具有分段表面处理的双频带柔性天线制造技术

本发明专利技术公开了具有分段表面处理的双频带柔性天线。一种天线结构，其包括形成在介电基体上的双频带WiFi CPW天线和在基体上形成并至少部分围绕天线的频率选择阻抗表面。天线包括限定间隙的接地平面和包括接近接地平面定位的辐射部分和延伸到间隙内的馈电线的天线辐射元件。频率选择阻抗表面可以是围绕辐射元件的辐射部分配置的环，其中频率选择阻抗环接收由天线生成的沿介电基体传播的表面波。

Double band flexible antenna with piecewise surface treatment

The invention discloses a dual band flexible antenna with piecewise surface treatment. An antenna structure includes forming a dielectric substrate in the dual band CPW antenna and WiFi is formed on the substrate and at least partially around the antenna frequency selective surface impedance. The antenna includes a ground plane with a limited gap and an antenna radiation element that includes a radiation part that is located near the ground plane and a feeder extending into the gap. The frequency selective impedance surface can be a ring configured around the radiation part of the radiation element, where the frequency selective impedance loop receives the surface wave propagated along the dielectric substrate generated by the antenna.

【技术实现步骤摘要】
具有分段表面处理的双频带柔性天线要求优先权申请的权益本申请要求2016年5月6日提交的名称为“DualbandFlexibleWIFIAntennawithSegmentedSurfaceTreatment（具有分段表面处理的双频带柔性WIFI天线）”的美国临时专利申请62/332,705的权益。该美国临时专利申请62/332,705通过引用并入本文。
此公开的系统大体涉及一种天线结构，其包括天线和围绕天线被印制在柔性基体上的频率选择阻抗表面，并且更具体地涉及一种双频带共面（CPW）天线结构，其被安装到车辆玻璃并且包括减小表面波效应的围绕天线的频率选择阻抗表面。
技术介绍
现代车辆使用大量各种类型的天线来为不同的通信系统接收和发射信号，所述系统例如是地面无线电（AM/FM）、蜂窝电话、卫星无线电、专用短程通信（DSRC）、WiFi、GPS等等。进一步地，蜂窝电话被扩展成需要两个天线来提供多输入多输出（MIMO）操作的4G长期演进（LTE）。被用于这些系统的天线通常被安装到车辆的车顶以便提供最大接收能力。进一步地，许多这样的天线通常被集成到安装于车辆车顶的共同的结构和外壳中，例如"鲨鱼鳍"车顶安装的天线模块。随着在车辆上的天线的数量增加，以有效方式容纳所有天线并提供最大接收能力所需的结构尺寸也增大，这与车辆的设计和样式相冲突。因此，汽车工程师和设计师寻求车辆上的不会与车辆设计和结构冲突的其他适当区域来放置天线。这些区域之一是车辆玻璃，例如车辆挡风玻璃，这是有益的，因为玻璃为天线形成良好的介电基体。例如，本领域公知的是将AM和FM天线印制在车辆玻璃上，其中印制天线与玻璃作为单件被制造。不过，这些公知天线的局限通常在于，它们仅可以被放置在车辆挡风玻璃或者其他玻璃表面内不必通过该玻璃观景的区域内。当天线被放置在介电基体上时针对发射和接收两个目的由天线生成的能量至少部分耦合到基体内，其中能够生成表面波。例如，汽车挡风玻璃和其他玻璃的厚度通常在3-5毫米的范围内，其在5.8GHzWiFi频带上是电厚的。当天线被齐平地安装到电厚基体时，出现能够导致不希望的散射和天线效率和增益的减小的表面波。那些表面波沿着基体从天线向外扩展直到它们到达基体的边缘，在该处它们以不希望的方式辐射或者耗散或联接到导电结构内，例如车辆玻璃联接到金属车辆主体之处。因此，要被天线辐射的许多能量被损失掉，从而降低了天线的效率和性能。表面波发生于电厚基体相比于信号波长支持表面波的情况下。表面波能够由印制天线或被齐平地安装到基体的天线产生。这对于宽频带天线能够特别成问题，在宽频带天线中基体在天线的操作带宽中的某些频率下是电厚的并且在另一些频率下是电薄的。表面波也能够由来自远程源（即没有直接安装在关注的结构上的源）的入射能量产生。表面波的存在能够导致不希望的散射、天线增益的减小，并且能够损坏或者干涉同一结构上的其他敏感电子器件的操作。全息正弦调制阻抗表面已经被用于控制表面波。边界表面波模式以正弦方式扰动以便产生慢的泄漏和定向辐射。迄今为止，这些表面还没有被用作对独立的天线的集成或改进式处理。通常，全息正弦调制阻抗表面是必须基于其激励源被定制以便实现特定的辐射角度的天线，并且由于该原因而被设计成控制横向磁性（TM）模式和所需的接地基体。已经证实不需要接地基体并且控制横向电（TE）模式的全息天线版式，不过它们需要基体的厚度变化来实现辐射。
技术实现思路
本专利技术公开和描述了一种天线结构，其包括被形成在介电基体上的双频带WiFiCPW天线和在基体上形成并至少部分围绕天线的频率选择阻抗表面。天线包括限定间隙的接地平面和包括接近接地平面定位的辐射部分和延伸到间隙内的馈电线的天线辐射元件。频率选择阻抗表面可以是围绕辐射元件的辐射部分配置的环，其中频率选择阻抗环接收由天线生成的沿介电基体传播的表面波。本专利技术可以包括以下方案：1.一种天线结构，包括：介电基体；形成在所述基体的表面上的共面波导（CPW）天线，所述天线包括限定间隙的接地平面，所述天线进一步包括天线辐射元件，所述天线辐射元件包括接近所述接地平面定位的辐射部分和延伸到所述间隙内的馈电线；以及频率选择阻抗环，其形成在所述基体的表面上并且围绕所述辐射元件的辐射部分配置，所述频率选择阻抗环接收由所述天线生成的沿所述介电基体传播的表面波。2.根据方案1所述的天线结构，其中所述频率选择阻抗环是半圆形环。3.根据方案2所述的天线结构，其中所述频率选择阻抗环是包括由间隙分开的多个环节段的分段环。4.根据方案1所述的天线结构，其中所述天线和表面波抑制结构嵌入在所述介电基体内。5.根据方案3所述的天线结构，其中所述间隙具有由相邻环节段形成的相对的直的边缘。6.根据方案3所述的天线结构，其中所述间隙具有由相邻环节段的端部边缘形成的扩口形状。7.根据方案1所述的天线结构，其中所述辐射部分具有五角形状。8.根据方案1所述的天线结构，其中所述天线是双频带天线并且所述辐射元件包括用于阻止第一频带和第二频带之间的频率的槽。9.根据方案1所述的天线结构，其中所述频率选择阻抗环使用具有与所述介电基体的介电常数不同的介电常数的介电材料形成。10.根据方案1所述的天线结构，进一步包括被电联接到所述接地平面和所述天线辐射元件的CPW馈电结构。11.根据方案1所述的天线结构，其中所述介电基体是车辆车窗。12.根据方案11所述的天线结构，其中所述车辆车窗是车辆挡风玻璃。13.根据方案1所述的天线结构，其中所述天线包括透明导体。14.根据方案1所述的天线结构，其中所述天线和阻抗环被形成在薄膜基体上，所述薄膜基体选自包括聚酯薄膜、Kapton、PET和柔性玻璃基体的组。15.一种天线结构，包括：介电基体；形成在所述介电基体的表面上的天线；以及形成在所述介电基体的表面上的频率选择阻抗环，其中所述频率选择阻抗环使用导电的非周期性结构形成。16.根据方案15所述的天线结构，其中所述频率选择阻抗环是半圆形环。17.根据方案15所述的天线结构，其中所述导电的非周期性结构是圆形的。18.根据方案15所述的天线结构，其中所述导电的非周期性结构是导电通孔。19.一种天线结构，包括：介电基体；在第一频带上优化的天线，其中所述天线形成在所述基体的表面上，其中所述天线使用被结合到所述介电基体的导电材料形成；以及使用结合到所述介电基体上的导电材料围绕所述天线的辐射部分形成的频率选择阻抗结构，其中所述频率选择阻抗结构操作成阻止在所述第一频带内的电磁波。20.根据方案19所述的天线结构，其中所述频率选择阻抗结构被操作成接收由所述天线生成的沿所述介电基体传播的表面波。21.根据方案19所述的天线结构，其中所述频率选择阻抗结构是包括由间隙分开的多个环节段的分段环。结合附图，根据下面的描述和所附权利要求，本专利技术的附加特征将变得显而易见。附图说明图1是车辆的前视图，其示出了车辆挡风玻璃；图2是车辆的后视图，其示出了车辆后车窗；图3是包括在其上形成的薄膜型柔性天线的车辆车窗的轮廓图；图4是双频带WiFiCPW天线结构的俯视图，该结构包括被分成节段的半圆形频率选择阻抗表面;图5是被附粘到玻璃基体的图4所示的天线结构的等轴视图；图6是图4中所示的天线结构的剖切馈电结构；以及图7是包括半圆形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线结构，包括：介电基体；形成在所述基体的表面上的共面波导（CPW）天线，所述天线包括限定间隙的接地平面，所述天线进一步包括天线辐射元件 ，所述天线辐射元件包括接近所述接地平面定位的辐射部分和延伸到所述间隙内的馈电线；以及频率选择阻抗环，其形成在所述基体的表面上并且围绕所述辐射元件的辐射部分配置，所述频率选择阻抗环接收由所述天线生成的沿所述介电基体传播的表面波。

【技术特征摘要】
2016.05.06 US 62/332705;2016.11.10 US 15/3484701.一种天线结构，包括：介电基体；形成在所述基体的表面上的共面波导（CPW）天线，所述天线包括限定间隙的接地平面，所述天线进一步包括天线辐射元件，所述天线辐射元件包括接近所述接地平面定位的辐射部分和延伸到所述间隙内的馈电线；以及频率选择阻抗环，其形成在所述基体的表面上并且围绕所述辐射元件的辐射部分配置，所述频率选择阻抗环接收由所述天线生成的沿所述介电基体传播的表面波。2.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述频率选择阻抗环是半圆形环。3.根据权利要求2所述的天线结构，其中所述频率选择阻抗环是包括由间隙分开的多个环节段的分段环。4.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述天线和表面波抑制结构嵌入在所述介电基体内。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：TJ塔尔蒂，HJ宋，JH沙夫纳，DS卡珀，E亚桑，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US