明或其应用和用途。此外，不希望受到前述背景技术或以下详细描述中所呈现的任何理论的限制。例如，本发明的电路、传输线和天线具有在车辆上使用的特殊应用。然而，如本领域技术人员将理解的，本发明可具有其它应用。