CN106549217B - 天线 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了天线、天线模块和车辆。一种天线包括：第一导电板和第二导电板，布置为彼此面向；电介质，布置在第一导电板与第二导电板之间；以及多个通孔，穿透第一导电板和第二导电板以及电介质。发射无线电波的第一发射腔和多个第二发射腔由多个通孔以及第一导电板和第二导电板形成。

Description

天线
技术领域
本发明的实施方式涉及天线，并且更具体地，涉及生成互相不同波束图的天线、天线模块和车辆。
背景技术
通常，车辆是使用化石燃料、电力等作为动力源在公路或铁路上行驶的运输设备。
近来，除了简单地运输货物和人员之外，车辆通常包括音频装置和视频装置以允许驾驶员聆听音乐和观看视频，并且还通常包括导航装置，该导航装置为驾驶员示出到达目的地的路线。
目前，对车辆与外部装置之间的通信的需要日益增加。例如，显示到达目的地的路线的导航功能需要与道路交通状况相关的信息以找出最佳路线。因为这种交通状况不断改变，所以车辆必须实时获取关于交通状况的信息。
与外部车辆的通信装置包括用于发送和接收的天线。
另外，在与外部车辆进行通信期间，通信距离会根据交通状况而改变。因此，为了与外部车辆通信，能够根据交通状况产生不同波束图的天线是必需的。
发明内容
因此，本发明的一方面是提供一种能够产生两个或多个不同波束图的天线。
本发明的另一方面是提供能够根据距通信目标的距离产生不同波束图的天线模块。
本发明的又一方面是提供能够根据距通信目标车辆的距离使用不同波束图与通信目标车辆通信的车辆。
将在下面描述中部分地阐述本发明的其他方面，并且本发明的其他方面部分地从该描述变得显而易见，或者通过本发明的实践可了解本发明的其他方面。
根据本发明的一个方面，一种天线包括：第一导电板和第二导电板，所述第一导电板和所述第二导电板布置为彼此面向；电介质，布置在第一导电板与第二导电板之间；以及多个通孔，穿透第一导电板和第二导电板以及电介质。发射无线电波的第一发射腔和多个第二发射腔由多个通孔以及第一导电板和第二导电板形成。第一导电板包括将射频(RF)信号发送至第一发射腔的第一馈电电路以及形成第一发射腔和多个发射腔的第一接地板。第二导电板包括将RF信号发送至多个第二发射腔的第二馈电电路以及形成第一发射腔和多个发射腔的第二接地板。
多个通孔可包括：多个侧壁通孔，沿无线电波发射的方向布置；以及多个防漏通孔，布置为与第一馈电电路和第二馈电电路相邻并且防止无线电波泄漏。
多个通孔之间的距离可短于通过第一发射腔和多个发射腔中的一个发射的无线电波的波长的0.1倍。
第一发射腔可与多个第二发射腔中的至少两个共享侧壁通孔。
第一馈电电路可包括：第一馈电线，将RF信号发送至第一发射腔；以及第一发射孔，将与RF信号对应的无线电波发射至第一发射腔。
第二馈电电路可包括：第二馈电线，将RF信号发送至多个第二发射腔；以及多个第二发射孔，将与RF信号对应的无线电波发射至第二发射腔。
在第二馈电电路中，从第二馈电线的一端至多个第二发射孔的距离可相同。
当RF信号通过第一馈电电路提供时，第一发射腔可发射与RF信号对应的无线电波。当RF信号通过第二馈电电路提供时，多个第二发射腔可发射与RF信号对应的无线电波。
通过第一发射腔发射的无线电波可形成第一波束图，并且通过多个第二发射腔发射的无线电波可形成第二波束图。
根据本发明的另一方面，一种天线模块包括：天线结构，在该天线结构中设置有将无线电波发射至自由空间中的第一天线和第二天线；天线选择开关，激活第一天线和第二天线中的一个；以及天线选择控制器，根据通过第一天线和第二天线中的一个接收的接收信号的强度，将用于激活第一天线和第二天线中的一个的天线选择信号提供至天线选择开关。
第一天线可发射具有第一波束图的无线电波，并且第二天线可发射具有第二波束图的无线电波。
当接收信号的强度低于预定第一参考强度同时第一天线被激活时，天线选择控制器可激活第二天线。
当接收信号的强度低于预定第二参考强度同时第二天线被激活时，天线选择控制器可激活第一天线。
天线结构可包括：第一导电板和第二导电板，布置为彼此面向；电介质，布置在第一导电板与第二导电板之间；以及多个通孔，穿透第一导电板和第二导电板以及电介质。发射无线电波的第一发射腔和多个第二发射腔可由多个通孔以及第一导电板和第二导电板形成。
第一导电板可包括将RF信号发送至第一发射腔的第一馈电电路以及形成第一发射腔和多个发射腔的第一接地板，并且第二导电板可包括将RF信号发送至多个第二发射腔的第二馈电电路以及形成第一发射腔和多个发射腔的第二接地板。
当第一天线被激活时，第一发射腔可发射无线电波。当第二天线被激活时，多个第二发射腔可发射无线电波。
根据本发明的又一方面，一种车辆包括：发送数据处理器，以与发送数据对应的低频(LF)输出发送信号；发送器，将LF发送信号调制为RF发送信号；天线模块，将RF发送信号发射到自由空间中或者从自由空间接收RF接收信号；接收器，将RF接收信号解调为LF接收信号；以及接收数据处理器，输出与LF接收信号对应的接收数据。天线模块包括：第一天线和第二天线，将无线电波发射到自由空间中；以及天线选择控制器，根据RF接收信号的强度激活第一天线和第二天线中的一个。
第一天线可发射具有第一波束图的无线电波，并且第二天线可发射具有第二波束图的无线电波。
当RF接收信号的强度低于预定第一参考强度而第一天线被激活时，天线选择控制器可激活第二天线。
当RF接收信号的强度低于预定第二参考强度而第二天线被激活时，天线选择控制器可激活第一天线。
根据本发明的又一方面，一种控制车辆的方法，该车辆包括发射具有相互不同的波束图的无线电波的第一天线和第二天线，所述方法包括：根据通过一个天线接收的接收信号的强度激活第一天线和第二天线中的一个以及激活第一天线和第二天线的另一个。第一天线发射具有第一波束图的无线电波，并且第二天线发射具有第二波束图的无线电波。
激活第一天线和第二天线中的另一个可包括当接收信号的强度小于预定第一参考强度而第一天线被激活时，激活第二天线。
激活第一天线和第二天线中的另一个可包括当接收信号的强度小于预定第二参考强度而第二天线被激活时，激活第一天线。
附图说明
从结合附图对实施方式的下列描述中，本发明的这些方面和/或其他方面将变得显而易见并且更容易理解，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施方式的车辆的本体；
图2示出了根据本发明的一个实施方式的车辆中包括的电子装置；
图3和图4示出了通过根据本发明的一个实施方式的车辆中包括的无线通信装置执行的通信的实例；
图5是根据本发明的一个实施方式的车辆中包括的无线通信装置的构造图；
图6示出了根据本发明的一个实施方式的天线结构的外部；
图7示出根据本发明的一个实施方式的天线结构的分解立体图；
图8是示出了图6中示出的区域A的放大图；
图9是示出了图8中示出的区域A的俯视图；
图10是示出了图9中示出的区域B的放大图；
图11示出了通过根据本发明的一个实施方式的天线结构实施的第一天线；
图12示出了图11中示出的第一天线的无线电波发射特性；
图13示出了通过根据本发明的一个实施方式的天线结构实施的第二天线；
图14示出了图13中示出的第二天线的无线电波发射特性；
图15示出了根据本发明的一个实施方式的天线结构的反射系数；
图16示出了根据本发明的一个实施方式的车辆中包括的天线模块的操作的一个实例；
图17至图19示出了通过图16中示出的天线模块的操作生成的波束图；以及
图20示出了根据本发明的一个实施方式的车辆中包括的天线模块的操作的另一实例。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的实施方式，本发明的实例示出在附图中，其中，贯穿全文，相同参考标号表示相同元件。
本文中描述的实施方式和附图中示出的构造仅是示例性实例。另外，在提交本申请时可存在这些实施方式和附图可以被替换的各种变形例。
在下文中，将参考附图详细地描述本发明的一个实施方式。
图1示出了根据本发明的一个实施方式的车辆1的本体10。图2示出了根据本发明的一个实施方式的车辆1中包括的电子装置100。图3和图4示出了通过根据本发明的一个实施方式的车辆1中包括的无线通信装置执行的通信的实例。
车辆1可包括：本体10，其形成外部；车轮20，使车辆1移动；动力系统(未示出)，产生用于使车轮20旋转的扭矩；传动系统(未示出)，在改变速度时将通过动力系统产生的扭矩传输至车轮20；转向系统(未示出)，控制车辆1的移动方向；刹车系统(未示出)，停止车轮20的旋转；悬挂系统(未示出)，减少车辆1的振动；以及电子装置100，电力地控制车辆1中包括的各个部件。
本体10可包括引擎罩11、前保险杆12、汽车顶板13、车门14、行李箱盖15、散热器护栅16等。
动力系统可包括发动机、燃料系统、冷却系统、排气装置、点火装置等。传动系统可包括离合器、变速器、差速齿轮、驱动轴等。转向系统可包括方向盘、转向齿轮、转向拉杆等。刹车系统可包括刹车盘、刹车片、主缸等。悬挂系统可包括减振器等。
车辆1可包括电子装置100以及上述机械装置。
如图2中所示，车辆1可包括音频/视频/导航(AVN)装置110、输入/输出控制系统120、发动机管理系统(EMS)130、传动装置管理系统(TMS)140、线控制动系统150、线控转向系统160、驾驶员辅助系统(DAS)170、无线通信装置180等。
在图2中示出的电子装置100可以仅是车辆1中设置的各种电子装置中的一些。此外，车辆1不总是包括图2中示出的电子装置100，并且为了简便起见，可以省去一些电子装置。
车辆1中包括的所有类型的电子装置100可通过车辆通信网络NT相互通信。车辆通信网络NT可采用通信协议，诸如，具有24.5兆位/秒(Mbps)的最大通信速度的媒体导向系统传输(MOST)、具有10Mbps的最大通信速度的FlexRay、具有从约125千位/秒(kbps)至约1Mbps的通信速度的控制器局域网(CAN)、以及具有约20kbps的通信速度的局域互联网(LIN)等。上述车辆通信网络NT不仅可采用诸如MOST、FlexRay、CAN、LIN等的单个通信协议，而且还可采用多个通信协议。
AVN装置110是根据驾驶员的控制命令输出音乐或视频的装置。详细地，AVN装置110可根据驾驶员的控制命令播放音乐或视频或者可显示到达目的地的路线。
输入/输出控制系统120通过按钮接收驾驶员的控制命令并且显示与驾驶员的控制命令对应的信息。输入/输出控制系统120可包括：群集显示器，设置在仪表板中并且显示车辆速度、发动机速度、润滑剂的量等；以及方向盘按钮模块，安装在方向盘上。
发动机控制系统130执行燃料喷射控制、里程油耗反馈控制、稀燃控制、点火时间控制、空转每分钟转数(rpm)控制等。发动机控制系统130不仅可以是单个装置，而且还可以是通过通信连接的多个装置。
传动装置管理系统140执行换挡点管理、阻尼器离合器管理、当接通或者断开摩擦离合器时的压力管理、速度改变时的发动机扭矩管理等。传动装置管理系统140不仅可以是单个装置，而且可以是通过通信连接的多个装置。
线控制动系统150可管理车辆1的刹车，并且典型地，可包括防锁死制动系统(ABS)等。
线控转向系统160减少低速行驶期间或者停泊状态中的转向力，并且增加高速行驶期间的转向力，从而帮助驾驶员进行转向操作。
驾驶员辅助系统170可辅助车辆1的行驶并且可执行诸如前方防撞、车道偏离警告、盲点监测、后方感测等功能。
驾驶员辅助系统170可包括通过通信连接的多个装置。例如，驾驶员辅助系统170可包括前方碰撞警告系统(FCWS)、高级紧急制动系统(AEBS)、自适应巡航控制(ACC)系统、车道偏离警告系统(LDWS)、车道保持辅助系统(LKAS)、盲点检测(BSD)系统、后端碰撞警告系统(RCWS)等。
无线通信装置180可与另一车辆、外部终端或基站通信。
无线通信装置180可通过各种通信协议发送和接收信号。例如，无线通信装置180可采用第二代(2G)通信，诸如，时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)等；第三代(3G)通信，诸如，宽带码分多址(WCDMA)、码分多址2000(CDMA 2000)、无线宽带(WiBro)、全球微波互通存取(WiMax)等；以及第四代(4G)通信，诸如，长期演进(LTE)、WiBro演进等。此外，无线通信装置180可采用第五代(5G)通信。
在此，无线通信装置180不仅可以在所有方向上发送和接收无线信号，而且可以使用波束形成将无线信号发送至特定区域或从特定区域接收无线信号或者在特定方向上发送和接收无线信号。
当使用波束形成时，无线通信装置180可通过波束形成而在毫米波段中发送和接收无线信号。在此，毫米波段表示从约30GHz至约300GHz的频带，但是本发明不限于该毫米波段。
当毫米波段中的无线信号被聚集在特定方上时，形成具有通过无线信号的强度示出的特定形状的波束图。如上所述，通过聚集无线信号形成波束图被称为波束形成。另外，可以通过相控阵天线执行波束形成。
例如，如图3中所示，车辆1可使用波束形成与基站ST发送和接收无线数据。基站ST可形成第一波束图BP1并且车辆1可形成第二波束图BP2。
如另一实例，如图4中所示，车辆1可使用波束形成与另一车辆V1进行无线数据的发送和接收。车辆1可形成第一波束图BP1并且另一车辆V1可形成第二波束图BP2。
如图3和图4中所示，可以改变由车辆1形成的波束图BP的形状。换言之，车辆1可根据通信目标是基站ST还是另一车辆V1而产生不同的波束图BP。另外，车辆1可根据距通信目标的距离产生不同的波束图BP。
在下文中，将描述无线通信装置180的构造以及无线通信装置180中包括的天线。
图5是根据本发明的一个实施方式的车辆1中包括的无线通信装置180的构造图。
如图5中所示，无线通信装置180包括发送数据处理器181、发送器182、双工器183、接收器184、接收数据处理器185和天线模块190。
发送数据处理器181将从另一电子装置接收的数字发送数据转换为LF发送信号，并且将LF发送信号提供至发送器182。
发送器182使用本机振荡器的RF信号调制LF发送信号，并且输出所调制的RF发送信号。
双工器183将从发送器182接收的RF发送信号提供至天线模块190，或者将具有从天线模块190接收的RF的接收信号提供至接收器184。
接收器184使用本机振荡器的RF信号解调从双工器183接收的RF接收信号，并且输出所解调的LF接收信号。
接收数据处理器185将从接收器184接收的LF接收信号转换为数字接收数据，并且输出所转换的数字接收数据。
发送数据处理器181和接收数据处理器185可实施为一个数字处理器。发送器182、双工器183和接收器184可实施为一个模拟处理器。然而，它们并不局限于此，并且发送数据处理器181、发送器182、双工器183、接收器184和接收数据处理器185可实施为一个处理器。
天线模块190将从双工器183接收的RF发送信号发射至自由空间并且将从自由空间接收的RF接收信号提供至双工器183。
上述天线模块190可包括第一天线191、第二天线192、天线选择开关193和天线选择控制器194。
第一天线191和第二天线192可通过自由空间发送和接收无线信号。
第一天线191和第二天线192可生成具有相互不同形状的波束图。例如，第一天线191可通过以宽发射角发射无线信号而产生具有大宽度的波束图，并且第二天线192可通过以窄发射角发射无线信号而产生具有小宽度和长长度的波束图。
另外，第一天线191和第二天线192可实施为一个天线结构。
天线选择开关193可根据天线选择控制器194的天线选择信号选择第一天线191和第二天线192中的一个，并且可将RF发送信号提供至选定天线或者从选定天线接收RF接收信号。上述天线选择开关193可包括至少一个高频(HF)晶体管。
天线选择控制器194可根据通过第一天线191和第二天线192接收的接收信号的强度，选择第一天线191和第二天线192中的一个，并且可将与第一天线191和第二天线192中的选定的一个对应的天线选择信号提供至天线选择开关193。
天线选择控制器194可通过另外的处理器实现或者可实现为与上述发送数据处理器181、发送器182、双工器183、接收器184和接收数据处理器185结合的一个处理器。
如上所述，无线通信装置180可通过天线模块190将RF发送信号发送至外部装置，并且可通过天线模块190接收从外部装置发送的RF接收信号。
在下文中，将描述实现第一天线191和第二天线192的天线结构。
图6示出了根据本发明的一个实施方式的天线结构200的外观。图7是根据本发明的一个实施方式的天线结构200的分解立体图。图8是示出了图6中示出的区域A的放大图。图9是示出了图8中示出的区域A的俯视图。图10是示出了图9中示出的区域B的放大图。
如图6中所示，天线结构200可包括上导电板210、下导电板220和电介质230。另外，在天线结构200中，形成穿透上导电板210、下导电板220和电介质230的多个通孔240。
如图7中所示，上导电板210和下导电板220被布置为彼此面对并且电介质230被设置在上导电板210与下导电板220之间。
在上导电板210上，形成上馈电电路211和上接地板212。
上馈电电路211和上接地板212彼此绝缘。详细地，从上导电板210的顶表面延伸至底表面的凹槽形成在上馈电电路211与上接地板212之间。将上馈电电路211和上接地板212彼此隔离的凹槽可通过选择性地蚀刻上导电板210而形成。
上馈电电路211可从天线选择开关193接收RF发送信号或者可将RF接收信号提供至天线选择开关193(参考图5)。
上接地板212电力接地。另外，多个上板孔241形成在上接地板212中。多个上板孔241形成通孔240。
多个上板孔241被布置为矩形形状。详细地，当相邻的上板孔241之间的空间连接时，连接多个上板孔241之间的空间的线路形成矩形形状。
另外，上接地板212通过多个上板孔241被分为多个区域311、312、313、314和315。上接地板212通过多个上板孔241可被分为第一上接地区域311、第二上接地区域312、第三上接地区域313、第四上接地区域314和第五上接地区域315。在此，第一上接地区域311、第二上接地区域312、第三上接地区域313、第四上接地区域314和第五上接地区域315可具有相同宽度W和长度L。
另外，位于上接地板212的中心中的第一上接地区域311、第三上接地区域313和第四上接地区域314被形成为彼此相邻。第一上接地区域311的左侧和第三上接地区域313的右侧共享相同的上板孔241，并且第一上接地区域311的右侧和第四上接地区域314的左侧共享相同的上板孔241。
第二上接地区域312和第五上接地区域315可形成为与第一上接地区域311、第三上接地区域313和第四上接地区域314分离。第二上接地区域312与第三上接地区域313之间的距离可与第一上接地区域311、第二上接地区域312、第三上接地区域313、第四上接地区域314和第五上接地区域315的宽度W相同。第四上接地区域314与第五上接地区域315之间的距离可与第一上接地区域311、第二上接地区域312、第三上接地区域313、第四上接地区域314和第五上接地区域315的宽度W相同。
另外，上馈电电路211延伸入第一上接地区域311中。换言之，上馈电电路211设置在第一上接地区域311中。
在下导电板220上，形成下馈电电路221和下接地板222。
下馈电电路221和下接地板222彼此绝缘。从下导电板220的顶表面延伸至底表面的凹槽形成在下馈电电路221与下接地板222之间。将下馈电电路221和下接地板222彼此隔离的凹槽可通过选择性地蚀刻下导电板220而形成。
下馈电电路221可从天线选择开关193接收RF发送信号或者可将RF接收信号提供至天线选择开关193(参考图5)。
下接地板222电力接地。多个下板孔242形成在下接地板222中。多个下板孔242被设置在与多个上板孔241对应的位置中，并且与多个上板孔241一起形成通孔240。
下接地板222可通过通孔240电连接至上接地板212。
多个下板孔242被布置为矩形形状。当相邻下板孔242之间的空间连接时，连接多个下板孔242之间的空间的线路形成矩形形状。
下接地板222通过多个下板孔242被分为多个区域321、322、323、324和325。下接地板222可通过多个下板孔242分为第一下接地区域321、第二下接地区域322、第三下接地区域323、第四下接地区域324和第五下接地区域325。第一下接地区域321、第二下接地区域322、第三下接地区域323、第四下接地区域324和第五下接地区域325可具有相同宽度W和长度L。
位于下接地板222的中心中的第一下接地区域321、第三下接地区域323和第四下接地区域324被形成为彼此相邻。第一下接地区域321的左侧和第三下接地区域323的右侧共享相同的下板孔242，并且第一下接地区域321的右侧和第四下接地区域324的左侧共享相同的下板孔242。
第二下接地区域322和第五下接地区域325可被形成与第一下接地区域321、第三下接地区域323和第四下接地区域324分离。第二下接地区域322和第三下接地区域323之间的距离可与第一下接地区域321、第二下接地区域322、第三下接地区域323、第四下接地区域324和第五下接地区域325的宽度W相同。第四下接地区域324和第五下接地区域325之间的距离可与第一下接地区域321、第二下接地区域322、第三下接地区域323、第四下接地区域324和第五下接地区域325的宽度W相同。
下馈电电路221延伸入第二下接地区域322、第三下接地区域323、第四下接地区域324和第五下接地区域325中。换言之，下馈电电路221设置在第二下接地区域322、第三下接地区域323、第四下接地区域324和第五下接地区域325中。
如上所述，电介质230设置在上导电板210与下导电板220之间。
电介质230由在电场中被极化但不被充电的绝缘材料形成。电介质230可由各种电介质材料或者空气组成。
因为电介质230在电场中极化，通过第一馈电电路211和第二馈电电路212发射的无线电波可通过电介质230发送或者可在电介质230中谐振。
因为电介质230由不被充电的绝缘材料形成，所以上导电板210和下导电板220通过电介质230绝缘。然而，上导电板210的上接地板212和下导电板220的下接地板222可通过多个通孔240电连接。
如图7中所示，多个电介质孔243形成在电介质230中。多个电介质孔243被设置在与多个上板孔241和多个下板孔242对应的位置中，并且与多个上板孔241和多个下板孔242一起形成通孔240。
多个电介质孔243在电介质230中被布置为矩形形状。当相邻电介质孔243之间的空间被连接时，矩形形状可由连接多个电介质孔243之间的空间的线路形成。
电介质230通过多个电介质孔243分为多个区域331、332、333、334和335。电介质230通过多个电介质孔243可分为第一电介质区域331、第二电介质区域332、第三电介质区域333、第四电介质区域334和第五电介质区域335。第一电介质区域331、第二电介质区域332、第三电介质区域333、第四电介质区域334和第五电介质区域335可具有相同宽度W和长度L。
位于电介质230的中心中的第一电介质区域331、第三电介质区域333和第四电介质区域334形成为彼此相邻。第一电介质区域331的左侧和第三电介质区域332的右侧共享相同的电介质孔243，并且第一电介质区域331的右侧和第四电介质区域334的左侧共享相同的电介质孔243。
第二电介质区域332和第五电介质区域335可被形成为与第一电介质区域331、第三电介质区域333和第四电介质区域334分离。第二电介质区域332与第三电介质区域333之间的距离可与第一电介质区域331、第二电介质区域332、第三电介质区域333、第四电介质区域334和第五电介质区域335的宽度W相同。第四电介质区域334与第五电介质区域335之间的距离可与第一电介质区域331、第二电介质区域332、第三电介质区域333、第四电介质区域334和第五电介质区域335的宽度W相同。
通孔240被形成为穿透上导电板210、下导电板220和电介质230。通孔240可包括在上导电板210中形成的上板孔241、在下导电板220中形成的下板孔242、以及在电介质230中形成的电介质孔243。
通孔240可填充有诸如金属的导电材料或者导电材料可涂布于通孔240的内侧。因此，可通过通孔240电连接上导电板210和下导电板220。上导电板210的上接地板212和下导电板220的下接地板222通过通孔240电连接并且具有相同电位。
如上所述，通孔240被布置为矩形形状。当相邻通孔240之间的空间连接时，通过连接多个通孔240之间的空间的线路可形成矩形形状。
因此，如图8中所示，多个发射腔300可由多个通孔240、上导电板210和下导电板220形成。
上导电板210被设置在发射腔300上方，并且下导电板220被设置在发射腔300下方。多个通孔240被设置在发射腔300的侧面上。
如上所述，具有矩形波导形状的发射腔300可由多个通孔240、上导电板210和下导电板220形成。
将信号输出至发射腔300的馈电电路201可设置在发射腔300的一个后侧上，并且用于发射无线电波的开口OP可设置在发射腔300的前部中。
如上所述，因为发射腔300的侧面由多个通孔240形成，通孔240需要被布置为防止多个通孔240之间的无线电波泄漏。
在下文中，将描述通孔240的布置。
通孔240可包括侧壁通孔240a、前通孔240b、后通孔240c和防漏通孔240d。
如图9中所示，多个这种侧壁通孔240a沿着天线结构200的前后布置。换言之，多个侧壁通孔240a沿通过天线结构200发射无线电波的方向布置。
为了允许无线电波在发射腔300中谐振，由侧壁通孔240a形成的发射腔300的长度L可与通过天线结构200发射的无线电波的波长近似相同或者可以是通过天线结构200发射的无线电波的波长的整数倍。
例如，当通过天线结构200要发射的无线电波是55千兆赫兹(GHz)的无线电波时，发射腔300的长度L可约为5.5毫米(mm)。
为了允许无线电波在发射腔300中谐振，由侧壁通孔240a形成的发射腔300的宽度W可为通过天线结构200要发射的无线电波的波长的约一半或者稍微多。
例如，当通过天线结构200要发射的无线电波是55GHz的无线电波时，发射腔300的宽度W可约为3.0mm。
为了防止无线电波在侧壁通孔240a之间泄漏，多个侧壁通孔240a之间的距离d1可为通过天线结构200要发射的无线电波的波长的约0.1倍或者更小。
例如，当通过天线结构200要发射的无线电波是55GHz的无线电波时，多个侧壁通孔240a之间的距离d1可约为0.55mm或更小。
如图9中所示，前通孔240b可设置在发射腔300的前部的部分中。如上所述，因为开口OP形成在发射腔300的前部的至少一部分中，前通孔240b可设置在开口OP的两侧上。
前通孔240b允许发射腔300保持矩形形状，使得无线电波可在发射腔300内部谐振。
为了防止无线电波在前通孔240b之间泄漏，多个前通孔240b之间的距离d2可约为通过天线结构200要发射的无线电波的波长的0.1倍或者更小。
例如，当通过天线结构200要发射的无线电波是55GHz的无线电波时，多个前通孔240b之间的距离d2可约为0.55mm或更小。
如图9中所示，后通孔240c可设置在发射腔300的后部的部分中。
因为馈电电路201从其后部朝向发射腔300延伸，所以发射腔300的后部像其前部一样部分被打开。发射腔300的后部的开口部分的宽度可根据馈电电路201的宽度而改变并且可形成为宽于馈电电路201的宽度。
后通孔240c允许发射腔300保持矩形形状，使得无线电波可在发射腔300内部谐振。
为了防止无线电波在后通孔240c之间泄漏，多个后通孔240c之间的距离d3可约为通过天线结构200要发射的无线电波的波长的0.1倍或更小。
例如，当通过天线结构200要发射的无线电波是55GHz的无线电波时，多个后通孔240c之间的距离d3可约为0.55mm或更小。
如图9中所示，防漏通孔240d可设置为与馈电电路201相邻。
如上所述，因为馈电电路201从其后部朝向发射腔300延伸，所以发射腔300的后部像其前部一样部分打开。
如上所述，为了防止无线电波通过发射腔300的后部的开口部分泄漏，防漏通孔240d可设置为与馈电电路201相邻。
另外，为了防止无线电波在防漏通孔240d之间泄漏，多个防漏通孔240d之间的距离d4可约为通过天线结构200要发射的无线电波的波长的0.1倍或更小。
例如，当通过天线结构200要发射的无线电波是55GHz的无线电波时，多个防漏通孔240d之间的距离d4可约为0.55mm或更小。
另外，为了防止无线电波在防漏通孔240d和馈电电路201之间泄漏，多个防漏通孔240d与馈电电路201之间的距离d5可约为通过天线结构200要发射的无线电波的波长的0.1倍或更小。
例如，当通过天线结构200要发射的无线电波是55GHz的无线电波时，多个防漏通孔240d与馈电电路201之间的距离d5可约为0.55mm或更小。
在馈电电路201的边缘部分中，形成用于将信号发射到发射腔300中的发射孔210e。
发射孔210e并不穿透上导电板210、下导电板220和电介质230所有，并且可从馈电电路201形成至电介质230的一部分。即，发射孔210e的长度小于电介质230的宽度。
当发射孔210e与防漏通孔240d之间的距离小时，可将信号从发射孔210e释放至防漏通孔240d。换言之，发射孔210e可与防漏通孔240d耦接。
如上所述，为了防止发射孔210e与防漏通孔240d彼此耦接，发射孔210e与防漏通孔240d之间的距离d6可约为通过天线结构200要发射的无线电波的波长的0.1倍或更多。
例如，当通过天线结构200要发射的无线电波是55GHz的无线电波时，发射孔210e与防漏通孔240d之间的距离d6可约为0.55mm或更多。
如上所述，发射腔300由上导电板210、下导电板220和通孔240形成，并且可将与具有通过馈电电路201供应的RF的信号对应的无线电波发射到自由空间中。
换言之，馈电电路201和发射腔300可形成天线。
接下来，将描述由馈电电路201和发射腔300形成的天线。
图11示出了根据本发明的一个实施方式的通过天线结构200实施的第一天线191。图12示出了图11中示出的第一天线191的无线电波发射特性。图13示出了根据本发明的一个实施方式的通过天线结构200实施的第二天线192。图14示出了图13中示出的第二天线192的无线电波发射特性。
如上所述，上导电板210(参考图6)包括上馈电电路211和上接地板212，并且上接地板212通过通孔240被分为第一上接地区域311、第二上接地区域312、第三上接地区域313、第四上接地区域314和第五上接地区域315。
下导电板220(参考图6)包括下馈电电路221和下接地板222，并且下接地板222通过通孔240被分为第一下接地区域321、第二下接地区域322、第三下接地区域323、第四下接地区域324和第五下接地区域325。
发射腔300由上导电板210、下导电板220和通孔240形成。
如图11中所示，第一发射腔301由第一上接地区域311、第一下接地区域321和通孔240形成。
第一馈电电路211和第一发射腔301形成以上参考图5描述的第一天线191。
第一馈电电路211可通过双工器183(参考图5)和天线选择开关193(参考图5)从发送器182(参考图5)接收RF发送信号。
通过第一馈电电路211接收的RF发送信号被发射到第一发射腔301中并且在第一发射腔301中被转换为发送无线电波。发送无线电波在第一发射腔301中谐振并且通过在第一发射腔301的前部中形成的开口被发射到自由空间中。
换言之，第一发射腔301可将与通过第一馈电电路211从发送器182接收的RF发送信号对应的发送无线电波发射到自由空间中。
另外，自由空间中的无线电波可在第一发射腔301中谐振。在第一发射腔301中谐振的接收无线电波可通过第一馈电电路211被转换为RF接收信号。
RF接收信号通过第一馈电电路211被提供至天线选择开关193并且通过双工器183被提供至接收器184(参考图5)。
换言之，第一发射腔301可将与通过第一馈电电路211从自由空间接收的接收无线电波对应的RF接收信号提供至接收器184。
如上所述，第一天线191由一个发射腔(即第一发射腔301)形成。
因此，第一天线191可具有低增益并且通过第一天线191生成的波束图可具有大波束宽度。
例如，如图12中所示，第一天线191的最大增益可以是2分贝各向同性(dBi)并且由第一天线191形成的波束的半功率波束宽度(HPBW)可约为70度或更大。
如图13中所示，第二发射腔302由第二上接地区域312、第二下接地区域322和通孔240形成，并且第三发射腔303由第三上接地区域313、第三下接地区域323和通孔240形成。第四发射腔304由第四上接地区域314、第四下接地区域324和通孔240形成，并且第五发射腔305由第五上接地区域315、第五下接地区域325和通孔240形成。
第二馈电电路221和第二发射腔302、第三发射腔303、第四发射腔304和第五发射腔305形成以上参考图5描述的第二天线。
第二馈电电路221可通过双工器183和天线选择开关193从发送器182接收RF发送信号。
通过第二馈电电路221接收的RF发送信号被发射到第二发射腔302、第三发射腔303、第四发射腔304和第五发射腔305中，并且在第二发射腔302、第三发射腔303、第四发射腔304和第五发射腔305中转换为发送无线电波。发送无线电波在第二发射腔302、第三发射腔303、第四发射腔304和第五发射腔305中谐振，并且通过在相应的第二发射腔302、第三发射腔303、第四发射腔304和第五发射腔305的前部中形成的开口被发射到自由空间中。
换言之，第二发射腔302、第三发射腔303、第四发射腔304和第五发射腔305可将与通过第一馈电电路221从发送器182接收的RF发送信号对应的发送无线电波发射到自由空间中。
自由空间中的无线电波可在相应的第二发射腔302、第三发射腔303、第四发射腔304和第五发射腔305中谐振。在第二发射腔302、第三发射腔303、第四发射腔304和第五发射腔305中谐振的接收无线电波可通过第二馈电电路221转换为RF接收信号。
RF接收信号通过第一馈电电路221被提供至天线选择开关193并且通过双工器183被提供至接收器184。
换言之，第二发射腔302、第三发射腔303、第四发射腔304和第五发射腔305可将与通过第一馈电电路221从自由空间接收的接收无线电波对应的RF接收信号提供至接收器184。
如上所述，第二天线192由四个发射腔，即第二发射腔302、第三发射腔303、第四发射腔304和第五发射腔305组成。
因此，第二天线192可具有高增益并且通过第二天线192生成的波束图可具有小波束宽度。
例如，如图14中所示，第二天线192的最大增益是8dBi并且第二天线192可在第一天线191的最大增益的四倍的最大值范围内通信。
由第二天线192形成的波束可包括：主瓣，具有小于约10的HPBW；以及副瓣，与主瓣形成为±60度。
如图11和图13中所示，第一馈电电路211被设置在天线结构200的顶表面上，并且第二馈电电路221被设置在天线结构200的底表面上。另外，在第二馈电电路221中，一个馈电线分为四个馈电线并且从第二馈电电路221的一端至其他四端的距离相同。即，第二馈电电路221与并联电路对应。
第一天线191的第一发射腔301设置在第二天线192的第三发射腔303与第四发射腔304之间。
当通过天线选择开关193(参考图5)选择第一天线191时，可通过第一馈电电路211和第一发射腔301将无线电波发射到自由空间中，并且可通过第一发射腔301和第一馈电电路211从自由空间获取无线电波。
当通过天线选择开关193选择第二天线192时，可通过第二馈电电路221和第二发射腔302、第三发射腔303、第四发射腔304和第五发射腔305将无线电波发射到自由空间中，并且可通过第二馈电电路221和第二发射腔302、第三发射腔303、第四发射腔304和第五发射腔305从自由空间获取无线电波。
换言之，可激活第一馈电电路211和第一发射腔301，或者可激活第二馈电电路221和第二发射腔302、第三发射腔303、第四发射腔304和第五发射腔305。
图15示出了根据本发明的一个实施方式的天线结构200的反射系数。
根据实验，如图15中所示，用于发送55GHz的无线电波的天线结构200基于-10dB具有约1GHz的带宽，其中，反射电磁波的功率约为10％。
第一天线191和第二天线192具有相同的反射系数。
以上已经描述了天线模块190和天线结构200。
接下来，将描述天线模块190的操作。
图16示出了根据本发明的一个实施方式的车辆1中包括的天线模块190的操作1000的实例。图17至图19示出了通过图16中示出的天线模块190的操作1000生成的波束图。
参考图16至图19将描述天线模块190的操作1000。
天线模块190被设置为在第一通信模式中(S1010)。
在第一通信模式中，天线模块190激活第一天线191。
天线模块190的天线选择控制器194可将用于选择第一天线191的第一天线选择信号提供至天线选择开关193。接收第一天线选择信号的天线选择开关193可激活第一天线191并且可禁用第二天线192。
因此，如图17中所示，其中最大增益小并且HPBW大的第一波束图BP1由第一天线191形成。
另外，车辆1不仅可与位于车辆1前方的第一车辆V1通信，而且可与位于车辆1的左侧的第二车辆V2和右侧的第三车辆V3通信。
在第一通信模式中，天线模块190确定通过第一天线191接收的接收信号的强度是否低于第一参考强度(S1020)。
在第一通信模式期间，车辆1可通过天线模块190的第一天线191与其他车辆通信。例如，车辆1可与图17中示出的第一车辆V1通信。
在与其他车辆通信期间，天线模块190的天线选择控制器194可以以预定间隔测量通过第一天线191接收的接收信号的强度。
在测量接收信号的强度之后，天线选择控制器194可将所测量的接收信号的强度与预定第一参考强度进行比较。
当接收信号的强度不低于第一参考强度(在S1020中为“否”)时，天线模块190保持在第一通信模式中。
当接收信号的强度不低于第一参考强度时，天线模块190可确定第一车辆V1位于通过第一天线191生成的第一波束图BP1内。
因此，天线模块190可保持在第一通信模式中。
天线模块190反复确定接收信号的强度是否低于第一参考强度。天线模块190的天线选择控制器194可以以预定间隔测量通过第一天线191接收的接收信号的强度，并且可将所测量的接收信号的强度与预定第一参考强度进行比较。
当接收信号的强度低于第一参考强度(在S1020中为“是”)时，天线模块190被设置为在第二通信模式中(S1030)。
当接收信号的强度低于第一参考强度时，天线模块190可确定第一车辆V1离开了通过第一天线191生成的第一波束图BP1。
例如，如图18中所示，当车辆1与第一车辆V1之间的距离增加时，第一车辆V1离开通过第一天线191生成的第一波束图BP1，并且接收信号的强度降到低于第一参考强度。
因此，天线模块190可将通信模式改变为第二通信模式。
在第二通信模式中，天线模块190激活第二天线192。
天线模块190的天线选择控制器194可将用于选择第二天线192的第二天线选择信号提供至天线选择开关193。接收第二天线选择信号的天线选择开关193可激活第二天线192并且可禁用第一天线191。
因此，如图19中所示，其中最大增益大且HPBW小的第二波束图BP2由第二天线192形成。
在第二通信模式中，天线模块190确定通过第二天线192接收的接收信号的强度是否低于第二参考强度(S1040)。
在第二通信模式期间，车辆1可通过天线模块190的第二天线192与其他车辆通信。例如，车辆1可与图19中示出的第一车辆V1通信。
在与其他车辆通信期间，天线模块190的天线选择控制器194可以以预定间隔测量通过第二天线192接收的接收信号的强度。
在测量接收信号的强度之后，天线选择控制器194可将所测量的接收信号的强度与预定第二参考强度进行比较，并且可确定所测量的接收信号的强度是否低于第二参考强度。
当接收信号的强度不低于第二参考强度(在S1040中为“否”)时，天线模块190保持在第二通信模式中。
当接收信号的强度不低于第二参考强度时，天线模块190可确定第一车辆V1位于通过第二天线192生成的第二波束图BP2内。
因此，天线模块190可保持在第二通信模式中。
天线模块190反复确定接收信号的强度是否低于第二参考强度。天线模块190的天线选择控制器194可以以预定间隔测量通过第二天线192接收的接收信号的强度，并且可将所测量的接收信号的强度与预定第二参考强度进行比较。
当接收信号的强度低于第二参考强度(在S1040中为“是”)时，天线模块190被设置为在第一通信模式中(S1010)。
当接收信号的强度低于第二参考强度时，天线模块190可确定第一车辆V1离开了通过第二天线192生成的第二波束图BP2。
因此，天线模块190可将通信模式改变为第一通信模式。
如上所述，天线模块190可根据通过第一天线191或第二天线192接收的接收信号的强度而设置为在第一通信模式或第二通信模式中。
然而，天线模块190的通信模式不限于根据接收信号的强度来确定。
图20示出了根据本发明的一个实施方式的车辆1中包括的天线模块190的操作的另一实例。
参考图20，将描述天线模块190的操作1100。
天线模块190被设置为在第一通信模式中(S1110)。
在第一通信模式中，天线模块190激活第一天线191。
天线模块190的天线选择控制器194可将用于选择第一天线191的第一天线选择信号提供至天线选择开关193。接收第一天线选择信号的天线选择开关193可激活第一天线191并且可禁用第二天线192。
因此，其中最大增益小且HPBW大的第一波束图由第一天线191形成。
在第一通信模式期间，天线模块190确定车辆1的速度是否高于第一参考速度(S1120)。
当车辆的速度增加时，车辆之间的距离通常增加。
使用此，天线模块190可通过车辆1内的通信网络从安装在车辆1中的车轮转速传感器接收与车辆1的速度相关的信息，并且可将车辆1的速度与第一参考速度进行比较。
当车辆1的速度不高于第一参考速度(在S1120中为“否”)时，天线模块190保持在第一通信模式中。
当车辆1的速度不高于第一参考速度时，天线模块190可确定通信目标车辆与车辆1之间的距离短。换言之，天线模块190可确定第一车辆V1位于通过第一天线191生成的第一波束图BP1内。
因此，天线模块190可保持在第一通信模式中。
天线模块190反复确定车辆1的速度是否高于第一参考速度。
当车辆1的速度高于第一参考速度(在S1120中为“是”)时，天线模块190被设置为在第二通信模式中(S1130)。
当车辆1的速度高于第一参考速度时，天线模块190可确定通信目标车辆与车辆1之间的距离变长。换言之，天线模块190可确定第一车辆V1已经离开了通过第一天线191生成的第一波束图BP1。
因此，天线模块190可将通信模式改变为第二通信模式。
在第二通信模式中，天线模块190激活第二天线192。
天线模块190的天线选择控制器194可将用于选择第二天线192的第二天线选择信号提供至天线选择开关193。接收第二天线选择信号的天线选择开关193可激活第二天线192并且可禁用第一天线191。
因此，其中最大增益大且HPBW小的第二波束图由第二天线192形成。
在第二通信模式期间，天线模块190确定车辆1的速度是否低于第二参考速度(S1140)。
在第二通信模式期间，车辆1可通过天线模块190的第二天线192与其他车辆通信。
在与其他车辆通信期间，天线模块190的天线选择控制器194可通过车辆1内的通信网络从安装在车辆1中的车轮转速传感器接收与车辆1的速度相关的信息，并且可将车辆1的速度与第二参考速度进行比较。
第二参考速度可与上述第一参考速度相同或者低于上述第一参考速度。当第二参考速度低于第一参考速度时，天线模块190的通信模式防止由于车辆1的速度的变化而反复改变。
当车辆1的速度不低于第二参考速度(在S1140中为“否”)时，天线模块190保持在第二通信模式中。
当车辆1的速度不低于第二参考速度时，天线模块190可确定通信目标车辆与车辆1之间的距离变长。
因此，天线模块190可保持在第二通信模式中。
天线模块190反复确定车辆1的速度是否高于第一参考速度。
当车辆1的速度低于第二参考速度(在S1140中为“是”)时，天线模块190被设置为在第一通信模式中(S1110)。
当车辆1的速度低于第二参考速度时，天线模块190可确定通信目标车辆与车辆1之间的距离变短。
因此，天线模块190可改变为第一通信模式。
如上所述，天线模块190可根据车辆1的速度被设置为在第一通信模式或第二通信模式中。
如从上述清晰可见的是，根据本发明的一个实施方式的天线生成两个或多个不同的波束图。
根据本发明的一个实施方式的天线模块根据距通信目标的距离生成不同的波束图。
根据本发明的一个实施方式的车辆根据距通信目标车辆的距离使用不同的波束图与通信目标车辆通信。
尽管已经示出并描述了本发明的几个实施方式，但是本领域技术人员应当认识到，在不背离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施方式做出改变，由权利要求及其等同物限定本发明的范围。

Claims (8)

1.一种天线，包括：
第一导电板和第二导电板，布置为彼此面向；
电介质，布置在所述第一导电板与所述第二导电板之间；以及
多个通孔，穿透所述第一导电板和所述第二导电板以及所述电介质，
其中，发射无线电波的第一发射腔和多个第二发射腔由所述多个通孔以及所述第一导电板和所述第二导电板形成，
其中，所述第一导电板包括将RF信号发送至所述第一发射腔的第一馈电电路以及形成所述第一发射腔和所述多个第二发射腔的第一接地板，并且
其中，所述第二导电板包括将RF信号发送至所述多个第二发射腔的第二馈电电路以及形成所述第一发射腔和所述多个第二发射腔的第二接地板，
其中，通过所述第一发射腔发射的所述无线电波形成第一波束图，并且
其中，通过所述多个第二发射腔发射的所述无线电波形成第二波束图。
2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述多个通孔包括：
多个侧壁通孔，沿所述无线电波发射的方向布置；以及
多个防漏通孔，与所述第一馈电电路和所述第二馈电电路相邻以防止所述无线电波泄漏。
3.根据权利要求2所述的天线，其中，所述多个通孔之间的距离短于通过所述第一发射腔和所述多个第二发射腔中的一个发射的所述无线电波的波长的0.1倍。
4.根据权利要求2所述的天线，其中，所述第一发射腔以及所述多个第二发射腔中的至少两个共享所述侧壁通孔。
5.根据权利要求1所述的天线，其中，所述第一馈电电路包括：
第一馈电线，将所述RF信号发送至所述第一发射腔；以及
第一发射孔，将与所述RF信号对应的无线电波发射至所述第一发射腔。
6.根据权利要求1所述的天线，其中，所述第二馈电电路包括：
第二馈电线，将所述RF信号发送至所述多个第二发射腔；以及
多个第二发射孔，将与所述RF信号对应的无线电波发射至所述第二发射腔。
7.根据权利要求6所述的天线，其中，在所述第二馈电电路中，从所述第二馈电线的一端至所述多个第二发射孔的距离相同。
8.根据权利要求1所述的天线，其中，当所述RF信号通过所述第一馈电电路被供应时，所述第一发射腔发射与所述RF信号对应的无线电波，并且
其中，当所述RF信号通过所述第二馈电电路被供应时，所述多个第二发射腔发射与所述RF信号对应的无线电波。
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