CN111987424B - 天线结构、天线玻璃组件及交通工具 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种天线结构、天线玻璃组件及交通工具，天线结构包括：介质基板；至少一列辐射单元，设于所述介质基板上，每列所述辐射单元包括依次排列的第一辐射单元、至少一个第二辐射单元及第三辐射单元；及至少一个功分电路，所述功分电路连接所述第一辐射单元、所述至少一个第二辐射单元及所述第三辐射单元，所述功分电路对于所述第一辐射单元、所述第二辐射单元及所述第三辐射单元的功率分配分别为第一功率、第二功率及第三功率，所述第二功率大于所述第一功率，所述第二功率大于所述第三功率。本申请能够提高交通工具的原本结构与天线的集成度及实现较好的通信性能。

Description

天线结构、天线玻璃组件及交通工具

技术领域

本申请涉及玻璃及天线技术领域，具体涉及一种天线结构、天线玻璃组件及交通工具。

背景技术

随着通信网络技术的发展，交通工具与基站等其他通信设备之间的通信业务也越来越广泛，如何合理的设置交通工具上的天线结构，以与交通工具融合为一体，不会影响原本的交通工具的结构，还能够实现天线结构的较好的通信性能，成为需要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种提高交通工具的原本结构与天线的集成度及实现较好的通信性能的天线结构、天线玻璃组件及交通工具。

第一方面，本申请实施例提供了一种天线结构，包括：

介质基板；

至少一列辐射单元，设于所述介质基板上，每列所述辐射单元包括依次排列的第一辐射单元、至少一个第二辐射单元及第三辐射单元；及

至少一个功分电路，所述功分电路连接所述第一辐射单元、所述至少一个第二辐射单元及所述第三辐射单元，所述功分电路对于所述第一辐射单元、所述第二辐射单元及所述第三辐射单元的功率分配分别为第一功率、第二功率及第三功率，所述第二功率大于所述第一功率，所述第二功率大于所述第三功率。

第二方面，本申请实施例提供了一种天线玻璃组件，包括玻璃件及所述的天线结构，所述天线结构设于所述玻璃件上或至少部分嵌设于所述玻璃件中。

第三方面，本申请实施例提供了一种交通工具，包括所述的天线玻璃组件。

本申请实施例提供了一种天线结构，通过设置至少一列辐射单元，并在每列辐射单元中设置多个辐射单元，并通过功分电路对于每列辐射单元的功率进行差异化分配，以使位于中间的第二辐射单元的功率相较于两侧的第一辐射单元、第三辐射单元的功率更大，以便于控制天线结构所形成的方向图的波瓣宽度，提高主辐射方向的增益，从而增加天线结构的方向性，提升天线结构的通信速率。

本申请实施例提供的天线玻璃组件及交通工具，通过将天线结构夹设于交通工具的玻璃件中以形成天线玻璃组件，可将天线结构与玻璃件集成在一起，且减小对于原本玻璃件的结构改变，使得天线结构与玻璃件之间的集成度高，且保证了玻璃件的自身可靠性。通过设置天线结构的第二辐射单元的信号收发强度大，第一辐射单元及第三辐射单元的信号收发强度小，以便于控制天线结构的方向图的波瓣宽度，提高主辐射方向的增益，从而增加天线结构的方向性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种天线结构的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的一种天线结构的剖面图。

图3是本申请实施例提供的一种天线结构的布局结构示意图一。

图4是本申请实施例提供的一种天线结构的布局结构示意图二。

图5是本申请实施例提供的一种介质基板的结构示意图。

图6是本申请实施例一提供的一种功分电路的结构示意图。

图7是本申请实施例二提供的一种功分电路的结构示意图。

图8是本申请实施例三提供的一种功分电路的结构示意图。

图9是本申请实施例四提供的一种功分电路的结构示意图。

图10是本申请实施例提供的一种相位延迟电路的结构示意图。

图11是本申请实施例提供的一种辐射单元的结构示意图。

图12是本申请实施例提供的一种交通工具的结构示意图。

图13是本申请实施例提供的一种天线玻璃组件的结构示意图。

图14是本申请实施例提供的一种天线玻璃组件的布局剖面图。

图15是本申请实施例提供的天线结构的反射系数S11的测试结果图。

图16是本申请实施例提供的天线结构的一个测试方向图。

图17是本申请实施例提供的天线结构的另一个测试方向图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请所列举的实施例之间可以适当的相互结合。

请参阅图1，本申请实施例提供了一种天线结构40。天线结构40包括介质基板41、至少一列辐射单元44及至少一个功分电路46。

可选的，介质基板41呈薄片状。介质基板41为辐射单元44和功分电路46的承载基板。

可选的，介质基板41为柔性基板，介质基板41具有良好的可折弯性，以便于安装于曲面、应用于需折叠安装场景或安装异形空间等。

可选的，介质基板41为绝缘基板。介质基板41的材质包括但不限于为液晶高分子聚合物(Liquid Crystal Polymer，LCP)、或聚酰亚胺薄膜(Polyimide Film，PI)、或改性聚酰亚胺薄膜(Modified Polyimide Film，MPI)等。本实施例中，介质基板41的材质为液晶高分子聚合物(LCP)，以使介质基板41可用于微波频段，还可使介质基板41的工作频率可以达到上百GHz，还可使介质基板41具有良好的温度稳定性和频率稳定性，还可使介质基板41在10GHz的损耗正切角可以达到0.0015，进而可以大大降低天线结构40的线路损耗，还可使介质基板41的吸水比率比较低，避免了因潮湿环境引起的信号损耗。

可选的，介质基板41的厚度小于或等于200微米，例如，介质基板41的厚度包括但不限于为170微米、150微米、125微米、100微米、75微米、50微米等。如此，以使天线结构40的整体厚度较小。天线结构40可安装于车窗玻璃，较薄的天线结构40可设于车窗玻璃的夹层中，对车窗玻璃原本结构的影响小，从而形成具有天线收发功能的天线玻璃组件。

辐射单元44为电磁波信号(也可称为天线信号)的收发端口。至少一列辐射单元44设于介质基板41上。具体的，辐射单元44的数量为多个。多个辐射单元44可排列成一列、两列、三列等。为了便于描述，定义列方向为Y轴方向，介质基板41所在面内垂直于Y轴的方向为X轴方向。介质基板41的厚度方向为Z轴方向。其中，箭头所指向的方向为正向。

请参阅图2，介质基板41包括相背设置的第一面411和第二面412。本申请对于多个辐射单元44设于介质基板41的具体的表面不做具体的限定。

可选的，请参阅图2～图4，对于单个辐射单元44而言，辐射单元44的一部分设于介质基板41的一个面上，例如第一面411。辐射单元44的另一部分设于介质基板41的另一面上，例如第二面412。

可选的，一个辐射单元44全部设于介质基板41的同一面。多个辐射单元44中，一部分的辐射单元44设于介质基板41的一个面上，例如第一面411；另一部分的辐射单元44设于介质基板41的另一面上，例如第二面412。

可选的，一个辐射单元44全部设于介质基板41的同一面，且所有的辐射单元44皆设于介质基板41的同一个面上，例如，皆设于介质基板41的第一面411或第二面412上。

可选的，辐射单元44的材质为导电材料，辐射单元44呈薄层状，例如导电金属层、导电非金属薄膜层等。具体的，辐射单元44的材质包括但不限于为石墨烯、石墨、炭黑、单壁和多壁碳纳米管、金属、金属氧化物、金属纳米线、金属纳米颗粒或金属氧化物纳米颗粒。其中，金属包括但不限于为金、银、铜、铝或镍等。金属氧化物包括但不限于为氧化铟锡(ITO)或氟掺杂锡氧化物(FTO)等。

可选的，辐射单元44可通过蚀刻、层压、浸涂、旋涂、喷涂、涂覆、印刷、原子层沉积、电沉积、物理气相沉积、化学气相沉积等方式成型于介质基板41上。

辐射单元44及功分电路46的厚度可为纳米级，使得天线结构40的整体厚度小。

请参阅图1，每列辐射单元44包括依次排列的第一辐射单元441、至少一个第二辐射单元442及第三辐射单元443。具体的，第一辐射单元441、至少一个第二辐射单元442及第三辐射单元443沿Y轴反方向依次相间隔排列。可选的，一列辐射单元44中，相邻的两个辐射单元44之间的间距可相等或相近(理论上相等，但实际成型具有一定的公差)。其中，相邻的两个辐射单元44之间的间距为相邻的两个辐射单元44的几何中心之间的距离。

当辐射单元44排成多列时，多列辐射单元44可沿X轴方向分布，相邻的两列辐射单元44之间的间距可相等或相近(理论上相等，但实际成型具有一定的公差)。

具体的，本申请对于第二辐射单元442的数量不做具体的限定。可选的，第二辐射单元442的数量可以为一个、两个、三个等等。本申请实施例以第二辐射单元442的数量为一个进行举例说明。当然，本领域技术人员可根据本申请提供的一个第二辐射单元442联想到对于两个或两个以上的第二辐射单元442进行相似的设计，也属于本申请的保护范围。

功分电路46为电连接多个辐射单元44的导电线路。功分电路46即为功率分配电路，用于进行信号(射频信号)的传输并实现多个辐射单元44的功率分配。

具体的，功分电路46连接第一辐射单元441、至少一个第二辐射单元442及第三辐射单元443。其中，“连接”为直接连接，且能够导通电流。功分电路46对于第一辐射单元441、第二辐射单元442及第三辐射单元443的功率分配分别为第一功率、第二功率及第三功率，其中，第二功率大于第一功率，第二功率大于第三功率。第一功率可大于、等于、小于第三功率。

具体的，位于中间一行的第二辐射单元442所接收到的功率较上侧(以图1中视角为参考)的一行第一辐射单元441和下侧(以图1中视角为参考)的一行第三辐射单元443所接收的功率大，如此，以便于控制天线结构40的方向图的波瓣宽度，提高主辐射方向的增益，从而增加天线结构40的方向性。

通过设置至少一列辐射单元44，并在每列辐射单元44中设置多个辐射单元44，并通过功分电路46对于每列辐射单元44的功率进行差异化分配，以使位于中间的第二辐射单元442的功率相较于两侧的第一辐射单元441、第三辐射单元443的功率更大，以便于控制天线结构40所形成的方向图的波瓣宽度，提高主辐射方向的增益，从而增加天线结构40的方向性，提升天线结构40的通信速率。

请参阅图5，介质基板41包括沿Y轴反方向互连为一体的主体部413及延伸部414，主体部413在X轴方向上的宽度尺寸小于延伸部414在X轴方向上的宽度尺寸。延伸部414沿Y轴反方向延伸。主体部413沿Y轴方向的中线延伸部414沿Y轴方向的中线可共线，本实施例中将主体部413沿Y轴方向的中线记为L。

请参阅图3及图4，天线结构40还包括馈电部45、接地部48、导电带42及参考地层43。

其中，请参阅图3及图4，功分电路46、馈电部45、接地部48及导电带42设于介质基板41的第一面411。参考地层43位于介质基板41的第二面412。

参考地层43覆盖全部的延伸部414和部分的主体部413。进一步地，参考地层43在介质基板41的第二面412上的正投影覆盖馈电部45、接地部48、导电带42，以防止外界信号对于馈电部45及导电带42所传输的信号的干扰。参考地层43的材质为导电材料，参考地层43的材质可以与辐射单元44的材质相同。本实施方式中，参考地层43可以为覆铜区。

馈电部45为射频信号输入至天线结构40的输入端口。馈电部45的材质为导电材料，本实施例中，馈电部45为覆铜区。馈电部45位于延伸部414远离主体部413的一端。

请参阅图3，接地部48为射频信号输入至天线结构40的输入端口的地极，可有效地屏蔽其他信号对于馈电部45所传输射频信号的干扰。接地部48的材质为导电材料，本实施例中，接地部48为覆铜区。接地部48经导电过孔与参考地层43连接，以使接地部48接地。接地部48具有挖空区481。挖空区481为介质基板41的第一面411上未覆铜的区域。馈电部45和导电带42的一端皆设于挖空区481并与接地部48相绝缘。

导电带42的一端连接馈电部45，导电带42的另一端沿Y轴正方向延伸至主体部413并连接功分电路46。导电带42可位于延伸部414沿Y轴方向的中线(也是L线)位置。导电带42的材质为导电材料，本实施例中，馈电部45为覆铜带。可以理解的，导电带42为微带线，以将馈电部45的射频信号传输至功分电路46。

本申请中，请参阅图1，至少一列辐射单元44包括呈镜像对称设置的第一辐射单元列401和第二辐射单元列402。对称面为过L线且与介质基板41的第一面411垂直的面。当然，在其他实施方式中，至少一列辐射单元44还可包括第三辐射单元列、第四辐射单元列等，多个辐射单元列沿X轴方向依次排列。具体的，第一辐射单元列401和第二辐射单元列402皆设于主体部413。第一辐射单元列401和第二辐射单元列402沿中心线L镜像对称设置。

导电带42的一端连接馈电部45，导电带42的另一端沿列方向(Y轴正方向)延伸至第一辐射单元列401和第二辐射单元列402之间。进一步地，导电带42的另一端沿列方向(Y轴正方向)延伸至第一辐射单元列401和第二辐射单元列402之间。

具体的，主体部413在Y轴方向上的长度可为56±3mm，主体部413在X轴方向上的宽度可为35±3mm，延伸部414在Y轴方向上的长度可为39±3mm。导电带42的另一端在主体部413的延伸长度可为36±3mm。

请参阅图1，至少一个功分电路46包括第一功分电路461和第二功分电路462。第一功分电路461和第二功分电路462分别位于L线相对两侧。第一功分电路461和第二功分电路462镜像对称设置。

请参阅图1，第一功分电路461连接于第一辐射单元列401与导电带42远离馈电部45的一端之间。具体的，第一辐射单元列401包括沿Y轴反方向依次排列的第一辐射单元441、第二辐射单元442及第三辐射单元443。其中，第三辐射单元443相对第二辐射单元442靠近延伸部414。第一功分电路461的一端分别为第一辐射单元441、第二辐射单元442及第三辐射单元443输入信号及分配功率，第一功分电路461的另一端连接导电带42远离馈电部45的一端，以从导电带42获取信号。

请参阅图1，第二功分电路462连接于第二辐射单元列402与导电带42远离馈电部45的一端之间。具体的，第二辐射单元列402包括沿Y轴反方向依次设置的第四辐射单元444、第五辐射单元445及第六辐射单元446，其中，第四辐射单元444与第一辐射单元441关于中心线L镜像对称设置，第五辐射单元445与第二辐射单元442关于中心线L镜像对称设置，第六辐射单元446与第三辐射单元443关于中心线L镜像对称设置。第二功分电路462的一端分别为第四辐射单元444、第五辐射单元445及第六辐射单元446输入信号及分配功率，第二功分电路462的另一端连接导电带42远离馈电部45的一端，以从导电带42获取信号。可以理解的，第一功分电路461和第二功分电路462为并联电路。第一功分电路461与第二功分电路462可为等功率分配的电路，以使第一辐射单元列401和第二辐射单元列402分配的功率相等，以使第一辐射单元列401和第二辐射单元列402收发的信号强度相近或相同，进而提高天线结构40对于电磁波信号收发的空间覆盖度。

本实施例以第一辐射单元列401进行举例说明，第二辐射单元442的数量为一个。换言之，第一辐射单元列401包括依次排列的第一辐射单元441、第二辐射单元442及第三辐射单元443。

在第一种实施方式中，请参阅图6，第一功分电路461包括相并联的第一分支463及第二分支464。第一分支463的一端和第二分支464的一端相连接。第一分支463的另一端沿Y轴正方向延伸，第二分支464的另一端沿Y轴反方向延伸。第一分支463和第二分支464用于实现第一功分电路461的功率分配，可以理解的，第一分支463与第二分支464实现第一功分电路461的功率等额分配，即第一分支463的信号功率与第二分支464的信号功率相等或相近(理论上相等，实际上产生误差)。

请参阅图6，第一分支463的另一端包括相并联的第一子分支465和第二子分支466。第一子分支465的一端和第二子分支466的一端相连接。第一子分支465的另一端沿Y轴正方向延伸，第二子分支466的另一端沿Y轴反方向延伸。第一子分支465和第二子分支466用于实现第一分支463的功率分配。可以理解的，第一子分支465的信号功率与第二子分支466的信号功率相等或相近(理论上相等，实际上产生误差)。

请参阅图6，第二分支464的另一端包括相并联的第三子分支467和第四子分支468。第三子分支467的一端和第四子分支468的一端相连接。第三子分支467的另一端沿Y轴正方向延伸，第四子分支468的另一端沿Y轴反方向延伸。第三子分支467和第四子分支468用于实现第二分支464的功率分配。可以理解的，第三子分支467的信号功率与第四子分支468的信号功率相等或相近(理论上相等，实际上产生误差)。

请参阅图6，第一子分支465连接第一辐射单元441。第二子分支466与第三子分支467合并成一个支路并连接第二辐射单元442。第四子分支468连接第三辐射单元443。由于第二辐射单元442的功率收到第二子分支466与第三子分支467的信号功率，所以第一辐射单元441、第二辐射单元442、第三辐射单元443的功率分配为1:2:1。

第二功分电路462的结构与第一功分电路461的结构相同，第二功分电路462与第一功分电路461呈镜像对称。如此，第二功分电路462对于第四辐射单元444、第五辐射单元445、第六辐射单元446的功率分配为1:2:1。

本实施方式所提供的天线结构40，使位于中间位置的第二辐射单元442和第五辐射单元445所收发的信号功率大于位于两边的第一辐射单元441、第三辐射单元443、第四辐射单元444及第六辐射单元446收发的信号功率，以便于控制方向图的波瓣宽度，提高主辐射方向的增益。

在第二种实施方式中，请参阅图7，本实施方式与第一种实施方式大致相同，主要的不同在于，第一子分支465、第二子分支466、第三子分支467、第四子分支468中的每个子分支皆再次分成两个子分支，以得到8个子分支，其中，两端的子分支分别连接第一辐射单元441和第二辐射单元442。中间的六个子分支以每两个相邻的子分支合并成一个分支，进而形成三个合并分支。第二辐射单元442的数量为三个。这三个合并分支分别与三个第二辐射单元442进行连接，以使第一辐射单元列401的辐射单元44的功率比例依次为1:2:2:2:1。

相较于第一种实施方式，本实施方式通过设置中间的第二辐射单元442较多，第二辐射单元442的功率相对较大，以便于控制方向图的波瓣宽度，提高主辐射方向的增益及提高信号覆盖度。

在第三种实施方式中，请参阅图8，本实施方式与第二种实施方式大致相同，主要的不同在于，第二辐射单元442的数量为一个，这三个合并分支可合并成一个并连接第二辐射单元442，以使第一辐射单元列401的辐射单元44的功率比例依次为1:6:1。

相较于第一种实施方式，本实施方式可使中间的辐射单元44与两边的辐射单元44接收信号功率差异更大，进一步提高主辐射方向的增益，提高天线结构40的通信速率和通信质量。

在第四种实施方式中，请参阅图9，本实施方式与第二种实施方式大致相同，主要的不同在于，第二辐射单元442的数量为二个，中间的六个子分支以每三个相邻的子分支合并成一个分支，进而形成两个合并分支。这两个合并分支分别与两个第二辐射单元442进行连接，以使第一辐射单元列401的辐射单元44的功率比例依次为1:3:3:1。

相较于第一种实施方式，本实施方式可使天线结构40的方向图具有适合的波瓣宽度，以使天线结构40的信号覆盖度较大，及提升主辐射方向的增益。

在其他实施方式中，本实施方式中，第一分支463、第二分支464还可以以其他的形式进行设计或设计第一辐射单元441、第二辐射单元442及第三辐射单元443的数量，以形成不同的功率分配，例如，2：4:2，1:1:4:1:1等。

需要说明的是，上述的实施方式中，第二功分电路462的结构与第一功分电路461的结构相同，第二功分电路462与第一功分电路461呈镜像对称，使天线结构40的性能更加优化。

可选的，请参阅图10，第一辐射单元列401的辐射单元44与第二辐射单元列402的辐射单元44呈镜像对称设置。具体的，天线结构40还包括相位延迟电路47。相位延迟电路47连接于导电带42的另一端与第二功分电路462之间。相位延迟电路47用于使第一功分电路461的射频信号与第二功分电路462的射频信号之间的相位差为180°±10°。通过设置相位延迟电路47，以使第一辐射单元列401中的辐射单元44所收发信号的相位与第二辐射单元列402中的辐射单元44所收发信号的相位相同或相近(理论相同，允许少量的误差)，进而使得第一辐射单元列401的辐射单元44与第二辐射单元列402的辐射单元44形成辐射阵列，提高天线结构40收发信号的增益和方向性。

请参阅图10，相位延迟电路47为微带线。相位延迟电路47包括主体延伸段471及连接于主体延伸段471的至少一段弯折段472。主体延伸段471沿X轴方向延伸。弯折段472可以为折线段或曲线段。主体延伸段471沿垂直于列方向延伸。弯折段472自主体延伸段471的一侧或两侧沿列方向延伸。相位延迟电路47皆设于第一面411。

可选的，弯折段472可在主体延伸段471的一侧沿Y轴正方向或Y轴反方向延伸并折返，以使相位延迟电路47在X轴方向上占据的长度小。

可选的，请参阅图10，弯折段472可在主体延伸段471的一侧沿Y轴正方向延伸并折返，然后从主体延伸段471的另一侧沿Y轴反向延伸并折返，以减小相位延迟电路47在Y轴方向的长度。进一步地，弯折段472的折返次数可为两次以上，以进一步减小相位延迟电路47在Y轴方向的长度。

可选的，相位延迟电路47的长度可以为天线结构40所辐射电磁波的波长的一半左右。

可选的，相位延迟电路47的弯折段472形成的路径包括但不限于为U形、C形、矩形等，该路径可尽可能占据介质基板41上的空余空间，以减小相位延迟电路47对整个辐射单元44的X轴方向的尺寸和Y轴方向上的尺寸的影响。

参考地层43在介质基板41的第一面411上的正投影可覆盖接地部48、导电带42、功分电路46及相位延迟电路47。

以下结合附图对于辐射单元44的结构进行具体的举例说明。当然，本申请提供的辐射单元44包括但不限于以下的实施方式。

请参阅图1及图11，每个辐射单元44包括第一辐射臂51和第二辐射臂52。

在一实施方式中，请参阅图1及图11，第一辐射臂51和第二辐射臂52皆设于介质基板41的第一面411。其中，第一辐射臂51连接功分电路46。第二辐射臂52通过导电过孔连接参考地层43。具体的，介质基板41上还设有至少一个导电过孔。导电过孔的相对两端分别连接参考地层43和第二辐射臂52，所述的“连接”是指能够电性导通。导电过孔包括贯穿介质基板41的通孔及涂覆于通孔内壁或填充于通孔内的导电材料。导电过孔用于使第二辐射臂52与参考地层43电连接。本实施例中，导电过孔内的导电材料可与参考地层43、第二辐射臂52的材质相同，例如，导电过孔内的导电材料、参考地层43、第二辐射臂52的材质皆为铜。当然，在其他实施方式中，导电过孔内的导电材料可与参考地层43和第二辐射臂52的材质不同，导电过孔内的导电材料可参考上述辐射单元44的材质，在此不再一一赘述。

第一辐射臂51与第二辐射臂52对称设置。第一辐射臂51与第二辐射臂52形成至少一对偶极子。

在另一实施方式中，第一辐射臂51和第二辐射臂52分别设于介质基板41的第一面411和第二面412。其中，第一辐射臂51连接功分电路46。第二辐射臂52可与参考地层43一体成型，以节省制作工序。第一辐射臂51与第二辐射臂52在第一面411的正投影对称设置。第一辐射臂51与第二辐射臂52形成至少一对偶极子。具体的，多个第二辐射臂52分别连接于参考地层43的相对两侧。

具体的，请参阅图1及图11，第一辐射臂51包括第一信号振子511。第一信号振子511连接功分电路46。第二辐射臂52包括第一接地振子521。具体的，第一信号振子511与第一接地振子521皆呈直线延伸。第一接地振子521与第一信号振子511电磁耦合。当第一辐射臂51和第二辐射臂52分别设于介质基板41的第一面411和第二面412时，第一信号振子511在第一面411上的正投影与第一接地振子521所在区域共线且对称设置，以形成呈反向延伸的第一对称偶极子。当第一辐射臂51和第二辐射臂52设于介质基板41的第一面411时，第一信号振子511与第一接地振子521所在区域共线且对称设置，以形成呈反向延伸的第一对称偶极子。可选的，第一信号振子511与第一接地振子521的长度之和为可为辐射单元44所收发电磁波信号波长的二分之一，以使辐射单元44具有较高的信号收发功率。

第一信号振子511与列方向(Y轴正方向)形成的角度为0°±5°(即沿Y轴正方向)、45°±5°(相对于Y轴正方向向左偏转45°)、90°±5°(相对于Y轴正方向向左偏转90°)或135°±5°(相对于Y轴正方向向左偏转135°)、180°±5°(即沿Y轴反方向)、-45°±5°(相对于Y轴正方向向右偏转45°)、-90°±5°(相对于Y轴正方向向右偏转90°)或-135°±5°(相对于Y轴正方向向右偏转135°)。

第一接地振子521可相对于第一信号振子511靠近中心轴线L，也可相对于第一信号振子511远离中心轴线L。本实施例以第一接地振子521可相对于第一信号振子511靠近中心轴线L为例进行说明。每个辐射单元44为线极化辐射单元，其极化方向可为垂直极化、水平极化、斜45°极化。第一辐射单元列401与第二辐射单元列402为镜像对称设置，故天线结构40可为垂直极化、水平极化、±45°极化，以在其极化方向上收发较强的信号。

进一步地，请参阅图1及图11，第一辐射臂51还包括第二信号振子512。第二信号振子512与第一信号振子511相交。第二信号振子512与功分电路46连接。第二辐射臂52还包括第二接地振子522。具体的，第二信号振子512与第二接地振子522皆呈直线延伸。第二接地振子522与第二信号振子512电磁耦合。当第一辐射臂51和第二辐射臂52分别设于介质基板41的第一面411和第二面412时，第二信号振子512在第二面412上的正投影与第二接地振子522所在区域共线且对称设置，以形成呈反向延伸的第二对称偶极子，第一对称偶极子与第二对称偶极子形成交叉偶极子。进一步地，第二信号振子512与第一信号振子511之间的夹角可为90°，以使辐射单元44形成正交偶极子。

可选的，第一信号振子511与第一接地振子521的长度之和为可为辐射单元44所收发电磁波信号波长的二分之一，及第二信号振子512与第二接地振子522的长度之和为可为辐射单元44所收发电磁波信号波长的二分之一，以使辐射单元44具有较高的信号收发功率。

本实施例中，请参阅图1及图11，在第一辐射单元列401中，第一信号振子511与列方向(Y轴正方向)形成的角度为45°±5°(相对于Y轴正方向向左偏转45°)，第二信号振子512与列方向(Y轴正方向)形成的角度为135°±5°(相对于Y轴正方向向左偏转135°)，以形成±45°极化。在第二辐射单元列402中，第一信号振子511与列方向(Y轴正方向)形成的角度为-45°±5°(相对于Y轴正方向向右偏转45°)，第二信号振子512与列方向(Y轴正方向)形成的角度为-135°±5°(相对于Y轴正方向向右偏转135°)，以形成±45°极化。换言之，每个辐射单元44皆形成±45°极化，如此，形成具有±45°极化的天线阵列，±45°极化可接受更多极化方向上的信号，以提高天线结构40的信号覆盖度。

通过设置辐射单元44为正交偶极子，可实现双极化方向收发天线信号，进一步地，通过设置辐射单元44为±45°双极化辐射单元，可增加收发电磁波信号的覆盖度，以使天线结构40能够接收更多极化方向的电磁波。

本实施例中，辐射单元44、相位延迟电路47、导电带42、功分电路46皆为微带线，该微带线的材质皆为铜，进一步地，接地部48、馈电部45的材质也为铜，如此，可在同一制作过程中通过蚀刻工艺制备辐射单元44、相位延迟电路47、导电带42、功分电路46、接地部48及馈电部45，既可以节省制作时间、减少制作工序，还可以确保各个结构之间的连接可靠性。

请参阅图12，本申请实施例还提供了一种天线玻璃组件100及交通工具200。交通工具200包括但不限于为各种具有天线玻璃组件100的汽车、客车、火车、缆车、赛车、救护车、消防车、轮船、飞机等。本实施例以交通工具200为汽车为例进行举例说明。

请参阅图12，本申请实施例提供的一种天线玻璃组件100，该天线玻璃组件100可作为交通工具200的窗户。本实施例以天线玻璃组件100为汽车的车窗为例进行举例说明。

请参阅图13，天线玻璃组件100包括玻璃件50及天线结构40。

具体的，玻璃件50包括但不限于为单层玻璃、夹层玻璃或复合玻璃等。其中，夹层玻璃包括至少两块玻璃板和夹置在相邻两块玻璃板之间的粘结层。复合玻璃包括层叠粘接的至少一块玻璃板和至少一块透明塑料板。本实施例中，以玻璃件50为夹层玻璃为例进行举例说明。

请参阅图14，玻璃件50包括外玻璃板10、内玻璃板30及中间层20。

请参阅图14，外玻璃板10具有第一表面11和第二表面12，内玻璃板30具有第三表面31和第四表面32。本实施方式中，天线玻璃组件100应用于汽车中，外玻璃板10的第一表面11朝汽车外部设置，第四表面32朝汽车内部设置。其中，第四表面32为玻璃件50的内玻璃面。第一表面11为玻璃件50的外玻璃面。

具体的，本申请的玻璃件50为玻璃板，该玻璃板应用于车窗，玻璃件50具体可以用作前挡风玻璃、天窗玻璃、侧窗玻璃、后挡风玻璃中的至少一者。为了描述简便，本申请以玻璃件50安装于前挡风玻璃为例进行举例说明。进一步地，玻璃件50可以为平面玻璃、曲面玻璃或其他异形玻璃等。本实施例中，玻璃件50为曲面玻璃。可选的，外玻璃板10和内玻璃板30为弯曲玻璃板，即第一表面11、第二表面12、第三表面31和第四表面32均为曲面。通常，第一表面11、第二表面12、第三表面31和第四表面32依次平行；为实现抬头显示(HUD功能)，第二表面12和第三表面31呈楔形，即选用楔形结构的中间层20，或者第三表面31和第四表面32呈楔形，即选用楔形结构的内玻璃板30。当然，在其他实施方式中，第一表面11、第二表面12、第三表面31和第四表面32也可以是均为平整面。外玻璃板10的厚度大于或等于内玻璃板30的厚度。

中间层20将外玻璃板10的第二表面12与内玻璃板30的第三表面31接合。中间层20可以是粘接层，用以将外玻璃板10和内玻璃板30进行粘接稳固。中间层20可以是多层粘结层，例如双层、三层、五层等，也可以是单层粘接层。中间层20经压合工艺形成于外玻璃板10和内玻璃板30之间，内玻璃板30的厚度可以小于或等于1.6mm，甚至小于或等于1.0mm，更甚至小于或等于0.7mm以便于天线玻璃组件100厚度更小，实现轻量化的目的。

可选的，中间层20为聚乙烯醇缩甲醛(PVB)。当然，中间层20也可以是乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、或者是SGP离子型中间层、或者是热塑性聚氨酯(TPU)、或者是聚氨酯(PU)。

具体的，天线结构40设于玻璃件50上或至少部分嵌设于玻璃件50中。本实施例中，天线结构40的至少部分设于外玻璃板10、内玻璃板30之间。具体的，天线结构40设于中间层20朝向外玻璃板10的表面，或者，天线结构40设于中间层20朝向内玻璃板30的表面，或者，天线结构40设于外玻璃板10的第二表面12，或者，天线结构40设于内玻璃板30的第三表面31；或者，天线结构40还可以嵌设于中间层20中，或者，天线结构40还可以嵌设于外玻璃板10中，或者，天线结构40还可以嵌设于内玻璃板30中。本实施例中，以天线结构40设于第二表面12与第三表面31之间为例进行举例说明。

可选的，天线结构40的应用种类包括但不限于5G等移动通信天线、GPS等导航天线。举例而言，天线结构40的应用包括不限于为全自动电子收费系统(Electronic TollCollection，ETC)天线、无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)天线、数字广播天线、全球定位系统(Global Positioning System，GPS)导航天线、全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication，GSM)天线、数字视频广播(Digital VideoBroadcasting，DVB-T)天线、车载数字电视天线(Digital Television，DTV)、5G毫米波天线、V2X(vehicle to X，车用无线通信技术)、BDS(Bei Dou Navigation SatelliteSystem，北斗卫星导航系统)等等。

本实施方式中，天线结构40呈薄片状。天线结构40厚度较薄，以利于夹设于第二表面12和第三表面31之间。

本申请实施例提供的天线玻璃组件100，通过将天线结构40夹设于交通工具200的玻璃件50中以形成天线玻璃组件100，可将天线结构40与玻璃件50集成在一起，且减小对于原本玻璃件50的结构改变，使得天线结构40与玻璃件50之间的集成度高，且保证了玻璃件50的自身可靠性。通过设置天结构40的第二辐射单元442的信号收发强度大，第一辐射单元441及第三辐射单元443的信号收发强度小，以便于控制天线结构40的方向图的波瓣宽度，提高主辐射方向的增益，从而增加天线结构40的方向性。

本实施例中，天线结构40的工作频率可为5.8GHz，以使天线结构40可应用于ETC系统。请参阅图15，天线结构40的中心频率为5.78GHz，说明天线结构40的频偏较少，天线结构40在5.8GHz的输入反射系数(S11)为-22dB，输入反射系数的绝对值相对较大，说明天线结构40在5.8GHz满足ETC系统的使用。

可以理解的是，位于中间的两个辐射单元44信号辐射强度较大，而分别靠近两边的辐射单元44信号辐射强度较小，从而便于控制天线结构40的方向图波瓣宽度和提高主辐射方向的增益。如图16和图17所示，分别为天线结构40上两个不同点的方向图，由图可知，天线结构40在phi＝0°和phi＝90°的3dB波瓣宽度都小于70°，满足ETC标准对于车载天线单元(On board Unit，OBU)的设计要求。

当天线结构40安装于玻璃件50内时，介质基板41的第一面411可朝向外玻璃板，以减小天线结构40的辐射损耗。介质基板41的主体部413、部分延伸部414设于外玻璃板10与内玻璃板30之间。馈电部45可设于玻璃件50外，用于连接射频信号源，该射频信号源可为设于车窗边框内或其他位置的射频收发芯片。如此，以利用内玻璃板30和外玻璃板10对辐射单元44形成有效的防护，并且方便辐射单元44对外辐射天线信号，以实现身份识别、通讯交互和信号应答等功能。

请参阅图14，对于天线玻璃组件100而言，天线玻璃组件100还包括反射层60。反射层60用于反射天线结构40辐射的电磁波信号。反射层60设于内玻璃面(即第四表面32)。反射层60覆盖天线结构40的至少部分辐射单元44。反射层60可位于介质基板41背离第一表面11一侧。反射层60用于反射将天线结构40所辐射的电磁波信号，以使天线结构40所辐射的电磁波信号中更多信号发射至汽车外部空间，以及提高汽车与路侧ETC装置的天线信号强度。

本实施方式中，请参阅图14，反射层60设置于第四表面32上，反射层60采用印刷工艺形成于第四表面32上，以保证反射层60与内玻璃板30的结构稳固性，以及使得反射层60至辐射单元44存在一定间距，以便于控制天线结构40对外辐射信号强度。反射层60形成于第四表面32，使得反射层60不易损毁，且与内玻璃板30结构稳固性提高。

可选的，反射层60呈矩形片状。

可选的，反射层60为印刷银浆层、或镀银层、镀铜层、镀铝层、银基纳米膜、TCO纳米膜。本申请的实施方式中，反射层60为印刷银浆层举例，反射层60经印刷工艺形成于第四表面32。反射层60随第四表面32弯曲。当然，在其他实施方式中，反射层60还可以印刷形成于第三表面31。

以上所述是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (13)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：

介质基板，包括主体部及连接于所述主体部一侧的延伸部；

馈电部，所述馈电部设于所述延伸部上；

至少一列辐射单元，设于所述介质基板的主体部上，每列所述辐射单元包括依次排列的第一辐射单元、至少一个第二辐射单元及第三辐射单元；及

至少一个功分电路，设于所述主体部上并电连接所述馈电部，所述功分电路包括第一分支及第二分支，所述第一分支的一端和所述第二分支的一端相连接，所述第一分支的另一端包括第一子分支和第二子分支，所述第二分支的另一端包括第三子分支和第四子分支，所述第一子分支连接所述第一辐射单元，所述第二子分支与所述第三子分支合并成一个支路并连接至少一个所述第二辐射单元，所述第四子分支连接所述第三辐射单元，所述功分电路对于所述第一辐射单元、所述第二辐射单元及所述第三辐射单元的功率分配分别为第一功率、第二功率及第三功率，所述第二功率大于所述第一功率，所述第二功率大于所述第三功率。

2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第二辐射单元的数量为一个，所述第二子分支与所述第三子分支合并成一个支路并连接所述第二辐射单元。

3.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述至少一列辐射单元包括呈镜像对称设置的第一辐射单元列和第二辐射单元列；所述天线结构还包括设于所述介质基板上的导电带，所述导电带的一端连接所述馈电部，所述导电带的另一端沿列方向延伸至所述第一辐射单元列和所述第二辐射单元列之间；所述至少一个功分电路包括第一功分电路和第二功分电路，所述第一功分电路连接于所述第一辐射单元列与所述导电带的另一端之间，所述第二功分电路连接于所述第二辐射单元列与所述导电带的另一端之间。

4.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构还包括相位延迟电路，所述相位延迟电路连接于所述导电带的另一端与所述第二功分电路之间，所述相位延迟电路用于使所述第一功分电路的射频信号与所述第二功分电路的射频信号之间的相位差为180°±10°。

5.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述相位延迟电路为微带线，所述相位延迟电路包括主体延伸段及连接于所述主体延伸段的至少一段弯折段，所述主体延伸段沿垂直于所述列方向延伸，所述弯折段自所述主体延伸段的一侧或两侧沿所述列方向延伸。

6.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述介质基板包括相背设置的第一面和第二面，所述功分电路、所述馈电部、所述导电带及所述相位延迟电路皆设于所述第一面，所述天线结构还包括参考地层，所述参考地层设于所述第二面；每个所述辐射单元包括对称设置的第一辐射臂和第二辐射臂，所述第一辐射臂连接所述功分电路，所述第二辐射臂连接所述参考地层，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂皆位于所述第一面；或者，所述第一辐射臂位于所述第一面及所述第二辐射臂位于所述第二面。

7.如权利要求6所述的天线结构，其特征在于，所述第一辐射臂包括第一信号振子，所述第一信号振子连接所述功分电路，所述第二辐射臂包括第一接地振子，所述第一接地振子与所述第一信号振子电磁耦合，所述第一信号振子在所述第二面上的正投影与所述第一接地振子所在区域共线且对称设置，以形成第一对称偶极子。

8.如权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述第一信号振子与所述列方向形成的角度为0°±5°、45°±5°、90°±5°、135°±5°、180°±5°、-45°±5°、-90°±5°或-135°±5°。

9.如权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述第一辐射臂还包括第二信号振子，所述第二信号振子与所述第一信号振子相交，所述第二信号振子与连接所述功分电路，所述第二辐射臂还包括第二接地振子，所述第二接地振子与所述第二信号振子电磁耦合，所述第二信号振子在所述第二面上的正投影与所述第二接地振子所在区域共线且对称设置，以形成第二对称偶极子。

10.如权利要求6所述的天线结构，其特征在于，多个所述第二辐射臂分别连接于所述参考地层的相对两侧，所述参考地层在所述第一面上的正投影覆盖所述功分电路、所述导电带及所述相位延迟电路；所述第一面还设有接地部，所述接地部经导电过孔与所述参考地层连接，所述接地部具有挖空区，所述馈电部和所述导电带的一端皆设于所述挖空区并与所述接地部相绝缘。

11.一种天线玻璃组件，其特征在于，包括玻璃件及如权利要求1～10任意一项所述的天线结构，所述天线结构设于所述玻璃件上或至少部分嵌设于所述玻璃件中。

12.如权利要求11所述的天线玻璃组件，其特征在于，所述玻璃件为夹层玻璃或复合玻璃，所述玻璃件包括相背设置的外玻璃面和内玻璃面，所述天线结构至少部分设于所述外玻璃面与所述内玻璃面之间；所述天线玻璃组件还包括反射层，所述反射层用于反射所述天线结构辐射的电磁波信号，所述反射层设于所述内玻璃面，所述反射层覆盖所述天线结构的至少部分辐射单元。

13.一种交通工具，其特征在于，包括如权利要求11或12所述的天线玻璃组件。

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