CN114079160B - 用于机动车辆的安装在玻璃上的天线套件 - Google Patents

Abstract

一种构造成安装在玻璃结构上的天线组件。该天线组件包括多层结构，该多层结构包括i)覆盖物层，包括薄介电材料；ii)天线层，覆盖物层布置在其上，该天线层包括导电材料；以及ii)第一基底层，天线层布置在其上。天线组件进一步包括壳体，多层结构布置在其中。壳体适于附接到玻璃结构的表面。覆盖物层的介电特征补偿玻璃结构的介电特征，以便降低天线组件的操作频率的可变性。

Description

用于机动车辆的安装在玻璃上的天线套件

背景技术

在本节中提供的信息是出于大体上展示本公开的上下文的目的。在本节中所描述的程度上，以及在本描述的各方面的程度上，可能不会将当前发明人的工作另外地限定为在提交时的现有技术，也不会将其明示或暗示地承认为相对于本公开的现有技术。

针对卫星无线电应用，地平线以上的良好视场对于在广播源和接收天线之间建立可靠的通信链路非常重要。常规的天线也必须与风挡玻璃、天窗玻璃和其他高介电结构分开。如果天线过于靠近这些结构，则可能改变天线的操作特征，并且使得其不能如所期望的那样可操作。

多种类型的无线电频率(RF)天线被用在车辆中，包括安装在风挡的外部上的天线、安装在顶板上的鱼翅天线、乘客舱内的安装在仪表板的天线，以及由机械安装臂附接到风挡的内部的Sirius XM天线。常规的车辆天线的主要缺点是天线不具有低外形(lowprofile)。大多数车辆天线从基座突出，迫使天线伸出并且破坏车辆、玻璃或仪表板的外形。这在外部和内部两者上都可有损于车辆的美感。

发明内容

本公开的目标是提供一种构造成安装在玻璃结构上的天线组件，该天线组件可在车辆内部的侧部上。该天线组件包括：i)多层结构，该多层结构包括：a)覆盖物层，包括薄介电材料；b)天线层，覆盖物层布置在其上，该天线层包括导电材料；以及c)第一基底层，天线层布置在其上。天线组件进一步包括ii)壳体，多层结构布置在其中。壳体适于附接到玻璃结构的表面。覆盖物层的介电特征补偿玻璃结构的介电特征，以便降低天线组件的操作频率的可变性。

在一个实施例中，第一基底层包括第一表面和相对第一表面的第二表面，其中天线层布置在第一基底层的第一表面上。

在另一个实施例中，天线组件进一步包括布置在第一基底层的第二表面上的接地平面。

在再一个实施例中，天线组件进一步包括布置在接地平面上的第二基底层。

在又一个实施例中，第二基底层包括第一表面和相对第一表面的第二表面，并且其中第二基底层的第一表面布置在接地平面上。

在进一步的实施例中，天线组件进一步包括安装在第二基底层的第二表面上的多个电子构件。

在再进一步的实施例中，第二基底层包括将第二基底层的第二表面连接到接地平面的多个导通性导通孔。

在又进一步的实施例中，第二基底层进一步包括构造成将馈电线缆连接到天线组件的RF连接器。

在一个实施例中，天线组件进一步包括通过第二基底层、接地平面和第一基底层的金属导体，其中金属导体将馈电线缆连接到天线层，并且使天线层与馈电线缆阻抗匹配。

在另一个实施例中，天线层包括切角贴片天线。

本公开的应用性的进一步领域将从详细描述、权利要求书和附图中变得明显。详细描述和特定示例仅意出于说明的目的，并且不意在限制本公开的范围。

附图说明

将从详细说明和附图中更加全面地理解本公开，其中

图1是根据本公开的实施例的天线组件的顶视图。

图2是根据本公开的实施例的安装在玻璃结构上的天线组件的部分的侧视图。

图3是根据本公开的实施例的天线组件的侧视图。

在附图中，可重用参考标号以识别类似和/或相同的元件。

具体实施方式

本公开介绍一种平面圆形极化天线组件，其能够通过放置在天线的近场中的玻璃结构有效地传递和接收。天线组件包括提供操作稳定性和支持附加功能性的特点。

天线组件包括布置在天线组件的剩余部分和玻璃结构之间的覆盖物层，并且提供均一的介电界面以降低操作频率的可变性。天线组件在天线以下(即远离玻璃)包括附加的基底层，其共享公共的接地平面并且提供位置以安装无线电频率(RF)连接器和支持天线的操作的附加电子电路(例如低噪声放大器、匹配电路等)。

天线组件还包括包含天线并且起作用为安装结构以附接到玻璃结构的低外形壳体。壳体将天线定位且构造成紧密地抵靠玻璃表面，并且出于美感目的提供天线和电子器件的可视遮盖。因此，所公开的天线组件如所期望的那样直接邻近于玻璃并且操作，从而提供用以降低天线的外形、提高美感，并且保持其操作特征和性能的机会。

在以下的图1、图2和图3中所示出的结构(包括结构的相对长度、宽度和厚度)没有按照比例绘制。以下所列出的尺寸仅为通过示例的方式，并且不应该被解释成限制本公开的范围。

图1是根据本公开的实施例的天线组件100的顶视图。天线组件100包括壳体110、基底120和切角贴片天线130。例如，壳体110可为包含并且保护天线组件100的其他构件的塑料壳体。壳体110的外周边区域包括安装在玻璃结构(诸如车辆的天窗的内表面)上的表面140。例如，表面140可通过黏合剂附接到玻璃结构。

壳体110的内区域包括腔室150(由虚线指示)，其容纳天线组件100的其他构件，包括基底120和贴片天线130。当壳体110附接到玻璃结构的内表面时，贴片天线130的上表面紧邻玻璃结构的内表面。

贴片天线130由导电材料(诸如但不限于铜、金、银等)制成。天线组件100还包括以下在图2中所解释的覆盖物、第一基底和第二基底(或下基底)。基底可由介电材料(诸如FR-4，Rogers公司的或类似的叠层材料)制成。角贴片天线130连接到圆柱形金属导体(或引脚)，并且使天线与馈电线缆阻抗匹配。RF连接器安装在下基底内，并且连接到天线馈电引脚。

在优选实施例中，切角贴片130为方形形状的，具有29mm乘29mm的尺寸，在相对角上具有两个三角形切口135A和135B。两个切口135A和135B为相同尺寸的，其中每个三角形的底为6.15mm长，并且每个三角形的高为6.15mm长。取决于哪两个角包括切口135A和135B，贴片天线130可能以左旋圆极化模式或以右旋圆极化模式操作。

图2是根据本公开的实施例的安装在玻璃结构210上的天线组件100的部分的侧视图。玻璃结构210包括五层，包括外部玻璃层211、第一PVB层212、悬浮颗粒装置(SPD)层213、第二PVB层214和具有内表面216的内部玻璃层215。PVB层212和214为聚乙烯醇缩丁醛，是一种向多种表面提供强大结合性、光学清晰度和黏合性的树脂。PVB的主要应用是用于车辆风挡和天窗的叠层安全玻璃。SPD层213是玻璃或玻璃制品，其光传递特性在施加电压、光或热时改变。

天线组件100包括布置在壳体110(未在图2中示出)内的多层结构220。该多层结构220包括覆盖物层230、切角贴片天线130、第一基底层120、接地平面240和第二基底层(或下基底)250。

覆盖物层230具有第一表面和相对的第二表面。在天线组件100安装在玻璃结构210上时，覆盖物层230的第一表面布置成邻近内部玻璃层215的内表面216。覆盖物层230为薄介电材料，其提供均一的介电界面以降低天线组件100的操作频率的可变性。通过示例的方式，如果天线组件100是具有2.34GHz的操作频率的Sirius XM系统，在天线组件100处于贴片天线130的近场中时，覆盖物层230的介电特征补偿玻璃结构210的介电特征。因此，当天线组件100被安装在玻璃结构210上时，覆盖物层230保持天线组件100的2.34GHz操作频率。

第一基底层120具有第一表面和相对的第二表面。第一基底层120的第一表面布置成邻近覆盖物层230的第二表面。第一基底层120的第二表面由接地平面240覆盖。

第二基底层250具有第一表面和相对的第二表面(或底部表面)255。第二基底层250的第一表面被布置成邻近接地平面240。第二基底层250的第二表面255可包括安装在其上的附加电子构件(未示出)，诸如低噪声放大器(LNA)、匹配电路等，其支持贴片天线130的操作。

在示例性实施例中，覆盖物层230、第一基底层120、接地平面140和第二基底层250的尺寸例如可为42.5mm乘42.5mm。覆盖物层230的厚度可为0.254mm，第一基底层120的厚度可为3.175mm，并且第二基底层250的厚度可为3.175mm。天线导体(或馈电引脚)280可定位成朝向贴片天线130的一个边缘距离中心8.5mm。天线导体280(被示出为多层结构220内的虚线)连接到Fakra RF连接器，该Fakra RF连接器连接到馈电线缆270。

第二基底层250包括通过其的多个导通孔，包括示例性导通孔261-264。导通孔261-264联接在第一基底层120的接地平面240和第二基底层250的第二(或底部)表面255上的外部接地连接之间。

图3为根据本公开的实施例的天线组件100的侧视图。为了简洁性，未示出玻璃结构210的不同内部层。多层结构220的构件被布置在壳体110内的腔室150中，并且使用虚线示出。壳体110被使用实线示出。壳体110的外周边区域的表面140被使用黏合剂安装到玻璃结构110。当安装了壳体时，该壳体110容纳与玻璃结构210的内表面216接触或极其紧邻玻璃结构210的内表面216的覆盖物层230。

所公开的天线组件100使得天线130能够紧邻于车辆的内部内的风挡或天窗的玻璃210。天线组件100的优点包括：即使处于天线的近场中并且阻抗加载于天线，也有效地通过介电或玻璃结构传递和接收RF信号。优点还包括支持套件中的天线、RF连接器和附加电子器件的低外形紧凑设计，该设计较不显著，并且增加车辆内部的美感。优点进一步包括缓解性能可变性并且在贴片天线130的前表面上提供更加均一的阻抗负载的覆盖物层230。如果玻璃结构210具有红外线(IR)涂覆层，那么该IR涂覆层可包括允许天线辐射通过玻璃中的IR涂覆的切口。切口(已知为辐射窗)将位于玻璃的主要层之间，并且在作用为接地平面的导通性IR涂覆层中作用为辐射孔口。

前述描述在本质上仅为说明性的，并且不意在限制本公开、本公开的应用或用途。本公开的广义教导可能以多种形式实施。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应该如此受限，因为其他改型将在研究附图、说明书和所附权利要求书的基础上变得明显。应该理解的是，在方法内的一个或多个步骤可能以不同的顺序(或同时)执行而不改变本公开的原理。进一步，尽管在以上将实施例中的每个描述为具有某些特点，但是相对于本公开的任何实施例，所描述的那些特点中的任何一个或多个可在其他实施例中的任何一个的特点中实施/与其他实施例中的任何一个的特点组合来实施，即使该组合未被明确地描述。换句话说，所描述的实施例不互相排斥，并且一个或多个实施例与彼此的交换保持在本公开的范围内。

使用多种用语(包括“连接”、“接合”、“联接”、“邻近”、“靠近”、“在顶部上”、“以上”、“以下”和“布置”)来描述元件之间(例如模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系。除非被明确地描述为“直接”，当在以上的公开中描述第一和第二元件之间的关系时，该关系可为直接关系，其中没有其他的介入元件存在于第一和第二元件之间，但是也可为间接的关系，其中一个或多个介入元件(在空间上或功能上)存在于第一和第二元件之间。如在本文中所使用的那样，词组A、B和C中的至少一个应该被解释成意味着使用非排斥性逻辑或的逻辑(A或B或C)，并且不应该被解释成意味着“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。

Claims (5)

1.一种构造成安装在玻璃结构上的天线组件，包括：

多层结构，所述多层结构包括：

覆盖物层，所述覆盖物层包括薄介电材料；

天线层，所述覆盖物层布置在所述天线层上，所述天线层包括导电材料；以及

第一基底层，所述天线层布置在所述第一基底层上；以及

壳体，所述多层结构布置在所述壳体中，所述壳体构造成附接到所述玻璃结构的表面，

其中所述覆盖物层的介电特征补偿所述玻璃结构的介电特征，以便降低所述天线组件的操作频率的可变性；

其中所述第一基底层包括第一表面和相对所述第一表面的第二表面，并且其中所述天线层布置在所述第一基底层的第一表面上；

其中所述天线组件进一步包括布置在所述第一基底层的第二表面上的接地平面；

所述天线组件进一步包括布置在所述接地平面上的第二基底层；

所述第二基底层包括第一表面和相对所述第一表面的第二表面，并且其中所述第二基底层的第一表面布置在所述接地平面上；

所述天线组件进一步包括安装在所述第二基底层的第二表面上的多个电子构件。

2.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述第二基底层包括将所述第二基底层的第二表面连接到所述接地平面的多个导通性导通孔。

3.根据权利要求2所述的天线组件，其特征在于，所述第二基底层进一步包括构造成将馈电线缆连接到所述天线组件的RF连接器。

4.根据权利要求3所述的天线组件，其特征在于，所述天线组件进一步包括通过所述第二基底层、所述接地平面和所述第一基底层的金属导体，所述金属导体将所述馈电线缆连接到所述天线层并且使所述天线层与所述馈电线缆阻抗匹配。

5.根据权利要求4所述的天线组件，其特征在于，所述天线层包括切角贴片天线。