多层玻璃贴片天线制造技术

适用于5GHz WLAN/Wi

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多层玻璃贴片天线
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2019年12月6日提交的标题为“Multilayer Glass Patch Antenna”的美国临时专利申请No.62/944,669的优先权，其全部内容并入本文。


[0003]本公开的专利技术涉及一种贴片天线，更具体地，涉及一种嵌入在层压窗户玻璃中并且接收和/或发送用于联网(connected)车辆通信的电磁信号的多层贴片天线。

技术介绍

[0004]在诸如挡风玻璃和后窗的汽车窗玻璃(glazings)中，用于接收和/或发送诸如AM、FM、TV、DAB、RKE等的射频波的天线通常被承载或结合在窗玻璃中。此类天线是通过将诸如银或铜的导电线印刷到窗玻璃透明体上或通过在车辆窗玻璃的透明层之间层压金属线或条带而形成的。此类天线为车辆提供了空气动力学性能的优点，并为车辆提供了美观、流线型的外观。
[0005]近年来，汽车工业已经开发出能够经由射频信号和其它通信信道进行通信的车辆。此类车辆有时被称为“联网汽车”。新车型提供了越来越多的可选特征，诸如安全性改进，以及启用专用短程通信(DSRC)无线电用于车辆对车辆(V2V)和车辆对基础设施(V2I)通信的特征。目前，汽车行业正从辅助驾驶向自动驾驶迈进。每个新车联网，无论是通过蜂窝、WLAN还是DSRC，都需要支持相应通信通道的天线。在一些情况下，对于蜂窝服务可能需要多达六个天线，并且对于V2V和V2I通信可能需要另外六个DSRC天线。设计可以容纳在车辆上的可用空间的天线带来了重大挑战。将天线集成在车辆窗玻璃中具有以下优点：改善美观、简化天线封装、减轻重量、防止盗窃和破坏，以及消除车辆上容易进水的孔洞和其它问题。因此，需要能够在高频(例如，高于2GHz)操作并且可以安装在车辆上而不从车辆外部突出或进入到内部乘客舱中的天线。
[0006]美国专利申请US 2018/0037007 A1图示了一种贴片天线，该贴片天线附接到用于全球导航卫星系统(GNSS)应用的中间层玻璃的内面板的内表面。美国专利US 7,126,549 B2描述了一种贴片天线，该贴片天线附接到用于卫星数字音频无线电服务(SDARS)的中间层玻璃的内面板的内表面。这两种贴片天线都附接到透明体的内表面并提供贴片天线特有的窄带。此外，这些设计需要相对昂贵的低损耗基板材料，并且由于车辆窗玻璃的曲率，基板可能无法适当地固定到窗玻璃。此外，出于美观原因，天线贴片印刷在透明体的内表面之一上，被黑漆覆盖。这种设计使得天线基板和贴片的对齐对于商业量产来说更加困难。
[0007]联网车辆通信的快速增长引起了在车辆上集成越来越多天线的需求。因此，需要DSRC、Wi
‑
Fi、WLAN和蓝牙天线，这些天线可以安装到车辆表面，但不会从车辆外部延伸或伸入到内部乘客舱中。此外，实际需要这样的天线可以作为标准装备以最低成本被现有车辆零件容纳。还有，这种天线维持车辆的美感或外观并且只需对现有窗玻璃结构和制造工艺进行有限修改也是重要的。此外，还需要能够在整个Wi Fi和DSRC频带上接收和发送的具有
宽带特性的单个天线。

技术实现思路

[0008]本公开的专利技术公开了一种适用于5GHz WLAN/Wi
‑
Fi、DSRC、V2V和V2I通信的槽耦合玻璃贴片天线。所公开的贴片天线通过多种天线馈电方法嵌入到层压车辆窗户玻璃中。该天线具有宽带阻抗匹配和频率调谐能力。
[0009]中间层窗窗玻璃包括内层和外层。内层和外层通过插入层(interposed layer)结合在一起，该插入层优选为标准聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或类似的塑料材料。外层具有限定窗玻璃外部的外表面以及内表面。内层具有在窗玻璃上面向内部的外表面和限定窗玻璃的内部并面向车辆内部的内表面。贴片天线包括第一导电元件和第二导电元件。第二导电元件与第一导电元件间隔开并且大致平行且重叠。天线的第一导电元件部署在外层的内表面上，并且天线的第二导电元件部署在内层的内表面上。
[0010]第一导电元件是贴片天线的辐射元件，并且第二导电元件是贴片天线的接地平面。接地平面还包括与辐射元件对齐并间隔开以限定天线馈电区域的天线耦合槽。如果耦合槽是由电磁波激发的，那么槽中的场分布可以由一组正交模式构成。对于长而细的槽，模式的电场振幅具有槽长度整数倍的正弦型周期性，并且可以优先激发这些模式中的一组模式。
[0011]该贴片天线可以被微带馈线激发。这种天线馈电方法需要在内层下方有薄的天线馈电基板，并在馈电基板的底部蚀刻有微带馈线。该贴片天线也可以由同轴电缆馈电，其中电缆接地连接到靠近槽一侧的接地平面，并且同轴电缆的中心导体延伸穿过槽并连接到槽的另一侧。当通过同轴电缆直接馈电时，整个天线是玻璃的一部分，不需要附加的天线馈电网络。此外，贴片天线可以嵌入在窗户玻璃周边，这为车辆上的天线封装提供了更大的灵活性，以实现可靠的高速数据通信。
附图说明
[0012]为了更完整地理解所公开的专利技术，现在应该参考在附图中更详细地图示并且通过本专利技术的示例在下面描述的实施例，其中：
[0013]图1是具有天线的车辆的平面图，该天线实施了本公开的专利技术，包括在挡风玻璃、后窗玻璃和侧窗中；
[0014]图2是图1中所示天线之一的第一实施例的沿着线2
‑
2或图1截取的局部横截面图；
[0015]图3是图1和图2中所示的贴片天线的实施例的分解图；
[0016]图4是根据本公开专利技术的贴片天线的第二实施例的分解图；
[0017]图5是本文公开的贴片天线的俯视图，示出了第一导电层和第二导电层，其中第二导电层包括矩形槽；
[0018]图6图示了第二导电层中的槽中的电场分布；
[0019]图7是识别所公开的专利技术的优选实施例的所选择维度的平面图；
[0020]图8是表格，列出了图7中识别的本专利技术的优选实施例的维度；
[0021]图9是车辆的俯视图，该车辆的挡风玻璃中形成了实施本公开专利技术的天线；
[0022]图10是图示图7
‑
9中所示的实施所公开专利技术的天线的模拟和测量频率响应的曲线
图；
[0023]图11是图示在5GHz Wi
‑
Fi和DSRC频率以及在
‑5°
仰角下所公开的贴片天线的垂直增益方向图的曲线图；以及
[0024]图12是图示在5GHz Wi
‑
Fi和DSRC频率以及在0
°
仰角下所公开的贴片天线的垂直增益方向图的曲线图。
具体实施方式
[0025]图1图示了具有挡风玻璃12、后窗玻璃14和两个侧窗窗玻璃16的车辆10。挡风玻璃12和后窗玻璃14可以包括通过丝网印刷不透明油墨施加在窗玻璃上并随后烧制窗户玻璃周边的隐藏带32。隐藏带32的目的是隐藏位于玻璃边缘附近的天线元件和其它装置。天线20形成在挡风玻璃12中，优选地在隐藏带32的轮廓内以最小化天线20的可见性。虽然图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种包括贴片天线的窗玻璃，所述窗玻璃包括：内透明层，具有相对部署的第一表面和第二表面；外透明层，具有相对部署的第一表面和第二表面；中间层，位于所述内透明层的第一表面和所述外透明层的第二表面之间；限定外周边边缘的第一导电层，所述第一导电层位于所述外透明层的所述第二表面和所述中间层之间；位于所述内透明层的第二表面上的第二导电层，所述第二导电层限定外周边边缘并且还限定位于所述第二导电层的外周边边缘内部的开口，所述第二导电层相对于所述第一导电层横向对齐，使得所述第一导电层的外周边边缘在所述第二导电层的外周边内对齐，并且还使得所述第二导电层的开口在所述第一导电层的外周边边缘内对齐，所述第二导电层的所述开口与所述第一导电层间隔开，使得施加到所述开口的边缘的电信号电磁耦合到所述第一导电层。2.如权利要求1所述的窗玻璃，其中所述第一导电层是所述贴片天线的主要辐射元件。3.如权利要求2所述的窗玻璃，其中所述第二导电层是所述贴片天线的电接地元件。4.如权利要求2所述的窗玻璃，其中所述中间层和所述内透明层形成用于所述贴片天线的介电基板。5.如权利要求1所述的窗玻璃，其中所述第二导电层的所述开口相对于所述第一导电层横向对齐，使得所述开口的中心与所述第一导电层的中心对齐。6.如权利要求5所述的窗玻璃，其中所述第二导电层的所述开口中的最大电磁场出现在所述开口的中心，并且其中所述第一导电层的最大磁场出现在所述第一导电层的中心。7.如权利要求5所述的窗玻璃，其中能量在所述第二导电层的开口和所述第一导电层之间电磁耦合。8.如权利要求5所述的窗玻璃，其中所述第二导电层的开口是长度等于基本TE10频率模式下的半波长的槽。9.如权利要求8所述的窗玻璃，其中所述槽是矩形的、L形的或U形的。10.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：匹兹堡玻璃工厂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：