用于窄带车辆通信的薄片状天线的制作方法

本发明总体上涉及用于安装在车辆上的平面天线结构，并且更具体地，涉及一种窄带天线，所述窄带天线提供了具有取向正交于天线平面的辐射图案的薄共形单元。

背景技术：

1、无线通信在诸如汽车和卡车的运输车辆的操作中变得越来越重要。具体地，高级驾驶员辅助系统和自主车辆系统可以利用与附近车辆、路边收发器、远程基站和卫星的无线通信。因此，天线系统对零件成本、制造/组装成本和包装成本产生重大影响。

2、一些天线已经在车辆的车窗上形成为金属迹线，并且尽管玻璃上的天线适形于车辆的表面，但是它们提供了有限的性能(例如，不良的方向性)并且不能用于所有各种无线电服务。其他类型的天线元件，诸如从表面突出的杆或“鲨鱼鳍”天线，可能损害车辆的外观。此外，它们可能会因被其他物体撞击(例如，在洗车场中)而受到损坏。各种天线的设计、形状、大小和布局可以由要传输的相应无线服务的无线电信号性质的各方面决定。

3、已经针对智能车辆运输系统中正在使用的许多无线服务采用了各种标准。车辆对外界(v2x)系统是指可能涉及车辆的任何无线通信。v2x包括其中车辆彼此共享信息的车辆对车辆(v2v)通信、其中车辆与基础设施共享信息的车辆对基础设施(v2i)通信、其中车辆和/或基础设施与其他行进者共享信息的车辆对行人(v2p)通信。用于智能运输的一种重要类型的v2x系统是蜂窝车辆对外界(c-v2x)标准，其通常可以在5.9ghz(例如，5.850ghz至5.925ghz的频谱)下操作。

4、在c-v2x应用中，信号大致水平地(例如，按照视线)向车辆传播和从车辆传播。考虑到信号的波长，传统的天线结构的水平厚度为25毫米或更大，因为突起，出于造型和其他原因，这对于放置在竖直表面(例如，前格栅、车窗或后尾门)上而言是不可取的。出于相同的原因，放置在水平车顶上也是不可取的，并且因为车顶的片材金属面板的存在会导致主要传播方向向上反射(例如，20°)，从而降低了水平性能。

5、因此，最好能提供一种与车辆表面共形(即，具有轻薄的低轮廓形状因子)的紧凑型天线，所述紧凑型天线在相对较窄的带宽(例如，用于c-v2x的5.9ghz频带)上有效，并且可以安装在车辆外部的任何类型的金属或非金属表面上。

技术实现思路

1、在本发明的一个方面，提供了一种调谐偶极天线，所述调谐偶极天线包括：第一基板，所述第一基板具有在第一电介质层的下表面上的导电接地平面层，在所述第一电介质层的上表面上呈阵列的多个导电贴片，以及穿过所述第一电介质层的多个导电过孔，所述多个导电过孔将所述导电贴片连接到所述接地平面层；第二基板与所述第一基板的上表面并置。第一偶极天线元件和第二偶极天线元件设置在所述第二基板上并且被配置为耦合到rf传输线。

技术特征：

1.一种调谐偶极天线，其包括：

2.如权利要求1所述的天线，其中所述第二偶极天线元件连接到所述接地平面层。

3.如权利要求2所述的天线，其中所述第二基板包括第二电介质层，其中所述第一偶极天线元件和所述第二偶极天线元件设置在所述第二电介质层的上表面上，其中所述第二电介质层的下表面抵靠所述第一基板放置，并且其中所述天线还包括接地过孔，所述接地过孔分别穿过所述第一基板和所述第二基板形成以将所述第二偶极天线元件连接到所述接地平面层。

4.如权利要求1所述的天线，其还包括同轴连接器主体，所述同轴连接器主体适于与同轴传输电缆连接，并且具有耦合到所述第一偶极天线元件的信号导体且具有耦合到所述第二偶极天线元件的屏蔽导体。

5.如权利要求1所述的天线，其中所述接地平面层、所述第一电介质层的厚度、所述导电贴片中的每一个的尺寸以及所述导电贴片中的相邻导电贴片之间的间隙距离被配置为形成在智能车辆运输系统的频带中谐振的超材料主体。

6.如权利要求5所述的天线，其中所述智能车辆运输系统包括根据蜂窝车辆对外界(c-v2x)通信标准的通信。

7.如权利要求1所述的天线，其中所述导电贴片大体上是方形板，每条边小于或等于一英寸，其中所述阵列中的相邻导电贴片之间的间隙各自大于或等于0.06英寸，并且其中所述第一电介质层的厚度小于或等于1毫米，从而形成在5.9ghz频率下谐振的超材料主体。

8.如权利要求7所述的天线，其中所述导电过孔各自包括半径在0.05至0.15英寸范围内的圆柱形导体构件，并且其中每个过孔在相应的导电贴片的几何中心处连接到所述相应的导电贴片。

9.如权利要求1所述的天线，其还包括粘合剂背衬层，所述粘合剂背衬层被配置为将所述天线共形地安装到运输车辆的外表面上。

10.一种用于蜂窝车辆对外界(c-v2x)通信的窄带天线，其包括：

11.如权利要求10所述的窄带天线，其中所述第二偶极天线元件连接到所述接地平面层。

12.如权利要求11所述的窄带天线，其中所述第二基板包括第二电介质层，其中所述第一偶极天线元件和所述第二偶极天线元件设置在所述第二电介质层的上表面上，其中所述第二电介质层的下表面抵靠所述第一基板放置，并且其中所述窄带天线还包括接地过孔，所述接地过孔分别穿过所述第一基板和所述第二基板形成以将所述第二偶极天线元件连接到所述接地平面层。

13.如权利要求10所述的窄带天线，其中所述连接器主体包括适于与同轴传输电缆连接的同轴连接器主体。

14.如权利要求10所述的窄带天线，其中所述接地平面层、所述第一电介质层的厚度、所述导电贴片中的每一个的尺寸以及所述导电贴片中的相邻导电贴片之间的间隙距离被配置为形成在智能车辆运输系统的频带中谐振的超材料主体。

15.如权利要求14所述的窄带天线，其中所述频带包括5.9ghz。

技术总结本公开提供了“用于窄带车辆通信的薄片状天线”。调谐偶极天线适于在蜂窝车辆对外界(C‑V2X)通信中使用。提供了第一基板，所述第一基板包括在第一电介质层的下表面上的导电接地平面层，在所述第一电介质层的上表面上呈阵列的多个导电贴片，以及穿过所述第一电介质层的多个导电过孔，所述多个导电过孔将所述导电贴片连接到所述接地平面层；第二基板与所述第一基板的上表面并置。第一偶极天线元件和第二偶极天线元件设置在所述第二基板上并且被配置为耦合到射频传输线。获得了可以共形地安装到车辆的外表面上的薄天线结构。技术研发人员：E·纽森受保护的技术使用者：福特全球技术公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25