隙缝耦合平板天线制造技术

一种用于接收和／或传输圆极化和／或线性极化ＲＦ信号的天线，其包括辐射元件、接地面、电介质基底、和馈线。辐射元件置于玻璃板上。辐射元件形成有隙缝，该隙缝具有第一腿部和第二腿部，它们形成十字形以产生圆极化和／或线性极化。十字形隙缝包括中心点。接地面被设置成大致上平行于辐射元件并与辐射元件隔开。电介质基底夹在辐射元件和接地面之间。馈线在电介质基底中延伸并电磁耦合到辐射元件和接地面。馈线在没有到达隙缝的中心点处终止于远端。即，馈线不与中心点交叉。该天线尺寸紧凑而且大致与玻璃板共形。

【技术实现步骤摘要】
隙缝耦合平板天线
本专利技术涉及一种天线，具体地，涉及一种平面的隙缝耦合平板天线，其用于接收来自卫星的圆极化射频(RF)信号。
技术介绍
很长时间以来，车辆中一直使用玻璃来封闭车辆的驾驶室，这样可以同时使车辆司机仍能够看得清楚。汽车玻璃通常是淬火(或钢化)玻璃或多层玻璃，其通过一块或多块玻璃板用塑性中间层或夹层粘结在一起制造。即使玻璃被打碎的时候，中间层仍能使玻璃板保持在一起。近来，天线已经与车辆的玻璃整合在一起。这种整合有助于改进车辆的空气动力性能，同时也有助于使车辆呈现赏心悦目的流线型外观。整合天线用于接收线性极化RF信号，例如那些由AM/FM地面广播电台产生的信号，已经成为工业中的基本聚焦点。然而，此聚焦点正移向整合用于接收来自卫星数字音频无线电业务(Satellite Digital Audio RadioService，SDARS)提供商的RF信号的天线。SDARS提供商利用卫星来传播RF信号，特别是圆极化RF信号，使其回到地面。SDARS提供商使用在同步轨道中或倾斜的椭圆形星座中的多个卫星。用于接收圆极化RF信号的各种天线在本
是已知的。这些天线的实例在授予Day的美国专利No.5,633,645(专利‘645)和授予Anderson的专利No.6,778,144(专利‘144)中被公开。专利‘645所公开的一种天线包括设置在玻璃板上的辐射元件。该玻璃板适于用作车窗。接地面被设置成基本上与辐射元件平行并与该辐射元件隔开。接地面形成了隙缝，该隙缝具有第一腿部和第二腿部，该第一和第二腿部一般彼此垂直从而形成十字形。辐射元件和接地面夹着电介质层。馈线被设置在电路板上，该电路板固定到接地面，从而使得-->馈线与接地面绝缘。馈线穿过隙缝的中心点。专利‘645的天线占据了玻璃板的相当大的面积，从而妨碍了车辆司机的视线。专利‘144公开的一种天线包括辐射元件。该辐射元件形成了隙缝，该隙缝包括第一腿部和第二腿部，该第一和第二腿部一般彼此垂直从而形成十字形。第一和第二腿部的长度和/或宽度是不等的，从而使天线具有圆极性。接地面(ground plane)被设置成基本上平行于所述第一导电层并与第一导电层隔开。辐射元件和接地面夹着至少一个电介质层。多个孔将第一导电层电气连接到第二导电层。馈线设置在所述至少一个电介质层内，并基本平行于所述导电层。馈线被设置成相对于隙缝的腿部成45°角，并横过十字形的中心。专利‘144的天线没有与车窗整合在一起。如果用作车窗，玻璃的特性，特别是钠钙硅(soda-lime-silica)汽车玻璃的特性，和这种玻璃的角度设置对天线与车窗的有效整合提出了挑战。对于由于天线与车窗整合所引起的视线妨碍的程度，汽车制造商提出了严格的要求。至今，与汽车玻璃整合的天线在接收SDARS信号方面的性能仍然让人失望。因此，存在着专利技术一种有助于接收来自卫星的圆极化RF信号的良机。特别地，存在着需要高性能天线的良机，当与汽车玻璃整合时，这种天线不会产生显著的视觉阻碍并仍能保持最佳的接收性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种天线，该天线包括辐射元件。该辐射元件形成一个隙缝，该隙缝具有彼此一般垂直的第一腿部和第二腿部。所述隙缝的第一和第二腿部形成十字形的周缘，该十字形具有中心点。接地面(groundplane)被设置成基本上平行于所述辐射元件并与所述辐射元件隔开。电介质被夹在所述辐射元件和所述接地面之间并具有边缘。电传导馈线具有远端，并从所述电介质的边缘开始在所述电介质内延伸。所述馈线在没有到达隙缝的中心点处终止于远端。本专利技术的天线结构在接收圆极化RF信号时提供了极好的性能特性。-->这些特性包括高辐射增益、低轴比、和高辐射效率。本专利技术的天线可以与车窗整合。因此，天线与车窗基本上是共形的，并且相对紧凑，占据车窗的面积较小，而仍能在接收圆极化RF信号时提供高性能。因此，对于汽车制造商和车辆驾驶人员而言这种天线都是希望得到的。附图说明如同通过结合附图参考以下详细的描述可以更好地理解本专利技术的这些优点，本专利技术的其它优点也应该更容易领会，其中：图1是一种具有天线的车辆的透视图，该天线由车辆的玻璃板支撑；图2是所述天线优选实施例的俯视图，示出了馈线和矩形的辐射元件，该辐射元件形成了十字形隙缝，该隙缝具有平行于辐射元件侧边的腿部；图3是所述天线优选实施例沿着图2中的线3-3剖开的剖面图，示出了玻璃板、辐射元件、电介质、馈线、和接地面(ground plane)；图4是所述天线第一可以选择的实施例的俯视图，示出了圆形的辐射元件和馈线，该辐射元件形成了十字形的隙缝；图5是天线第二可以选择的实施例的俯视图，示出了矩形的辐射元件和馈线，该辐射元件形成了十字形的隙缝，该隙缝的腿部与辐射元件的侧边成45°角；图6是方块图，示出了天线，该天线具有连到放大器的馈线和连到接收机或接收器的放大器；图7是曲线图，示出了针对天线优选实施例的左手圆极化信号的增益对频率的曲线；图8是曲线图，示出了针对天线优选实施例的轴比对频率的曲线；和图9是曲线图，示出了针对天线优选实施例的辐射效率对频率的曲线。具体实施方式参考附图，其中相同的数字指示几个视图中相同的部件，天线总体用10来表示。在优选实施例中，天线10用来接收来自卫星的圆极化射频-->(RF)信号。本
的普通技术人员能够认识到，天线10可以用来传送圆极化RF信号。具体地，优选实施例中的天线10接收类似卫星数字音频无线电业务(Satellite Digital Audio Radio Service，SDARS)提供者产生的左手圆极化(lefthand circularly polirized，LHCP)RF信号，例如XM卫星无线电或SIRIUS卫星无线电。然而，应该理解的是，天线10也可以接收右手圆极化(RHCP)RF信号。而且，天线10也可以用来传送或接收线性极化RF信号。参考图1，天线10优选地与车辆14的车窗12整合在一起。这个车窗12可以是后车窗(后窗玻璃))、前车窗(前挡风玻璃)、或车辆14的任何其它车窗。天线10也可以用于其它与车辆14完全分离的情形，例如在建筑物上或与无线电接收器整合。车窗12包括至少一个不导电板18。术语“不导电”指的是一种材料，例如绝缘体或电介质，该材料在以不同的电势放置到导体之间时，仅允许小或可以忽略的与所加电压同相的电流流过该材料。通常，不导电材料具有纳西门子/米(nanosiemens/meter)数量级的电导率。在该优选实施例中，不导电板18被实施为至少一个玻璃板16。当然，车窗12可以包括不只一个玻璃板16。本
普通技术人员可以认识到，汽车车窗12，特别是前挡风玻璃，可以包括两个玻璃板16，这两个玻璃板夹着一层聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。玻璃板16优选地是汽车玻璃，更优选地是钠钙硅玻璃。玻璃板16的厚度在1.5到5.0毫米之间，优选地为3.1毫米。玻璃板16具有的相对电容率在5到9之间，优选地为7。然而，本
普通技术人员可以认识到的是，不导电板18可以由塑料、纤维玻璃、或其它合适的不导电材料制成。仅为了描述起见，本专利技术以下的内容仅针对最优选的不导电板18，即，汽车玻璃板16。这不应该理解成是限制性的，因为，如以上指出的那本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有整合天线的车窗，所述车窗包括：　　　　不导电板；　　　　置于所述不导电板上的辐射元件；　　　　所述辐射元件形成隙缝，该隙缝具有第一腿部和第二腿部，该第一和第二腿部大致彼此垂直从而形成十字形的周缘；　　　　接地面，其被设置成大致上平行于所述辐射元件并与所述辐射元件隔开；　　　　电介质基底，其夹在所述辐射元件和所述接地面之间，用于将所述辐射元件与所述接地面隔离；和　　　　导电馈线，其置于所述电介质基底内。

【技术特征摘要】
US 2004-12-29 11/025,4991.一种具有整合天线的车窗，所述车窗包括：不导电板；置于所述不导电板上的辐射元件；所述辐射元件形成隙缝，该隙缝具有第一腿部和第二腿部，该第一和第二腿部大致彼此垂直从而形成十字形的周缘；接地面，其被设置成大致上平行于所述辐射元件并与所述辐射元件隔开；电介质基底，其夹在所述辐射元件和所述接地面之间，用于将所述辐射元件与所述接地面隔离；和导电馈线，其置于所述电介质基底内。2.如权利要求1所述的车窗，其中，所述隙缝具有中心点，所述电介质基底具有边缘，而且所述馈线包括远端。3.如权利要求2所述的车窗，其中，所述馈线从所述电介质的所述边缘开始在所述电介质内延伸，在没有到达所述隙缝的所述中心点处终止于所述远端。4.如权利要求1所述的车窗，其中，所述不导电板进一步限定为汽车玻璃。5.如权利要求2所述的车窗，其中，所述远端终止的位置离所述隙缝的所述中心点的距离小于12毫米。6.如权利要求5所述的车窗，其中，所述远端终止的位置离所述隙缝的所述中心点的距离大约为2毫米。7.如权利要求1所述的车窗，其中，所述馈线是矩形的。-->8.如权利要求7所述的车窗，其中，所述馈线被设置成相对于隙缝的所述腿部成大约45°的角。9.如权利要求1所述的车窗，其中，所述隙缝的所述第一腿部具有第一长度，所述隙缝的所述第二腿部具有第二长度，所述第一长度不等于所述第二长度以产生圆极化。10.如权利要求1所述的车窗，其中，所述隙缝的所述第一腿部具有第一宽度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：Q李，W维拉罗尔，
申请(专利权)人：AGC汽车美洲研发公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]