CN110537291A - 低剖面天线——共形 - Google Patents

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W.穆约斯
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Abstract

一种在AM/FM、3G和4G蜂窝式、WiFi、蓝牙、卫星和5G频带中操作的天线组装件。所述组装件经由与运载工具、诸如客车的（多个）外表面共形的体积辐射元件来提供宽带宽、取向相关的定向天线。所述体积天线元件可以此外由嵌入式组件来控制，和/或由可控的地面元件所围绕。在一个应用中，所述天线可以用于检测人接近以例如操作仅仅某些门锁的方向。

Description

低剖面天线——共形
对相关申请的交叉引用。
技术领域
本专利申请涉及天线，并且更具体地涉及适合用于跨宽范围的频率而操作的低剖面、共形天线阵列，所述宽范围的频率包括AM/FM、3G/4G、蜂窝式、Wi-Fi、蓝牙、GPS、卫星无线电以及甚至所提出的5G无线和运载工具（vehicle）到运载工具频带。
背景技术
天线长久以来已被附连到运载工具的某些部分并且甚至被嵌入在运载工具的某些部分中。一种常见的途径将天线实现为被沉积到后窗户上的导电线迹线。然而，窗户天线有缺点，诸如在窗户外的减小的可见度、方向灵敏性、以及由于随着时间的日照所致的降级。所谓的鲨鱼鳍型天线自九十年代后期已经开始使用。这些顶部装配的组装件，在长度上近似6英寸左右被包封在空气动力学或其他在视觉上令人愉快的外壳中。然而，鲨鱼鳍从运载工具主体突出，并且其缩短的长度有时损害接收。
由多个辐射元件所形成的定向天线可以在所选的方向上提供集中的信号或波束，以增大天线增益和方向性。但是由于运载工具设计通常取决于式样，所以众多突出天线的存在不是合期望的。定向天线阵列通常具有复杂的形状和大的尺寸，从而使得它们难以封装在运载工具中。
还优选的是隐藏天线组件以保护它们免受元件影响，并且保持运载工具美观。为了隐藏天线，可能被认为合期望的是将辐射元件定位在运载工具的金属板主体下面或与运载工具的金属板（sheet metal）主体共形。然而，金属板的大的宽阔区域的存在通常被认为不利地影响天线性能。
发明内容
可以使用通过频率相关的阻抗元件、诸如曲折线馈送的平面体积导体来提供小型化天线。通过以适当的配置来布置这些组件，可以在宽的带宽之上被动地和/或自动地优化天线的电气性质。在一个布置中，被安置在导电腔之上的导电表面充当主辐射体，并且其他组件、诸如曲折线组件被嵌入在导电腔内或被耦合到导电腔。该途径在运载工具应用中特别有用，因为没有任何天线部分需要突出超过运载工具的蒙皮（skin）。所述途径还可以适合于无线设备和膝上型计算机等等，其中天线高度可以被最小化。
在一个特定的实现方式中，根据本文中的教导所构造的天线阵列包括四个圆极化、取向无关的子阵列，其典型地处于方形配置。每个取向无关的子阵列可以对右手圆极化（RHCP）和/或左手圆极化（LHCP）能量进行响应，其中分离的端口用于每个极化。可以通过生成正交的正弦和余弦波束来提供多样性，所述正交的正弦和余弦波束可以通过减去对角并置的取向无关的阵列元件来被创建。操作模式可以在RHCP和LHCP端口处提供四个正交的、同时的单向波束0、90、180和270度。
在一些实现方式中，波束形成阵列，其可以由各自在方向上可控制的体积元件的两个或更多子阵列组成，此外由充当可控制的地面元件的一个或多个附加导电表面围绕。无源可重配置的表面阻抗可以作为在中央阵列与（多个）地面元件之间的频率相关的耦合件而操作。周围的地面元件可以此外利用无源可重配置的耦合件而被连接到腔壁。
低剖面结构可以位于极邻近于运载工具顶或车尾行李箱的金属板处，并且被集成在非金属天线罩内。
附图说明
以下描述涉及附图，在所述附图中：
图1A、1B和1C是共形、低剖面天线结构的视图。
图2图示了每个四重子阵列本身如何是取向无关的阵列元件，以及整个阵列结构如何也可以是在不同频带中操作的取向无关的结构。
图3A、3B和3C示出了AM/FM配置。
图4图示了被嵌入在运载工具的顶中的阵列结构。
图5A、5B和5C图示了当所述结构被布置成激励支撑运载工具顶的金属柱的时候的可得到的增益。
图6图示了如何可以馈送分离的取向无关的子阵列。
图7A、7B、7C和7D示出了所述结构的3D顶部以及x侧和y侧视图。
图8是四元件取向无关的子阵列的示意图。
图9示出了如何可以为给定的极化同时生成在依次的北、南、东和西方向中的四个高波束。
图10是示出了阻抗的史密斯图。
图11是从600MHz到3800MHz的电压驻波比（VSWR）图。
图12示出了在单极模式中的频率扫描效率。
图13示出了在经组合的四重方向模式中的频率扫描效率。
图14示出了在单极模式中的频率扫描方向性。
图15示出了在经组合的方向模式中的频率扫描方向性。
图16A-16D图示了针对不同频率的单极方位角（azimuth）图案。
图17A-17D示出了在单极模式中的仰角（elevation）图案。
图18A-18D示出了在单极模式中的3D极性图案。
图19A-19D示出了在单极操作模式中的3D极性图案。
图20A-20D示出了在四重方向组合的模式中的方位角图案。
图21A-21D示出了方向组合的极性图案。
图22A-22D因此仍为另外的相当方向组合的图案。
图23比较可比的鲨鱼鳍型天线的性能。
图24比较在本文中所述的低剖面取向无关的阵列与鲨鱼鳍型天线的情况下可得到的水平增益。
图25是本文中所述的天线阵列的优点中的一些的列表。
图26图示了共形天线的另一实现方式。
图27是横截面视图。
图28是另一横截面视图。
图29是另一实现方式。
图30是图29的横截面视图。
图31是波束形成子组装件。
图32图示了天线阵列的使用。
具体实施方式
图1A是低剖面共形天线（在本文中被称为LOPAC或CALPRO天线结构）的等距视图。所述结构包括被布置在多个4×4阵列中的多个平面导电表面或片块1000。如在图1B和1C的分解视图中所示，导电表面被设置在腔1020之上的参考平面1010中或其近旁。可选的对辐射透明的封盖或天线罩1070可以被安置在片块1000之上。
可以通过运载工具主体组件、诸如顶的垂直导电壁和和/或并入部分来限定腔1020。多个频率选择性耦合元件1050、诸如曲折线将片块连接到彼此，和/或连接到周围的运载工具表面或腔壁。这些选择性耦合件用于跨许多不同频带来对结构调谐。例如，在一个实施例中，图1A中所示的单一结构能覆盖AM/FM、3G和4G蜂窝式、卫星、Wi-Fi、蓝牙、GPS、5G蜂窝式、以及运载工具到运载工具（V2V）频带。整个结构可以采取以5.125" x 5.125" x0.5"的组装件的形状因数。
在所图示的配置中，16个单独的片块1000被布置在一组四个的四个群组中，以提供取向无关的体积天线阵列。该类型的天线阵列在我们先前的专利中被描述，诸如题为“Low-Profile, Very Wide Bandwidth Aircraft Communications Antennas UsingAdvanced Ground-Plane Techniques”的美国专利9,147,936，以及2016年11月29日提交的、题为“Super Directive Array of Volumetric Antenna Elements for WirelessDevice Applications”的申请号为15/362,988的美国专利申请，以及2016年12月12日提交的、题为“Volumetric Antenna Element Array for 4G 5G Bluetooth WIFI GPSSatellite”的申请号为62/432,973的美国专利申请，全部所述专利的完整内容特此通过引用被并入。
被设置在单独片块中的一个或多个的顶表面上的是被设计成在5G频带中操作的圆形阵列结构1100。这些体积、圆柱形结构可采取圆形阵列的形式，如在通过引用被并入在本文中的共同待决的美国专利申请15/362,988和62/432,973中所描述的。圆形阵列可位于内部拐角处，在每个子阵列中的四个片块相会的地方近旁。而且，每个片块可充当用于5G圆形阵列中相应一个的地面。
如图2中所示，四个相邻片块的每个群组本身是“四重”子组装件，其是取向无关的体积天线。16个片块可以因而被配置成提供四个子阵列，其中每个子阵列具有以4G和/或WIFI频率操作的四个辐射元件。诸如曲折线之类的频率选择性耦合件可以用于将每个子阵列中的片块连接在一起，使得它们在其他频率范围下、诸如在比每个片块1000的4G频率更低的3G频率下是响应性的。此处，在左上方被圈住的四个元件可以通过频率选择性耦合件而被短接在一起。同样地，四个元件的其他三个群组可以被短接在一起。结果是在较低频率范围下响应性的四元件取向无关的阵列。
其他频率选择性耦合件确保16个片块全部在其他频率下被短接在一起，以提供有效的单个导电片块。可以在AM/FM频率下使用该配置。
该共形、多嵌套阵列配置可以提供跨600MHz到3800MHz范围的操作，如在以下将更详细地明显的。可提供半球形或单极图案，以及多个且同时的天线波束。还可以提供方向、极化和空间多输入多输出（MIMO）能力。
图3A、3B和3C示出了用于在AM/FM频带中的操作的配置。图3A是类似于图1A的等距视图。如在图3B的横截面视图中所示的，由运载工具的顶或其他金属表面、诸如汽车行李箱、车尾行李箱、引擎盖或挡泥板来提供参考平面2000。腔2010被设置在参考平面下面。天线辐射元件2020在腔之上与参考平面成直线，或以其他方式处于相对于所述参考平面的所限定的定位中。曲折线2040或其他频率选择性连接（在图3C中被详细示出）在AM和FM频带中的这样的频率下是响应性的，以充当短接，并且将所有16个导电元件连接在一起。在中心处或中心近旁提供单个馈源（feed）点。如在图3C的细节中所示，示例曲折线可以是一个或多个可调谐的可变阻抗传输线结构，其将天线无源地连接到运载工具的周围结构，从而允许激励运载工具本身。该类型的操作的更多讨论在2016年12月12日提交的、序列号为62/432,988的、题为“AM/FM Directional Antenna Array for Vehicle”的我们的共同待决的美国专利申请中被描述，所述专利申请的完整内容特此通过引用被并入。顶和支撑顶的柱变成AM/FM辐射结构的部分。
图4是被嵌入在运动型多用途运载工具的顶的后部分中的CALPRO天线结构1500的图示。
图5A、5B和5C示出了来自对如下结构进行模拟的结果：所述结构激励运载工具的垂直柱，以及结果得到的可用的方向性。激励来自底部的阵列将运载工具的驾驶室变成体积定向天线。预期近似五dBi的增益，其具有接近-30 dBi的零点。当利用CALPRO而从顶部馈送的时候，类似的途径是可能的。
如果汽车是敞篷的或具有遮阳顶（或可以是覆盖整个顶的行李架），那么代替于在顶上使用一个CALPRO，人员可选择两个CALPRO天线，一个在引擎盖上并且一个在车尾行李箱上，一齐操作。事实上，对于任何地面运载工具（或航空器），人员可具有一齐操作的多个CALPRO（即其阵列），用以确保完整的球形覆盖。
图6示出了被配置用于在诸如700-900MHz或3G蜂窝式之类的频带中操作的阵列。在该模式中，具有四个辐射元件2510的每个群组2500与按照在先各图的曲折线结构相组合。然后利用被设置在参考平面2550下面的相应馈源结构2520来为这些子组装件中的每一个进行馈送。四个馈送装置单独地激励四个辐射元件。中心馈源2570还可以提供单向模式。
图7A、7B、7C和7D是该布置的三维等距、顶部以及X-和Y-侧视图。
有可能提供如下的LOPAC四重阵列的方向操作。参考图8，可以通过同时使用图9中所示的组合网络的四元件取向无关的天线阵列来生成定向波束。可选的极化开关矩阵可以用于提供右手圆形（RHCP）以及左手圆形（LHCP）极化部分中的每一个。每个极化矩阵可以如在以上引用的我们的共同待决的美国专利申请15/362,988中所描述的那样（特别地参考其中图9A-9H以及图8A-8C中的开关矩阵配置）。
更具体地，四个取向无关的片块元件（如在本文中的图8中被标注为A、B、C和D）可以与180°混合物2600以及90°四重物2610组合，以在依次的N、S、E、W方向上生成四个高增益波束。通过使用图9中所示的组合网络而同时生成波束。
如果为右手（RH）和左手（LH）极化中的每一个提供分离的极化网络，则来自A、B、C和D片块的相应输出可以各自被应用到相应的组合网络，以在N、S、E、W方向上同时生成RH和LH模式二者。
可以通过用以下方式向A、B、C、D应用相位权重而生成用于RH和LH极化二者的单极图案：
该加权方案为LH和RH极化二者产生全向图案，其中在顶峰处具有零点，并且在地平线处具有最大增益。
还可以通过减去对角并置的元件A-D和B-C来同时生成正交的正弦和余弦模式。A、B、C、D的RH和LH极化输出二者被应用，从而引起四个正交输出：
当然，如果不期望极化，那么可以消除极化网络。
可以为3G和4G操作模式二者中的嵌套配置中的每一个提供图9的组合网络。因此，例如3G配置（其中每个子阵列的四个元件被短接在一起）可具有图9的其自己的组合网络；并且4G配置（其中4个阵列各自具有四个导电元件A、B、C、D）可以将四个组合网络用于RH和LH极化端口中的每一个。
图10示出了用于LOPAC天线（在该图中以及在其他图中被称为CALPRO天线）的史密斯图。
图11图示了在600到3800MHz的范围之上的电压驻波比（VSWR）。如跨预期操作范围所见的相对均匀的性能。以下各图中的若干图示出了单极模式和方向模式的模拟的结果。
例如，图12示出了在单极操作模式中的频率扫描效率。
图13示出了在经组合的方向中的频率扫描效率。
图14图示了单极模式中的增益，并且图15图示了在方向模式中的增益。
图16A、16B、16C和16D示出了在单极操作模式中在四个频率（700、1575、2500和3800MHz）下的仰角图案。图17A、17B、17C和17D是相同频率下的方位角图案。
图18A、18B、18C和18D以及图19A、19B、19C和19D示出了在相同配置中的3D极性图案；注意到一般半球形的覆盖区域其是有可能的。
图20A-20D、21A-21D以及22A-22D是用于在方向模式中操作的对于方位角和3D极化的类似图。
图23比较针对3G、LTE、和Wi-Fi操作的常见“鲨鱼鳍”类型天线的典型性能及其预期的峰值增益值。
图24图示了与典型的鲨鱼鳍相比、在本文中所述的天线结构的情况下可能的性能改善。
图25是天线相对于其他四重缝隙（slot）阵列的优点的图。
总而言之，通过使用本文中所述的定向天线而带来若干益处。这些包括在蜂窝式、3G、4G和其他频率下的定向接收。可预期相比于常规天线的信噪比中的近似10至16dB增加。结果可提供在更少的死区下更快的数据连接。用于在WiFi和卫星无线电频率下检测信号的增加的能力还提供接收品质中的预期提升。类似地，在以更少噪声从更大距离处的更多站接收信号的能力的情况下，AM/FM操作应当改善。
我们已经描述了具有低剖面的共形天线，其包括四嵌套的取向无关的阵列子组装件。所述结构可同时响应于右手圆极化和左手圆极化的波束，从而为每个极化提供分离的I/O端口。多样性可以设有通过减去对角相对的辐射体而创建的同时的双向正交正弦和余弦波束。
可替换的实现方式
在一个特定的实现方式中，本文中所述的天线阵列是低剖面、共形、宽带宽、超级指向性取向无关的天线阵列，其具有一个或多个受控的地面元件。在图26中所示的一个实现方式中，取向无关的定向天线阵列160适合用于使用在运载工具、诸如乘客运载工具中。天线阵列160包括多个子阵列1600-1、1600-2、1600-3、1600-4。每个子阵列1600包括多个一般圆柱形、体积、辐射元件1605，其具有被两个或更多寄生元件围绕的中心驱动的元件。寄生元件可以被布置在围绕主要地面1601之上或与其相邻的中心元件的圆圈中。寄生元件可以各自被控制，诸如在软件下，用于提供不同的极化和/或相对低的方向性波束形成。
单独的圆柱形元件1605中的每一个可以是圆柱体，或具有多个平坦侧边的近似圆柱体的结构。元件1605包括一组四分之一圆区段，所述四分之一圆区段提供一对交叉偶极子。针对每个交叉偶极子的馈源然后可以进而被馈送到波束形成电路。在一个实现方式中，偶极子元件包括在圆柱体的顶部、圆柱体的侧边上的三角形或饼形状的片块，和/或在底部上的饼形状的片块。理解到，元件1605可以是导电材料的单个片块，或可以是与曲折线和/或电容互连的两个片块。
如图26中所示，来自子阵列1600-1、1600-2、1600-3、1600-4中每一个子阵列的中心元件通过相应的延迟装置1610-1、1610-2、1610-3和1610-4而被连接到公共馈源1620。延迟装置1610还可以是受软件控制的（诸如通过基于微处理器或硬连线的逻辑控制器，未被示出），用于提供整个阵列160的相对较高方向性波束形成。用于该类型的圆柱形、取向无关的可操纵的天线阵列的配置，以及可能的极化和波束形成电路，在所发布的美国专利9,118,116和 8,988,303、以及在2016年11月29日提交的共同待决的美国专利申请15/362,988、以及在2016年12月12日提交的美国专利申请62/432,973中被进一步详细描述，全部所述专利和专利申请特此通过引用被并入。
阵列160可以进一步被安置在可控或经调谐的地面结构1800的中间，所述地面结构1800由围绕主要地面1601的一个或多个相邻的导电表面1630、1640形成。经调谐的地面1800提供均匀的全向反射表面以维持稳定的天线方向图。如果阵列160将在没有经调谐的地面1800的情况下被装配在金属运载工具顶的中心，则顶边缘的不连续性可以其他方式使结果得到的天线方向图扭曲。
更具体地，一个或多个环形导电表面1630、1640围绕阵列160并且充当可切换的地面元件。无源可重配置的表面阻抗1690作为在中央阵列160的部分、诸如地面1601与周围的（多个）地面元件1630、1640之间的频率相关的耦合件而操作。周围的地面元件1630、1640可以此外利用无源可重配置的耦合件（在图27中示出）而被连接到腔壁。
中心辐射阵列160从可控的地面1800解耦，以用于通过使用无源、频率相关的耦合件1690而在感兴趣的相对高的辐射频率下操作。周围的地面元件1630、1640以频率相关的方式被耦合到中央阵列，因而仅仅在频率减小时变得耦合并且活动。在辐射频率减小时，当达到（多个）最低设计频率范围的时候，活动的地面表面逐渐扩张以最终包括结构的表面1601、1630、1640。
频率相关的耦合件1690可以通过使用曲折线结构而被实现。曲折线结构可采取各种形式，诸如被设置在导电表面之上的互连的、交替的、高和低阻抗区段。频率相关的耦合件还可采取可变阻抗传输线（VITL）的形式，所述可变阻抗传输线（VITL）包括曲折金属传输线，其具有逐渐减小的区段长度，具有散布的介电部分来隔离导电片段。VITL结构的特定实施例可以此外包括电活性致动器，其变更在介电层和金属层之间的间隔，以提供可调谐的可变阻抗传输线（TVITL）。通过引用被并入本文中的美国专利9,147,936更详细地描述示例天线阵列、频率相关的耦合件、以及周围的可控地面。
如图27中所示，阵列160可以典型地被装配在运载工具主体板材（panel）、诸如顶、引擎盖或车尾行李箱的表面200内或其下方。可以通过将阵列160安置在腔1950中而使阵列160的安装与顶表面共形。频率相关的耦合件1690、诸如曲折线可以将地面1640耦合到腔1950的一个或多个导电侧壁。可替换的布置是将每个子阵列、或甚至每个圆柱形辐射元件安置在其自己的腔中，如图28中所示。
腔1950或（多个）腔可以通过如下来被形成：切掉金属运载工具主体板材的一区段或（多个）区段，并且利用与板材表面的其余部分共形的封盖或插入物210来覆盖腔。插入物210应当由对射频透明的材料、诸如塑料、纤维玻璃或某种其他电介质来形成。在其他实施例中，整个主体板材200、210本身可由塑料、纤维玻璃或某种其他介电材料的均匀薄板形成。
地面表面1601、1630、1640可以按照图27而被设置在元件1600下面，或按照图28被设置在它们上方（其更靠近于封盖210或与封盖210对齐）。
在其他实现方式中，阵列160可以被嵌入在透明主体板材、诸如顶窗中。在那种配置中，天线元件的辐射表面可以由光学透明的、导电材料、诸如氧化铟锡（ITO）、金属涂覆的玻璃、石墨烯膜等等形成。
在其他实施例中，如图29中所示，辐射阵列190可以由子阵列102-1、102-2、102-3、102-4形成，所述子阵列各自采取具有四个面对的三角形导电区段的一般矩形（或其他四边形）辐射结构的形式。三角形区段被电连接成两个交叉的领结结构。波束形成电路（没有被示出但是在通过引用被并入的其他专利和申请中被描述）提供取向无关的操作。利用导电表面的该布置，可以通过使用平面、共形的结构在从地平线到顶峰（或最低点，取决于安装取向）的半球辐射图案中提供覆盖。正如图26实现方式一样，一个或多个周围的地面1630、1640选择性地被耦合到阵列。
如图30中所示，该版本的阵列190还可以被设置在导电腔内。在该实现方式中，频率相关的耦合件1690还被设置在最外的周围的地面1640与腔壁之间。
取向无关的天线可以被缩放以支持以所期望的频带处的射频（RF）通信。可以合期望的是：在不同的频带、诸如广泛使用的4G或5G蜂窝式、WiFi、GPS或蓝牙频带上创建同时、任意的波束。如图31中所示，体积元件的阵列可以被配置有用于每个频带的分离的波束形成器1901、1902、1903、1904。相应的带通滤波器1911、1912、1913、1914和电抗拆分器（reactive splitter）1921、1922、1923、1924可以成直线地被插入在波束形成器与阵列元件之间。
取向无关的定向天线阵列190还可以与如下系统一起使用：所述系统控制它驻留在其中的运载工具的一个或多个方面。在一个这样的使用中，阵列190与定向寻找（DF）、到达角（AOA）或距离测量（测距）电路或合适的经编程的数字处理器一起被使用。在图32中所示的一个示例中，这样的运载工具中系统700可以使用定向天线190来确定在运载工具720外部的另一设备710的位置，包括行进方向705。其他设备720可以是由运载工具720的经授权的用户740控制的智能电话、钥匙扣、或其他射频设备。运载工具中系统700于是基于所检测的移动方向705来控制运载工具720的某种操作方面。例如，当用户740在方向705中朝向运载工具720的某个半径或周界内的驾驶员侧行进的时候，系统700可解锁驾驶员侧的门750，但是不解锁其他门或车尾行李箱。在另一场景中，当经授权的用户740从运载工具走开的时候，或当未知用户740接近经解锁的运载工具720的时候，运载工具门750可锁定。
虽然各种装置和方法已经特别地参考其示例实施例被示出和描述，但是本领域技术人员将理解到，在其中可以做出在形式和细节方面的各种改变，而不偏离所附权利要求所涵盖的（多个）发明的范围。

Claims (5)

1.一种用于在运载工具中使用的天线，包括：
具有导电壁的腔；
被设置在位于所述腔上方的参考平面中的多个辐射表面，使得每个辐射表面包括具有四个侧边的四边形表面，其中四个四边形表面的群组包括取向无关的辐射体，并且使得多个取向无关的辐射体被设置在另外的具有四个的群组中，从而提供至少十六个四边形表面，其中辐射表面此外以所限定的图案来被设置，使得所选取向无关的辐射体的所选四边形表面的至少一个侧边与参考平面内的另一取向无关的辐射体的另一四边形表面的至少一个侧边平行地对齐，
多个频率相关的耦合件，每个频率相关的耦合件被设置在所选的取向无关的辐射体和其他取向无关的辐射体的辐射表面中的相应一个和/或地面元件之间，并且
其中每个四边形表面的表面积取决于第一操作频率，并且其中包括每个取向无关的辐射体的四个四边形表面的共同表面积取决于第二操作频率，其中所述第二操作频率小于所述第一操作频率。
2.根据权利要求1所述的天线，另外其中：
所述腔被设置在运载工具的主体板材下方。
3.根据权利要求1所述的天线，另外其中：
所述地面元件包括一个或多个周围的地面表面，其被设置成与辐射体相邻并且与参考平面成直线或在参考平面下方，所述地面表面电气地围绕所有四边形表面。
4.一种用于在运载工具中使用的天线，包括：
腔，其被设置在限定参考平面的主体板材下方；
取向无关的天线阵列，其包括一个或多个定向子阵列，所述定向子阵列被设置在所述腔内以及参考平面内或参考平面下面；
一个或多个周围的地面表面，其被设置成与子阵列相邻并且与参考平面成直线或在参考平面下方，所述地面表面电气地围绕取向无关的阵列；
频率相关的耦合件，其被设置在阵列与周围的地面表面中的至少一个之间；以及
波束形成电路，其用于控制阵列的辐射方向。
5.一种用于控制对运载工具的访问的方法，包括：
利用定向天线来检测远程设备的相对定位，
当所述远程设备移动到比操作所选运载工具门的距运载工具的所限定的距离更靠近的时候，所选运载工具门取决于所述远程设备相对于运载工具的相对定位。
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