CN101116224A

CN101116224A - 用于机动车辆的小型化天线

Info

Publication number: CN101116224A
Application number: CNA2005800479034A
Authority: CN
Inventors: E·马丁内斯·奥蒂戈萨; C·普恩特·巴利亚达
Original assignee: Advanced Automotive Antennas SL
Current assignee: Advanced Automotive Antennas SL
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2008-01-30
Also published as: KR20070091160A; JP2008523671A; WO2006061218A1; US20090237313A1; EP1831956A1; US7868834B2

Abstract

本发明涉及用于机动车辆的小型化天线。例如，该天线可以是用于AM/FM信号接收的印刷板小型化射频天线。例如，可以将天线放置在机动车辆内部的镜中或机动车辆外表面上，例如车顶。将天线制成导电材料的曲线形状，其中至少部分所述曲线的几何形状包括空间填充曲线或栅格维数曲线。

Description

用于机动车辆的小型化天线

技术领域

本发明描述的技术通常涉及用于机动车辆的小型化天线。例如，该天线可以是用于AM/FM信号接收的印刷板小型化射频天线。例如，可以将天线放置在机动车辆内部的镜中或机动车辆外表面上，例如车顶。在一些例子中，该天线可以和其他天线聚为一体用于无线应用，或者可以将该天线包括在一组天线中以改善信号接收。

本发明的一个目的是提供小型化天线，可以将该天线放置在汽车组件内部或放置在汽车外表面上。

背景技术

到目前为止，汽车中包括的通信业务限于少数系统，主要是模拟无线电接收(AM/FM频带)。这些系统最常用的解决方案是安装在车顶的普通鞭状天线。汽车领域目前的趋势是通过将天线系统嵌入车辆结构中来减小这样的鞭状天线对美观和动力学方面的影响。同时，将若干通信业务整体集中到一个天线中对于减少制造成本或由故意破坏行为和汽车清洗系统带来的损坏而言特别有吸引力。

发明内容

本发明的一方面涉及用于机动车辆的天线系统，该系统包括至少一个导电材料制成的形状为曲线的天线，其中至少部分所述曲线包括空间填充曲线或栅格维数曲线，优选的所述曲线具有大于1.5的计盒维数(box-counting dimension)或栅格维数(grid dimension)。

天线系统中，优选地，天线是小天线，从而可以将天线安装或装入在半径小于λ/2π的范围内，其中λ是自由空间工作波长。

本发明的另一方面中，天线系统包括至少两个连接到组合器的电小天线，该组合器单元用于将从天线接收的信号在幅度、相位或频率上相加。组合器单元作为微波功率分配器将相等功率分配到每个连接的天线，但是将不相等的相位分配到每个连接的天线。连接到组合器的每个天线用于接收整个带宽的不同子频带从而将来自天线的所有信号在频率上相加，获得总的天线带宽。

这里公开的天线的应用例子可以包括AM日本(LW：150kHz-279kHz和MW：530kHz-1710kHz)和欧洲FM频带(78MHz-108MHz)的广播站无线接收。其他的应用例子可以包括GSM900、GSM1800、GPS、DAB、DTB、PCS1900、KPCS、CDMA、WCDMA、TDMA、UMTS、TACS、ETACS、SDARS、WiFi、WiMAX、UWB、蓝牙或ZigBee业务。

将天线放置在机动车辆内部的镜子中，例如后视镜中，可以提高汽车的美感、使偷窃天线的机会较小、并且提供其他优势。将天线安装在机动车辆顶部也可以提供优势，例如提高汽车的美感、避免传统汽车天线的损坏、提供较小被偷可能性的小型天线解决方法和其他优势。

这里描述的天线的一些例子特征可以包括：

——在鲁棒性电基板或介质支撑中实现，有助于确保天线不同金属部分的正确位置和持久性。

——放置在远程位置，具有到车辆的地或同汽车地连接的天线物理支架的专用连接。

——塑料天线外壳以帮助确保天线板和有源系统元件的防水保护、汽车中天线的固定和位置。

——将另外的天线业务集成到相同空间的能力。

本发明的另一方面涉及机动车辆的组件，其具有至少一个如前面所述的天线系统。

附图说明

为了使说明书完整并且为了更好的理解本发明，提供了一组附图。所述附图构成本说明书的一部分并且说明本发明的优选实施例，该实施例不应该被解释成限制本发明的范围，而只是作为本发明如何能够实现的例子。附图包括下面的图：

图1-示出用于机动车辆的小型化天线系统的例子的示意性侧视图。

图2中-(a)示出用于机动车辆的小型化天线系统的第二例子的示意性透视图。图(b)示出辐射元件更详细的视图，并且图(c)详细的示出有源模块。

图3-示出位于汽车框架后边的小型化AM/FM天线组件。在该图形的右侧是该天线组件的放大细节。

图4-示出安装在机动车辆后档风玻璃处的小型化天线组件的另一个例子。

图5-示出另外的位置的一些例子，可以将小型化天线组件安装在机动车辆前风挡玻璃或顶部的这些位置。

图6-根据惠勒标准，示出50cm最大尺寸的小型化天线的例子。用闭合线示出范围。

图7-(a)示出安装在汽车后风挡玻璃上的两个小型AM/FM组合天线。(b)是两个小型AM/FM组合天线的示意性表示。

图8-示出两个小型化AM/FM组合天线和有源模块的另一个示意性表示。

图9-(a)中示出两对安装在汽车前、后风挡玻璃上的小型化AM/FM组合天线。(b)是这两个小型化AM/FM组合天线的示意性表示。

图10-示出空间填充曲线的例子.

图11-示出形成栅格维数近似为二(2)的栅格维数曲线的两维天线1600的例子.

图12示出图11的天线1600，该天线被装入具有三十二(32)个正方形单元的第一栅格1700，每个正方形单元边长为L1。

图13示出被装入具有一百二十八(128)个正方形单元的第二栅格1800的相同的天线1600，每个正方形单元边长为L2。

图14示出被装入具有五百一十二(512)正方形单元的第三栅格1900的相同的天线1600，每个正方形单元边长为L3。

图15和16-说明如何计算曲线的计盒维数的例子。

图17-示出用于HF和VHF应用的组合器的例子。

图18-示出用于UHF应用的组合器的例子。

图19-示出组合器的另一个例子。

具体实施方式

图1示出根据本发明一个具体实施例的天线系统，该系统包括电基板(1)、天线曲线(2)、AM/FM有源模块(3)、地点连接(4)、以及同轴输出(5)。图1的电基板(1)可以是鲁棒性电基板或介质支撑，以有助于确保天线的不同金属部分的正确的位置和持久性。如下所述，图1的天线曲线(2)是导电曲线，包括空间填充、栅格维数曲线和/或优选的计盒维数。例如，天线曲线的几何形状包括基于希尔伯特曲线的设计，如图1的例子所示。

这个天线曲线或至少部分天线曲线优选的具有大于1.5的计盒维数即栅格维数。通常，计盒维数即栅格维数越高，天线尺寸压缩越大。在本发明的一些例子中优选地包括维数大于1.7或1.9的曲线的天线，因为所述天线为这个特殊用途提供有利的性能。另外，可以优化该天线曲线用于FM/AM接收。

图1的AM/FM有源模块(3)可以是带有FM和AM放大级SMD元件的印刷电路板(PCB)，即，有源模块(1)包括电子放大器电路。例如，可以使用鲁棒和低成本基板放大器实现AM/FM有源模块，该放大器附在和天线曲线所附的相同PCB上。图1的地点连接(4)可以是金属圈。地点连接可以帮助确保放大器的地同机动车辆的很好的连接。

图1的输出同轴线(5)可以是将天线连接到机动车辆无线电系统的RF同轴线。

在图1的具体实施例中，为了改善天线辐射的有效性，天线曲线(2)包括至少两部分，这两部分具有不同的计盒维数即不同的栅格维数。每部分的物理维数不必相等并且能够放置在天线几何形状的不同位置。

除了图2的例子包括电抗性负载、折叠天线结构以及同天线曲线分离的放大器以外，图2的例子同图1中示出的天线类似。图2a中示出了小型化AM/FM辐射天线单元(6)、AM/FM有源模块(7)、以及将天线单元(6)连接到有源模块(7)和同轴电缆(9)的线连接(8)。图2b更详细地示出小型化FM/AM辐射天线单元(6)。图2c更详细地示出AM/FM有源模块(7)。

图2b示出小型化FM/AM辐射单元(7)，该单元包括第一低损耗电感(10’)、第一天线单元(11’)、金属导体(12)、第二天线单元(11)、和第二低损耗电感(10)。第一和第二低损坏电感(10’，10)都具有高Q值以将天线调节到合适的频率，其中Q被定义为电感阻抗(Q＝XL/RL)的虚部和实部之间的关系。

在图2b的具体实施例中，天线系统包括至少两个天线(11，11’)，其中每个天线位于假象平面上，这些平面基本上相互平行并相隔选定距离。在这个例子中，天线具有基本上相同的几何形状，具体而言天线具有基于希尔伯特的设计。将金属导体(12)放置在相对天线单元(11，11’)倾斜的位置。

第一天线单元(11’)包括天线结构，如下所描，该结构形成空间填充、栅格维数曲线和/或该结构具有期望的计盒维数。天线几何形状可以包括基于希尔伯特曲线的设计。优选的，天线结构形成计盒维数即栅格维数大于1.5的曲线。通常，计盒维数即栅格维数越高，天线尺寸压缩越大。在一些例子中，优选包括维数大于1.7或1.9的曲线的天线。可以在各部对于FM/AM接收优化空间填充或栅格维数曲线。

将金属导体(12)连接到由天线单元(11，11’)形成的天线结构，该金属导体产生电容性阻抗。金属导体(12)可以帮助使天线带宽、效率和尺寸间有很好的平衡。也可以使用PCB获得电容性效果，例如，将电容元件印刷在天线的印刷电路板(PCB)上。

第二天线单元(11)包括天线结构，如下所述，该结构包括空间填充、栅格维数曲线和/或该结构具有期望的计盒维数。将天线的几何形状构建成在FM频带的无线接收器的输入处获得大约50Ohm的输入阻抗。在另外的例子中，可以使用多于两个天线或PCB来确保天线的输出阻抗为50Ohm，该天线或PCB具有成型为空间填充或栅格维数曲线的天线结构。

参考图2c，AM/FM有源模块(7)包括PCB(13)和地点连接(14)，例如该地点连接可以位于金属圈内。PCB(13)可以包括FM和AM放大级的SMD元件。可以在鲁棒和低成本基板(例如FR4)上实现PCB(13)。在一些例子中，可以将包括放大器电路的有源模块(7)包括在和天线单元(11)或(11’)相同的PCB上，特别是安装要求禁止将AM/FM有源模块(7)作为远程单元安装的情况下。将地点连接(14)连接到车辆的地。类似的，天线单元(11，11’)之一可以短路到车辆的电学地。

再次参考图2a，例如，线连接(8)可以是同轴电缆、单个线、或某一其他类型的合适设备，用来将辐射天线单元电连接到AM/FM有源模块(7)。线连接(8)构成天线的一部分，并且设计该线连接来优化天线系统的性能。如果增加线的长度，天线的辐射频率减小，另一方面，如果线的长度减小，天线的辐射频率增加。因此，线连接对于调解天线的辐射频率是很有用的。

天线安装

除了安装在内部镜子中之外，可以将这里描述的小型化AM/FM天线组件安装在机动车辆外部表面的不同位置。图3、4和5提供一些在机动车辆外表面上安装AM/FM天线组件的例子。

因此，本发明的另一个方面涉及带有前面描述的天线系统的机动车辆。在机动车辆中，将包括小型化天线的天线系统安装在临近汽车顶端和末端的汽车外表面，如图3、4和5所示，我们发现在这些位置天线的性能得到改善。例如，可以将天线系统安装在后风挡镜或前风挡镜或机动车辆的顶板上。优选的，将天线系统装入不导电罩子并且通过这个罩子或外壳将其安装在汽车上。或者，将天线系统装入机动车辆的后视镜。

将天线系统安装在远离电子干扰或其他EMC问题的汽车外表面的选定位置，以提高音频接收质量。

天线尺寸

在一个优化具体实施例中，由惠勒标准确定小型化天线的最大尺寸。惠勒标准将电小天线定义为最大尺寸小于

的天线。这个关系可以表示为：当k＝2π/λ(弧度/米)时，ka＜1；λ＝自由空间波长(米)；a＝包围天线的最大尺寸的球半径(米)。通过为形成天线的曲线的至少一部分选择高的计盒维数即栅格维数(例如高于1.5、高于1.7或高于1.9)，可以获得较大的尺寸压缩。在一些具体实施例中，如图6所示，天线放置在在半径(a)小于FM频带或其他无线电或无线业务的中心处的λ/10、λ/20、λ/40或甚至小于λ/40球内。

已知对于包含在特定体积内的电小天线，该天线具有固有的最小值。这限制了电小天线的可获得阻抗带宽。例如，在FM频带中相同体积下λ比其他无线业务如GSM900、GSM1800、GPS大，预期在该频带内的小型化天线将得到非常差的阻抗带宽。在根据本发明的一个例子中，通过结合两个具有足够隔离的小型化天解决了这个问题。在图7和8中示出具有增加的阻抗带宽的组合天线系统例子。

图7的组合天线系统的例子包括两个小型化FM/AM天线(15，15’)、两个可调谐天线单元(16，16’)(B1和B2)、长度分别为L1和L2的两个同轴连接(17，17’)、以及天线组合器单元(18)。应该注意的是可调谐单元设计为具有集总元件的无源电路该集总元件特别用于调节天线的自辐射频率。如下所述，小型化FM/AM天线(15，15’)可以是两个辐射天线单元，这两个单元形成空间填充、栅格维数曲线和/或具有优选的计盒维数。调谐天线(16，16’)可以用来确保这两个电小天线即小型化天线工作在FM/AM频带内。同轴连接(17，17’)可以是两个长度(L1和L2)的RF同轴，其将两个调谐天线单元同天线组合器连接。为了提供不等的相位分离，长度L1和L2可以是不同的。

天线组合器(18)可以是理想的或基本上理想的50Ohm匹配单元，以确保将来自两个天线的两个合成信号正确相加。组合器单元(18)用于将从天线接收到的信号在幅度、相位或频率上相加。组合器单元作为微波功率分配器将相等的功率分配给每个天线而将不相等的相位分配给每一个连接的天线。可以用λ/4的分布式传输线、变压器或适合功率分配这一功能的微波元件实现相等的功率分配。同样地，可以由电抗元件、微波元件或不相等长度(L1，L2)的传输线实现不相等的相位分配，该传输线将天线系统连接到组合器。

取决于频率设计，可以用不同的方式实现组合器单元的物理实现。在HF和VHF应用中，通过图17所示的SMD变压器完成该单元的最合适实现，其中将天线1和2的信号在变压器中合并以提供RF输出。在UHF或更高的频带中，如图18所示，可以通过传输线实现组合器。传输线可以具有λ/4的电长度。图19示出组合器的另一个例子，其中电感连接在同轴电缆(17)和组合器单元(18)之间。

天线系统中，每个小型化天线用于接收整个理想带宽的不同子频带中的信号，从而通过用组合器将来自两个小型化天线的所有信号频率叠加，得到即模拟了单个更大的非小型化天线的理想总天线带宽。

组合器单元作为微波双工器将有相等的模和相位的信号在频率上相加。可以由传输线、滤波器或适合频率相加这个功能的微波元件实现频率相加这个特征。

图6所示的天线系统可以用于分集系统中，该系统以已知方式在每一时刻选择较好的一组天线用于信号接收。图6的两个组合天线可以与第二组天线结合起来用在分集系统中，因而通过电子电路在车辆行驶时，分集系统改善接收的音频信号的质量，例如通过选择具有更好信号电平的天线组。

另外，分集系统可以将具有相同相位的来自天线系统的信号相加以获得最优化性能。为了调节不同天线系统的相位，必须加入额外的相位单元控制。相位单元控制作为微波元件，不改变来自同轴线的信号的幅度而只改变来自同轴线的信号的相位。

除了图7中说明的元件，为了放大信号电平，如图8中所示，也可以将有源模块(19)连接到天线组合系统。如前所述，有源模块(19)可以是带有FM和AM放大级SMD元件的PCB。

分集天线系统可以用于改善音频接收的质量。如这里描述的，小型化AM/FM天线可以用于隔离车辆中的两个或更多的天线。图9示出用在分集天线系统中的小型化天线例子。图9中示出的分集天线系统例子包括四个小型化FM/AM天线单元(20、20’、22、22’)、四个有源模块(21、21’、23、23’)、同轴连接(24、24’、25、25’)、天线组合器单元(26、27)、以及两个相位控制单元(29、30)。如下所述，小型化FM/AM天线单元(20、20’、22、22’)是形成空间填充、栅格维数曲线和/或具有优选的计盒维数的天线结构。有源模块(21、21’、23、23’)，如上所述，是AM/FM有源级。同轴连接(24、24’、25、25’)可以是连接在天线间的RF同轴，以给所有的小型化天线单元提供正确的相位和幅度。天线组合器单元(26、27)可以用来帮助确保来自所有天线的信号正确的相加。优选的，天线组合器单元(26、27)确保精确的0°信号组合。相位控制单元(29、30)帮助确保两组小型化天线间的正确的解相关以改善分集天线系统的性能。

空间填充曲线

可以通过把这里所述的天线元件的至少一部分形状形成为包括空间填充曲线而使其小型化。图9(下面)示出空间填充曲线的例子。空间填充曲线1501到1514是用于天线设计的空间填充曲线的例子。空间填充曲线以有效的方式填充它们所在的表面或空间，同时保持曲线的线性特性。空间填充曲线是非周期性曲线，该曲线包括大量互相连接的直线段，这些直线段小于自由空间工作波长的小部分，其中设置这些线段使相邻和相连接的线段不形成更长的直线段并且其中任何所述线段彼此不相交。

在一个例子中，形成空间填充曲线的天线几何形状可以包括至少五个线段，该至少五个线段的每个与曲线中的每个相邻线段构成角，至少三个线段比天线的自由空间工作波长的十分之一短。相邻线段间的每个角度小于180°，并且相邻部分间的至少两个角度小于115°，并且至少两个角度不相等。例子曲线可包括在方形区域内，长方形区域的最长边比天线的最长的自由空间工作波长的五分之一更短。一些空间填充曲线可以接近自相似即自仿射曲线，而其他的空间填充曲线则变得不相似，即完全不显示自相似性即自仿射性(例如见1510、1511、1512)。

栅格维数曲线

可以通过把至少部分天线单元形成为栅格维数曲线使这里描述的一个或更多的天线元件小型化。曲线的栅格维数计算如下。将边长基本上为L1的正方形单元的第一栅格放置在曲线图形上，从而栅格完全覆盖曲线。计算第一栅格中单元个数(N1)，这些单元包围曲线的至少部分。下一步，将边长为L2的正方形单元的第二栅格类似的放置以完全覆盖曲线图形，并且计算第二栅格中的单元数量(N2)，这些单元包围曲线的至少部分。另外，应该将第一和第二栅格放置在包含曲线的最小的长方形区域内，从而没有一个栅格的周边的完整行或列不包含曲线的至少一部分。第一栅格优选地包括至少25个单元，并且第二栅格优选地包括4倍于第一栅格单元数量的单元。这样，第二栅格中每个正方形单元的边长(L2)应该是第一栅格中正方形单元边长(L1)的一半。从而可以用下面的等式计算栅格维数(Dg)：

D_{g} = - \frac{\log (N 2) - \log (N 1)}{\log (L 2) - \log (L 1)} \cdot

对于本发明，栅格维数曲线一词用来描述栅格维数大于1(1)的曲线图形。栅格维数越大，对于工作在特定频率或波长的天线，由栅格维数曲线获得的小型化程度越高。另外，在某些情况下，栅格维数曲线也可以满足如上面定义的空间填充曲线的要求。因此，对于本发明，空间填充曲线是栅格维数曲线的一种类型。

图10(下面)示出二维天线1600例子，该天线形成栅格维数大约是2的栅格维数曲线。图11(下面)示出被包围在第一栅格1700中的图10中的天线1600，所述栅格有32个(32)边长是L1的正方形单元。图12(下面)示出被包含在第二栅格1800中的同一个天线1600，所述栅格有128个(128)边长是L2的正方形单元。第一栅格1700中每个正方形单元的边长(L1)是第二栅格1800中每个正方形单元的边长(L2)的两倍(L2＝2×L1)。查看图11和图12显示天线1600的至少一部分被包围在第一栅格和第二栅格1700、1800中的每一个正方形单元内。因此，上述栅格维数(Dg)等式中N1的值是32(32)(即第一栅格801中的单元总数)，并且N2的值是128(128)(即第二栅格802中的单元总数)。使用上述等式，可以计算天线1800的栅格维数如下：

D_{g} = - \frac{\log (128) - \log (32)}{\log (2 \times L 1) - \log (L 1)} = 2

为了更准确的计算栅格维数，可以将正方形单元的数量增加至最大数量。栅格中单元的最大数量取决于曲线的分辨率。当单元数量接近最大值时，栅格维数的计算变得更准确。然而，如果选择具有比最大单元数更多的单元的栅格，则栅格维数计算的准确性开始下降。通常，栅格中单元最大数量是1000。

例如，图13示出包围在具有512(512)个正方形单元的第三栅格1900中的同一天线1600，每个单元边长为L3。如图18所示，第三栅格1900中单元边长(L3)是第二栅格1800中单元边长(L2)的一半。如前所述，将天线1600的一部分包围在第二栅格1800的每个正方形单元中，因此第二栅格1800的N值是128(128)。然而，查看图13显示天线800只包围在第三栅格1900的512个单元中的509个单元中。因此，第三栅格1900的N值是509(509)。使用图12和图13，天线的栅格维数(D)的更准确值可以计算如下：

D_{g} = - \frac{\log (509) - \log (128)}{\log (2 \times L 2) - \log (L 2)} \approx 1.9915

应该理解，栅格维数曲线不一定必需包括任何直线段。同时，一些栅格维数曲线可以接近自相似即自仿射曲线，而其他的栅格维数曲线则不相似，即完全不显示自相似性即自仿射性。

计盒维数

可以通过使天线单元的至少部分具有选择的计盒维数小型化这里描述的一个或更多天线单元。对于一个给定的平面上的图形，计算计盒维数如下。首先，将尺寸为L1的基本上相同的方形单元盒的栅格放置到图形上，使栅格完全覆盖图形，即曲线的任何部分都不在该栅格外。计算包括至少图形的一点的盒数量N1。其次，将具有尺寸为L2的盒的栅格(L2比L1小)也放置在图形上，使栅格完全覆盖图形，并且计算包括至少图形的一点的盒的数量N2。则计盒维数D计算如下：

D = - \frac{\log (N 2) - \log (N 1)}{\log (L 2) - \log (L 1)} \cdot

为了本发明文件的目的，可以通过在包围天线导电曲线的最小矩形区域内放置第一和第二栅格并且运用上述算法计算计盒维数。应选择第一个栅格使矩形区域被剖分成至少5×5盒或单元，并且应选择第二栅格使L2＝1/2L并且使第二栅格包括至少10×10个盒。最小矩形区域是其中没有栅格边界的完整的行或列的区域，该栅格不包含曲线的任何部分。

可以选择曲线的期望计盒维数以获得小型化的期望量。为了获得天线尺寸减小，计盒维数应该大于1.1。如果期望更大程度的小型化，则可以选择更大的计盒维数，例如范围在1.5到2的计盒维数用于平面结构，而计盒维数大于2直到3用于立体图形。对于本发明文件，曲线几何形状的至少部分具有大于1.1的计盒维数的曲线被称作计盒曲线。

对于非常小的天线，例如放置在最大尺寸等于天线最长的自由空间工作波长的二十分之一的矩形内的天线，可以用更精细的栅格计算计盒维数。在这样的例子中，第一栅格可以包含10×10相同单元的网格，并且第二栅格可以包含20×20相同单元的网格。随后可以用上面的等式计算栅格维数(D)。通常，对于天线的固定谐振频率，计盒维数越大，由具有相同线长度的天线获得的小型化程度越高。一种提高天线小型化能力的方法(即减小尺寸，而最大化带宽、效率和增益)，是设置天线图案的曲线的几部分使曲线穿过第一栅格的至少14个盒中的至少一点，第一栅格有5×5个盒或单元包围所述曲线。如果期望更高程度的小型化，则设置曲线穿越5×5个栅格内至少一个盒两次，即在栅格的至少一个单元或盒内，曲线可以包括两个不相邻部分。

图14和15(下面)说明如何计算曲线的计盒维数的例子。将例子曲线放置在5×5栅格下(图14)和10×10栅格下(图15)。如所说明的，例子曲线在5×5栅格中接触N1＝25盒，并且在10×10栅格中接触N2＝78盒。在这个例子中，5×5栅格中盒的尺寸是10×10栅格中盒的尺寸的两倍。通过应用上面的等式，计算例子曲线的计盒维数为D＝1.6415。另外，这个例子中获得了进一步小型化，因为曲线穿过5×5栅格中25个盒中的超过14个，并且同时穿过至少一个盒两次，即至少一个盒包括曲线不相邻的两部分。更具体的，在说明的例子中的曲线穿过25个盒中的13个盒两次。

一些计盒维数曲线可以接近自相似或自仿射曲线，而其他的曲线是不相似的，即完全不显示自相似性即自仿射性(例如，见图14和图15)。

在从属权利要求中描述本发明的其他具体实施例。

Claims

1.用于机动车辆的天线系统，所述天线系统包括至少一个导电材料的形状为曲线的天线，其特征在于至少部分所述曲线的几何形状包括空间填充曲线或栅格维数曲线，所述曲线具有大于1.5的计盒维数或栅格维数。

2.根据权利要求1的天线系统，其中所述曲线包括具有不同计盒维数或不同栅格维数的至少两部分。

3.根据权利要求1或2的天线系统，其中所述计盒维数或所述栅格维数大于1.7或1.9。

4.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中所述系统包括至少两个天线，其中每个天线位于平面上，所述平面基本上相互平行并以选定的距离彼此相隔。

5.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中所述系统包括至少两个天线，其中每个天线位于平面上，电抗负载连接到所述天线一端或连接到沿每个天线的空间填充曲线的选定位置。

6.根据权利要求4或5的天线系统，其中至少一个天线短路到汽车的电学地。

7.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中所述系统包括至少两个天线，其中每个天线位于平面上，并且通过天线系统顶端的导电层将它们连接到一起。

8.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中所述天线具有基本上相同的几何形状。

9.根据权利要求4到8的任意一项的天线系统，其中所述天线系统进一步包括电连接到所述天线的金属导体，并且其中所述导体用于作为所述天线的电容性负载。

10.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中天线印刷在介电基板，以及与所述天线系统分离放置的电子有源模块或电路上，并且其中将所述电子有源模块或电子电路和至少一个所述天线通过线或连接元件连接，这个元件是所述天线系统的另一部分。

11.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中所述天线印刷在介电基板上，并且其中将电子有源模块或电路安装在所述基板上。

12.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中所述空间填充曲线是非周期性曲线，其包括若干连接的基本上直的线段，所述直的线段小于自由空间工作波长的一小部分，其中排列所述线段使得没有相邻和相连接的线段形成另一个更长的直的线段，并且其中没有任何所述线段彼此相交。

13.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中所述空间填充曲线包括至少五个线段，该至少五个线段的每个与所述曲线中的每个相邻线段构成角度，至少三个所述线段比所述天线的最长的自由空间工作波长的十分之一短。

14.根据权利要求13的天线系统，其中相邻线段间的每个角度小于180°，并且相邻部分间的至少两个所述角度小于115°，并且至少两个所述角度不相等。

15.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中所述空间填充曲线位于长方形区域内，所述长方形区域的最长边比所述天线的最长自由空间工作波长的五分之一更短。

16.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中所述空间填充曲线的形状接近自相似或自仿射曲线。

17.根据权利要求1到16的任意一项的天线系统，其中所述曲线的形状是非自相似的。

18.根据权利要求1到16的任意一项的天线系统，其中所述天线曲线的至少部分形状为希尔伯特曲线。

19.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中所述天线是电小的，这样可以将所述天线包含在半径小于λ/2π的球中，其中λ是自由空间工作波长。

20.根据权利要求18的天线系统，其中所述球的半径小于在FM频带中心或其他无线电或无线通信服务的中心的λ/10、或小于λ/20或小于λ/40。

21.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中所述天线系统包括至少两个连接到组合器单元的电小天线，所述组合器单元用于将从所述天线接收到的信号在幅度、相位或频率上相加。

22.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中所述组合器单元作为微波功率分配器将相等的功率分配给每个连接的天线而将不相等的相位分配给每个连接的天线。

23.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中每个天线i用于接收整个带宽的不同子频带，从而在频率上将来自所述天线的所有信号相加，获得总的天线带宽。

24.根据权利要求21、22或23的天线系统，将有源模块放置在所述组合器单元之后，以增加所述天线组获得的信号电平。

25.根据权利要求21到24中任意一项的天线系统，所述系统包括构成分集系统部分的两个天线。

26.根据权利要求22、23、24和25的天线系统，将所述天线系统用于具有如权利要求22、23、24和25所述的至少两个天线系统的分集系统中；所述分集系统将来自所述天线系统的具有相同相位的信号相加以获得最优化性能；为了调节所述不同天线系统的所述相位，必须加入额外的相位单元控制。

27.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中至少一个天线用于无线电AM/FM频带的接收。

28.根据权利要求1到27的任意一项的天线系统，其中至少一个天线用于工作在日本AM(LW：150kHz-279kHz和MW：530kHz-1710kHz)和欧洲FM频带(78MHz-108MHz)。

29.根据前面任意一项权利要求的天线系统，其中所述天线系统用于为从包括下述频带的组中选择的至少一个频带提供服务：GSM900、GSM1800、GPS、DAB、DTB、PCS1900、KPCS、CDMA、WCDMA、TDMA、UMTS、TACS、ETACS、SDARS、WiFi、WiMAX、UWB、蓝牙或ZigBee。

30.机动车辆，其具有至少一个根据前面任意一项权利要求所述的天线系统。

31.根据权利要求30的机动车辆，其中将所述天线系统安装在临近所述车辆顶部和端部的汽车外表面。

32.根据权利要求30或31的机动车辆，其中将所述天线系统装于不导电罩内。

33.根据权利要求32的机动车辆，其中所述罩安装在所述机动车辆后风挡镜上或前风挡镜上或机动车辆天花板上。

34.根据权利要求30的机动车辆，其中将所述天线系统装于所述机动车辆的后视镜中。