[发明专利]用于减轻表面波和改进玻璃上天线增益的阻抗表面处理部

说明书

本发明涉及用于减轻表面波和改进玻璃上天线的增益的阻抗表面处理部，公开了一种天线组件，其包括形成在电介质基底上的平面天线和形成在所述基底上并至少部分地围绕所述天线的频率选择性阻抗表面。该频率选择性阻抗表面接收由天线生成的沿电介质基底传播的表面波，其中阻抗表面通过将表面波能量转换为泄漏波辐射来减轻表面波的负面影响，并且还可能提供对天线的辐射增益方向图的一些控制。在一个实施例中，电介质基底是车辆玻璃，诸如车辆挡风玻璃。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年2月16日提交的标题为“Impedance Surface Treatment forMitigating Surface Waves and Improving Gain of Antennas on Glass”的美国临时专利申请序列第62/295,855号的优先权日期的权益。

技术领域

本发明总体上涉及一种天线组件，其包括安装在电介质基底上的天线和围绕该天线的频率选择性阻抗表面，并且更具体地涉及包括安装于车辆挡风玻璃或其它非导电材料的天线和围绕该天线特别地构造的频率选择性阻抗表面以减少挡风玻璃中或其它非导电材料中的表面波的影响的天线组件。

背景技术

现代车辆采用各种类型和许多类型的天线来接收和发射用于诸如陆地无线电（AM/FM）、蜂窝电话、卫星无线电、专用短程通信（DSRC）、GPS等的不同通信系统的信号。此外，蜂窝电话正在扩展成需要两个天线以提供多输入多输出（MIMO）操作的4G长期演进（LTE）。用于这些系统的天线通常安装于车辆的车顶以便提供最大的接收能力。此外，这些天线中的许多天线通常整合于安装于车辆的车顶的共用结构和壳体内，诸如“鲨鱼鳍”车顶安装式天线模块。随着车辆上的天线的数量增加，以有效方式装纳所有天线并提供最大的接收能力所需的结构的大小也增加，这妨碍车辆的设计和造型。因此，汽车工程师和设计师正在车辆上寻找可能不妨碍车辆设计和结构的其它合适的区域以放置天线。

这些区域中的一个是车辆玻璃，诸如车辆挡风玻璃，其具有优点，因为玻璃形成用于天线的良好的电介质基底。例如，在本领域中已知在车辆的玻璃上印制AM和FM天线，其中印制的天线被制造在玻璃内成为单件工件。然而，那些已知的系统通常是受限的，因为它们仅能够在不必须通过玻璃观察的区域中被放置在车辆挡风玻璃或其它玻璃表面中。

当天线被放置在电介质基底上时，由天线生成的用于发射和接收两者的目的的能量至少部分地耦合于能够产生表面波的基底内。那些表面波沿基底从天线扩展出，直到它们到达基底的边缘，在该处它们或者被耗散或者耦合于导电结构内，诸如汽车玻璃联接到金属车体的位置。因此，将由天线辐射的大部分能量损耗，从而减小了天线的效率和性能。

表面波发生在电学厚基底（与波长相比）支持表面波的情形中。表面波能够由印制天线或嵌入式（flush）安装于基底的天线产生。这对于宽带天线而言能够尤其有问题，其中基底在某些频率下恰好是电气地厚的，并且在天线的操作带宽内的其它频率下是电气地薄的。表面波也能够由来自远距离源（即，不直接安装在所关心的结构上的源）的入射能量产生。表面波的存在能够导致不期望的散射、天线增益的减小，并且能够损坏或干扰相同结构上的其它敏感电子器件的操作。

全息和正弦调制的阻抗表面（impedance surface）已经被用于以实现定向辐射的方式控制表面波（慢波）。以正弦方式扰动合成表面波模式（bound surface wave）以产生缓慢泄漏和定向辐射。到目前为止，这些表面尚未被用作对单独的天线的整合或改造的处理。通常地，全息和正弦调制的表面是必须基于它们的激发源定制以实现指定的辐射角的天线本身。通常，出于该原因，它们被设计成控制横向磁（TM）模式和所需的接地基底。已经展示了不需要接地基底和控制横向电（TE）模式的全息天线的版本，但是它们需要改变基底的厚度以便实现辐射。

发明内容