CN117413434A

CN117413434A - 通信组件及相关方法

Info

Publication number: CN117413434A
Application number: CN202280038700.2A
Authority: CN
Inventors: X·达登尼; M·约瑟夫贝基
Original assignee: AGC Glass Europe SA
Current assignee: AGC Glass Europe SA
Priority date: 2021-05-12
Filing date: 2022-05-03
Publication date: 2024-01-16
Also published as: EP4338230A1; WO2022238184A1; JP2024517317A

Abstract

本发明披露了一种包括玻璃板和至少一根天线的通信组件，该天线被设计成接收和发射工作频率介于400MHz到70GHz之间的电磁波；该玻璃板包括外表面和面向天线的内表面。该通信组件包括放置在天线与外表面之间的超表面；该超表面包括至少一个周期性导电结构，该周期性导电结构包括薄周期性导电元件。该通信组件进一步包括电介质板，该电介质板在内表面的非零距离处放置在天线与内表面之间。

Description

通信组件及相关方法

技术领域

本申请涉及通信组件，尤其是Wi-Fi、4G、5G、V2X以及包括至少一根天线的专用短程通信(DSRC)，该天线被设计成接收和发射工作频率介于400MHz至70GHz之间的电磁波。

背景技术

移动电话的使用率逐年上升，其中80％的移动电话都是在建筑物内拨打的。建筑物和住宅在隔热方面具有更高的要求，用于满足该要求的材料对室内信号衰减有很大影响。

分布式天线系统可以作为移动室内覆盖的解决方案，但是它们也存在缺点。首先，它们需要复杂的安装，并且硬件成本可能十分高昂。其次，它们还意味着有维护和更换的成本。最后，它们通常只适用于单个运营商，无法适应所有情况。

在不影响玻璃板的热性能和/或美观的情况下，显著提高通过玻璃板的透射率的方法是，对玻璃板上的低辐射(low-E)涂层进行处理，从而产生低通和/或带通频率选择表面(FSS)。这种方法可以应用于整个玻璃板或部分玻璃板，具体取决于建筑物情况和客户对更好的室内移动覆盖的需求。

然而，在更高频带中，比如在5G毫米波频率中，仅对低辐射涂层进行处理不足以显著提高电磁波通过玻璃板的透射率。这是因为玻璃板(其包括厚度与这些频率下的有效波长相当的一个或多个电介质板)充当滤波器，并且可以显著降低穿过的电磁波的透射率。

然后，降低的程度取决于玻璃板的配置，即电介质板的数量、厚度和布置、电磁波的偏振和到达方向以及频率。

与此同时，移动数据流量持续增长，并将随着5G的到来而大幅增长，从而使移动网络运营商面临CAPEX压力。5G的更高频带意味着覆盖部署面临更多挑战，尤其是在需要容量且应用严格EMF限制的密集城市地区。小基站的部署被描述为良好的容量提升解决方案，该容量提升解决方案需要安装大量天线才能稳定地进行电磁波发送和接收。

然而，许多缺点限制了小基站的部署。首先，很难找到新天线的位置。其次，将光纤和电力带到室外成本高昂。最后，城市化法规可能会限制小基站的可能性。

除此之外，随着联网车辆和自动驾驶车辆的出现，所需的车载天线数量不断增加，寻找合适的位置变得越来越复杂，尤其是对于Wi-Fi、4G、5G和DSRC。

因此，相较于其他位置，将天线安装在车辆的玻璃板上或玻璃板后面似乎是一个更有吸引力的替代方案。

然而，由于车辆的玻璃板的成分和与可用波长相比不可忽略的厚度，因此可能会导致穿过玻璃板的EM波衰减。这种衰减主要是由入射波与由包括在车辆玻璃中的几个界面反射的多个其他波之间的干扰引起的。

为了缓解上述问题并消除室外4G和5G网络密集化的障碍，需要在室内安装符合城市美学和EMF限制的天线。

然而，如前所述，即使将低辐射涂层被视为FSS，玻璃板还是可以显著降低天线对外部的辐射，尤其是在Wi-Fi、4G、5G、sub-6GHz、毫米波频带和DSRC中。另外，窗户可以将信号反射到室内，从而增加居住建筑物的电磁场(EMF)。

文档WO 2019177144描述了附接到建筑物的窗户玻璃上使用的天线单元，其中：该天线单元设置有发射元件、定位在相对于发射元件的室外侧的波导构件和定位在相对于发射元件的室内侧的导体，从而产生八木-宇田(Yagi-Uda)状的寄生导向器。缺点是设计非常复杂，并且还可能取决于天线结构本身。因此，它无法推广到任何类型的窗户组件，并且每个窗户组件都需要特定的设计。

文档WO 2016203180描述了具有放置在玻璃上的周期性图案的导电元件，该嵌装玻璃包括涂层玻璃片材，该涂层玻璃片材的一个表面覆盖有导电层。

这两份文档描述了一种在预定频率下增加射频电磁波的透射率解决方案，其方法是在频率处于该预定频率的基本上一半到基本上两倍之间时透射率为零。

因此，对于特定范围的频率和玻璃配置，使用这些解决方案无法最小化电磁波的透射损耗。

文档US2020048958描述了粘合在窗户表面上并被配置为减少EM波通过窗户时的透射损耗的膜。这无法在控制EM波的相位同时控制增益。

发明内容

在第一方面，本发明涉及一种包括玻璃板和至少一根天线的通信组件，该天线被设计成接收和发射工作频率介于400MHz到70GHz之间的电磁(EM)波；该玻璃板包括外表面和面向天线的内表面。

本发明第一方面中定义的解决方案是基于通信组件包括放置在天线与外表面之间的超表面，其中超表面包括至少一个周期性导电结构，该周期性导电结构包括薄周期性导电元件，并且其中通信组件进一步包括在距内表面的非零距离(Dds)处放置在天线之间的电介质板。

在第二方面，本发明涉及一种用于优化通信组件的接收/发射的方法，该通信组件包括玻璃板和天线，该天线被设计成接收和发射频率介于400MHz到70GHz之间的电磁波；该玻璃板包括外表面和面向天线的内表面。

本发明第二方面中定义的解决方案是基于该方法包括在天线与外表面之间安装超表面的步骤。该超表面包括至少一个周期性导电结构，该周期性导电结构包括薄周期性导电元件。该方法进一步包括在距内表面的非零距离(Dds)处安装放置在天线与内表面之间的电介质板的步骤。

在第三方面，本发明涉及超表面和电介质板用于改善通信组件的接收/发射的用途，该通信组件包括玻璃板和天线，该天线被设计成接收和发射频率介于400MHz到70GHz之间的电磁波；该玻璃板包括外表面和面向天线的内表面；该超表面包括至少一个周期性导电结构，该周期性导电结构包括薄周期性导电元件，其特征在于，超表面安装在天线与外表面之间。电介质板在内表面的非零距离(Dds)处安装在天线与内表面之间。

出人意料地是，这种解决方案允许在控制发射的EM波的相位同时提高增益。超表面控制在玻璃板的界面上反射的EM波的相位，而电介质板通过在玻璃板与电介质板之间产生空腔来提高和改善EM波的增益。超表面可以有效地操纵入射波和反射波的相位，以便在工作频率下具有相长干涉。

因此，超表面和电介质板允许补偿穿过玻璃板的EM波的衰减，更重要的是，超表面和电介质板允许增强穿过玻璃板的EM波。

本发明通过在天线与外表面之间设置超表面以及在内表面的非零距离处放置在天线与内表面之间的电介质板来增加EM波的透射率。

因此，本发明解决了将天线放置在玻璃板(尤其是用作建筑物中的窗户的玻璃板或车辆玻璃板)后面的需求，提高了通信性能并减少了发射损耗。

本发明的目的是缓解上述问题，并解决将天线放置在玻璃板后面的需求，以提高通信性能并减少发射损耗。

本发明的另一优点是提供了将天线放置在玻璃板的前面并距玻璃板最小距离的可能性，以通过电介质支撑件进行辐射，同时保持天线的阻抗响应以及使天线的辐射性质保持在规范内。

本发明的另一优点是用于最小化横电(TE)极化EM波以高倾斜入射角通过玻璃板的发射损耗，并在横电(TE)极化电磁波与横磁(TM)极化电磁波的接收和/或发射之间提供更好的平衡。

与入射到组件上的EM波的传播方向相比，本发明的另一优点是用于改变穿过组件发射的电磁波的传播方向。

应注意，本发明涉及在权利要求或所描述的实施例中引用的特征的所有可能组合。

以下描述涉及建筑物和车辆玻璃应用，但应当理解，本发明可以适用于其他领域，比如运输应用、其他道路使用者和/或服务。

附图说明

现在将参考示出了本发明的各种示例性实施例的附图来更详细地描述本发明的这个方面和其他方面，这些附图是通过说明而非限制的方式提供的。这些附图是示意图，而不是按真实的比例。这些附图不以任何方式限制本发明。将通过示例来阐释更多优点。

图1是根据本发明的通信组件的第一实施例的示意图。

图2是根据本发明的通信组件的第二实施例的示意图。

图3是根据本发明的通信组件的第三实施例的示意图。

图4是根据本发明的通信组件的第四实施例的示意图。

图5是根据本发明的周期性导电结构的示意图。

具体实施方式

在本文档中的具体实施例和包括对应实施例的各种更改、等同和/或替换。在所有附图中，使用相同附图标记来指代相同或相似的部分。

如本文所使用的，诸如“内部”、“外部”、“上”、“下”、“顶部”、“底部”等空间性或方向性术语与本发明有关，如附图中所示的那样。然而，应当理解，本发明可以采取各种替代性取向，并且因此，这些术语不被认为是限制性的。进一步，在说明书和权利要求中使用的表示尺寸、物理特性、加工参数、成分的量、反应条件等的所有数字在所有情况下均应理解为由术语“大约”修饰。因此，除非另有指示，否则以下说明书和权利要求中列举的数值都是可以根据本发明寻求获得的所期望的性质而进行改变的近似值。在下面的描述中，除非另有说明，否则表述“基本上”意指在10％以内、优选在5％以内。

此外，本文披露的所有范围应理解为包括起始范围值和结束范围值，并涵盖其中包含的任何和所有子范围。例如，规定的范围“1到10”应被视为包括介于(并且包含)最小值1到最大值10之间的任何和所有子范围；即，所有子范围以最小值1或更大开始，例如1到6.1，并以最大值10或更小结束，例如5.5到10。进一步，如本文所使用的，术语“沉积在……上方”或“设置在……上方”是指沉积或设置在其上但不一定与表面接触。例如，“沉积在基材上方”的涂层并不排除在沉积涂层与基材之间存在相同或不同成分的一个或多个其他涂层膜。

在本说明书和权利要求中使用术语“包含/包括(comprising)”的情况下，并不排除其他元件或步骤。在提及单数名词时使用不定冠词或定冠词，例如“一个/种(a)”或“一个/种(an)”、“所述/该(the)”时，这包括该名词的复数，除非特别说明其他情况。在本文档中，“被配置为(或设置为)”可以根据情况在硬件和软件中与以下词语互换使用，例如，“适合于”、“有能力”、“改变为”、“制造为”、“能够”或“被设计成”。在任何情况下，表达“设备被配置为做……”可以是指“设备可以与另一设备或部件一起做……”。

此外，说明书和权利要求中的术语第一、第二等用于区别类似的要素，而未必用于描述时间、空间、排名或任何其他方式的顺序。应当理解，如此使用的术语在适当情况下是可互换的，并且在本文中描述的本发明的实施例能够使用除了在本文中描述或说明的顺序外的其他顺序进行操作。当描述组成元件(例如，第一组成元件)“(功能上或通信地)耦合到”或“连接到”另一组成元件(例如，第二组成元件)时，应当理解，该组成元件可以直接连接到该另一组成元件，或者可以通过其他组成元件(例如，第三组成元件)连接到该另一组成元件。

根据本发明的第一方面，如图1至图4所展示的，通信组件1包括玻璃板3和至少一根天线21，该天线被设计成接收和发射工作频率(frw)介于400MHz到70GHz之间的电磁波。

玻璃板3可以是用作用于关闭静止物体(比如建筑物)的开口或者用于关闭移动物体(比如火车、船……)的开口的窗户的窗户。玻璃板也可以是用作装饰和/或功能板的板，比如B柱、用于车辆窗户之间的板、车辆的保险杠或类似物。

玻璃板可以由塑料、玻璃或任何合适的材料制成。

在一些实施例中，玻璃板包括具有表面S1(对应于表面311)和表面S2的第一玻璃片材。

在实施例中，玻璃板仅包括该第一玻璃片材，表面S2对应于表面322。

在一些优选实施例中，玻璃板是多层玻璃窗。

多层玻璃窗可以至少部分地对可见光波以及自然光或人造光透明。多层玻璃窗由多个玻璃片材制成，至少第一玻璃片材和第二玻璃片材被至少一个夹层隔开，形成多个界面。因此，板可以通过由气体填充的空间的夹层和/或由聚合物夹层隔开。第二玻璃片材具有表面S3和表面S4。

在一些实施例中，多层玻璃窗2可以包括通过间隔件33隔开的至少两个玻璃片材31、32，以允许形成由气体(比如氩气)填充的空间来改善多层玻璃窗的隔热，从而形成绝热多层玻璃窗。本发明不限于用于具有两个板的多层玻璃窗上的装置。本发明的装置和方法适用于任何多层玻璃窗，比如双层、三层玻璃窗。

在一些实施例中，板夹层33是将第一玻璃片材与第二玻璃片材粘合在一起的热塑性夹层，这意味着玻璃板可以是层压的多层玻璃窗，比如用于降低噪声和/或确保穿透安全性的玻璃窗。热塑性夹层可以由定位在玻璃片材之间的一个或多个夹层制成。夹层通常是可以调节硬度的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)。这些夹层即使在破裂时也保持玻璃片材粘合在一起，使得防止玻璃破碎成大量锋利碎片。

多层玻璃窗的所述第一玻璃片材和/或第二玻璃片材可以由玻璃、聚碳酸酯、PVC或用于安装在静止物体或移动物体上的窗户的任何其他材料制成。

通常，多层玻璃窗3的玻璃片材的材料是例如钠钙硅玻璃、硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃或其他材料，比如特别为汽车应用所熟知的热塑性聚合物或聚碳酸酯。本申请中对玻璃的提及不应被视为限制性的。

多层玻璃窗3可以通过比如浮法、熔融法、重拉法、压制成型法或拉拔法的已知制造方法来制造。作为多层玻璃窗的制造方法，从生产率和成本的角度看，优选使用浮法。

每个板可以独立地加工和/或着色、……和/或具有不同的厚度，以提高美观性、隔热性能、安全性……多层玻璃窗2的厚度根据应用的要求来设置。

多层玻璃窗3可以是就地使用的任何已知窗。例如，可以对多层玻璃窗3进行加工，即，退火、回火……，以符合安全和防盗要求的规范。窗户可以各自是透明玻璃或彩色玻璃，所述彩色玻璃用特定玻璃成分、或通过施加例如附加涂层或塑料层而着色。通过使用已知的切割方法在平面图中，窗户可以具有适合开口的任何形状，比如矩形。作为切割多层玻璃窗的方法，例如，可以使用其中将激光照射在多层玻璃窗的表面上以切割多层玻璃窗的方法，或者其中切割轮进行机械切割的方法。多层玻璃窗可以具有任何形状以便适合应用，例如挡风玻璃、侧窗、汽车的天窗、火车的侧玻璃、建筑物的窗户……

可以对每个玻璃片材进行加工，即，退火、回火……，以符合安全要求的规范。透明电介质板可以独立地是透明的或有颜色的透明电介质板，该有颜色的透明电介质板用特定组合物着色或通过施加例如另外的涂层或塑料层着色。

每个玻璃片材可以独立地加工和/或着色、……和/或具有不同的厚度，以提高美观性、安全性……

平面图中多层玻璃窗的形状通常为矩形。取决于应用，形状不限于矩形并且可以是：梯形，尤其是用于车辆的挡风玻璃或后窗玻璃；三角形，尤其是用于车辆的侧灯；圆形等。

另外，多层玻璃窗可以组装在框架内或安装在双层幕墙、车体中或者能够维持多层玻璃窗的任何其他装置中。一些塑料元件可以固定在多层玻璃窗上来确保对气体和/或液体的密封性，以确保多层玻璃窗的固定或向多层玻璃窗添加外部元件。在一些实施例中，可以在多层玻璃窗的周边的一部分上添加遮蔽元件，比如釉层。

对于静止物体或移动物体内部的热舒适性，涂层系统可以存在于多层玻璃窗的一个界面211、212、221、222上。这种涂层系统通常使用基于金属的层并且红外光被这种类型的层高度折射。这种涂层系统通常用于实现低能量多层玻璃窗。

在一些实施例中，涂层系统可以是施加在多层玻璃窗上的可加热的涂层，以增加例如除霜和/或除雾功能和/或减少建筑物或车辆内部的热量积累或例如在寒冷时期期间将热量保持在内部。虽然涂层系统很薄并且对于眼睛主要是透明的。

通常，涂层系统覆盖着多层玻璃窗3的界面的大部分表面。

涂层系统可以由不同材料的层制成。在一些实施例中，例如在汽车挡风玻璃中，涂层系统可以在多层玻璃窗的一个主表面的大部分上导电。如果待去涂层的部分设计不当，这可能会导致比如加热点等的问题。

合适的涂层系统是例如导电膜。合适的导电膜是例如通过依次层压透明电介质、金属膜、和透明电介质、ITO、添加氟的氧化锡(FTO)等而获得的层压膜。合适的金属膜可以是例如含有选自由Ag、Au、Cu和Al组成的组中的至少一种作为主要组分的膜。

通常，涂层系统具有不大于0.4、优选地等于或小于0.2、特别地等于或小于0.1、等于或小于0.05或者甚至等于或小于0.04的发射率。

涂层系统可以包括基于金属的低发射涂层系统。此类涂层系统通常是薄层系统，其包括一个或多个(例如两个、三个或四个)基于红外辐射反射材料的功能层和至少两个电介质涂层，其中每个功能层被电介质涂层包围。本发明的涂层系统特别地可以具有至少0.010的发射率。功能层通常是具有几纳米、大多为约5至20nm的厚度的银层。电介质层通常是透明的，并且由一层或多层金属氧化物和/或氮化物制成。例如，借助于真空沉积技术(比如磁场辅助的阴极溅射、更通常地称为“磁控溅射”)来沉积这些不同的层。除了电介质层之外，每个功能层可以由阻挡层保护或通过沉积在润湿层上来改善。

在一些实施例中，为了最大化通过具有涂层系统的玻璃板的发射和接收，可以使用去涂层部分来减少由于涂层系统引起的衰减。

如图1至图4所示，玻璃板3包括被板夹层33隔开的第一玻璃片材31和第二玻璃片材32。

玻璃板包括外表面311和面向天线的内表面322。术语“面向”表示天线位于内表面的前面，如图所示。

天线21被设计成接收和发射工作频率(frw)介于400MHz到70GHz之间的电磁波，具体取决于所期望的应用。

在一些实施例中，当通信组件1用作4G通信组件时，工作频率介于400MHz到2.3GHz之间。

在一些实施例中，当通信组件1用作5G组件时，对于低频带，工作频率可以是介于1.5GHz到6GHz之间，大约28GHz、35GHz或更高(最高可达70GHz)，这取决于特定的5G应用。

在一些实施例中，当通信组件1用作DSRC组件时，工作频率介于5.7GHz到6GHz之间。

DSRC是单向或双向的短程到中程无线通信信道，使得车辆能够彼此通信，并与其他道路使用者或服务直接通信，而不涉及蜂窝或其他电信基础设施。

超表面包括至少一个周期性导电结构，该周期性导电结构包括薄周期性导电元件，每个导电元件彼此隔离。薄周期性导电元件是指厚度垂直于放置元件的表面测量的周期性元件。该厚度优选地是从1μm到140μm。更优选地，为了避免分层和/或剥离，该厚度介于3μm到30μm之间。

根据实施例，导电元件的材料可以是金属基材料，比如铜、银、具有或不具有电镀材料(比如金)的导电金属合金、或能够导电的任何其他材料。

根据实施例，导电元件的阵列可以是金属氧化物的层或聚合物的层。

根据本发明，薄周期性导电元件可以由薄的金属片材(比如铜箔、银印刷线、……、细金属丝、薄铜网等)制成。

根据实施例，每个非导电元件具有方形、矩形或圆形环或任何其他闭合形状的形状。

根据实施例，每个非导电元件具有直的、弯曲的、弧形槽的形状或交叉的形式。

根据实施例，每个非导电元件具有两个环的形状，一个环包含在另一个环内。

如图5所展示的，至少一个周期性导电结构可以包括导电方格41。超表面可以由表现出带通或带阻行为的任何周期性导电结构制成。在超表面具有带阻行为的一些其他实施例中，形状可以是方形环、圆形环、六角形环等，并且对于多频带效应，其形状也可以是例如双环或具有多频带效应的任何其他形状。

在一些实施例中，超表面的至少一个周期性导电结构在至少一个频率(fr)下的反射率为零，该频率的范围从确定频率的基本上三分之一到基本上三倍，并且优选地从工作频率的基本上一半到基本上两倍。

在一些其他实施例中，超表面的至少一个周期性导电结构在至少一个频率(fr)下的透射率为零，该频率的范围从确定频率的基本上三分之一到基本上三倍，并且优选地从工作频率的基本上一半到基本上两倍。优选地，在这样的实施例中，每个导电元件彼此隔离。

如图1至图4所示，通信组件进一步包括放置在天线与外表面之间的超表面4。

根据一些实施例，如图1至图3所示，超表面可以放置在玻璃板的一个表面312、321、322上。应当理解，在这样的实施例中，超表面放置在玻璃板3的一个表面上，该表面位于外表面311与天线之间。

在玻璃板具有单个玻璃片材(第一玻璃片材)的实施例中，超表面可以放置在表面S2(对应于表面322)上。在玻璃板包括第一玻璃片材和第二玻璃片材的实施例中，超表面可以放置在表面S2、S3或S4(分别对应于表面312、321或322)上。

在一些实施例中，超表面可以放置在夹层33上或内部，以便于处理和组装步骤。

放置在玻璃板的表面312、321上、夹层上或内部的超表面意味着超表面优选地不与外部玻璃板接触。

在一些实施例中，窗户组件可以包括至少两个超表面，以优化相同的工作频率或优化不同的工作频率。

在一些优选的实施例中，超表面是透明的，以使可见光穿过安装界面。术语“透明”表示说明在可见光谱中透射穿过材料的可见光的平均TL(透光率)为至少1％的性质。优选地，透明涉及为至少10％的TL性质。更优选地，透明表示为至少50％的TL。理想地，透明表示为至少70％的TL。

在一些实施例中，超表面可以进一步包括电介质箔以支撑导电元件，并且导电元件设置在电介质箔上。电介质箔是不导电的箔。

在一些实施例中，电介质箔是柔性电介质箔。

在一些实施例中，电介质箔是不透明的(比如PCB)。

优选地，电介质箔是透明的电介质支撑件。透明电介质箔可以具有不同的化学成分，比如基于塑料的成分。基于塑料的成分可以是PET、聚碳酸酯、PVC或任何其他可用作箔的透明电介质基于塑料的成分。

优选地，电介质箔包括玻璃板。玻璃板可以包含至少50％重量的SiO2，比如钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃或硼硅酸盐玻璃等玻璃。

优选地，电介质箔的损耗角正切可以等于或小于0.03，更优选地，电介质箔的损耗角正切等于或小于0.02，并且更优选地，电介质箔的损耗角正切等于或小于0.01，以减少箔中的能量损耗。

在优选实施例中，电介质箔的损耗角正切等于或小于0.005，并且更优选地，电介质箔的损耗角正切等于或小于0.003，以减少箔中的能量损耗。

优选地，电介质箔为硼硅酸盐玻璃箔，以将损耗角正切降低至等于或小于0.01的值。

电介质箔可以通过比如浮法、熔融法、重拉法、压制成型法或拉拔法的已知制造方法来制造。作为玻璃板的制造方法，从生产率和成本的角度看，优选使用浮法。

可以对电介质箔进行加工，即，退火、回火……，以符合安全要求的规范。电介质板可以独立地是透明的或有颜色的透明电介质板，该有颜色的透明电介质板用特定组合物着色或通过施加例如另外的涂层或塑料层着色。

在一些实施例中，超表面的表面大小与玻璃窗单元的表面大小基本上相同。

在一些其他和优选实施例中,超表面的大小小于玻璃窗单元的表面。优选地，超表面的大小基本上介于1cm²到1m²之间。优选地，取决于工作频率和应用，超表面被包括在宽度和/或长度介于20mm至1000mm之间的平行六面体中，例如210mm×250mm的矩形、150mm×160mm的矩形或255mm×500mm的矩形。

在一些实施例中,超表面的厚度小于玻璃板的厚度。优选地，超表面的厚度小于玻璃窗单元的较薄玻璃板的厚度。

图1、图2和图3示出了放置在玻璃板的表面(分别放置在内表面322上、或放置在第二玻璃片材或第一玻璃片材之一与夹层之间的表面(即表面321和表面312上)之一上)的超表面。

如图1至图4所展示的，通信组件进一步包括放置在天线与内表面之间的电介质板。电介质板本身不导电。

电介质板放置在距内表面的非零距离Dds处，在玻璃板与电介质板之间产生用于EM波的空腔。

通过具有超表面和电介质板，天线可以放置在距内表面322的减小的距离Da处。该减小的距离Da高于非零距离Dds(Da>Dds)。

在一些实施例中，电介质板进一步包括玻璃板。

在一些实施例中，电介质板是柔性电介质支撑件。

在一些实施例中，电介质板是不透明的(比如PCB)。

优选地，电介质板是透明电介质支撑件，这意味着电介质板是透明的，以使可见光穿过安装界面。透明电介质板可以具有不同的化学成分，比如基于塑料的成分。基于塑料的成分可以是PET、聚碳酸酯、PVC或任何其他可用作板的透明介电基于塑料的成分。

在一些实施例中，电介质板包括玻璃板。玻璃片材可以包括至少50％重量的SiO2，比如钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃或硼硅酸盐玻璃等玻璃。

在一些实施例中，电介质板的损耗角正切可以等于或小于0.03，更优选地，电介质板的损耗角正切等于或小于0.02，并且更优选地，电介质板的损耗角正切等于或小于0.01，以减少板中的能量损耗。

在优选实施例中，电介质板的损耗角正切等于或小于0.005，并且更优选地，电介质板的损耗角正切等于或小于0.003，以减少板中的能量损耗。

在一些实施例中，电介质板为硼硅酸盐玻璃片材，以将损耗角正切降低至等于或小于0.01的值。

电介质板可以通过比如浮法、熔融法、重拉法、压制成型法或拉拔法的已知制造方法来制造。作为玻璃板的制造方法，从生产率和成本的角度看，优选使用浮法。

可以对电介质板进行加工，即，退火、回火……，以符合安全要求的规范。电介质板可以独立地是透明的或有颜色的透明电介质板，该有颜色的透明电介质板用特定组合物着色或通过施加例如另外的涂层或塑料层着色。

电介质板可以具有任何形状。透明电介质板5在平面图中的形状不限于矩形，并且可以是梯形、三角形、方形、圆形等。

在一些实施例中,电介质板的厚度小于玻璃板的厚度。优选地，电介质板的厚度小于玻璃板的较薄玻璃片材的厚度。

电介质板5通过空间51与玻璃板3隔开，并且优选地与内表面322隔开。该空间可以由限定非零距离Dds(Dds>0)的空气填充。在一些实施例中，该距离可以被调整以增加EM波通过组件的透射。在一些优选实施例中，板固定装置可以被用来确保和/或调整到内表面的距离Dds。

天线与电介质板之间的空间52也可以由空气填充。该空间是Da与电介质板的厚度和Dds之和之间的差值。

优选地，对于sub-6GHz，距离Dds基本上在1mm至20mm之间，对于毫米波频率，该距离基本上在0.1mm至5mm之间。

在一些具体实施例中，当通信组件用于在5.9GHz的工作频率下工作的DSRC时，距离Dds可以为大约1mm，而Da为大约11mm，其中电介质板(优选地但不限于基于FR4的电介质板)的厚度为大约3.7mm。超表面的至少一个周期性导电结构在至少一个频率(fr)下可以的反射率为零，该频率的范围从确定频率的基本上三分之一到基本上三倍，并且优选地从工作频率的基本上一半到基本上两倍，并且如图5所展示的，该周期性导电结构可以具有放置在外表面上的、大约85mm(L＝85mm)×85mm(H＝85mm)的表面(L×H)。方块可以具有大约11mm的边Ls、Hs(在方形的情况下Ls＝Hs)。同一行的每个方格之间的距离Le约为1.5mm。同一列的每个方格之间的距离He约为1.5mm。方格的厚度(即周边的厚度)大约为0.2mm。

板固定装置或天线固定装置也可以用于维持和/或调整天线与内表面之间的距离Da。

图4示出了另一实施例，其中，超表面4放置在电介质板的表面上。应当理解，安装夹层的任何表面都可以附接到玻璃板的任何表面。

超表面可以通过任何已知的方式(比如胶合、与安装夹层的层压、在该表面上存在涂层的实施例中的去涂层等)放置在一个表面上。

这种安装夹层可以是透明塑料夹层。透明塑料夹层可以是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氨酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯丙烯腈共聚物(SAN)、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物(SMMA)以及这些的任何混合物，交联树脂、离子塑料、离聚物、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)或光学胶(OCA)。

交联或固化树脂是本领域技术人员已知的并且是通过或者与固化剂也称为交联剂的反应或者暴露于热、紫外辐射(UV)或电子束(EB)下进行低分子量物质的交联/固化获得的三维聚合物网络。交联树脂的非详尽示例是环氧树脂、聚氨酯树脂、UV或EB可固化树脂。在本发明中，交联树脂的前体可以是透明的或不透明的，只要交联树脂是透明的即可。

请注意，一些聚合物混合物、共聚物和一些半结晶聚合物可能由于分散相或由于微晶的存在而变得不透光和不透明。因此，可能并非上述所列聚合物的所有成分都是透明的。本领域技术人员能够确定什么成分是透明的，并因此确定给定的聚合物是否属于所要求保护的透明聚合物。

在一些实施例中，周期性导电元件可以直接设置在玻璃板上。

在一些实施例中，周期性导电元件是导电元件的周期性图案，并且优选地，周期性导电元件是导电元件的阵列。

根据实施例，导电元件的阵列的片材电阻在0.02至1,000欧姆/平方的范围内，优选地在0.02至3欧姆/平方的范围内，以避免导电元件的额外损耗。

优选地，导电元件包括由至少一列和/或至少一行限定的在两个维度上重复的单位单元41，以形成表面。更优选地，阵列包括多列和多行。

在一些实施例中，导电元件的阵列包括在列上重复的一排非周期性单位单元，以形成表面。

在一些其他实施例中，导电元件的阵列包括在非周期性结构中的不同单位单元。

在一些实施例中，超表面包括导电元件的第二阵列，因此对于第二确定频率fd2，该超表面能够提高射频电磁波通过组件的透射率。

在一些实施例中，超表面包括导电元件的多个阵列，因此对于每个导电元件阵列不同的确定频率，该超表面能够提高射频电磁波通过组件的透射率。

超表面在至少一个频率fr下的反射率为零，该频率的范围从确定频率的基本上三分之一到基本上三倍，并且优选地从确定频率的基本上一半到基本上两倍。

术语“零反射率”是指至少-6dB以下、优选地至少-10dB以下、更优选地至少-15dB以下的反射率。

在一些实施例中，为了在频率fr下具有零反射率，超表面包括导电元件的阵列，如使用带通FSS。

在一些其他实施例中，为了在频率fr下具有零反射率，超表面包括彼此平行且不接触的两个导电元件的阵列，使得第一阵列类似于低通FSS，第二阵列类似于高通FSS。

在一些实施例中，电介质板应用于涂层玻璃板。如果在涂层上应用激光处理，以在期望的工作频率下局部增加其RF透明度，则整体性能可以保持与没有涂层的情况类似。激光去涂层必须被设计成向涂层提供带通(例如带通FSS)、低通(例如去涂层网格)或高通(例如去涂层贴片)行为，并且涂层的透射水平在期望的工作频率下局部较高。

实施例提供了一种包括根据本发明的第一方面的至少一个通信组件的车辆。

在一些实施例中，几个通信组件可以放置在车辆的不同位置上。

在优选实施例中，通信组件使用挡风玻璃作为玻璃板。

在一些其他实施例中，通信组件使用B柱作为玻璃板。

在一些其他实施例中，通信组件使用车辆的保险杠作为玻璃板。

在一些优选实施例中，用于收费系统的通信组件使用挡风玻璃作为玻璃板，而另一通信组件使用B柱作为玻璃板以与支付终端通信。

实施例提供了一种用于优化通信组件的接收/发射的方法，该通信组件包括玻璃板和天线，该天线被设计成接收和发射工作频率(frw)介于400MHz到70GHz之间的电磁波；该玻璃板包括外表面和面向天线的内表面。

该方法包括安装天线与内表面之间的超表面的步骤。该超表面包括至少一个周期性导电结构，该周期性导电结构包括薄周期性导电元件。

该方法进一步包括在距内表面的非零距离(Dds)处安装放置在天线与内表面之间的电介质板的步骤。

每个步骤可以单独进行。

这种方法允许提高在新安装和/或已安装的玻璃板上的EM透明度。

在超表面放置在电介质板上的一些实施例中，这两个步骤可以同时进行。

实施例提供了超表面和电介质板用于改善通信组件的接收/发射的用途，该通信组件包括玻璃板和天线，该天线被设计成接收和发射工作频率(frw)介于400MHz到70GHz之间的电磁波；该玻璃板包括外表面和面向天线的内表面；该超表面包括至少一个周期性导电结构，该周期性导电结构包括薄周期性导电元件，每个导电元件彼此隔离，其特征在于，该超表面安装在天线与外表面之间，并且其特征在于，该电介质板在距内表面的非零距离(Dds)处安装在天线与内表面之间。

实施例提供了根据本发明的通信组件用于改善Wi-Fi通信的用途。

实施例提供了根据本发明的通信组件用于改善4G通信的用途。

实施例提供了根据本发明的通信组件用于改善5G通信的至少一部分频带的用途。

实施例提供了根据本发明的作为DSRC的通信组件用于改善收费通信的用途。

实施例提供了根据本发明的通信组件用于改善车辆与固定设备(比如加油站/充电站、停车场的支付终端……)之间的支付通信的用途。

实施例提供了根据本发明的通信组件用于改善车辆与固定设备之间的特定通信(比如打开禁区大门、重新安排的公共汽车站时刻表……)的用途。

实施例提供了根据本发明的作为V2X通信组件的通信组件用于改善车辆与其环境(比如其他车辆、其他使用者、基础设施……)之间的通信的用途。

Claims

1.一种包括玻璃板(3)和至少一根天线(21)的通信组件(1)，所述天线被设计成接收和发射工作频率(frw)介于400MHz到70GHz之间的电磁波；所述玻璃板包括外表面(311)和面向所述天线的内表面(322)，

所述通信组件的特征在于，所述通信组件包括放置在所述天线与所述外表面之间的超表面(4)，

其特征在于，所述超表面包括至少一个周期性导电结构，所述周期性导电结构包括薄周期性导电元件，

并且其特征在于，所述通信组件进一步包括电介质板，所述电介质板在距所述内表面的非零距离(Dds)处放置在所述天线与所述内表面之间。

2.根据权利要求1所述的通信组件，其中，所述玻璃板包括具有表面S1和表面S2的第一玻璃片材。

3.根据权利要求2所述的通信组件，其中，所述玻璃板进一步包括第二玻璃片材，所述第二玻璃片材与所述第一玻璃片材被至少一个夹层隔开；所述第二玻璃片材具有表面S3和表面S4。

4.根据权利要求3所述的通信组件，其中，所述至少一个夹层是热塑性夹层。

5.根据任何前述权利要求所述的通信组件，其中，所述超表面的至少一个周期性导电结构在至少一个频率(fr)下的透射率为零，所述频率的范围从所确定频率的基本上三分之一到基本上三倍，并且优选地从所述工作频率的基本上一半到基本上两倍。

6.根据权利要求1至4所述的通信组件，其中，所述超表面的至少一个周期性导电结构在至少一个频率(fr)下的反射率为零，所述频率的范围从所确定频率的基本上三分之一到基本上三倍，并且优选地从所述工作频率的基本上一半到基本上两倍。

7.根据任何前述权利要求所述的通信组件，其中，所述超表面放置在所述玻璃板的一个表面(312，321，322)上。

8.根据权利要求1至6所述的通信组件，其中，所述超表面放置在所述电介质板的一个表面上。

9.根据任何前述权利要求所述的通信组件，其中，所述超表面包括电介质箔，并且所述至少一个周期性导电结构放置在所述电介质箔上。

10.根据任何前述权利要求所述的通信组件，其中，所述超表面的至少一个周期性导电结构包括薄金属片材，比如铜箔或银印刷线、细金属丝、薄铜网等。

11.根据任何前述权利要求所述的通信组件，其中，所述工作频率介于5.7GHz到6GHz之间。

12.一种包括根据任何前述权利要求所述的至少一个通信组件的车辆。

13.一种用于优化通信组件的接收/发射的方法，所述通信组件包括玻璃板和天线，所述天线被设计成接收和发射工作频率(frw)介于400MHz到70GHz之间的电磁波；所述玻璃板包括外表面和面向所述天线的内表面；

所述方法的特征在于，所述方法包括安装所述天线与所述内表面之间的超表面的步骤，

并且其特征在于，所述方法包括在距所述内表面的非零距离(Dds)处安装放置在所述天线与所述内表面之间电介质板的步骤。

14.超表面和电介质板用于改善通信组件的接收/发射的用途，所述通信组件包括玻璃板和天线，所述天线被设计成接收和发射工作频率(frw)介于400MHz到70GHz之间的电磁波；所述玻璃板包括外表面和面向所述天线的内表面；所述超表面包括至少一个周期性导电结构，所述周期性导电结构包括薄周期性导电元件，每个导电元件彼此隔离，其特征在于，所述超表面安装在所述天线与所述外表面之间，并且其特征在于，所述电介质板在距所述内表面的非零距离(Dds)处安装在所述天线与所述内表面之间。