TW554572B - Low-profile, multi-antenna module, and method of integration into a vehicle - Google Patents

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Hui-Pin Hsu
Gregory L Tangonan
James H Schaffner
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Description

554572 五、發明說明（1) 【發明所屬 本發明 關於寬頻多 方法。該模 激發時，多 帶中用於各 在一次工作 輸工具所有 另外， 框架部分的 以及形成模 平面、輪送 天線並且最 持輕薄形式 入運輸工具 線；然而， 除，因此允 之技術領域】 係有關於運輸 重天線模組及 組包括運作於 重天線產生多 種無線服務的 中被安裝運輸 人通訊需求的 揭露的天線模 金屬接地平面 組的一部份的 線路、覆蓋多 好也利用隔離 因素的同時， 内部。存在著 其中許多方法 許天線輻射進 工具通訊 整合此模 多重頻帶 重電波以 無線信號 工具中， 所有必須 組是輕薄 。第二表 電介質。 重頻帶以 這些天線 此發明降 其他方法 要求運輸 入運輸工 的I頻天線。特別是有 組成為運輸工具外表的 的多重天線，當適當地 及/或者接收在多重頻 。本發明允許單一單元 此單元可以包含用於運 具備的天線。 至足以安裝於運輸工具 面包括作為雷達天線罩 模組本身最好結合接地 及產生多重電波的幾個 與其周邊的技術。在維 低或者消除天線輻射進 用於產生低背型寬頻天 工具金屬内部的部分移 具内部。 【先前技術】 屮頦：已ΐ i f的無線服務的需求成長以及新的服務繼續 出現時’將增加對於運輪 且卜的 说杜w、s A立，具上的天線的需求。已知的天 線技術通吊思味著突中運仏丁 g主 ^ . 一 + i & 出運輸工具表面的單極天線或者鞭狀 天線。34些天線通常是智槪沾。阴& 吊疋乍頻的因此，為了滿足眾多不同
的通说系統’必須要且古去* / L 、罟八有數個此類天線不置於運輸工具的
554572
五、發明說明（2) 不同位置。另外，當資料速率持續增加時，特別是扣、藍 芽、直接衛星無線廣播與無線網際網路務，對 樣性的需求將會增…意味著每一獨立；輸工具將= 各自運作於不同頻帶，以及/或者具有不同極化以及/或者 ，相對於地平線的不同高度的多個天線。由於運輸工具設 j經常由款式所支配，許多突出天線的出現將是不容易被 容許。另外，多個天線的安裝是所費不貲。 簡單的單極鞭狀天線，其被 話。天線具有近乎全方向發 效點。單極天線的主要缺點 大約四分之一波長的難看垂 大約10%頻寬的窄頻。為了 線服務，因此將需要多個單 性被使用於提供方向敏感 地多。合邏輯的選擇可以是 寬頻天線。寬頻天線的範例 最基本的習知天線技術是 使用於FM無線電接收與行動電 射圖樣，產生僅朝向天空的無 是突出於運輸工具表面的具有 直金屬線。單極通常也是具有 使用運作於多個頻率的多個無 極天線。另外，假如天線多樣 性，所需要的天線個數是非常 使用包括所有關注頻帶的單一 包括螺旋形天線，喇A形刻痕天線以及圓形週期天線。然 而，通常對於所有類蜇的天線以及所有寬頻天線，金屬接 地平面的存在是不容許的。然而，假如金屬運輸工具主體 的一部份被移除並且取代成為電介質，此類寬頻天線可以 被整合進入此電介質益真將工作跨過寬闊頻寬。此觀念表 示於第1圖中。此方法的重要缺點是其允許運輪工具内部 接收如同運輸工具外部，般多的天線輻射。隨著對於電磁 輻射效應所增加的疑問，此種設計可能是不受歡迎的。
五、發明說明（3) §金屬接地平面存在時 a 似補釘天線與各種類行的旅行波天：工”b 2存在’類 起表面電流於周圍的接地平面。此===皆傾向激 生於不連續點或者在接地=2可以引起轄射以便發 圖中。 兄有隹接地千面的邊緣。此問題表示於第2 類似補釘天線的薄型天線存在；然而，它們 窄頻以及不提供在發射圖荦血/戎 ^ 4 ^ t圃茶與/或其感受性圖案的形狀的 ΐίΛΛ 天線存在’但是它們通常不是薄型 以及/或者匕們不能容許在附近的金屬接地平面的存在。 一個可能的解決方法是藉由移除運輸工具框架或者主體的 一部份以及利用電介質薄板取代而消除金屬接地平面。薄 型寬頻天線可以接著被安置於電介質薄板之上以便提供對 於許多無線服務的存取。使用此解決方法的問題是接地平 面的消除允許輻射於運輸工具内部之中。另外，利用許多 服務分享相同天線，在運輸工具内部的裝置之間的干涉是 增加的。 習知技術包括以下： 1 ) D. Sievenpiper 與Ε. Yablonovitch， nCircuit and Method for Eliminating Surface Circuits on Metals” U· S· provisional patent application，編號 60/079953，由UCLA申請於1998年三月三十日以及對應pct application PCT/US9 9/06884，發表為 W099/50929 於 1999 年十月七日。其中的公告在此合併做為參考。這些應用揭
1012-5018-PF(N).ptd 第6頁 554572 五、發明說明（4) 露Hi-Z表面。 2 ) U· S· Patent 4,821，040 標題” Circular Microstrip Vehicular RF Antenna"，歸於Ball Corporation of Muncie， IN. °此專利說明包括圓形狹長 槽發射器的天線，其可以被放置於運輸工具頂部之中。 3 ) U· S· Patent 6，091，367 標題’’Light-weight
Flat Antenna Device Tolerant of Temperature Variation丨’，由Kabashima，Shigenori ; Ozaki，
Tsuyoshi; Takahashi, Toru; Konishi, Yoshihiko 與 Oh t suka，Ma sat aka所申請。此專利說明多重習知補釘天 線的陣列。 4) U· S· Patent 6,037,9 1 2 標題，，Low Profile Bi-Directional Antenna"，由Demarre， Allen G.所中 請。此專利說明用於放置運輸工具外部的低背型天線系 統。 5 ) U· S. Patent 5,850, 1 98 標題"Flat Antenna with Low Overall Height” ，由Lindenmeier， Heinz; Hopf，Jochen與Reiter, Leopold所中請。此專利說明藉 由提供作為個別天線的多重共振區域而用以存取用於多重 RF服務的多重頻帶之天線。 6 ) U. S. Patent 5, 818，394 標題’’Flat Antenna” ，由 Aminzadeh, Mehran; Burkert， Manfred; Daginnus, Michael與Chen, Shun-Ping所申請。此專利說明放置於 運輸工具擋風玻璃之下的天線，形成隱藏於視線的低背型
1012-5018-PF(N).ptd 第7頁 554572 五、發明說明（5) 設計。 7 )U.S· Patent 5,682,168 標題’’Hidden Vehicle Antenna 丨’，由 James，Jesse C·與 Blackmon, Jr. , James B·所申請。此專利說明放置天線於機動運輸工具之中的方 式。 8 )U.S. Patent 5，177，493 標題·’Antenna Device For Movable Body” ，由Kawamura， Katsuaki 所中請。此 專利說明放置天線於運輸工具上的方法。 9 )U.S. Patent 4，760，402 標題n Antenna System
Incorporated in the Air Spoiler of an Automobile ’由Mizuno· Hiroshi; Sakurai， Takashi 與 Shibata，Y，oshihisa所申請。此專利說明隱藏天線於運輸 工具空力組件之中的方式。 至此依然需要結合各種服務天線的單一天線單元，以 及可以簡單地被安裝於運輸工具中，最好是一次完成。此 天線單元應該是薄型以及應該包含接地平面，其可以被整 合或者製造共同運作於運輸工具的金屬外殼，以便避免運 輸工具内部的輻射。另外，此天線單元應該允許存取多重 無線服務，其表示應該工作於多重頻帶。為了上述的原 因，其應該包含幾個個別天線並且每一個天線工作於單一 頻帶。這些獨立的天線應該被彼此相互隔離以及也應該不 被允許輻射漏損進入運輸工具的内部，類似經由表面電 流。為了配合運輸工具款式考慮，此天線單元也應該由平 滑表面所覆蓋，此平滑表面可以被漆上配合所安裝運輸工
1012-5018-PF(N).ptd 第8頁 554572 五、發明說明（6) 具的顏色。為了賦予低成本的安裝，其應該具有單一連結 器以便供應DC電源與提供至每一天線的RF介面。 相關技術包括以下專利應用被讓渡至本發明的受託 人： 1 ) D. F. Sievenpiper, J. H. Schaffner, MA Textured Surface Having High Electromagnetic Impedance in Multiple Frequency Bands’’，US Patent Application Serial Number 09/713,119 filed November 14，200 0，此公告合併於此做為參考。具有多 重頻帶能力的Hi- Z平面由此US Patent Application所揭 露。 2 ) D. F. Sievenpiper, J. H. Schaffner, Η. Ρ. Shu, G. Tangonan, nA Method of Providing Increased Low-Angle Radiation in an Antenna", US Patent Application Serial Number 09/905,796 filed July 13，2001 ’此公告合併於此做為參考。交錯溝槽天線賦予 接收垂直與圓形極化RF信號的能力由此應用所揭露。 3 ) D. F. Sievenpiper, J. Pilulski, J. Η. Schaffner, Τ· Υ· Hsu，’’Molded High Impedance Surface and A Method of Making Same”， US Patent Application Serial Number 09/905,794 filed July 1 3，2 0 0 1，此公告合併於此做為參考。不昂貴與可彎曲 H i -Z表面由此應用所揭露。 4 ) D. F. Sievenpiper, Η. P. Shu, G. Tangonan,
1012-5018-PF(N).ptd 第9頁 554572 五、發明說明（7) "Planar Antenna with Switched Beam Diversity for Interference Reduction in Mobile Environment”， US Patent Application Serial Number 09/525,831 filed March 15，2000，此公告合併於此做為參考。 5 ) D. F. S i evenp i per, A. Schmitz，J. H. Schaffner, G. Tangonan, T. Y. Hsu, R. Y. Loo, R. S· Miles, ·’A Low - cost HDMI - D Packaging Technique for Integrating an Efficient Reconf i gurab1e Antenna Array with RF MEMS Switches and a High
Impedance Surface”， US Patent Application Serial Number 09/906,035 filed July 13，200 1，此公告合併 於此做為參考。 【發明内容】 在本發明的一型態中，本發明提供一種整合薄型天線 模組進入運輸工具的方法，薄型天線模組包括高阻抗表面 以及至少一天線元件配置於其上，該天線所具有的厚度小 於天線所對應頻率的波長的十分之一。該方法包括以下步 驟··插入薄型天線模組於位在該運輸工具乘客座艙上方的 導電層與電介質層之間，以及連接配置在高阻抗表面的至 少一天線元件至該運輸工具中的接收器。 在本發明的另一型態中，本發明提供便於設置於運輸 工具中的天線，該天線包括（a)由該運輸工具的結構部分 所形成的接地平面；（b)設置在由該運輸工具的結構部分
1012-5018.PF(N).Ptd 第10頁 554572 五、發明說明（8) ' -------— 所形成的該接地平面上的高阻抗表 高阻抗表面的至少一天線元株。 乂及（C)配置在该 少一層的電介質材料；（2) 抗表面包括（1)至 (〜相=導電元件；以* 面層。該至少一天綠_ & B 、材枓的另一表面的接地平 該等複數導電元件的：心=鄰的 :r元rr::!;::::的該心匕:: …的天線u::;，發明提供-種設置在運輪 電介質材料薄板；配置=鄰=^違運輸工具的一部分的 地平面薄板，該頂部襯二的頂部襯裡的接 少-層的電介質材料關广2、，二及局阻抗表面包括··⑴至 該至少一層電介質材彳於陣列中以及配置相鄰 (3)配置相鄰該至少表面的複數導電元件；以及 面層。該天線另外包括番二質材料的另一表面的接地平 高阻抗表面上的至少Ϊ ^ ^在相鄰該等複數導電元件的該 該接地平面薄板與該電介質m該高阻抗表面是配置在 面的該等複數導電元杜才料溥板之間以便該高阻抗表 件面對形成該運輪工二配置於其上的該至少一天線元 在本發明的再一 ς =二部分的該電介質材料薄板。 工具上的天線，該 ^ =明提供-種設置在運輪 . 已括·適合被設置相鄰由該運輸工
1012-5018-PF(N).ptd 第11頁 554572 發明說明（9) ___«___ 具的結構部分所形成的接地平面的高 表面包括：（1 )至少一層的電介質材料执表面，該高阻抗 中以及配置相鄰該至少一層電介質材’（2)安排於一陣列 電元件；以及（3)配置相鄰該至少_居的〜一%表面的複數導 表面的接地平面層。該至少一天線元曰 介質材料的另一 於一陣列中的該等複數導電元件的該^疋^置在相鄰安排 至少一天線元件配置在相鄰該等複^ 抗表面上，當該 表面上時，該天線元件具有至少_ “兀件的該高阻抗 列。連接器提供連結DC來源至相關於天：J平行於該陣 用以連結來自天線的RF信號。 、、的主動零件以及 本發明提供一種整合天線進入運輸工且 :且其解決目前運輸工具天線既存的幾個問以-種新方 具天線的主要問題是它們通常從運 ，。目則運輸 大段距離，導致難看的突出而不能;义面延伸出一 勢所接受。一種已提出避免此問題的技：f輪工具時尚趨 域代替運輸工具外殼的一部份，例如 ？：-電介質區 屬接地平面的存在以及允許天線平放在^ 方法消除金 内部並且不突出於表面。伴隨此解決方工具外殼平面 地平面的移除允許天線轄射進入運輸」=題是金屬接 6争金屬接地平面被保留以及反而 好=。本發明允 線罩或者彩色表面所覆蓋的低㈣天^好^介質雷達天 使用允許幾個發射裝置共享相 _低背天線的
接著使用鈍化保護材料而分隔，鈍料個別的裝置 表面或者漏損材料。 純化保濩材枓可以是Hi-Z
554572 五、發明說明（ίο) 為讓本發明μ 顯易僅，下文特舉較心;:：目：、特徵、和優點能更明 說明如下： 权佳貫施例，並配合所附圖式，作詳細 【實施方式】 製造符合運輪工且；Μ 1 ^ 於㈣…S' 線的問題解決方法是顯示 於第3圖至朁6圖，豆輕斛、告她、富认 /、粕射退離運輸工具内部與其乘客1而 不過度地引起周圍接地平面中的矣 m丨Φ m 中表面電&。在本發明的此 :t a f輸工具的習知頂部10是由三層結構所取代。 最低結構層是金屬接地平面以及通t是被形成作為運輸工 具框架的-部份12。下一層是單一多重天線模組24，其為 本發明的重要特徵。模組24包括本身擁有金屬接地平面16 (詳見第6圖）’其提供電子連接至運輸工具的金屬表面 1 2以便增加接地平面的有效尺寸。其也包括工作在各種頻 帶與產生各種指定摯友興趣頻帶的發射圖樣2〇的一些天線 18。舉例而言，對於PCS (個人通訊系統-pe]rsonai Communication System)頻帶，其為陸地系統，所要的發 射與感應圖樣應該是最接近或者在水平位置以及應該顯出 垂直極性。對於SDARS (衛星數位音頻無線電系統 -Satellite Digital Audio Radio System)頻帶，其包 括衛星系統與陸地系統，發射與感應圖樣應該具有兩種型 態··（ i)其應該具有優良發射與感應特性於衛星可以發生 的天空方向以及，在此型態令，其應該顯露圓形極性，以 及（i i)其也應該具有優良發射與感應特性朝向水平具有
1012-5018-PF(N).ptd 第13頁 554572 五、發明說明（11) 垂直極性。詳見U· S· Patent Application Serial N〇 09/905, 796，中請於2001 年7 月 13 日，標題"A Method 〇f
Providing Increased Low angle Radiation in an
Antenna"。這些功能的每一者可以由一、二或者幾個天線 所供應’取決於所要天線多樣性的程度。增加天線多樣性 傾向改善天線方向性以及因此傾向改善不想要的信號 絕。 祖 為了使在無線電接收器中所需要濾波器的複雜度減到 最低，其想要限制在這些天線的每一者之間的交互作用。 為了此原因，最好是將天線由鈍化保護材料22所分隔。 鈍化保護材料22最好是Hi-Z表面，縱使漏損材料也可以 供滿足於一些實施例中。漏損材料是指電介質介電常數 虛數部分是相當於其實數部分（亦即，電介質介電常 虛^部分是等於或者大於其實數部分）。這經常表示為， 切（l0!s tangent)，，其等於電介質介電常數的虛 ^刀對：實數部分的比例。材料也可以具有磁場漏損， Π r將接著具有磁場漏損正切。此磁場漏損正切是等於磁 magnetic permeabUity)的虛數部分對於實數部分 =二損材料/有漏損正切與/或磁場漏損正切大於〇 常具二二2 $的數置級。Hl-Z表面是薄型多層結構，其通 二m ί以及包括配置於接地平面遠小於-個波長 app\\cat ° ^ ^ ^ ^
554572 五、發明說明（12)
Hi-Z表面使用作為鈍化保護材料22提供反應終止至表 面電流，其對於天線效率是想要的。在天線之間漏損材料 的使用也可以限制它們之間的相互作用；然而，與使用 Hi-Z表面相比較，漏損材料的此種使用降低天線的整體效 率’以及因此與使用h 1 -Z表面相比較，使用漏損材料作為 鈍化保護材料22被確信為較不想要的方法。#漏損材料可 以藉由吸收而防止表面電流的傳遞的同時，反應表面（類 似1-2表面）藉由提供對於電流的反應終止而防止 =遞表面是設計以便Hl_Z|面的共振頻率是等以 者近乎等於天線的工作頻率。這可以表示Hi_z表面的阻抗 =疋一致的，而是變化以便適應立即相鄰的天線❶此 率是等於内建電容與電感乘積的平方根倒數。t容：才: 鄰薄板之間冑分重疊區域和它們《間的材料電 ：：
乘積所決定。t感是由Hi—Ζ表面厚度乘以 J 的材料磁通率所決定。 牙寬路板 =線模組2 4是奉呈薄至足以適合安裝於運輸 -部分的金屬接地平面12 (類似頂部組件）與 = 雷達天線罩的電介質的第二表面26之間 乍用為 第3圖與第8圖）或者在運輸工具框架的一：分“二2 面13與金屬襯裡頂部15、17之間（舉例而言 二質表 與第7圖）。模組24本身結合接地平面16 第5 = 天線彼此的鈍化保護材料22。供應網路通 ^些 分：（1)連接器28，其最好包括相關 成個邻 • 相關於獨立天線的RF線路 1012-5018-PF(N).ptd 第15頁 554572 五、發明說明（13) 與用於主動電子元件的DC電源供應，（2)傳輸線或者傳輸 線群組19、21，其定下RF信號出入天線的路線以及至少一 些帶有DC電源，（3)天線開關26，以及（4) 一些天線也可以 需要RF濾波器或者低雜訊放大器以便消除送至天線的不想 要頻帶的#號。濾波器也可以被提供於接收器内部，其接 收器將被放置於除了運輸工具内部之外的一些地方。供應 網路包括RF開關26以及傳輸線19、21並且允許多重接收 器’例如’以便從配置於模組2 4中的幾個天線丨8做出切 每次類似天線或者接收器之類的物件必須被安裝進入 運輸工具時’運輸工具製造商傾向於遭受相當的組裝與製 造成本。為了此原因，由運輸工具通訊需求所要的全部天 線應忒最好是整合成為單一單元或者模組並且最好是由單 一連接器28所存取，其提供^電源介面與RF介面兩者至相 關於單元或模組的每一天線。該單元或模組也可以包含微 處理器作為自動天線開關2 6的一部份，舉例而言，自動天 ，開關2 6將可藉由在各種天線元件中選擇用於各自頻帶而 長:供切換電波束多樣性。Μ電源被使用以便提供動力至使 用於單元或模組中的開關與微處理器以及最好經由傳輸 21所提供。 此版本的天線模組24是顯示於第4圖中。模組24包括 接地平面16(詳見第以圖），覆蓋多重頻率帶與產生多重 發射圖樣的天線1 8-1至18 —4的排列，以及分隔天線彼此的 鈍化保護材料22，其材料可以是反應性的與/或電阻性
第16頁 554572 五、發明說明（14) 的。假如多重電波束20 (詳見第3圖）被使用於上述的一 或者更多頻帶為了空間的多樣性，所以本發明的模組天線 2 4最好也包括具有多樣性微處理器的天線開關2 β，其使得 天線開關為了多樣性控制在各種天線元件1 8之間切換。微 處理器在具有各種發射圖樣的天線之間做出選擇以便使得 接收信號對雜訊或者信號對干涉的比值是最大的。 此天線可以提供的無線服務包括：先進行動電話系統 (AMPS-Advanced Mobile Phone System)，個人通訊系 統（PCS-Personal Communication System)，全球定位 系統（GPS - Global Positioning System)，直接短距離 通訊（DSRC-Direct Short-range Communications)，以 及/或者衛星數位音頻無線電系統（SDARS-Satel 1 i te Digital Audio Radio System )。就其本身而論，表示於 第4圖中的天線是傾向工作於不同頻率範圍或者頻帶。 H i - Z表面應該是精巧地設計以便其顯出落於2至+/ 2範 圍中的相位。對於善一感興趣的頻帶以及在感興趣的頻帶 中央具有零相位位移。第4圖表示四個不同天線至 1 8 - 4以及假設該等天線工作於四個不同頻帶，η丨—z表面至 少在相關天線的附近地區應該在每一該等頻帶的中央具有 零相位位移。這可以如下的方式獲得（1)藉由調整。』表 面22的内建電容與電感以便在其立即相鄰的區域中每一天 線顯出在相關於天線的頻帶中央的零相位位移或者（2)藉 由提供具有多重頻帶能力的Hi-Z表面22，如同由u· S.曰
Patent Application Serial Number 09/713,119 ，申古青
554572 五、發明說明（15) 於 2000 年 11 月 Η 日以及標題” a Textured Surface having
High Electromagnetic Impedance in Multiple Frequency Bands’’ 所揭露。 純化保護材料2 2也隔離天線與其周圍電磁環境並且保 護運輸工具内部遠離從天線所散發的電磁輻射的效應。本 發明的模組天線另外最好包括單一連接器28，其在模組中 提供DC電源與至天線的RF存取兩者。 本發明也提供用以整合揭露的天線進入運輸工具的技 術。在第3圖與第8圖的實施例中，結果是至少一三層結 構，其中最低結構層是運輸工具的金屬外殼丨2，外層社構 是電介質雷達罩26，其保護下方的模組24以及提供平^、 可上漆表面，中間層包括揭露於此的多重天線模組24。 第7圖θ的實施例中，結果是至少一三層結構，纟中接地平 面1 7是由非結構元件例如相關頂部襯理丨5的金屬薄片1 7 提供，以及電介質組件最好是運輸工具的結構組件， 頂部1 3 ’與模組形成三明治般的構造。 三層結構是概念地表示於第5圖中，其描述整合天 模組24三明治般地夾於接地平面丨2、丨7與電介質表2面u、 26之間的分解透視圖。模組24的透視圖由第“圖所 習知Hi-Z表面是表示於第61)圖中。Hi—z表面包括接^而 16，從接地平面16小距離分隔（遠小於感興趣頻率 )的複數導電金屬薄板l7a以及連接金屬薄板17& 岫 面16的金屬導電貫孔17b。習知Hl_z表面通常使用印接:電千 路板技術所製造以及因此取決於使用零件的 • 予反肉具有一
554572 五、發明說明（16) 定的可彎曲性。甚至更具可彎曲性的Hi-Z表面是揭露於ϋ· S. Patent Application Serial Number 09/906,035 filed July 13，200 1 標題 nA Low-cost HDMI - D Packaging Technique for Integrating an Efficient Reconfigurab 1 e Antenna Array with RF MEMS Switches and a High Impedance Surface'1 以及US Patent Application Serial Number 09/905,794 filed July
13，200 1 標題"Molded High Impedance Surface and A
Method of Making Same"，各自公告合併於此做為參考。 因此假如需要的話，模組可以容易地變形以便配合運輸工 具頂部的表面。 在第圖與第8圖的實施例中，運輸工具具有金屬結構 主體’其可以使用作為接地平面1 2以及天線模組2 4是固定 於其上以及接著由電介質雷達天線罩26所覆蓋。雷達 罩2 6最好是由類似 " aery loni tri le-bUtadiene-styrene(ABS)的電介質材 製造的的薄型單一結構，其覆蓋天線模組中所提供的ς = 天線。在此實施例中，天線模組24最好被放置在運 = 的結構元件1 2上以及最好是在其跨過乘客隔 2 元件上。 ” "I、、、t構 另外有其他方法可以整合天線模組24與 工 第7圖的實施例結構中，項部的外部組件 具。在 酸鹽的堅固電介質材料所製造，其可以使用頰^夕碳 罩以及最好可以被上漆以便符合運輸線
554572 五、發明說明（17) _ 分。在此實例中，為了提供金屬 加於金屬外層的頂部襯裡丨5盥/ 也平面，天線最好被附 可以簡單地強迫取代或者附力^ /附加於金屬襯裡1 7，其 以是薄型、可彎曲的金屬 ，概裡15。I屬外層可 塑膠-金屬複合材料。運輸工且 治，或者更好是可彎曲 的配件，其在工廠中經過前方、、頂部襯裡15 一般是分開 了維修在其與運輸工具頂部之7側邊窗戶而被安裝。為 者部分地移除。在此實施例中=件1可以整個地或 面1 6、鈍化保護材料2 2、I4 ^、模組最好包括接地平 及規線2i。天線模組可以 列U、連接器28以 如螺絲釘、帶子、鉚釘、螺栓‘ ： = :黏附裝置例 黏附至金屬框架的内部。最者或者則述的組合而 要的話模組可以被移除，㈣提^ =置應該允許假如需 工具發生交通事故時模組不；於變；；附以便當運輸 假如頂部的社槿細杜θ人釔為鬆開的。 安裝於運輸工具金屬頂部：Κ表二=線⑽^ 針、螺栓與類似者螺絲釘、帶子、鉚 最好是接著從^ ^ 述的、、且&而固定。電介質封蓋26 給予運輸：：；； ”：安裝，跨過天線模組24,以便 是使用適合的黏附裴置：：學的：殼。電介質封蓋最好 蓋可以形成天線單开太ί 方。另外，電介質封 安裝=輪工具上的同及因此在天線單元24 對於天線模組24的較佳位置是運輸工具乘客座搶的上
Ml 1012-5018-PF(N).Ptd 麵 第20頁 554572 五、發明說明（18) 方。然而，其可以被放置於運輸工具上任何便利的表面。 舉例而言，假如運輸工具是飛機或者飛船，於是天線模組 可以被放置在此類運輸工具的乘客、貨物或者引擎隔間的 阳定=發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 和範圍内’當可作更動與_ 本發明之精神 視後附之申請專利範圍所界定者本發明之保護範圍當
1012-5018-PF(N).ptd
圖式W早說明 第I圖是描述，作為經 圖，提供運輪工具，類似汽 勒工具駕駛艙部分的立視 狀的天線的一種可能方式；，具有符合運輪工具頂部形 第2圖是描述，作為經過 圖，提供運輸工具，類似汽雨工t駕歇艙部分的立視 狀的天線的另一種可能方式；具有符合運輸工具頂部形 第3圖是描述，作為 圖，具有符合運輸工具頂部形：工具〜二 具内部以及不過度地引起在网=4而不過度地輻射至運輪工 -種天線實施例； 。圍接地平面中的表面電流的 =是第3圖所描述的天線的平面圖； 視圖第5圖是由第3圖與第4圖所描述的天線模組的分解透 圖疋第3圖至第5圖的天線模組的透視圖； 第b圖是Hi-Z表面的透視圖； 第7圖描述配置於運輸工具的頂板與質 的天線模組；以及 a #之間 第8圖描述配置於運輸工具金屬頂部上的天線模組 【符號說明] 1〜乘客座位； 1 0〜習知頂部； 12〜金屬接地平面；12〜金屬頂部； 13電介質頂部；15〜車頂襯裡； 16〜金屬接地平面；I?〜金屬箔；
1012-5018-PF(N).ptd 第22頁 554572 圖式簡單說明 17〜 金屬接地平面 17a - ^上方金屬薄板； 17b〜薄板金屬貫孔； ;18〜 天線， 18-1 〜GPS天線； 18 - 2 〜SDARS天線； 18-3 〜PCS/AMPS 天 線 1 8 - 4 〜DSRC天線； 19〜 傳輸線群組； 20〜 發射圖樣； 21〜 傳輸線群組； 21〜 RF傳輸線與DC 電 源供應； 22〜 純化保護材料 24〜 可彎曲天線單元； 24〜 天線模組； 26〜 自動天線開關； 26〜 電介質雷達天 線 罩； 28〜 單一連接器。
1012-5018-PF(N).ptd 第23頁

Claims (1)

  1. 554572 六、申請專利範圍 , 種整合薄型天線模組進入運輸工具的方法，薄型 V >且匕括向阻抗表面以及至少一天線元件配置於其 上，该方法包括以下步驟： 狂咖+入溝型天線模組於位在相鄰該運輸工具座艙的導電 層與電介質層之間；以及 电 aΪ ί妾配置在高阻抗表面的至少一天線元件至該運輪工 具中的接收器。 其中該導電層 其中該結構零^ 其中該結構零 其中該導電層 其中該非結構 曰> 2·如申請專利範圍第1項所述之方法 是該運輪工具結構零件的—部份。 3·如申請專利範圍第2項所述之方法 件形成至少該運輸工具頂部的一部份。 4 ·、如申凊專利範圍第2項所述之方法 件形成該運輸工具的金屬頂部。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之方法 是該運輸工具的非結構零件。 Ϊ申請專利範圍第5項所述之方法’其中該非杜椹 零件是由該i軍#^ -Γ θ i 、、Ό攝 薄型導電層。別/、中的頂部襯裡所適當黏附或者繫緊的 愈®7曰ί!請專利範圍第6項所述之方法，其中該薄型遂 電層是金屬箔材料。 /得坦導 層Λ ϊ ΐw g圍第1項所述之方法’其中該電介質 層疋该運輸工具結構零件的一部份。 ，丨質 9 ·如申請專利範圍第8項所述之方法，苴中兮^Γ M 件形成至少該運輪工且/ a 八〒。亥結構零 次逆掬工具頂部的一部份。
    1012-5018-PF(N).ptd 第24頁 554572
    六、申請專利範圍 ___ 10·如申請專利範圍第8項所述之方 件形成該運輸工具的金屬頂部。 ’ ’其中該結構零 11 ·如申請專利範圍第丨項所述之方 層是該運輸工具的非結構零件的一部份含，其中該電介質 1 2·如申請專利範圍第丨丨項所述之77 ° 構零件是黏附或者繫緊在該運輸工具的夕1，其中該非結 天線模組的適當地方的薄型電介質層。、外°卩表面上跨過該 13. —種設置在運輸工具上的天胃線，誃 (a) 接地平面，其由該運輸工具的姓盖、、匕括： 的； 、°構邛分所形成 (b) 问阻抗表面，其設置在由該運工 所形成的該接地平面上，哕古 ’，、的結構部分 丁囬上4间阻杬表面包括： ()至夕一層的電介質材料； (2 )複數導電元件，其安排於一 相鄰該至少一層電介質材料的一表面；及彳中以及配置 (3)接地平面層，其配置相鄰 材料的另一表面；以及 μ至夕一層電介質 (c )至少一天線元件，豆 ^ 的該等複數導雷&政 、 郴女排於一陣列中 ί . 件的該高阻抗表面上m小 ' 兀件配置在相鄰該等複數 田忒至J 一天線 該天線元件且有$丨、 、μ鬲阻抗表面上時， U如申4東少—主要軸線平行於該陣列。 阻抗表面與二專:'圍/13項所述之該天線，其中該高 為-單元而被是被封裝作為一模組，該模組作 . 裝於由该運輸工具的結構部分所形成的該
    1012-5018-PF(N).Ptd 第25頁 554572 六、申請專利範圍 接地平面上。 15· —種設置在運輸工具上的 (a)電介質材料薄板，其形士，線’讀天線包括： ⑻接地平面薄板’其配置相具的一部分； 襯裡，該頂部襯裡是配置於該運冲邊連輪工具中的頂部 薄板是面對面關係； 、μ 兩工具中與該電介質材料 (〇)局阻抗表面，包括. ;1)至少一層的電介質材料； (2)複數導電元件，兑 相鄰該至少一層電介質姑社、女徘於一陣列中以及配置 ⑴接地平面/，：的二表面·，及 材料的另一表面；a其配置相鄰該至少一層電介質 (d)至少一天線元 件的該高阻抗表面上；、_ 目鄰該等複數導電元 電介質材其料中^板高之阻間抗/面是配置在該接地平面薄板與該 件以及配置於其上/便忒尚阻抗表面的該等複數導電元 具的-部至少一天線元件面對形成該運輸工 lfi ρ分的邊電介質材料薄板。 阻抗表專利範圍第15項所述之該天線，其中該高 組被安p至少一天線元件是被封裝作為一模組，該模 、一單元:於該接地平面薄板與該電介質材料薄板之間作為 〉7 ·二種設置在運輪卫具上的天線，該天線包括·· • a向阻抗表面，其適合被設置相鄰由該運輸工具的
    1012-5018-PF(N).ptd 第26頁 554572 申請專利範圍 結構部分所形成的接地平面，該高阻抗表面包括： (1 )至少一層的電介質材料； (2) 複數導電元件，苴安排於一 相鄰該至少一層電介質材料的、一表面、；及j中以及配置 (3) 接地平面層，其配置相鄰該至少 材料的另一表面； 層電介質 (b)至少一天線元件，其配置在相鄰安 — 的;等複數導電元件的該高阻抗表面_L，當該至小車列中 哕“ : 4複數導電元件的該高阻抗表面上眭 ”乂天線^牛具有至少一主要軸線平行於該陣％ 寺’ =連接器’其用以從該天線連結RF信號。 主叙^請專利範圍第1 7項所述之該天線，另外包括 ΓΛ及Λ巾連飯來源至料主動零件。 阻抗表面與V至,利_範圍第17項所述之該天線^ ^ 人祜龙肚认丄 夕 天線是被封裝作為一模組’該模組適 ;為一 ^ ^由該運輸工具的結構部分所形成的接地平面上 二=元’以便該高阻抗表面的該接地平面層與由該運 輪二的結構部分所形成的該接地平面共同工作。 阻浐矣品如/請專利範圍第17項所述之該天線’其中該高 阻抗表面斑兮5 + 線模組適合‘安$::線是被封裝作為一天線模組，該天 元。 女衷作為相鄰該運輸工具的結構部分的一單 線二如合匕專Λ範圍第20項所述之該天線，其中該天 . 女裝作為相鄰該運輸工具的結構部分的一單
    554572 六、申請專利範圍 疋，利用該高阻抗表面的該接地 結所形成的該接“面… 該天線模Λ Λ天ΛΤ-至Λ，：外部之上的方法， 護材料，該方^包括以下步i線70件配置於其上的純化保 層與運輸工具乘客座搶上方的導電 ^^ ^ ^ ^ 9 3，孩天線杈組被安排相關於該導電層以 便接收不！過乘客座艙方向的輕射信號；以及 目6从&配置在高阻抗表面的至少一天線元件至該運輸工 具中的接收器。 其中該導電 其中該結構 其中該結構 其中該導電 其中該非結 23·如申請專利範圍第22項所述之方法 層是該運輸工具結構零件的一部份。 24·如申請專利範圍第23項所述之方法 零件形成至少該運輸工具頂部的一部份。 2 5 ·如申請專利範圍第2 3項所述之方法 零件形成該運輸工具的金屬頂部。 2 6 ·如申請專利範圍第2 2項所述之方法 層是該運輸工具的非結構零件。 2 7 ·如申請專利範圍第2 6項所述之方法穴]砂开栝 構零件是由該運輸工具中的頂部襯裡所適當黏附或者繫緊 的導電層。 ' ^ 2 8 ·如申請專利範圍第2 7項所述之方法，其中該導電 層是金屬箔材料。 2 9 ·如申請專利範圍第2 2項戶斤述之方法’其中該電介 _ 顧 第28頁 554572 六、申請專利範圍 質層是該運輸工具結構零件的一部份。 30.如申請專利範圍第29項所述之方法，其中該結構 零件形成至少該運輸工具頂部的一部份。 3 1.如申請專利範圍第2 9項所述之方法，其中該結構 零件形成該運輸工具的金屬頂部。 3 2.如申請專利範圍第22項所述之方法，其中該電介 質層是該運輸工具的非結構零件的一部份。
    3 3.如申請專利範圍第2 2項所述之方法，其中該鈍化 保護材料是由相鄰接地平面的金屬薄板陣列所形成的高阻 抗表面。 3 4.如申請專利範圍第22項所述之方法，其中該鈍化 保護材料是漏損材料，漏損材料的電介質介電常數的虛數 部分是等於或者大於其實數部分。
    1012-5018-PF(N).ptd 第29頁
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