CN113363716B - 在车辆的表面处形成的共形天线 - Google Patents

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Abstract

一种在车辆的表面处的共形天线和一种形成共形天线的方法包括在车辆的表面的一部分中形成的狭槽。该方法包括将天线设置在狭槽中。天线的暴露表面与车辆的表面齐平。该方法还包括将天线连接到车辆的一个或多个系统，以使天线发送或接收由一个或多个系统处理的信号。

Description

在车辆的表面处形成的共形天线
技术领域
本主题公开涉及在车辆的表面处形成的共形天线。
背景技术
车辆(例如汽车、卡车、建筑设备、农用设备、自动化工厂设备)包括越来越多的通信装置和相应的天线。例如，车辆包括接收器和相应的天线，以从诸如全球定位系统(GPS)的全球导航卫星系统(GNSS)接收数据。它们还包括用于接收无线电和卫星无线电频道的接收器和天线。此外，使用不同的天线，车辆通过车对车(V2V)通信与其他车辆通信，通过车对基础设施(V2I)通信与基础设施通信，并且通过车对所有装置(V2X)通信与其他实体(例如云服务器)通信。突出到车辆外部的天线在美学上令人不快。因此，先前的方法包括隐蔽的天线，其隐藏在车辆的玻璃或另一介电(即非导电)部分的后面。因此，期望提供在车辆的表面处形成的共形天线。
发明内容
在一示例性实施例中，一种在车辆的表面处形成共形天线的方法包括在车辆的表面的一部分中形成狭槽，并且将天线设置在狭槽中。天线的暴露表面与车辆的表面齐平。该方法还包括将天线连接到车辆的一个或多个系统，以使天线发送或接收由一个或多个系统处理的信号。
除了本文所述的一个或多个特征之外，形成狭槽包括基于天线的尺寸来指定狭槽的尺寸。
除了本文所述的一个或多个特征之外，该方法还包括在将天线设置在狭槽中之后用填充材料填充狭槽。
除了本文所述的一个或多个特征之外，填充狭槽还包括使用树脂作为填充材料。
除了本文所述的一个或多个特征之外，将天线设置在狭槽中还包括在狭槽中放置单层或多层印刷电路板(PCB)。
除了本文所述的一个或多个特征之外，设置天线还包括将辐射元件布置为与车辆的表面齐平的暴露表面。
除了本文所述的一个或多个特征之外，设置天线还包括布置金属导体以将辐射元件连接到PCB。
除了本文所述的一个或多个特征之外，设置天线还包括设置电子部件。
除了本文所述的一个或多个特征之外，设置电子部件包括设置射频(RF)前端、RF束形成器、RF上下变频器、调制解调器芯片、模拟滤波器或电源电路。
除了本文所述的一个或多个特征之外，将天线设置在狭槽中包括设置领结偶极天线、贴片天线或螺旋天线。
在另一示例性实施例中，一种在车辆的表面具有共形天线的车辆包括在车辆的表面的一部分中的狭槽以及设置在狭槽中的天线。天线的暴露表面与车辆的表面齐平。车辆的一个或多个系统连接到天线，以使天线发送或接收由一个或多个系统处理的信号。
除了本文所述的一个或多个特征之外，狭槽的尺寸基于天线的尺寸。
除了本文所述的一个或多个特征之外，在将天线设置在狭槽中之后，狭槽填充有填充材料。
除了本文所述的一个或多个特征之外，填充材料是树脂。
除了本文所述的一个或多个特征之外，狭槽中的天线还包括单层或多层印刷电路板(PCB)。
除了本文所述的一个或多个特征之外，天线还包括作为与车辆的表面齐平的暴露表面的辐射元件。
除了本文所述的一个或多个特征之外，天线还包括将辐射元件连接到PCB的金属导体。
除了本文所述的一个或多个特征之外，天线还包括电子部件。
除了本文所述的一个或多个特征之外，电子部件还包括射频(RF)前端、RF束形成器、RF上下变频器、调制解调器芯片、模拟滤波器或电源电路。
除了本文所述的一个或多个特征之外，天线是领结偶极天线、贴片天线或螺旋天线。
当结合附图考虑时，根据以下详细描述，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。
附图说明
其他特征、优点和细节仅通过示例的方式在下面的详细描述中出现，该详细描述参考附图，其中：
图1示出了根据一个或多个实施例的在车辆的表面处的共形天线；
图2是根据一个或多个实施例的在车辆的表面处形成的天线的截面图；
图3详述了根据一个或多个示例性实施例的在车辆的表面处形成的天线的各方面；以及
图4是根据一个或多个实施例的在车辆的表面处形成共形天线的方法的处理流程。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，并且无意于限制本公开、其应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部分和特征。
如前所述，车辆对不同种类天线的需求不断增长。伸出的天线虽然实用，但在美学上并不理想。先前的车辆天线已经隐藏在玻璃等介电部件的后面。这些天线取决于其放置的位置而可以与车辆的形状共形。然而，覆盖隐蔽天线的介电材料可能会干扰电磁(EM)波的传播。本文详述的系统和方法的实施例涉及在车辆的表面处形成的共形天线。车辆的金属蒙皮开槽，并且通过开槽形成天线。天线在狭槽区域处符合车辆的形状，但是天线在车辆外部，因此不会对照明因车辆的内部结构而受到不利影响。例如，可以在天线发射的辐射图案中产生多个波瓣。根据一个或多个实施例，天线的辐射元件在车辆表面处(即与车辆表面齐平)。因此，天线不受车辆的内部结构阻碍，同时不突出于车辆上方。
根据示例性实施例，图1示出了在车辆100的表面处的共形天线110。图1中示出的示例性车辆100是汽车101。图1中的示例性天线包括领结偶极天线110a、螺旋天线110b和贴片天线110c(所有总称为110)。参考图2的讨论详述了根据一个或多个实施例的在车辆100上的天线110的制造的各方面。所有天线110可以用于车辆100的不同传感器或通信系统102。给定的天线110可以用于发送、接收或两者。可替代地，一个或多个天线110可以由不同的系统102共享。
例如，两个领结偶极天线110a可被共享以与蜂窝和卫星无线电接收器系统一起使用。彼此垂直的两个领结偶极天线110a的定向有助于获得不同的辐射图案。不同的辐射图案导致分集增益。蜂窝接收器可以基于蜂窝基站和两个领结偶极天线110的相对定向来选择其中一个呈现更高增益的领结偶极天线110a。螺旋天线110b可以与全球导航卫星系统(GNSS)(例如全球定位系统(GPS))一起使用以及用于WiFi。贴片天线110c都可以用于车辆对车辆(V2V)通信。根据一个或多个实施例形成的天线110还可用于例如分配给第五代(5G)蜂窝网络的毫米波(mmWave)通信(即以与毫米级的波长相对应的频率进行的通信)。
示例性天线110的类型和系统102的上述示例并非旨在是限制性的。另外，天线110的布置及其相对于彼此的定向也不受示例性图示的限制。此外，尽管图1中的所有示例性天线110都被示出为沿着车辆100的车顶线放置，但根据示例性实施例制造的一个或多个天线110可以设置在车辆100的其他部分上。例如，尽管为了说明的目的，天线110示出为看起来与车辆100不同，但可以通过将天线110涂成与车辆100相同的颜色来隐藏天线110。图1中示出的横截面A-A在图2中详细描述。
图2是根据一个或多个实施例的在车辆100的表面处形成的天线110的截面图。该截面图是沿着图1中所示的A-A截取的。因此，车辆100的示例性表面是车顶105。截面图示出了通过切割车顶105的一部分或以其他方式形成的狭槽210。狭槽210中示出了介电材料，例如单个多层印刷电路板(PCB)220。金属导体230有助于PCB220与天线110的辐射元件240之间的电流连接。
另外，如图所示，电子部件250可以设置在PCB220的与与辐射元件240连接的一侧(即基于图2所示的透视图的PCB220的底侧)相对的一侧。可替代地，例如，一些或全部电子部件250可以设置在金属导体230之间的间隙中。示例性部件包括但不限于射频(RF)部件比如RF前端、RF束形成器、RF上下变频器、调制解调器芯片、模拟滤波器和电源电路。示出了填充材料260，并参考图3对其进一步讨论。如图2中的截面图所示，辐射元件240与车辆100的车顶105的表面线齐平。因此，天线110不从车辆100的表面突出。同时，因为天线110设置在狭槽210中，所以辐射元件240暴露于自由空间，因此，接收或发送的信号因穿过往返于天线110的自由空间以外的介质而不会遭受任何损害(例如衰减、多径)。
图3详述了根据一个或多个示例性实施例的在车辆100的表面处形成的天线110的各方面。虽然在图1和2中示出了天线110形成在车顶105的表面处，但车辆100的其他表面也可以开槽，如前所述。在图3中示出了形成在狭槽210中的三个示例性天线110。图2详述了表面以下的部件。图3示出了狭槽210的未被填充至表面的区域填充有填充材料260。填充材料260可以是树脂或其他介电材料。
图4是根据一个或多个实施例的在车辆100的表面处形成共形天线110的方法400的处理流程。继续参考图1-3。在框410，该过程包括在车辆100的表面的一部分中形成特定尺寸的狭槽210。车辆100的表面中的狭槽210将具有容纳辐射元件240的长度和宽度以及一些额外空间以促进填充材料260的插入。如前所述，辐射元件240的整体必须不受车辆100的任何部分阻碍。此外，车辆100的表面以下的材料(例如泡沫、织物)可被移除以形成具有足够深度以容纳天线110的所有部件(例如PCB220、金属导体230、电子部件250)的区域。在框420，将天线110设置在狭槽210中包括确保天线110的顶表面(例如辐射元件240)与其中形成狭槽210的表面齐平。这确保天线110不会从车辆100的表面突出，而且也不会被车辆100的表面遮挡。
在框430，在定位天线110之后用填充材料260填充狭槽210是指用树脂或其他介电材料填充狭槽210的其余部分。作为框430处的过程的一部分，天线110的表面可以被涂刷以与车辆100的被开槽以容纳天线110的表面融合。在框440，该过程包括将天线110连接至车辆100的一个或多个系统102。如前所述，示例性但非限制性的系统102包括无线电、卫星无线电、GNSS、WiFi和V2V通信系统。对于其连接到的任何系统102，天线110接收由系统102处理的信号。在某些情况下(例如V2V通信)，天线110也可以从系统102发送信号。
尽管已经参考示例性实施例描述了以上公开，但本领域技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其要素。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。

Claims (8)

1.一种在车辆的表面处形成共形天线的方法，该方法包括：
在车辆的表面的一部分中形成狭槽，其中，形成狭槽包括基于共形天线的尺寸来指定狭槽的尺寸；
将共形天线设置在狭槽中，其中，所述共形天线的暴露表面与车辆的表面齐平；以及
将共形天线连接到车辆的一个或多个系统，以使共形天线发送或接收由所述一个或多个系统处理的信号。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在将所述共形天线设置在所述狭槽中之后，用填充材料填充狭槽，其中，填充狭槽包括使用树脂作为填充材料。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述共形天线设置在所述狭槽中包括：将单层或多层印刷电路板(PCB)放置在狭槽中，将辐射元件布置为与车辆的表面齐平的所述暴露表面，布置金属导体以将辐射元件连接到PCB，以及设置电子部件，所述设置电子部件包括设置射频(RF)前端、RF束形成器、RF上下变频器、调制解调器芯片、模拟滤波器或电源电路。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述共形天线设置在所述狭槽中包括设置领结偶极天线、贴片天线或螺旋天线。
5.一种在车辆的表面处具有共形天线的车辆，该车辆包括：
在车辆的表面的一部分中的狭槽，其中，狭槽的尺寸基于共形天线的尺寸；
设置在狭槽中的所述共形天线，其中，所述共形天线的暴露表面与车辆的表面齐平；以及
车辆的一个或多个系统，其连接到所述共形天线，以使共形天线发送或接收由所述一个或多个系统处理的信号。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中，在将所述共形天线设置在所述狭槽中之后，所述狭槽填充有填充材料，并且所述填充材料是树脂。
7.根据权利要求5所述的车辆，其中，所述狭槽中的共形天线包括单层或多层印刷电路板(PCB)、作为与车辆的表面齐平的所述暴露表面的辐射元件、将辐射元件连接到PCB的金属导体，以及电子部件，所述电子部件包括射频(RF)前端、RF束形成器、RF上下变频器、调制解调器芯片、模拟滤波器或电源电路。
8.根据权利要求5所述的车辆，其中，所述共形天线是领结偶极天线、贴片天线或螺旋天线。
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