CN206742497U - 多频带mimo车辆天线组件、贴片天线及叠置贴片天线组件 - Google Patents

Abstract

多频带MIMO车辆天线组件、贴片天线及叠置贴片天线组件。根据各种方面，这里公开了贴片天线、叠置贴片天线组件以及包括贴片天线的车辆天线组件的示例性实施方式。在示例性实施方式中，贴片天线通常包括电介质基板，该电介质基板具有底、顶以及大体在电介质基板的顶与底之间延伸的侧面。接地件沿着电介质基板的底。天线结构沿着电介质基板的顶。天线结构还至少部分地沿着电介质基板的一个或更多个侧面延伸。

Description

多频带MIMO车辆天线组件、贴片天线及叠置贴片天线组件

技术领域

本公开总体涉及贴片天线(诸如用于汽车应用的全球导航卫星系统(GNSS)贴片天线)和包括贴片天线的车辆天线组件等。

背景技术

本节提供了与不必是现有技术的本公开有关的背景信息。

各种不同类型的天线用于汽车工业中，包括AM/FM广播天线、卫星数字音频广播业务(SDARS)天线(例如，SiriusXM卫星收音机等)、全球导航卫星系统(GNSS) 天线、蜂窝天线等。多频带天线组件也常见地用于汽车工业中。多频带天线组件通常包括多个天线，以覆盖多个频率范围并在多个频率范围内操作。

汽车天线可以安装或安放在车辆表面(诸如车顶)、行李箱或车辆的发动机盖上，以帮助确保天线在头顶上或朝向天顶具有畅通无阻的视野。天线可以(例如，经由同轴电缆)连接到车辆乘客舱内部的一个或更多个电子装置(例如，无线接收器、触摸屏显示器、导航装置、蜂窝电话等)，使得多频带天线组件可操作为向/从车辆内部的电子装置发送和/或接收信号。

实用新型内容

本节提供了公开的简要综述，并且不是其全范围或其所有特征的综合公开。

现有的贴片天线会具有较低的阻抗带宽。贴片天线的带宽可以通过减小贴片基板材料的介电常数(εr)或通过增大贴片天线的高度来增大。但减小贴片基板材料的介电常数将需要增大传统贴片天线的尺寸以维持谐振频率。并且，车辆天线组件的天线罩下方的可用空间常常非常有限。

在示例性实施方式中，一种多频带多输入多输出(MIMO)车辆天线组件通常包括贴片天线。还公开了贴片天线和叠置贴片天线组件的示例性实施方式。

在示例性实施方式中，贴片天线包括电介质基板，该电介质基板具有底、顶以及大体在电介质基板的顶与底之间延伸的侧面。接地件沿着电介质基板的底。天线结构沿着电介质基板的顶，并且至少部分地沿着电介质基板的侧面中的至少一个侧面延伸。

一种叠置贴片天线组件，该叠置贴片天线组件包括上述贴片天线，其特征在于，

所述贴片天线是第一贴片天线；

所述叠置贴片天线组件还包括第二贴片天线；以及

所述第一贴片天线叠置在所述第二贴片天线的顶上。

一种叠置贴片天线组件，其特征在于，该叠置贴片天线组件包括：

第一贴片天线；以及

第二贴片天线，

其中，

所述第一贴片天线叠置在所述第二贴片天线的顶上；以及

所述第一贴片天线包括电介质基板，该电介质基板具有底、顶以及大体在所述电介质基板的所述顶与底之间延伸的侧面；接地件，该接地件沿着所述电介质基板的所述底；以及天线结构，该天线结构沿着所述电介质基板的所述顶，并且至少部分地沿着所述电介质基板的所述侧面中的至少一个侧面延伸。

电介质基板可以包括四个侧面。天线结构可以沿着由电介质基板的顶限定的整个顶面设置。天线结构还可以至少部分地沿着电介质基板的四个侧面中的每个侧面设置。

电介质基板可以沿从底至顶的方向逐渐变窄，使得顶具有小于底的表面积的表面积。天线结构可以被构造成具有大于电介质基板的顶的表面积的表面积。

电介质基板的侧面可以包括侧部，该侧部被构造成沿从电介质基板的底向顶的方向彼此接近，使得电介质基板沿着侧部逐渐变窄。天线结构可以至少部分地沿着电介质基板的侧部设置。

电介质基板的底可以包括或限定电介质基板的大体平坦或平面的底面。电介质基板的顶可以限定或包括大体与电介质基板的底面平行的、电介质基板的大体平坦或平面的顶面。侧部可以包括上侧部，该上侧部彼此不平行并且相对于电介质基板的顶面以钝角从顶面的对应边缘直线地延伸。电介质基板的侧面还可以包括下侧部，该下侧部在上侧部与电介质基板的底之间直线地延伸。下侧部可以大体彼此平行，并且大体垂直于电介质基板的底面。

电介质基板的各侧面可以具有由电介质基板的顶面的边缘、底面的边缘以及上侧部与下侧部的相对的对协作限定的大体六边形的周边。包括底的电介质基板的底部和下侧部可以协作限定矩形棱柱或立方体。包括顶的电介质基板的顶部和上侧部可以协作限定截头正方棱锥、截头正规则棱锥、正平截头体、正方平截头体或正方棱锥的棱锥平截头体。

贴片天线可以被构造成可操作为接收全球导航卫星系统(GNSS)信号或频率和/或以从大约1559MHz至1610MHz的频率操作。贴片天线可以被构造成具有大约25 毫米的长度、大约25毫米的宽度以及大约7毫米的厚度。接地件可以包括沿着电介质基板的底的金属化部。天线结构可以包括金属化部，该金属化部沿着电介质基板的顶，并且至少部分地沿着电介质基板的侧面中的至少一个侧面。

贴片天线可以是被构造成可操作接收卫星信号的第一贴片天线。车辆天线组件还可以包括第二贴片天线，该第二贴片天线被构造成可操作为接收与由第一贴片天线接收的卫星信号不同的卫星信号。第一贴片天线可以叠置在第二贴片天线的顶上。

多频带多输入多输出(MIMO)车辆天线组件还可以包括底盘、天线罩以及第一蜂窝天线和第二蜂窝天线。第一蜂窝天线可以构造成可用一个或更多个蜂窝频带内的通信信号来操作。第二蜂窝天线可以构造成可用一个或更多个蜂窝频带内的通信信号来操作。第一贴片天线和第二贴片天线以及所述第一蜂窝天线和第二蜂窝天线可以在由底盘和天线罩协作限定的或在底盘与天线罩之间的内部空间内。

天线罩可以具有鲨鱼鳍构造；车辆天线组件还可以包括印刷电路板，该印刷电路板由底盘支撑，并且在由底盘和天线罩的内表面协作限定或在底盘与天线罩的内表面之间的内部空间内。第一贴片天线可以被构造成可操作为接收全球导航卫星系统 (GNSS)信号或频率和/或以从大约1559MHz至1610MHz的频率操作。第二贴片天线可以被构造成可操作为接收卫星数字音频广播业务(SDARS)信号和/或以从大约2320MHz至2345MHz的频率操作。第一蜂窝天线可以被构造成可用长期演进 (LTE)频率来操作。第二蜂窝天线可以被构造成可用长期演进(LTE)频率来操作。车辆天线组件可以被构造成在从车辆外侧插入到车体壁中的安装孔中且从车辆的内部舱侧夹住之后安装且固定安放到车辆的车体壁。

本实用新型允许多频带MIMO车辆天线组件、贴片天线及叠置贴片天线组件具有良好的频率带宽同时具有减小的总尺寸。

进一步的应用领域根据这里所提供的描述将变得明显。该综述中的描述和具体示例仅是用于例示的目的，并且不旨在限制本公开的范围。

附图说明

这里所描述的附图仅用于例示所选实施方式而不是所有可能的实施，并且不旨在限制本公开的范围。

图1是传统矩形贴片天线的立体图；

图2是图1中所示的传统贴片天线的侧视图；

图3是图1和图2中所示的传统贴片天线的反射系数(S₁₁)(单位为分贝(dB)) 对频率(单位为千兆赫(GHz))的线图；

图4是根据示例性实施方式的GNSS(全球导航卫星系统)贴片天线的立体图；

图5是具有以毫米提供的示例性宽度尺寸的、图4中所示的GNSS贴片天线的侧视图；

图6是图4和图5中所示的GNSS贴片天线的反射系数(S₁₁)(单位为分贝(dB)) 对频率(单位为千兆赫(GHz))的线图；

图7是包括叠置在SDARS贴片天线的顶上的GNSS贴片天线的叠置贴片天线组件的示例性实施方式的立体图；

图8是图7中所示的叠置贴片天线组件的侧视图；

图9是包括图7和图8中所示的叠置贴片组件的多频带多输入多输出(MIMO) 车辆车顶安装的天线组件的示例性实施方式的立体图；

图10是在右圆(RC)极化情况下、在GNSS频率1575MHz、1598MHz以及 1606MHz下、图7至图9中所示的GNSS贴片天线的平均增益(单位为分贝各向同性圆(dBic))对仰角(单位为度)的线图；

图11例示了在右圆(RC)极化情况下、在1559MHz和1606MHz GNSS频率下、30度、60度以及90度仰角下图7至图9中所示的GNSS贴片天线的辐射模式；

图12是在用于从15度至90度的仰角的左圆(LC)极化和用于从0度至10度的仰角的垂直(V)极化情况下、在2332MHz、2338MHz以及2345MHzSDARS频率下、图7至图9中所示的SDARS贴片天线的平均增益(单位为分贝各向同性圆(dBic)) 对仰角(单位为度)的线图；以及

图13例示了在左圆(LC)极化情况下、在2320MHz和2345MHzSDARS频率下、30度、60度以及90度仰角下图7至图9中所示的SDARS贴片天线的辐射模式。

对应的附图标记贯穿附图的若干图指示对应的零件。

具体实施方式

现在将参照附图更充分地描述示例实施方式。

卫星导航系统已经变成移动性起重要作用的应用(例如，汽车应用、车辆天线组件等)的必不可少的一部分。从多个导航卫星系统(例如，GPS(全球定位系统)、 GLONASS(全球导航卫星系统)、伽利略以及北斗(指南针)等)广播的卫星信号可以优选地用于实现更高的位置准确度并提高定位的成功率。具有从大约1559MHz至大约1610MHz的大约50MHz的频带的宽带天线可以优选地用于从这些不同的系统接收卫星导航信号。

对于汽车应用，较小或较紧凑的天线优选地用于车辆天线组件。在卫星导航系统中，贴片天线由于其紧凑尺寸和容易实施而广泛使用。

例如，图1和图2例示了传统贴片天线1，该传统贴片天线包括电介质基板5、沿着基板5的顶金属化部9以及沿着基板5的底面的底金属化部13。传统贴片天线1 凭借32毫米(mm)的总长度和宽度以及7mm的总厚度而是较紧凑的。顶金属化部 9具有27mm的总长度和宽度。贴片天线1具有为15的材料介电常数。

图3是图1和图2中所示的传统贴片天线1的反射系数(S₁₁)(单位为分贝(dB)) 对频率(单位为千兆赫(GHz))的线图。如图所示，贴片天线1具有在小于或等于负十分贝的反射系数(S₁₁)(S₁₁≤-10dB)下定义的大约56MHz的频带。更具体地，贴片天线1从S₁₁大约为-10.730dB的1.553GHz至S₁₁大约为-10.161dB的大约 1.609GHz具有小于或等于大约-10dB的反射系数(S₁₁)。

虽然贴片天线对于一些应用可以良好工作，但贴片天线1会具有较低的阻抗带宽。贴片天线1的带宽可以通过减小贴片基板材料的介电常数(εr)或通过增大贴片天线1的高度来增大。但减小贴片基板材料的介电常数将需要增大传统贴片天线1 的尺寸以维持谐振频率。并且，车辆天线组件的天线罩下方的可用空间常常非常有限。

这里公开了具有在维持良好频率带宽的同时允许减小尺寸的修改构造(例如，形状、尺寸等)的贴片天线的示例性实施方式。例如，公开了宽带GNSS贴片天线(例如，图3和图4中的贴片天线104等)的示例性实施方式，该贴片天线具有比图2 中所示的传统贴片天线的32mm*32mm*7mm尺寸小的总尺寸(例如， 25mm*25mm*7mm等)。例如，宽带GNSS贴片天线的修改构造与传统贴片天线1相比可以允许显著减小宽带GNSS贴片天线的尺寸和成本(例如，大约31％等)。

宽带GNSS贴片天线可以具有从大约1559MHz至大约1610MHz的大约50MHz 的频率带宽。因此，宽带GNSS贴片天线可以用于从不同的卫星导航系统接收卫星导航信号。然而，因为本公开的方面可应用于被构造成与除了GNSS的不同业务和不同频率一起使用的其他贴片天线，所以本公开的方面不应仅限于被构造成与卫星导航系统一起使用的贴片天线。

宽带GNSS贴片天线包括电介质基板(例如，陶瓷或其他电介质材料等)、沿着电介质基板的底的接地件(例如，金属化部或其他导电材料等)以及沿着电介质基板的顶且部分沿着电介质基板的第一或上侧部的天线结构或辐射元件(例如，金属化部或其他导电材料、λ/2天线结构等)。电介质基板的底包括或限定电介质基板的大体平坦或平面的底面。电介质基板的顶限定或包括大体与电介质基板的底面平行的、电介质基板的大体平坦或平面的顶面。

电介质基板的上侧部(天线结构部分沿着该上侧部延伸)从顶面的边缘直线地延伸。上侧部彼此不平行，并且相对于电介质基板的顶面以钝角(例如大约60度等) 向外倾斜或成角度。

电介质基板还包括第二或下侧部，该第二或下侧部在上侧部与电介质基板的底之间直线地延伸。下侧部大体彼此平行，并且大体垂直于电介质基板的底面。电介质基板四个侧面中的每个侧面具有大体六边形的周边。六边形形状的周长由电介质基板的顶面的边缘、底面的边缘以及上侧部与下侧部的相对的对协作限定。电介质基板的顶面和底面可以各具有正方形周长。底面的周长大于顶面的周长。

包括下侧部的电介质基板的底部可以协作限定矩形棱柱、立方体、正方形底座等。包括上侧部的电介质基板的顶部可以协作限定截头正方棱锥、截头正规则棱锥、正平截头体、正方平截头体、正方棱锥的棱锥平截头体等。

宽带GNSS贴片天线的接地件或底金属化部可以沿着电介质基板的整个底面设置。天线结构、辐射元件或顶金属化部还可以沿着或跨电介质基板的整个顶面设置。天线结构、辐射元件或顶金属化部还可以部分沿着电介质基板的上侧部向下延伸。因此，天线结构、辐射元件或顶金属化部具有非平坦或非平面构造。

电介质基板的上侧部被构造成沿朝向顶面的从下到上的方向彼此接近或不那么远地彼此隔开(例如，向内朝向彼此逐渐变窄、成角度或倾斜等)。凭借该构造，电介质基板沿着上侧部逐渐变窄或在宽度和长度上减小，使得电介质基板的顶面的周长和表面积小于电介质基板的底面的周长和表面积。

凭借沿着电介质基板的上侧部的天线结构延伸，天线结构具有比电介质基板的顶面的表面积显著大的表面积。天线结构沿着电介质基板的上侧部的延伸增大天线结构的电长度。这帮助允许宽带GNSS贴片天线尽管具有减小的总尺寸(例如，如图5 所示的25mm长度和25mm宽度等)，但仍然具有良好的频率带宽(例如，从大约1559 MHz到大约1610MHz的大约50MHz)。

通过比较，图1和图2中所示的传统贴片天线包括被构造成矩形棱柱或立方体的电介质基板5。顶金属化部9是平坦的、平面的，并且仅跨电介质基板5的顶面的一部分(不是全部)延伸。顶金属化部9不沿着电介质基板5的四个侧面17的任何部分向下延伸。

还公开了包括叠置在第二或下贴片天线(例如，图7和图8中所示的SDARS贴片天线236等)的顶上的第一或上贴片天线(例如，图3和图4中的贴片天线104、图7和图8中的贴片天线104)的叠置贴片天线组件(例如，图7和图8中所示的叠置贴片组件202等)的示例性实施方式。还公开了包括叠置贴片天线组件(例如，图 7和图8中所示的叠置贴片天线组件202等)的多频带多输入多输出(MIMO)车辆天线组件(例如，图9中所示的多频带MIMO车辆车顶安放的天线组件300等)的示例性实施方式。

图4和图5例示了具体实施本公开的一个或更多个方面的贴片天线104的示例性实施方式。如图1和图2所示，贴片天线104包括电介质基板106(例如，陶瓷或其他电介质材料等)。接地件108(例如，金属化部或其他导电材料等)沿着电介质基板106的底设置。天线结构或辐射元件112(例如，金属化部或其他导电材料，λ/2 天线结构等)沿着电介质基板106的顶设置。天线结构112还部分沿着电介质基板 106的第一或上侧部116延伸。

电介质基板106的底限定电介质基板106大体平坦或平面的底面。电介质基板 106的顶限定大体与电介质基板106的底面平行的大体平坦或平面的顶面。

电介质基板106的上侧部116从顶面的对应侧缘直线地延伸。上侧部116彼此不平行，并且相对于电介质基板106的顶面以钝角(例如大约60度等)向外倾斜或成角度。

电介质基板106还包括第二或下侧部120，该第二或下侧部在上侧部116与电介质基板106的底面之间直线地延伸。下侧部120大体彼此平行，并且大体垂直于电介质基板106的底面。如图5所示，电介质基板106的四个侧面124中的每个侧面具有大体六边形的周边。六边形形状的周长由顶面的边缘、底面的边缘以及上侧部116与下侧部120的相对的对协作限定。换句话说，电介质基板106的各侧面124可以具有下矩形部和上梯形部，该下矩形部具有矩形周长，并且上梯形部具有梯形周长。

电介质基板106的顶面可以具有正方形周长。电介质基板106的底面也可以具有正方形周长。底面的周长大于顶面的周长。

包括下侧部120的电介质基板106的底部可以协作限定矩形棱柱、立方体、正方形底座等。包括上侧部116的电介质基板106的顶部可以协作限定截头正方棱锥、截头正规则棱锥、正平截头体、正方平截头体、正方棱锥的棱锥平截头体等。换句话说，电介质基板106可以具有被成形为矩形棱柱或立方体的第一或上部和被成形为截头正方棱锥、截头正规则棱锥、正平截头体、正方平截头体、正方棱锥的棱锥平截头体的第二或下部。

如图5所示，贴片天线104的接地件108可以沿着电介质基板106的整个底面设置。天线结构112可以沿着或跨电介质基板106的整个顶面设置。天线结构112还部分沿着电介质基板106的上侧部116向下延伸。由此，天线结构112具有非平坦或非平面构造。

天线结构112(例如，部分地，完全地等)沿着上侧部116延伸的程度可以依赖于具体最终用途，例如，具体频率、天线罩下方的可用空间等。在其他示例性实施方式中，天线结构可以在上侧部上方比图4和图5中所示的多或少延伸。例如，图7 和图8中所示的贴片天线204包括沿着电介质基板206的上侧部216向下比天线结构 112延伸的远的天线结构212。作为另一个示例，天线结构可以在不沿着电介质基板的下侧部向下延伸的情况下完全在电介质基板的上侧部上方延伸。作为另外的示例，天线结构可以完全在上侧部上方且部分或完全沿着电介质基板的下侧部延伸。

电介质基板106的上侧部116沿朝向顶面的方向(在图5中为从下到上)向内朝向彼此成角度。凭借该构造，电介质基板106沿着上侧部116逐渐变窄或在宽度和长度上减小，使得电介质基板106的顶面的周长和表面积小于电介质基板106的底面的周长和表面积。

凭借沿着电介质基板106的上侧部116的天线结构的延伸128，天线结构112具有比电介质基板106的顶面的表面积大的总表面积。天线结构112沿着电介质基板 106的上侧部116的延伸128与仅沿着电介质基板106的顶面设置的天线结构112的一部分132的电长度相比增大了天线结构112的总电长度。贴片天线104的修改构造使得具有较小的总尺寸(例如，25mm*25mm*7mm等)和良好的频带(例如，至少大约50MHz等)。用示例的方式，用于形成天线结构112(例如，λ/2天线结构)的导电材料可以包括银等。

图6是图4和图5中所示的贴片天线104的反射系数(S₁₁)(单位为分贝(dB)) 对频率(单位为千兆赫(GHz))的线图。如图所示，贴片天线104具有在小于或等于负十分贝的反射系数(S₁₁)(S₁₁≤-10dB)下定义的至少大约50MHz的频带。更具体地，贴片天线104从S₁₁大约为-10.316dB的1.555GHz至S₁₁大约为-10.598dB的大约 1.623GHz具有小于或等于大约-10dB的反射系数(S₁₁)。图6中所示的结果仅为了例示的目的而提供，而不是为了限制的目的而提供。在另选实施方式中，贴片天线104 可以被与图6中所示的不同地构造且具有与图6中所示的不同的操作或性能参数。

因此，贴片天线104可以用作用于从不同卫星导航系统接收卫星导航信号的宽带GNSS贴片天线。然而，因为本公开的方面可应用于被构造成与除了GNSS的不同业务和不同频率一起使用的其他贴片天线，所以本公开的方面不应被限于被构造成与卫星导航系统一起使用的贴片天线。

图7和图8例示了具体实施本公开的一个或更多个方面的叠置贴片天线组件202的示例性实施方式。如图7和图8所示，叠置贴片天线组件202包括叠置在第二或下贴片天线236顶上的第一或上贴片天线204。

第一或上贴片天线204可以与图4和图5所示的贴片天线104类似或相同。例如，第一或上贴片天线204也可以包括类似于贴片天线104的对应电介质基板106、接地件108以及天线结构112的电介质基板206(例如，陶瓷或其他电介质材料等)、接地件208(例如，金属化部等)以及天线结构或辐射元件212(例如，金属化部，λ/2 天线结构等)。

电介质基板206可以与电介质基板106类似地成形并定尺。例如，电介质基板206还包括大体平坦或平面的底和顶平行面、第一或上侧部216以及第二或下侧部 220。上侧部216从电介质基板206顶面的对应侧缘直线地延伸。上侧部216彼此不平行，并且相对于电介质基板206的顶面以钝角(例如大约60度等)向外倾斜或成角度。下侧部220在上侧部216与电介质基板206的底面之间直线地延伸。下侧部 220大体彼此平行，并且大体垂直于电介质基板206的底面。

电介质基板206的上侧部216沿朝向顶面的方向(在图7中为从下到上)向内朝向彼此成角度。凭借该构造，电介质基板206沿着上侧部216逐渐变窄或在宽度和长度上减小，使得电介质基板206的顶面的周长和表面积小于电介质基板206的底面的周长和表面积。

包括下侧部220的电介质基板206的底部可以协作限定矩形棱柱、立方体、正方形底座等。包括上侧部216的电介质基板206的顶部可以协作限定截头正方棱锥、截头正规则棱锥、正平截头体、正方平截头体、正方棱锥的棱锥平截头体等。换句话说，电介质基板206可以具有被成形为矩形棱柱或立方体的第一或上部和被成形为截头正方棱锥、截头正规则棱锥、正平截头体、正方平截头体、正方棱锥的棱锥平截头体的第二或下部。

天线结构212可以沿着或跨电介质基板206的整个顶面设置。天线结构212还部分沿着电介质基板206的上侧部216向下延伸。由此，天线结构212具有非平坦或非平面构造。

如图8所示，第二或下贴片天线236包括电介质基板240(例如，陶瓷或其他电介质材料等)。接地件244(例如，金属化部或其他导电材料等)沿着电介质基板240 的底设置。天线结构或辐射元件(例如，金属化部或其他导电材料，λ/2天线结构等) 沿着胶粘剂248下方的电介质基板206的顶设置。

胶粘剂248设置在上与下贴片天线204、236之间。胶粘剂248用于将上贴片天线204贴附到下贴片天线236。另选地，其他手段可以用于将上贴片天线204贴附到下贴片天线236。

图8还示出了可以用于将贴片天线204、236的天线结构电连接到印刷电路板(PCB)(例如，图9中所示的PCB 370等)的连接器254、258(例如，引脚或其他层间连接器等)。更具体地，连接器254电耦接到顶贴片天线204的天线结构212，并且穿透顶贴片天线204的电介质基板206和底贴片天线236的电介质基板240。连接器258电耦接到底贴片天线236的天线结构，并且穿透底贴片天线236的电介质基板240。

用示例的方式，第一或顶贴片天线204可以被构造成可操作为接收全球导航卫星系统(GNSS)信号或频率(例如，全球定位系统(GPS)、北斗导航卫星系统(BDS)、俄罗斯全球导航卫星系统(GLONASS)、其他卫星导航系统频率等)。第二或底贴片天线236可以被构造成可操作为接收SDARS信号(例如，SiriusXM等)。另选地，第一贴片天线204和第二贴片天线236二者之一或这两者可以被构造成与不同业务和 /或不同频率一起使用。

图9例示了具体实施本公开的一个或更多个方面的多频带多输入多输出(MIMO)车辆车顶安放的天线组件300的示例性实施方式。如图9所示，天线组件300包括图 7和图8中所示的叠置贴片天线组件202、第一蜂窝天线362以及第二蜂窝天线366。天线组件300可以操作为多频带多输入多输出(MIMO)车辆天线组件。

天线组件300还包括印刷电路板(PCB)370和底盘或底座374。PCB 370由底盘或底座374来支撑。在该示例性实施方式中，PCB 370经由紧固件378(例如，螺丝等)机械紧固到底盘374。叠置贴片天线202、第一蜂窝天线362以及第二蜂窝天线366可以连接到PCB 370并由PCB 370来支撑。

如上面注释的，叠置贴片天线组件202的第一或顶贴片天线204可以被构造成可操作为接收全球导航卫星系统(GNSS)信号或频率(例如，全球定位系统(GPS)、北斗导航卫星系统(BDS)、俄罗斯全球导航卫星系统(GLONASS)、其他卫星导航系统频率等)。叠置贴片天线组件202的第二或底贴片天线236可以被构造成可操作为接收SDARS信号(例如，SiriusXM等)。在示例性实施方式中，SDARS信号可以经由同轴电缆馈送到SDARS收音机，该收音机转而可以位于与远程信息控制单元 (TCU)盒独立的仪表板(IP)中。作为背景，GPS(L1)的频率范围或带宽是1575.42 MHz±1.023MHz，BDS(B1)的频率范围或带宽是1561.098MHz±2.046MHz， GLONASS(L1)的频率范围或带宽是1602.5625MHz±4MHz，并且SDARS的频率范围或带宽是2320MHz至2345MHz。同样，例如，第一贴片天线204可以从大约 1558MHz至大约1608MHz操作。

在该例示的实施方式中，第一或主蜂窝天线362被构造成可操作为接收并发送一个或更多个蜂窝频带(例如，长期演进(LTE)、LTE1、LTE2等)内的通信信号。第二或次蜂窝天线366被构造成可操作为接收(但不发送)一个或更多个蜂窝频带(例如，LTE1、LTE2等)内的通信信号。

第一蜂窝天线362和第二蜂窝天线366包括折曲箔铜片或折曲膜天线。第一蜂窝天线362和第二蜂窝天线366沿着且符合天线罩或盖382的后部和前部的内表面设置。第一蜂窝天线362和第二蜂窝天线366可以折曲、折弯、弯曲或符合天线罩382 的内表面的形状或轮廓的以其他方式成形，并且贴附(例如，粘性贴附、粘)到天线罩382的内表面。第一蜂窝天线362和第二蜂窝天线366由此大体跟随定位它们所沿的、天线罩382的对应部分的形状或轮廓。

另选实施方式可以包括不同构造的第一蜂窝天线和/或第二蜂窝天线(例如，倒L天线(ILA)、平面倒F天线(PIFA)、由不同材料和/或经由不同制造过程制作的天线)。例如，双射成型过程、选择性电镀过程和/或激光直接结构化(LDS)处理可以在其他示例性实施方式中用于将第一蜂窝天线362和第二蜂窝天线366设置在天线罩382 的内表面上。或者例如，第一蜂窝天线362和第二蜂窝天线366在另选实施方式中可以包括冲压和折弯钣金(例如，冲压金属宽带单极天线杆等)。第二蜂窝天线366可以被构造成在不同通道中发送(双通道特征)或在同一通道处但在不同时隙发送(Tx 多样性)。

天线罩或盖382被设置为帮助保护封闭在由天线罩382和底盘374限定的内部空间内的、天线组件300的各种部件。例如，天线罩382可以将天线组件300的部件大体上密封在天线罩382内，从而使部件免受到天线罩382的内部封闭中的污染物(例如，灰尘、水分等)的进入。另外，天线罩382可以具有美观的空气动力学鲨鱼鳍构造。天线罩382被构造成诸如由划入配合连接、滑入夹、机械紧固件(例如，螺丝，其他紧固装置等)、超声焊接、溶剂焊接、热熔、闩锁、卡口连接、钩连接、集成紧固特征等固定到底盘374。

底盘或底座374可以被构造成耦接到车辆的车顶或其他安放面(例如，行李箱盖)，以便将天线组件300安装到车辆。另选地，天线罩382在本公开的范围内可以直接连接到车辆的安放面。

图10至图13提供图7至图9中所示的叠置贴片天线组件202的分析结果。图 10至图13中所示的这些结果仅为了例示的目的而提供，而不是为了限制的目的而提供。在另选实施方式中，叠置贴片天线组件202的第一贴片天线204和/或第二贴片天线236可以被与图10至图13中所示的不同地构造且具有与图10至图13中所示的不同的操作或性能参数。

图10是在右圆(RC)极化情况下、在1575MHz、1598MHz以及1606MHzGNSS 频率下、图7至图9中所示的顶贴片天线204的平均增益(单位为分贝各向同性圆 (dBic))对仰角(单位为度)的线图。通常，图10示出了上贴片天线204对于大于 0度的仰角在这些GNSS频率下具有至少-7dBic的良好平均增益。

图11例示了在右圆(RC)极化情况下、在1559MHz和1606MHzGNSS频率下、 30度、60度以及90度仰角下图7至图9中所示的顶贴片天线204的辐射模式。通常，图11示出了顶贴片天线204在这些GNSS频率和仰角下具有良好的全方向辐射模式。

图12是在用于从15度至90度的仰角的左圆(LC)极化和用于从0度至10度的仰角的垂直(V)极化情况下、在2332MHz、2338MHz以及2345MHzSDARS频率下、图7至图9中所示的下贴片天线236的平均增益(单位为分贝各向同性圆(dBic)) 对仰角(单位为度)的线图。通常，图12示出了下贴片天线236在用于超越INTEROP、 SX-9845-0105-01规范的大于20度的仰角的这些SDARS频率下具有至少1dBic的良好平均增益。

图13例示了在左圆(LC)极化情况下、在2320MHz和2345MHzSDARS频率下、30度、60度以及90度仰角下图7至图9中所示的下贴片天线236的辐射模式。通常，图13示出了下贴片天线236在这些SDARS频率和仰角下具有良好的全方向辐射模式。

在另一个示例性实施方式中，叠置贴片天线组件包括贴片天线。贴片天线是被构造成可操作接收卫星信号的第一贴片天线。叠置贴片天线组件还包括第二贴片天线，该第二贴片天线被构造成可操作为接收与由第一贴片天线接收的卫星信号不同的卫星信号。第一贴片天线叠置在第二贴片天线的顶上。

第一贴片天线可以被构造成可操作为接收全球导航卫星系统(GNSS)信号或频率和/或以从大约1559MHz至1610MHz的频率操作。第二贴片天线可以被构造成可操作为接收卫星数字音频广播业务(SDARS)信号和/或以从大约2320MHz至2345 MHz的频率操作。

在另外的示例性实施方式中，多频带多输入多输出(MIMO)车辆天线组件包括贴片天线。贴片天线是被构造成可操作接收卫星信号的第一贴片天线。车辆天线组件还包括第二贴片天线，该第二贴片天线被构造成可操作为接收与由第一贴片天线接收的卫星信号不同的卫星信号。第一贴片天线叠置在第二贴片天线的顶上。

车辆天线组件还可以包括底盘、天线罩、第一蜂窝天线以及第二蜂窝天线。第一蜂窝天线可以被构造成可用一个或更多个蜂窝频带内的通信信号来操作。第二蜂窝天线可以被构造成可用一个或更多个蜂窝频带内的通信信号来操作。第一贴片天线和第二贴片天线以及第一蜂窝天线和第二蜂窝天线可以在由底盘和天线罩协作限定或在底盘与天线罩之间的内部空间内。

天线罩可以具有鲨鱼鳍构造。车辆天线组件还可以包括印刷电路板，该印刷电路板由底盘支撑，并且在由底盘和天线罩的内表面协作限定或在底盘与天线罩的内表面之间的内部空间内。第一贴片天线可以被构造成可操作为接收全球导航卫星系统 (GNSS)信号或频率和/或以从大约1559MHz至1610MHz的频率操作。第二贴片天线可以被构造成可操作为接收卫星数字音频广播业务(SDARS)信号和/或以从大约2320MHz至2345MHz的频率操作。第一蜂窝天线可以被构造成可用长期演进 (LTE)频率来操作。第二蜂窝天线可以被构造成可用长期演进(LTE)频率来操作。车辆天线组件可以被构造成在从车辆外侧插入到车体壁中的安装孔中且从车辆的内部舱侧夹住之后安装且固定安放到车辆的车体壁。

示例性实施方式被提供为使得本公开将彻底，并且将向本领域技术人员完全传达范围。阐述大量具体细节，诸如具体部件、装置以及方法的示例，以提供本公开的实施方式的彻底理解。将对本领域技术人员显而易见的是，不需要采用具体细节，示例实施方式可以以许多不同的形式来具体实施，并且没有内容应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方式中，未详细描述公知处理、公知装置结构以及公知技术。另外，可以用本实用新型的一个或更多个示例性实施方式实现的优点和实施方案仅为了例示的目的而提供，并且不限制本公开的范围(因为这里所公开的示例性实施方式可以提供上述优点以及改进中的全部或一个也不提供，并且仍然落在本公开的范围内)。

这里所公开的具体尺寸、具体材料和/或具体形状在本质上是示例，并且不限制本公开的范围。这里用于给定参数的特定值和特定值的范围的公开不是可以用于这里所公开示例中的一个或更多个中的其他值和值范围的穷尽。而且，预想的是用于这里叙述的具体参数的任意两个特定值可以限定可以适于给定参数的值的范围的端点(即，用于给定参数的第一值和第二值的公开可以被解释为公开还可以对于给定参数采用第一值和第二值之间的任意值)。例如，如果这里将参数X例证为具有值A且还被例证为具有值Z，则预想参数X可以具有从大约A至大约Z的直反胃。类似地，预想用于参数的两个或更多个值范围(不管这种范围是嵌套的、交叠的还是不同的) 的公开包含用于可以使用所公开范围的端点夹持的值范围的所有可能组合。例如，如果参数X在这里被例证为具有范围1-10或2-9或3-8内的值，则还预想参数X可以具有包括1-9、1-8、1-3、1-2、2-10、2-8、2-3、3-10以及3-9的其他值范围。

这里所用的术语仅是为了描述特定示例实施方式的目的且不旨在限制。如这里所用的，单数形式“一”可以旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚指示。术语“包括”和“具有”是包括的，因此指定所叙述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或增加。这里所述的方法步骤、过程以及操作不被解释为必须需要以所讨论或例示的特定顺序进行它们的执行，除非特别识别为执行顺序。还要理解，可以采用另外或另选的步骤。

当元件或层被称为在另一个元件或层“上”、“啮合到”、“连接到”或“耦接到”另一个元件或层时，元件或层可以直接在另一个元件或层上、直接啮合、连接或耦接到另一个元件或层，或者介入元件或层可以存在。相反，当元件被称为“直接在”另一个元件或层上、“直接啮合到”、“直接连接到”或“直接耦接到”另一个元件或层时，可以没有介入元件或层存在。用于描述元件之间的关系的其他词应以同样的样式来解释(例如，“在……之间”对“直接在……之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。如这里所用的，术语“和/或”包括关联所列项中的一个或更多个的任意和全部组合。

术语“大约”在应用于值时指示计算或测量允许值些微不精确(在值上接近准确；近似或合理地接近值；差不多)。如果出于某一原因，由“大约”提供的不精确在领域中未另外以该普通意义理解，那么如这里所用的“大约”指示可能由普通测量方法或使用这种参数而引起的至少变化。例如，术语“大体”、“大约”以及“大致”在这里可以用于意指在制造容差内。

虽然术语第一、第二、第三等在这里可以用于描述各种元件、部件、区域、层和 /或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅可以用于区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分。诸如“第一”、“第二”以及其他数字术语的术语在用于这里时不暗示顺序，除非上下文清楚指示。由此，第一元件、部件、区域、层或部分可以在不偏离示例实施方式的示教的情况下被称为第二元件、部件、区域、层或部分。

空间上相对的术语(诸如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等) 在这里为了描述方便可以用于如附图例示的描述一个元件或特征到另一个元件或特征的关系。空间上相对的术语可以旨在除了包含附图中描绘的方位之外还包含使用或操作中装置的不同方位。例如，如果翻转附图中的装置，那么被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将被定向为在其他元件或特征“上方”。由此，示例术语“下方”可以包含上方和下方方位这两者。装置可以以其他方式来定向(旋转90度或处于其他方位)，并且因此解释这里所用的空间上相对的描述符。

已经为了例示和描述的目的提供了实施方式的前面描述。不旨在穷尽或限制本公开。特定实施方式的独立元件、预期或所叙述用途或特征通常不限于该特定实施方式，反而在适当的情况下可互换，并且可以用于所选实施方式(即使未具体示出或描述该实施方式)。同样的方式还可以以许多方式来改变。这种变化不被认为是本公开的偏离，并且所有这种修改旨在包括在本公开的范围内。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月2日提交的美国第62/429300号临时专利申请和2016 年12月12日提交的美国第15/375370号非临时专利申请的权益和优先权。此处以引证的方式将上述申请的整个公开并入。

Claims (20)

1.一种多频带多输入多输出MIMO车辆天线组件，其特征在于，该多频带多输入多输出MIMO车辆天线组件包括贴片天线，该贴片天线包括：

电介质基板，该电介质基板具有底、顶以及大体在所述电介质基板的所述顶与所述底之间延伸的侧面；

接地件，该接地件沿着所述电介质基板的所述底；以及

天线结构，该天线结构沿着所述电介质基板的所述顶，并且至少部分地沿着所述电介质基板的所述侧面中的至少一个侧面延伸。

2.根据权利要求1所述的多频带多输入多输出MIMO车辆天线组件，其特征在于，

所述电介质基板包括四个侧面；

所述天线结构沿着由所述电介质基板的所述顶限定的整个顶面设置；以及

所述天线结构至少部分地沿着所述电介质基板的所述四个侧面中的每个侧面设置。

3.根据权利要求1所述的多频带多输入多输出MIMO车辆天线组件，其特征在于，

所述电介质基板沿从所述底至所述顶的方向逐渐变窄，使得所述顶具有小于所述底的表面积的表面积；以及

所述天线结构被构造成具有大于所述电介质基板的所述顶的所述表面积的表面积。

4.根据权利要求1所述的多频带多输入多输出MIMO车辆天线组件，其特征在于，

所述电介质基板的所述侧面包括侧部，所述侧部被构造成沿从所述电介质基板的所述底向所述顶的方向彼此接近，使得所述电介质基板沿着所述侧部逐渐变窄；以及

所述天线结构至少部分地沿着所述电介质基板的所述侧部设置。

5.根据权利要求4所述的多频带多输入多输出MIMO车辆天线组件，其特征在于，

所述电介质基板的所述底包括或限定所述电介质基板的大体平坦或平面的底面；

所述电介质基板的所述顶限定或包括大体与所述电介质基板的所述底面平行的、所述电介质基板的大体平坦或平面的顶面；

所述侧部包括上侧部，所述上侧部彼此不平行并且相对于所述电介质基板的所述顶面以钝角从所述顶面的对应边缘直线地延伸；以及

所述电介质基板的所述侧面还包括下侧部，所述下侧部在所述上侧部与所述电介质基板的所述底之间直线地延伸，其中，所述下侧部大体彼此平行且大体垂直于所述电介质基板的所述底面。

6.根据权利要求5所述的多频带多输入多输出MIMO车辆天线组件，其特征在于，所述电介质基板的各侧面具有由所述电介质基板的所述顶面的边缘、所述底面的边缘以及所述上侧部与下侧部的相对的对协作限定的大体六边形的周边；和/或

其中，

包括所述底的所述电介质基板的底部与所述下侧部协作限定矩形棱柱或立方体；以及

包括所述顶的所述电介质基板的顶部与所述上侧部协作限定截头正方棱锥、截头正规则棱锥、正平截头体、正方平截头体或正方棱锥的棱锥平截头体。

7.根据权利要求1所述的多频带多输入多输出MIMO车辆天线组件，其特征在于，

所述贴片天线被构造成具有大约25毫米的长度、大约25毫米的宽度以及大约7毫米的厚度；以及

所述接地件包括沿着所述电介质基板的所述底的金属化部，并且所述天线结构包括沿着所述电介质基板的所述顶以及至少部分地沿着所述电介质基板的所述侧面中的至少一个侧面的金属化部。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的多频带多输入多输出MIMO车辆天线组件，其特征在于，

所述贴片天线是第一贴片天线；

所述车辆天线组件还包括第二贴片天线；以及

所述第一贴片天线叠置在所述第二贴片天线的顶上。

9.根据权利要求8所述的多频带多输入多输出MIMO车辆天线组件，其特征在于，所述多频带多输入多输出MIMO车辆天线组件还包括：

底盘；

天线罩；

第一蜂窝天线；以及

第二蜂窝天线；并且

所述第一贴片天线和所述第二贴片天线以及所述第一蜂窝天线和所述第二蜂窝天线在由所述底盘和所述天线罩协作限定的或在所述底盘与所述天线罩之间的内部空间内。

10.根据权利要求9所述的多频带多输入多输出MIMO车辆天线组件，其特征在于，

所述天线罩具有鲨鱼鳍构造；

所述车辆天线组件还包括印刷电路板，该印刷电路板由所述底盘支撑并且在由所述底盘和所述天线罩的内表面协作限定或在所述底盘与所述天线罩的内表面之间的内部空间内，以及

所述车辆天线组件被构造成在从车辆外侧插入到车体壁中的安装孔中且从所述车辆的内部舱侧夹住之后安装且固定安放到所述车辆的所述车体壁。

11.一种贴片天线，其特征在于，该贴片天线包括：

电介质基板，该电介质基板具有底、顶以及大体在所述电介质基板的所述顶与所述底之间延伸的侧面；

接地件，该接地件沿着所述电介质基板的所述底；以及

天线结构，该天线结构沿着所述电介质基板的所述顶，并且至少部分地沿着所述电介质基板的所述侧面中的至少一个侧面延伸。

12.根据权利要求11所述的贴片天线，其特征在于，

所述电介质基板包括四个侧面；

所述天线结构沿着由所述电介质基板的所述顶限定的整个顶面设置；以及

所述天线结构至少部分地沿着所述电介质基板的所述四个侧面中的每个侧面设置。

13.根据权利要求11所述的贴片天线，其特征在于，

所述电介质基板沿从所述底至所述顶的方向逐渐变窄，使得所述顶具有小于所述底的表面积的表面积；以及

所述天线结构被构造成具有大于所述电介质基板的所述顶的所述表面积的表面积。

14.根据权利要求11所述的贴片天线，其特征在于，

所述电介质基板的所述侧面包括侧部，所述侧部被构造成沿从所述电介质基板的所述底向所述顶的方向彼此接近，使得所述电介质基板沿着所述侧部逐渐变窄；以及

所述天线结构至少部分地沿着所述电介质基板的所述侧部设置。

15.根据权利要求14所述的贴片天线，其特征在于，

所述电介质基板的所述底包括或限定所述电介质基板的大体平坦或平面的底面；

所述电介质基板的所述顶限定或包括大体与所述电介质基板的所述底面平行的、所述电介质基板的大体平坦或平面的顶面；

所述侧部包括上侧部，所述上侧部彼此不平行并且相对于所述电介质基板的所述顶面以钝角从所述顶面的对应边缘直线地延伸；以及

所述电介质基板的所述侧面还包括下侧部，所述下侧部在所述上侧部与所述电介质基板的所述底部之间直线地延伸，其中，所述下侧部大体彼此平行且大体垂直于所述电介质基板的所述底面。

16.根据权利要求15所述的贴片天线，其特征在于，所述电介质基板的各侧面具有由所述电介质基板的所述顶面的边缘、所述底面的边缘以及所述上侧部与下侧部的相对的对协作限定的大体六边形的周边；和/或其中，

包括所述底的所述电介质基板的底部与所述下侧部协作限定矩形棱柱或立方体；以及

包括所述顶的所述电介质基板的顶部与所述上侧部协作限定截头正方棱锥、截头正规则棱锥、正平截头体、正方平截头体或正方棱锥的棱锥平截头体。

17.根据权利要求11所述的贴片天线，其特征在于，

所述贴片天线被构造成具有大约25毫米的长度、大约25毫米的宽度以及大约7毫米的厚度；以及

所述接地件包括沿着所述电介质基板的所述底的金属化部，并且所述天线结构包括沿着所述电介质基板的所述顶以及至少部分地沿着所述电介质基板的所述侧面中的至少一个侧面的金属化部。

18.一种叠置贴片天线组件，该叠置贴片天线组件包括根据权利要求11至17中任一项所述的贴片天线，其特征在于，

所述贴片天线是第一贴片天线；

所述叠置贴片天线组件还包括第二贴片天线；以及

所述第一贴片天线叠置在所述第二贴片天线的顶上。

19.一种叠置贴片天线组件，其特征在于，该叠置贴片天线组件包括：

第一贴片天线；以及

第二贴片天线，

其中，

所述第一贴片天线叠置在所述第二贴片天线的顶上；以及

所述第一贴片天线包括电介质基板，该电介质基板具有底、顶以及大体在所述电介质基板的所述顶与底之间延伸的侧面；接地件，该接地件沿着所述电介质基板的所述底；以及天线结构，该天线结构沿着所述电介质基板的所述顶，并且至少部分地沿着所述电介质基板的所述侧面中的至少一个侧面延伸。

20.根据权利要求19所述的叠置贴片天线组件，其特征在于，

所述电介质基板包括四个侧面；

所述天线结构沿着由所述电介质基板的所述顶限定的整个顶面设置；

所述天线结构至少部分地沿着所述电介质基板的所述四个侧面中的每个侧面设置；

所述电介质基板沿从所述底至所述顶的方向逐渐变窄，使得所述顶具有小于所述底的表面积的表面积；

所述天线结构被构造成具有大于所述电介质基板的所述顶的所述表面积的表面积。