CN107086350A - 用于减轻表面波和改进玻璃上天线增益的阻抗表面处理部 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于减轻表面波和改进玻璃上天线的增益的阻抗表面处理部，公开了一种天线组件，其包括形成在电介质基底上的平面天线和形成在所述基底上并至少部分地围绕所述天线的频率选择性阻抗表面。该频率选择性阻抗表面接收由天线生成的沿电介质基底传播的表面波，其中阻抗表面通过将表面波能量转换为泄漏波辐射来减轻表面波的负面影响，并且还可能提供对天线的辐射增益方向图的一些控制。在一个实施例中，电介质基底是车辆玻璃，诸如车辆挡风玻璃。

Description

用于减轻表面波和改进玻璃上天线增益的阻抗表面处理部

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年2月16日提交的标题为“Impedance Surface Treatment forMitigating Surface Waves and Improving Gain of Antennas on Glass”的美国临时专利申请序列第62/295,855号的优先权日期的权益。

技术领域

本发明总体上涉及一种天线组件，其包括安装在电介质基底上的天线和围绕该天线的频率选择性阻抗表面，并且更具体地涉及包括安装于车辆挡风玻璃或其它非导电材料的天线和围绕该天线特别地构造的频率选择性阻抗表面以减少挡风玻璃中或其它非导电材料中的表面波的影响的天线组件。

背景技术

现代车辆采用各种类型和许多类型的天线来接收和发射用于诸如陆地无线电（AM/FM）、蜂窝电话、卫星无线电、专用短程通信（DSRC）、GPS等的不同通信系统的信号。此外，蜂窝电话正在扩展成需要两个天线以提供多输入多输出（MIMO）操作的4G长期演进（LTE）。用于这些系统的天线通常安装于车辆的车顶以便提供最大的接收能力。此外，这些天线中的许多天线通常整合于安装于车辆的车顶的共用结构和壳体内，诸如“鲨鱼鳍”车顶安装式天线模块。随着车辆上的天线的数量增加，以有效方式装纳所有天线并提供最大的接收能力所需的结构的大小也增加，这妨碍车辆的设计和造型。因此，汽车工程师和设计师正在车辆上寻找可能不妨碍车辆设计和结构的其它合适的区域以放置天线。

这些区域中的一个是车辆玻璃，诸如车辆挡风玻璃，其具有优点，因为玻璃形成用于天线的良好的电介质基底。例如，在本领域中已知在车辆的玻璃上印制AM和FM天线，其中印制的天线被制造在玻璃内成为单件工件。然而，那些已知的系统通常是受限的，因为它们仅能够在不必须通过玻璃观察的区域中被放置在车辆挡风玻璃或其它玻璃表面中。

当天线被放置在电介质基底上时，由天线生成的用于发射和接收两者的目的的能量至少部分地耦合于能够产生表面波的基底内。那些表面波沿基底从天线扩展出，直到它们到达基底的边缘，在该处它们或者被耗散或者耦合于导电结构内，诸如汽车玻璃联接到金属车体的位置。因此，将由天线辐射的大部分能量损耗，从而减小了天线的效率和性能。

表面波发生在电学厚基底（与波长相比）支持表面波的情形中。表面波能够由印制天线或嵌入式（flush）安装于基底的天线产生。这对于宽带天线而言能够尤其有问题，其中基底在某些频率下恰好是电气地厚的，并且在天线的操作带宽内的其它频率下是电气地薄的。表面波也能够由来自远距离源（即，不直接安装在所关心的结构上的源）的入射能量产生。表面波的存在能够导致不期望的散射、天线增益的减小，并且能够损坏或干扰相同结构上的其它敏感电子器件的操作。

全息和正弦调制的阻抗表面（impedance surface）已经被用于以实现定向辐射的方式控制表面波（慢波）。以正弦方式扰动合成表面波模式（bound surface wave）以产生缓慢泄漏和定向辐射。到目前为止，这些表面尚未被用作对单独的天线的整合或改造的处理。通常地，全息和正弦调制的表面是必须基于它们的激发源定制以实现指定的辐射角的天线本身。通常，出于该原因，它们被设计成控制横向磁（TM）模式和所需的接地基底。已经展示了不需要接地基底和控制横向电（TE）模式的全息天线的版本，但是它们需要改变基底的厚度以便实现辐射。

发明内容

本发明公开并描述了一种天线组件，其包括形成在电介质基底上的平面天线和形成在基底上并至少部分地围绕天线的频率选择性阻抗表面。该频率选择性阻抗表面接收由天线生成的沿电介质基底传播的表面波，其中阻抗表面通过将表面波能量转换为泄漏波辐射来减轻表面波的负面影响，并且还可能提供对天线的辐射增益方向图（radiation gainpattern）的一些控制。在一个实施例中，电介质基底是车辆玻璃，诸如车辆挡风玻璃。

本发明包括以下技术方案：

方案1. 一种天线组件，包括：

至少一个电介质基底；

形成在所述至少一个电介质基底的表面上的天线；和

形成在所述至少一个电介质基底的表面上并且至少部分地围绕所述天线的频率选择性阻抗表面，所述频率选择性阻抗表面接收由所述天线生成的沿所述至少一个电介质基底传播的表面波。

方案2. 根据方案1所述的天线组件，其特征在于，所述至少一个电介质基底是一个电介质基底，并且其中，所述天线和所述频率选择性阻抗表面形成在所述电介质基底的相同表面上或相对的表面上。

方案3. 根据方案1所述的天线组件，其特征在于，所述至少一个电介质基底是粘附于彼此的两个电介质基底，并且其中，所述天线形成在所述电介质基底中的一个的一个表面上，并且所述频率选择性阻抗表面形成在另一个电介质基底的一个表面上。

方案4. 根据方案1所述的天线组件，其特征在于，所述至少一个电介质基底是粘附于彼此的三个电介质基底，并且其中，所述天线形成在所述电介质基底中的一个的一个表面上，且所述频率选择性阻抗表面形成在所述电介质基底中的另一个的一个表面上。

方案5. 根据方案1所述的天线组件，其特征在于，所述频率选择性阻抗表面完全围绕所述天线。

方案6. 根据方案1所述的天线组件，其特征在于，所述频率选择性阻抗表面沿所有方向均是均匀的。

方案7. 根据方案1所述的天线组件，其特征在于，所述频率选择性阻抗表面是非均匀的，并且沿不同方向为由所述天线生成的信号提供不同的阻抗耦合。

方案8. 根据方案7所述的天线组件，其特征在于，所述频率选择性阻抗表面提供天线波束转向控制。

方案9. 根据方案1所述的天线组件，其特征在于，所述频率选择性阻抗表面是矩形的或环形的。

方案10. 根据方案1所述的天线组件，其特征在于，所述至少一个电介质基底是车辆玻璃。

方案11. 根据方案10所述的天线组件，其特征在于，所述车辆玻璃是车辆挡风玻璃。

方案12. 根据方案11所述的天线组件，其特征在于，所述天线被形成为邻近所述车辆的车顶，并且所述频率选择性阻抗表面电气地联接到所述车顶并部分地围绕所述天线。

方案13. 根据方案11所述的天线组件，其特征在于，所述频率选择性阻抗表面设在所述车辆挡风玻璃中的有色区域下。

方案14. 根据方案1所述的天线组件，其特征在于，所述天线是用于陆地无线电、蜂窝电话、卫星无线电、专用短程通信（DSRC）和GPS的通信系统的一部分。

方案15. 根据方案1所述的天线组件，其特征在于，所述天线包括透明导体。

方案16. 根据方案1所述的天线组件，其特征在于，还包括在与所述天线相同的平面上的金属接地平面，并且其中所述接地平面、所述天线和所述频率选择性阻抗表面全部一起制造。

方案17. 一种天线组件，包括：

车辆玻璃；

形成在所述车辆玻璃的表面上的共面波导（CPW）天线；和

形成在所述车辆玻璃的表面上并完全围绕所述天线的频率选择性阻抗表面，所述频率选择性阻抗表面接收由所述天线生成的沿所述车辆玻璃传播的表面波。

方案18. 根据方案17所述的天线组件，其特征在于，所述频率选择性阻抗表面沿所有方向均是均匀的。

方案19. 根据方案17所述的天线组件，其特征在于，所述频率选择性阻抗表面是非均匀的，并且沿不同方向为由所述天线生成的信号提供不同的阻抗耦合。

方案20. 一种天线组件，包括：

车辆挡风玻璃；

在邻近所述车辆的车顶的所述挡风玻璃的表面上形成的共面波导（CPW）天线；和

频率选择性阻抗表面，其形成在所述挡风玻璃的表面上并且电气地联接到所述车顶并部分地围绕所述天线，所述频率选择性阻抗表面接收由所述天线生成的沿电介质基底传播的表面波。

结合附图，根据以下描述和所附权利要求，本发明的额外特征将变得显而易见。

附图说明

图1是示出车辆挡风玻璃的车辆的前视图；

图2是示出车辆后窗的车辆的后视图；

图3是包括安装在玻璃基底上并由频率选择性阻抗表面围绕的天线的天线组件的等距视图；

图4是频率选择性阻抗表面单位单元的等距视图；

图5是包括圆形频率选择性阻抗表面的天线组件的俯视图；

图6是包括具有不同阻抗部段的圆形频率选择性阻抗表面的天线组件的俯视图；

图7是车辆的顶部部分的剖视等距视图，其示出形成在车辆挡风玻璃上的天线；

图8是包括天线和设在车辆挡风玻璃的边缘处的频率选择性阻抗表面的天线组件的俯视图；

图9是包括天线和形成为接地平面的一部分的频率选择性阻抗表面的天线组件的等距视图；

图10是包括印制在车辆玻璃上的频率选择性阻抗表面和印制在基底上并粘附于玻璃的天线的天线组件的横截面视图；和

图11是包括天线和印制在分开的基底上并且均粘附于车辆玻璃的频率选择性阻抗表面的天线组件的横截面视图。

具体实施方式

涉及包括安装在电介质基底上的天线和围绕该天线的频率选择性阻抗表面的天线组件的本发明的实施例的以下讨论本质上仅仅是示例性的，并且不以任何方式意图限制本发明或其应用或用途。例如，本文的讨论涉及天线适用于被安装于汽车玻璃。然而，如本领域技术人员将理解的那样，除了汽车结构之外，天线将针对其它电介质结构（诸如塑料）具有应用。

本发明提出了能够被施加在天线周围的工程处理的电磁表面处理部或“表层”（在本文中被称为频率选择性阻抗表面），其中所述处理部通过减轻由于表面波引起的能量损耗来允许印制天线的增益增强和辐射方向图成形。当处理共面波导（CPW）或共面带状线（CPS）天线时，本发明是特别有用的，因为表面处理部不需要天线印制于其上的电介质基底接地。用于减轻表面波的传统方法需要接地的基底或者需要改变电介质基底（诸如通过通孔、空气柱（air post）、分级厚度等）。

本发明通过将表面波能量转换为泄漏波辐射来减轻表面波的负面影响。本发明还允许通过增益增强和方向图平滑对辐射方向图的一些控制。本发明不同于过去提出的用于减轻表面波的方法，因为其能够被应用于其中对于CPW或CPS天线不存在接地基底、不需要通孔并且允许辐射TE模式的结构。本发明也不同于全息表面，因为全息表面需要表面性质的周期性调制以便通过周期性地扰动合成表面波模式来产生辐射。

本发明关注于减轻表面波并将它们转换成沿期望方向传播的有用辐射，同时维持相当全向的方向图。上述现有技术需要更多的物理空间，因为它支持慢波并且通过周期性地扰动该波来产生辐射。本发明使用快波，其对于产生非定向辐射和对于快速地从表面获得能量而言是更好的，其中需要更少的处理部面积。现有技术需要表面的阻抗必须周期性地变化以便实现辐射。本发明不需要周期性变化，根本不需要阻抗变化，因为即使表面阻抗沿整个处理部（未调制的）是恒定的，恰当地设计的有泄漏的阻抗表面也将辐射。

本发明提出了一组设计参数，其中表面处理部能够在不负面地影响天线输入匹配的情况下减轻表面波（特别地TE表面波）、改善沿期望方向的天线增益，以及平滑辐射方向图。此外，表面处理部在没有通孔、空气柱或电介质厚度改型的情况下并且在非接地基底上操作，所有这些均在传统表面波减轻技术中以某种形式存在。此外，当放置在非常大的基底（例如，汽车的前挡风玻璃）上时，并且在车辆的高度金属的环境中时，本发明的天线恰当地起作用。许多需要天线的行业更青睐更小的甚至隐藏的天线，这适用于汽车工业，因为用于许多无线服务的天线需要被整合于有限的空间内。如果天线形状被构造成透明导体，则天线将更不引人注目。

一般地，表面处理部由在不接地的电介质基底上的印制导电覆层组成。图制（patterning）（单位单元）中的变化是亚波长。处理部围绕天线以便“俘获”由天线引起的表面波并且再辐射该能量。当离开天线的表面波撞击表面处理部时，能量被发射至阻抗表面上并被转换为有泄漏的波能量。反射的任何能量将最终撞击在阻抗表面的另一部分上。对于本文中概述的实施例而言，天线的尺寸能够是2.9 cm×3.0 cm，表面处理部的外尺寸能够是200 mm×200 mm，操作的频率能够是5.9 GHz，并且窗玻璃被视为带有4 mm的厚度和〜5.6的相对电容率的微波基底。

覆层和基底一起被模拟为阻抗表面。由于电介质基底的不接地本质，所支持的表面波将是TE模式波。为了在波撞击在表面处理部上时将表面波转换为TE泄漏模式（leakymode），表面处理部需要使整个表面基底和导电覆层呈现为感应性的，如下表I中所示。实现该特征的一种简单方式是通过表面上的金属迹线的印制网格状结构。

表I

	感应性表面	电容性表面
			TM	合成波（表面波）	泄漏模式
TE	泄漏模式	合成波（表面波）

当切向波数k _t 小于自由空间波数k ₀ 时，出现泄漏波，其中：

. (1)

明显地，k _z ，即垂直于表面的波数将是实数，并且因此表示垂直于表面的辐射。k _z 的大小越大，垂直于表面的能量的泄漏速率越高。更高的泄漏速率对应于表面处理部所需的更少的面积和更不定向的方向图，即更宽的波束宽度。对于TE模式，k _z 通过以下关系与表面的阻抗相关：

(2)

改变表面的阻抗，即印制的几何构造将改变泄漏速率。为了使表面维持泄漏，表面阻抗值被限制为感应性的（具有jX的形式，其中X为正），同时维持快波（k ₁ <k ₀ ）。如果存在接地平面，则这些方程的微小变型允许控制TM模式。

一旦确定了期望的表面阻抗，就必须找到实现该阻抗的对应几何构造。这能够通过在全波本征模式求解器中扫掠几何构造以便找到具有与理想化的表面阻抗边界条件的反射性质相同的反射性质的几何构造来完成。

本发明的一个实施例包括应用于设计成安装在汽车窗玻璃内侧上的DSRC天线的表面处理部。天线和表面处理部可以由印制在聚酰亚胺膜上并安装于汽车挡风玻璃的铜组成。为了针对汽车玻璃制成透明天线，能够用诸如氧化铟锡（ITO）、银纳米线、氧化锌（ZnO）等的透明导体代替铜。

DSRC天线能够是带有在5.9 GHz下操作并辐射线性极化的单馈电（single feed）的单层共面天线。天线可以具有共面类型的几何构造，其中辐射器和接地平面导体被图制于薄的柔性膜基底（诸如铜聚酰亚胺膜）上，其最终被安装在用于最终安设的载体基底上。窗玻璃被认为带有4 mm的厚度和〜5.6的相对电容率的微波基底，其中4 mm的挡风玻璃厚度相比于针对DSRC频率在5.9 GHz的操作频率下的波长是电气地厚的。天线辐射器由共面波导馈电并且能够连接到同轴电缆。针对典型的挡风玻璃安装展示的DSRC天线具有3.0 cm的宽度×2.9的长度。CPW馈电结构具有诸如低辐射损耗、更少的耗散和与RF/微波电路的容易整合的优点，因此实现了微型混合或单片微波集成电路（MMIC）。

如上文所述，现代汽车通常配备有多个天线以提供多个无线和定位服务，诸如小区（cell）/ PCS、GPS、全球导航卫星系统（GNSS）、卫星数字音频无线电服务（SDARS）等。多个天线通常被封装在小外壳中并安装在车顶上。通常期望将天线从车顶移动或隐藏于用于汽车天线的挡风玻璃（或车窗玻璃）。造型问题通常禁止将多个天线罩或一个大的天线罩放置在车顶上。通过使用将与车窗玻璃适形地安装的本发明的薄膜天线克服了造型问题。还可以必要的是，天线是几乎透明的，以使驾驶员或乘客的视觉模糊性最小化。

为了将天线完全地整合在挡风玻璃上，优选类型的天线结构是共面结构，其中天线和接地导体均印制在相同的层上。由单个天线引起的表面波可以干扰也安装在相同的挡风玻璃上的其它天线的操作。同时，表面波的存在指示辐射天线不实现最高的可能增益，其中天线具有低效率。

所提出的发明解决了与共面结构天线技术方案相关联的上文讨论的问题。所提出的天线的一些优点包括沿期望方向的天线增益的改进、平滑辐射方向图、在期望频带上的良好阻抗匹配，即，不负面地影响天线匹配、没有陶瓷天线基底、使用标准PCB制造工艺容易地制造，并且能够在制造之前直接整合于天线设计内，或者在稍后的时间改造于汽车玻璃上。

所提出的发明通常涉及用于控制由平面天线或其它电磁源激发的表面波。如本文详述的本发明在不需要用于表面处理部的接地基底的情况下操作。天线接地平面能够被印制在与天线相同的表面上（共面格式），从而消除对于接地的电介质基底或基底改型的需要。如果存在接地的基底（例如，用于除了安装在挡风玻璃上之外的应用），则能够对设计理论和程序作出轻微修改以设计对该环境有效的表面处理部。

本发明与用于车辆的挡风玻璃或车窗玻璃整合（或印制）天线直接相关，并且其也应当有用于其它类型的飞行器。本发明应当特别有用于在传统的天线整合位置（诸如车顶）中带有有限的空间（real estate）的车辆。本发明的天线最终能够使用透明导体和窗玻璃整合的天线来实现。如果在车顶的遮蔽区域中实现，则也可能使用不透明导体来实现本发明的天线。本发明具有能够围绕已经整合于车辆内的天线改造或放置的附加的灵活性。

通过对天线应用处理部，能够减轻表面波并且改善天线的性能。在期望的角度处改善增益，并且使辐射方向图平滑。此外，遏制了（contain）表面波，从而防止它们干扰其它装置，并且能够维持输入匹配。

表面处理部的优化能够被用于在特定角度下定制辐射或在特定频率下调谐回波损耗。通过制成不均匀的表面，即沿表面变化的单位单元能够实现更多的控制。也能够使用更复杂的张量几何构造（张量阻抗表面）。然后，由与切向电场和磁场相关的矩阵给出边界条件，并且可能控制天线极化。用这种适应性，可能制成使设计者的控制和散射表面和泄漏波的能力最大化的各向异性和不均匀的表面处理部。使用表面阻抗的周期性调制以便散射表面阻抗从而散射表面波也是可行的选择，但是需要更多的空间。

如果应用和平台支持复杂性，则表面处理部能够在理论上被制成可调谐的。如上文所述，表面处理部也能够由透明导体制成。对于汽车应用而言，天线的透明度必须优于70％。

下文描述上文所讨论的包括频率选择性表面处理部的类型的天线结构的示例。图1是包括车身12、车顶14和挡风玻璃16的车辆10的前视图，并且图2是车辆10的后视图，其示出后窗18。

图3是天线组件20的等距视图，天线组件20包括天线22，诸如共面波导（CPW）或共面带状线（CPS）天线，其配置在电介质基底24（诸如汽车玻璃）上。天线22旨在表示适用于本文所讨论的目的的任何平面天线，诸如DSRC天线、AM/FM天线、GPS接收器天线、蜂窝天线等。在一个非限制性实施例中，天线22以高于4 GHz的频率操作。如上文所讨论的，通过天线22的操作在电介质基底24中生成表面波，这降低了天线22的功率和性能。为了减少表面波的影响，本发明提出提供频率选择性阻抗表面26，其形成于基底24并且限定天线22位于其中的开放区域28。频率选择性表面是用于产生反应表面的装置，并且通常是电介质基底上的周期性金属图案（pattern）。频率选择性表面在本领域中通常是已知的并且具有各种配置。例如，频率选择性表面能够包括带有与基底24中的表面波相互作用的内部蜿蜒部的回路的阵列。

取决于所关心的频带、基底24的介电常数ε_r、基底24的厚度等，能够提供用于表面26的各种类型的相互作用的导体。图4是包括形成在电介质基底38上的交叉导体34和36的频率选择性阻抗表面32的单位单元30的等距视图。单位单元30将以期望的配置遍及整个频率选择性阻抗表面26重复，其中导体34和36的宽度、基底38的介电常数ε_r、基底38的厚度等等全部进入针对具体天线22的设计内。

频率选择性阻抗表面26能够被设计为耗散电介质基底24中的表面波，使得它们不行进到基底24的边缘，或者被设计为其中表面波相长干涉以结合天线信号生成天线功率的梯度（gradient）。这帮助防止表面波与可以围绕基底24（诸如车顶14）的导体相互作用，这可以通过减少信号零位（null）来引起波的相消干涉和信号功率的损耗。

注意，对于某些实施例，天线组件20可以处于车辆玻璃上位于车辆驾驶员需要看透的区域中的位置处。在这些实施例中，形成天线22和频率选择性阻抗表面26的导体能够由透明导体制成，其中的许多是本领域已知的。在替代实施例中，基底24可以是其它装置的一部分，诸如房屋上的建筑玻璃，其中构成天线22和频率选择性阻抗表面26的导体在玻璃贴膜（tinting）等后方。

在一个实施例中，频率选择性阻抗表面26沿所有方向并且遍及整个表面26具有相同的周期性。然而，其它设计可以需要导体的配置沿不同方向提供与信号的不同相互作用。例如，频率选择性阻抗表面26能够被设计为使得当表面26更远离天线22时，表面26不同地与基底24中的表面波相互作用，这允许天线波束的波束转向控制（beam steering）。例如，可以期望使天线波束转向上以用于卫星无线电、横穿以用于蜂窝电话等。例如，如果天线组件20在车辆10的具有显著曲率的后窗18上，则频率选择性阻抗表面26能够被设计成相对于车辆10的行进方向更加水平地引导天线波束，这能够增加通信范围。

如所提及的那样，频率选择性阻抗表面26的设计能够是专用于所关心的具体基底和频带的应用和期望的波束转向控制。图5是类似于天线组件20的天线组件40的俯视图，其中同样的元件由相同的附图标记表示。在该实施例中，频率选择性阻抗表面26被替换为圆形并限定圆形中央开口44的频率选择性阻抗表面42。如天线组件20那样，频率选择性阻抗表面42包括各向同性的单位单元或贯穿表面42是均匀的。

图6是类似于天线组件20的天线组件50的俯视图，其中同样的元件由相同的附图标记表示。在该设计中，频率选择性阻抗表面26被如图所示的圆形的并且限定了天线22位于该处的中央开口54的频率选择性阻抗表面52代替。在该设计中，频率选择性阻抗表面52沿所有方向均不是均匀的，而是被分成段56，在此为八个段，其中段56中的每一个均具有不同的阻抗值Z₁-Z₈，使得在电介质基底24中传播的表面波在每个部段56中均不同地相互作用以便波束转向控制等。每个部段56中的导体均能够改变，诸如改变导体34和36的宽度，以提供不同的期望阻抗。

图7是车辆60的顶部区域的剖视等距视图，其示出金属车顶62和车辆挡风玻璃64。在该实施例中，天线组件66设在挡风玻璃64的顶部区域处并且包括邻近金属车顶62定位的天线68，如图所示。着色的遮蔽区域70被示出在挡风玻璃64上并且环绕天线68，其中遮蔽区域70设在大多数现代车辆上。在该设计中，频率选择性阻抗表面结合形成共面接地平面的车顶62的金属一起被设计。

图8是包括代表天线68的天线82的天线组件80的俯视图，其示出如何能够相对于代表车顶62的共面接地平面86配置频率选择性阻抗表面84。在该实施例中，表面84的大小被减小到表面26的大小的一半，其中接地平面86防止在该位置处对表面84的需要。

对于上文讨论的实施例，挡风玻璃64处于与车顶62不同的平面上。在替代实施例中，其中天线可以处于除了车辆挡风玻璃或后窗之外的不同类型的玻璃上，接地平面和玻璃可以位于同一平面上，其中接地平面可以实际上被图制在相同的基底上。该实施例在图9中图示，其示出包括诸如玻璃的电介质基底92的天线组件90的等距视图。天线组件90包括共面接地平面94，电气地联接到接地平面94的天线96和电气地联接到接地平面94并且围绕天线96的频率选择性阻抗表面98。在该设计中，也能够采用可以形成接地平面94的导电印制技术以形成天线96和表面98。

在其它实施例中，天线和/或频率选择性阻抗表面可以设在除车辆玻璃之外的基底上，例如，其中基底之一可以是车辆玻璃，且另一基底可以是柔性粘合剂背衬的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜，或者其中天线和频率选择性阻抗表面被设在不同的基底上，并且两个基底均以多层配置被粘附于车辆玻璃。

图10是天线组件100的横截面视图，其图示这种类型的一个非限制性实施例。天线组件100包括电介质基底102，诸如车辆玻璃，在其上印制、涂覆或以其它方式制造频率选择性表面104，其中表面104具有半圆形形状。薄膜基底106（诸如剥离式粘合片）在频率选择性阻抗表面104上粘附到基底102，并且包括印制、涂覆或以其它方式制造于其上的天线108。

图11是天线组件110的横截面视图，其图示这种类型的另一非限制性实施例，其中天线组件110包括诸如车辆玻璃的电介质基底112。诸如剥离式粘合片的薄膜基底114粘附于基底112并且包括印制、涂覆或以其它方式制造在其上的频率选择性表面116，使得表面116面对基底112并且定位成抵靠基底112，其中表面116具有半圆形形状。诸如剥离式粘合片的薄膜基底118粘附于基底114并且包括印制、涂覆或以其它方式制造在其上的天线120，使得天线120与表面116相对地面向基底114并且定位成抵靠基底114。在另一实施例中，基底114和118的位置能够倒转。

前述讨论仅公开和描述了本发明的示例性实施例。本领域技术人员将容易地从这种讨论以及从附图和权利要求中认识到，在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，能够在其中作出各种改变、改型和变型。

Claims (10)

1.一种天线组件，包括：

至少一个电介质基底；

形成在所述至少一个电介质基底的表面上的天线；和

形成在所述至少一个电介质基底的表面上并且至少部分地围绕所述天线的频率选择性阻抗表面，所述频率选择性阻抗表面接收由所述天线生成的沿所述至少一个电介质基底传播的表面波。

2.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述至少一个电介质基底是一个电介质基底，并且其中，所述天线和所述频率选择性阻抗表面形成在所述电介质基底的相同表面上或相对的表面上。

3.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述至少一个电介质基底是粘附于彼此的两个电介质基底，并且其中，所述天线形成在所述电介质基底中的一个的一个表面上，并且所述频率选择性阻抗表面形成在另一个电介质基底的一个表面上。

4.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述至少一个电介质基底是粘附于彼此的三个电介质基底，并且其中，所述天线形成在所述电介质基底中的一个的一个表面上，且所述频率选择性阻抗表面形成在所述电介质基底中的另一个的一个表面上。

5.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述频率选择性阻抗表面完全围绕所述天线。

6.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述频率选择性阻抗表面沿所有方向均是均匀的。

7.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述频率选择性阻抗表面是非均匀的，并且沿不同方向为由所述天线生成的信号提供不同的阻抗耦合。

8.根据权利要求7所述的天线组件，其特征在于，所述频率选择性阻抗表面提供天线波束转向控制。

9.一种天线组件，包括：

车辆玻璃；

形成在所述车辆玻璃的表面上的共面波导（CPW）天线；和

形成在所述车辆玻璃的表面上并完全围绕所述天线的频率选择性阻抗表面，所述频率选择性阻抗表面接收由所述天线生成的沿所述车辆玻璃传播的表面波。

10.一种天线组件，包括：

车辆挡风玻璃；

在邻近所述车辆的车顶的所述挡风玻璃的表面上形成的共面波导（CPW）天线；和

频率选择性阻抗表面，其形成在所述挡风玻璃的表面上并且电气地联接到所述车顶并部分地围绕所述天线，所述频率选择性阻抗表面接收由所述天线生成的沿电介质基底传播的表面波。