CN220492212U - 玻璃天线与车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种玻璃天线与车辆，玻璃天线包括玻璃本体及天线单元。天线单元包括信号馈入端、接地部、馈电网络及辐射部。信号馈入端与接地部连接于玻璃本体的内侧面，馈电网络及辐射部设置于玻璃本体的内部。在工作时，信号馈入端通过耦合的方式将天线信号传输至馈电网络的输入部，通过馈电网络的输出部输出至辐射部，由辐射部将信号向外辐射。此外，信号馈入端与接地部连接于玻璃本体的内侧面，馈电网络及辐射部设置于玻璃本体的内部，即天线单元与玻璃本体相互融合，不会影响车辆外观，能降低设计难度与风阻，以及能减少天线损耗，使得天线性能得到保证。

Description

玻璃天线与车辆

技术领域

本申请涉及天线技术领域，特别是涉及一种玻璃天线与车辆。

背景技术

随着无线通信的迅速发展，人们对通信质量的要求越来越高。车辆作为人们日常使用的交通工具，为了能够获得更好的传输效率和信号传输质量，对天线的要求越高，因此，对设计性能更高、信号质量更好的车辆天线系统也提出了更高的要求。

相关技术中，车辆上安装的天线多为鞭状天线、鲨鱼鳍天线等，有的布置在车辆外部，使得设计难度增大的同时增大风阻，有的则设置在仪表盘内会受到其他电器影响，则会受到周围电器的干扰，有的则装设在盒子中，则会影响通讯效果而影响天线性能。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种玻璃天线与车辆，它能够减小风阻，减小损耗，以及能提升天线性能。

一种玻璃天线，所述玻璃天线包括：

玻璃本体；及

天线单元，所述天线单元包括信号馈入端、接地部、馈电网络及辐射部，所述信号馈入端与所述接地部连接于所述玻璃本体的内侧面，所述馈电网络及所述辐射部设置于所述玻璃本体的内部，所述信号馈入端与所述馈电网络的输入部耦合相连，所述馈电网络的输出部与所述辐射部相连；所述馈电网络以及所述辐射部沿垂直于所述玻璃本体的表面方向上于所述玻璃本体表面上的投影设为第一投影，所述接地部沿垂直于所述玻璃本体的表面方向上于所述玻璃本体表面上的投影设为第二投影，所述第二投影与所述第一投影位置对应；所述辐射部设为辐射片，所述辐射片上设有缝隙。

在其中一个实施例中，所述馈电网络包括第一功分网络与两个第二功分网络；所述第一功分网络设有第一合路端以及分别与所述第一合路端相连的两个第一输出支路，两个所述第一输出支路的相位相差180°；每个所述第二功分网络设有第二合路端以及分别与所述第二合路端相连的两个第二输出支路，每个所述第二功分网络的两个所述第二输出支路的相位相差90°；两个所述第二输出支路分别与两个所述第二合路端相连；所述辐射部设为四个，四个所述辐射部分别与四个所述第二输出支路对应相连。

在其中一个实施例中，其中一个所述第一输出支路上设有第一移相电路，另一个所述第一输出支路上设有第一带宽调节电路；每个所述第二功分网络的其中一个所述第二输出支路上设有第二移相电路，所述第二功分网络的另一个所述第二输出支路上设有第二带宽调节电路。

在其中一个实施例中，所述馈电网络还包括设置于两个所述第一输出支路之间的第一分压电阻，所述第一分压电阻分别与两个所述第一输出支路电性连接；所述馈电网络还包括对应设置于所述第二功分网络的两个所述第二输出支路之间的第二分压电阻，所述第二分压电阻分别与所述第二功分网络的两个所述第二输出支路电性连接。

在其中一个实施例中，其中一个所述第一输出支路上设有第一移相电路，另一个所述第一输出支路上设有第一带宽调节电路；每个所述第二功分网络的其中一个第二输出支路上设有第二移相电路，每个第二功分网络的另一个第二输出支路上设有第二带宽调节电路。

在其中一个实施例中，所述第一带宽调节电路包括间隔设置的两个第一扇形负载；所述第一扇形负载的弧形轮廓相对设置，所述第一扇形负载均与所述第一移相电路电性连接；所述第二带宽调节电路包括间隔设置的两个第二扇形负载；所述第二扇形负载的弧形轮廓相对设置，所述第二扇形负载均与所述第二移相电路电性连接。

在其中一个实施例中，所述接地部上设有镂空区，所述信号馈入端为设于所述镂空区的馈线，所述馈线的相对两侧分别与所述镂空区设有间隔。

在其中一个实施例中，所述馈线包括相互连接的第一段与第二段；所述第一段用于与外界通信设备相连，所述第二段用于与所述馈电网络的输入部耦合相连；所述镂空区包括相互连通的第一镂空区与第二镂空区；所述第一段设于第一镂空区中，所述第二段设于所述第二镂空区中；其中，所述第一段与所述第一镂空区的侧壁的距离小于所述第二段与所述第二镂空区侧壁的距离。

在其中一个实施例中，所述玻璃本体包括依次层叠设置的第一玻璃板、粘接层与第二玻璃板；所述馈电网络及所述辐射部连接于所述粘接层的任意一侧面上。

一种车辆，所述车辆包括所述的玻璃天线，还包括车身，所述玻璃天线与所述车身相连。

上述的玻璃天线与车辆，在工作时，信号馈入端与外界通信设备相连，通过耦合的方式将天线信号传输至馈电网络的输入部，通过馈电网络的输出部输出至辐射部，由辐射部将信号向外辐射。此外，信号馈入端与接地部连接于玻璃本体的内侧面，馈电网络及辐射部设置于玻璃本体的内部，即天线单元与玻璃本体相互融合，不会影响车辆外观，能降低设计难度与风阻，以及能减少天线损耗，使得天线性能得到保证。

附图说明

图1为本申请一实施例的玻璃天线的结构示意图。

图2为本申请一实施例的玻璃天线不包括玻璃本体时的俯视示意图。

图3为本申请一实施例的玻璃天线的信号馈入端与接地部的结构示意图。

图4为本申请一实施例的玻璃天线的馈电网络与辐射部的结构示意图。

图5为本申请一实施例的玻璃天线的在L1频段处的驻波示意图。

图6为本申请一实施例的玻璃天线的在L1频段处辐射模式示意图。

图7为本申请一实施例的玻璃天线的在L1频段处轴比示意图。

图8为本申请一实施例的玻璃天线的在L5频段处的驻波示意图。

图9为本申请一实施例的玻璃天线的在L5频段处辐射模式示意图。

图10为本申请一实施例的玻璃天线的在L5频段处轴比示意图。

10、玻璃本体；11、第一玻璃板；12、粘接层；13、第二玻璃板；20、天线单元；21、信号馈入端；211、第一段；212、第二段；22、接地部；221、镂空区；2211、第一镂空区；2212、第二镂空区；23、馈电网络；231、第一功分网络；2311、第一合路端；2312、第一输出支路；2313、第一移相电路；2314、第一带宽调节电路；23141、第一扇形负载；232、第二功分网络；2321、第二合路端；2322、第二输出支路；2323、第二移相电路；2324、第二带宽调节电路；23241、第二扇形负载；233、第一分压电阻；234、第二分压电阻；24、辐射部；241、缝隙。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

参阅图1至图4，图1示出了本申请一实施例的玻璃天线的结构示意图。图2示出了本申请一实施例的玻璃天线不包括玻璃本体10时的俯视示意图。图3示出了本申请一实施例的玻璃天线的信号馈入端21与接地部22的结构示意图。图4示出了本申请一实施例的玻璃天线的馈电网络23与辐射部24的结构示意图。本申请一实施例提供的一种玻璃天线，玻璃天线包括：玻璃本体10及天线单元20。天线单元20包括信号馈入端21、接地部22、馈电网络23及辐射部24。信号馈入端21与接地部22连接于玻璃本体10的内侧面，馈电网络23及辐射部24设置于玻璃本体10的内部。信号馈入端21与馈电网络23的输入部耦合相连，馈电网络23的输出部与辐射部24相连。馈电网络23以及辐射部24沿垂直于玻璃本体10的表面方向上于玻璃本体10表面上的投影设为第一投影，接地部22沿垂直于玻璃本体10的表面方向上于玻璃本体10表面上的投影设为第二投影。第二投影与第一投影位置相对应。

需要说明的是，第二投影与第一投影位置相对应指的是，第二投影与第一投影存在至少部分重叠。具体而言，第二投影完全覆盖第一投影，或者第一投影完全覆盖第二投影，或者第一投影与第二投影完全重叠。

具体在本实施例中，第二投影完全覆盖第一投影，使得玻璃天线的性能指标符合要求。

上述的玻璃天线，在工作时，信号馈入端21与外界通信设备相连，通过耦合的方式将天线信号传输至馈电网络23的输入部，通过馈电网络23的输出部输出至辐射部24，由辐射部24将信号向外辐射。此外，信号馈入端21与接地部22连接于玻璃本体10的内侧面，馈电网络23及辐射部24设置于玻璃本体10的内部，即天线单元20与玻璃本体10相互融合，不会影响车辆外观，能降低设计难度与风阻，以及能减少天线损耗，使得天线性能得到保证。

其中，需要说明的是，玻璃本体10的内侧面指的是玻璃本体10上面向于车内的一侧，玻璃本体10的外侧面指的是玻璃本体10上面向于车外的一侧。

请参阅图4，在一个实施例中，辐射部24设为辐射片，辐射片上设有缝隙241。如此，使得玻璃天线具有低频信号与高频信号，低频信号通过辐射片谐振产生，高频信号通过缝隙241谐振产生。

请参阅图4，在一个实施例中，辐射片包括但不限于为多边形片、圆形片、椭圆形片等规则形状以及其它不规则形状或者前述任意组合形式。其中，多边形片包括三角形片、矩形片、五边形片、六边形片等。如此，通过调整辐射片的外形轮廓以及尺寸大小，能相应调整辐射片谐振产生的低频信号的大小，低频信号的具体大小可以例如根据仿真实验数据得到。

请参阅图2或图4，在一个实施例中，辐射片设为矩形片，且尺寸设为44.4mm*32.6mm，该玻璃天线的谐振频率分别为1176.42MHz与1575.42MHz。

请参阅图4，在一个实施例中，缝隙241为L形状、一字形、Z形状、S形状或W形状或者前述任意组合形式。如此，通过调整缝隙241的形状、宽度尺寸与长度尺寸，能相应调整缝隙241谐振产生的高频信号的大小，高频信号的具体大小可以例如根据仿真实验数据得到。

需要说明的是，馈电网络23可以根据实际需求灵活地调整与设置成各种电路形式，包括但不限于实现例如单极化天线、双极化天线或圆极化天线等。本实施例中，将具体以玻璃天线为双极化天线为示例来设计馈电网络23的结构。

请参阅图4，在一个实施例中，馈电网络23包括第一功分网络231与两个第二功分网络232。第一功分网络231与第二功分网络232各自例如设为威尔金森功分器。其中，第一功分网络231设有第一合路端2311以及分别与第一合路端2311相连的两个第一输出支路2312。第一合路端2311也即馈电网络23的输入部。此外，两个第一输出支路2312的相位相差180°。每个第二功分网络232设有第二合路端2321以及分别与第二合路端2321相连的两个第二输出支路2322。其中，每个第二功分网络232的两个第二输出支路2322的相位相差90°。两个第二输出支路2322分别与两个第二合路端2321相连。辐射部24设为四个，四个辐射部24分别与四个第二输出支路2322对应相连。如此，第一功分网络231也即180°移相功分网络，第二功分网络232也即90°移相功分网络，能实现四个辐射部24的相位按照例如如图所示的逆时针方向或顺时针方向依次相差例如90°的方式依次布置。且四个辐射部24的幅度均相同时，实现工作在右旋圆极化模式。

具体而言，四个辐射部24呈两两对角布置，位于其中一个对角线上的两个辐射部24例如负责+45°极化方向上的信号的传输，位于另一个对角线上的两个辐射部24例如负责-45°极化方向上的信号的传输。

此外，为了保证各个辐射部24工作时的幅度相同，各个辐射部24以及其上开设的缝隙241的形状与尺寸完全相同，区别在于各个辐射部24的摆放位置角度互不相同。具体而言，在沿顺时针或逆时针的方向上，对于相邻两个辐射部24而言，其中一个辐射部24绕其中心旋转90°便能与另一个辐射部24完全重合。排列方式可实现正交极化模式，不会出现交叉极化，抑制后向干扰。

请参阅图4，在一个实施例中，其中一个第一输出支路2312上设有第一移相电路2313，另一个第一输出支路2312上设有第一带宽调节电路2314。此外，每个第二功分网络232的其中一个第二输出支路2322上设有第二移相电路2323。第二功分网络232的另一个第二输出支路2322上设有第二带宽调节电路2324。

具体而言，第一移相电路2313设置为180°移相电路，从而实现两个第一输出支路2312的相位相差180°。此外，第二移相电路2323设置为90°移相电路，从而实现每个第二功分网络232的两个第二输出支路2322的相位相差90°。

可选地，第一移相电路2313的线宽可以根据实际需求进行灵活调整，实现阻抗变化。同样地，第二移相电路2323的线宽也可以根据实际需求进行灵活调整，以实现阻抗变化。

可选地，第一移相电路2313的设置形状可以是直线、曲线、折线等各种规则形状与不规则形状，只要其电路长度能满足于两个第一输出支路2312的相位相差180°即可。同样地，第二移相电路2323的设置形状可以是直线、曲线、折线等各种规则形状与不规则形状，只要其电路长度能满足于第二功分网络232的两个第二输出支路2322的相位相差180°即可。

其中，第一带宽调节电路2314能起到调节带宽的作用，以改善天线的性能指标。同样地，第二带宽调节电路2324能起到调节带宽的作用，以改善天线的性能指标。

请参阅图4，具体而言，第一带宽调节电路2314包括间隔设置的两个第一扇形负载23141。第一扇形负载23141的弧形轮廓相对设置，第一扇形负载23141均与第一移相电路2313电性连接。同样地，第二带宽调节电路2324包括间隔设置的两个第二扇形负载23241。第二扇形负载23241的弧形轮廓相对设置，第二扇形负载23241均与第二移相电路2323电性连接。

请参阅图4，在一个实施例中，馈电网络23还包括设置于两个第一输出支路2312之间的第一分压电阻233。第一分压电阻233分别与两个第一输出支路2312电性连接。馈电网络23还包括对应设置于第二功分网络232的两个第二输出支路2322之间的第二分压电阻234。第二分压电阻234分别与第二功分网络232的两个第二输出支路2322电性连接。如此，第一分压电阻233起到分压和限流作用。第二分压电阻234起到分压和限流作用。

请参阅图3，在一个实施例中，接地部22上设有镂空区221，信号馈入端21为设于镂空区221的馈线，馈线的相对两侧分别与镂空区221设有间隔。如此，信号馈入端21与接地部22配合形成共面波导，并实现将信号传输给馈电网络23的输入部。

请参阅图3，可选地，馈线包括相互连接的第一段211与第二段212。第一段211用于与外界通信设备相连，第二段212用于与馈电网络23的输入部耦合相连。镂空区221包括相互连通的第一镂空区2211与第二镂空区2212。第一段211设于第一镂空区2211中，第二段212设于第二镂空区2212中。其中，第一段211与第一镂空区2211的侧壁的距离小于第二段212与第二镂空区2212侧壁的距离。此外，第二段212与第二镂空区2212侧壁的间距设为S，S进行调节时，能相应调整耦合带宽。

请参阅图1和图2，在一个实施例中，玻璃本体10包括依次层叠设置的第一玻璃板11、粘接层12与第二玻璃板13。馈电网络23及辐射部24连接于粘接层12的任意一侧面上。其中，粘接层12可选用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚碳酸酯(PC)、隔音PVB、遮光带PVB、热控制PVB、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、热塑性聚氨酯(TPU)、离聚物、热塑性材料、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚乙烯醋酸乙烯酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氯乙烯(PVC)、聚氟乙烯(PVf)、聚丙烯酸酯(PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯(PUR)及其组合物等。

请参阅图1至图4，在一些实施例中，馈电网络23及辐射部24各自包括但不限于为采用电镀、印刷、3D打印、沉积等方式设置于粘接层12任意一侧面上的金属层。

请参阅图1至图4，在一个实施例中，一种车辆，车辆包括但不限于设置为汽车、吉普车、公交、巴士、货车、飞机、列车、出租车、客车等等。车辆包括上述任一实施例的玻璃天线，还包括车身，玻璃天线与车身相连。当车辆以汽车为例时，玻璃本体10包括但不限于为前挡风玻璃上、后挡风玻璃上、角窗、天窗、左右侧窗上等。

上述的车辆，在工作时，信号馈入端21与外界通信设备相连，通过耦合的方式将天线信号传输至馈电网络23的输入部，通过馈电网络23的输出部输出至辐射部24，由辐射部24将信号向外辐射。此外，信号馈入端21与接地部22连接于玻璃本体10的内侧面，馈电网络23及辐射部24设置于玻璃本体10的内部，即天线单元20与玻璃本体10相互融合，不会影响车辆外观，能降低设计难度与风阻，以及能减少天线损耗，使得天线性能得到保证。

请参阅图5至图7，图5至图7分别示出了本申请一实施例的玻璃天线通过仿真得到在L1频段处的驻波、辐射模式以及轴比示意图。从图5中可以看出，天线在1540MHz-1600MHz的频带范围内，其驻波均小于1.40。从图6中可以看出，该天线在L1频段处的增益为4.6dB，5°仰角以下的增益小于-7.27dB。从图7中可以看出在phi＝0°的平面内，-60°至+60°范围内的轴比均小于3dB，但在phi＝90°的平面内，在-60°至-40°的范围内轴比略差，但是也可以满足设计需求。

请参阅图8至图10，图8至图10分别示出了本申请一实施例的玻璃天线通过仿真得到在L5频段处的驻波、辐射模式以及轴比示意图。从图8中可以看出，天线在1140MHz-1200MHz的频带范围内，其驻波均小于1.60。从图9中可以看出，该天线在L1频段出的增益为2.69dB，5°仰角以下的增益在phi＝0面内小于-9.66，在phi＝90面内小于-5.8dB。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种玻璃天线，其特征在于，所述玻璃天线包括：

玻璃本体；及

天线单元，所述天线单元包括信号馈入端、接地部、馈电网络及辐射部，所述信号馈入端与所述接地部连接于所述玻璃本体的内侧面，所述馈电网络及所述辐射部设置于所述玻璃本体的内部，所述信号馈入端与所述馈电网络的输入部耦合相连，所述馈电网络的输出部与所述辐射部相连；所述馈电网络以及所述辐射部沿垂直于所述玻璃本体的表面方向上于所述玻璃本体表面上的投影设为第一投影，所述接地部沿垂直于所述玻璃本体的表面方向上于所述玻璃本体表面上的投影设为第二投影，所述第二投影与所述第一投影位置对应；所述辐射部设为辐射片，所述辐射片上设有缝隙。

2.根据权利要求1所述的玻璃天线，其特征在于，所述馈电网络包括第一功分网络与两个第二功分网络；所述第一功分网络设有第一合路端以及分别与所述第一合路端相连的两个第一输出支路，两个所述第一输出支路的相位相差180°；每个所述第二功分网络设有第二合路端以及分别与所述第二合路端相连的两个第二输出支路，每个所述第二功分网络的两个所述第二输出支路的相位相差90°；两个所述第二输出支路分别与两个所述第二合路端相连；所述辐射部设为四个，四个所述辐射部分别与四个所述第二输出支路对应相连。

3.根据权利要求2所述的玻璃天线，其特征在于，其中一个所述第一输出支路上设有第一移相电路，另一个所述第一输出支路上设有第一带宽调节电路；每个所述第二功分网络的其中一个所述第二输出支路上设有第二移相电路，所述第二功分网络的另一个所述第二输出支路上设有第二带宽调节电路。

4.根据权利要求2所述的玻璃天线，其特征在于，所述馈电网络还包括设置于两个所述第一输出支路之间的第一分压电阻，所述第一分压电阻分别与两个所述第一输出支路电性连接；所述馈电网络还包括对应设置于所述第二功分网络的两个所述第二输出支路之间的第二分压电阻，所述第二分压电阻分别与所述第二功分网络的两个所述第二输出支路电性连接。

5.根据权利要求2所述的玻璃天线，其特征在于，其中一个所述第一输出支路上设有第一移相电路，另一个所述第一输出支路上设有第一带宽调节电路；每个所述第二功分网络的其中一个第二输出支路上设有第二移相电路，每个第二功分网络的另一个第二输出支路上设有第二带宽调节电路。

6.根据权利要求5所述的玻璃天线，其特征在于，所述第一带宽调节电路包括间隔设置的两个第一扇形负载；所述第一扇形负载的弧形轮廓相对设置，所述第一扇形负载均与所述第一移相电路电性连接；所述第二带宽调节电路包括间隔设置的两个第二扇形负载；所述第二扇形负载的弧形轮廓相对设置，所述第二扇形负载均与所述第二移相电路电性连接。

7.根据权利要求1所述的玻璃天线，其特征在于，所述接地部上设有镂空区，所述信号馈入端为设于所述镂空区的馈线，所述馈线的相对两侧分别与所述镂空区设有间隔。

8.根据权利要求7所述的玻璃天线，其特征在于，所述馈线包括相互连接的第一段与第二段；所述第一段用于与外界通信设备相连，所述第二段用于与所述馈电网络的输入部耦合相连；所述镂空区包括相互连通的第一镂空区与第二镂空区；所述第一段设于第一镂空区中，所述第二段设于所述第二镂空区中；其中，所述第一段与所述第一镂空区的侧壁的距离小于所述第二段与所述第二镂空区侧壁的距离。

9.根据权利要求1至8任一项所述的玻璃天线，其特征在于，所述玻璃本体包括依次层叠设置的第一玻璃板、粘接层与第二玻璃板；所述馈电网络及所述辐射部连接于所述粘接层的任意一侧面上。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1至9任一项所述的玻璃天线，还包括车身，所述玻璃天线与所述车身相连。