CN117543198A - 玻璃天线结构 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种玻璃天线结构，该玻璃天线结构包括：玻璃板，设置在车辆中；单极天线单元，位于玻璃板的一个表面上；多个矩形贴片平面，位于玻璃板的另一表面上与单极天线单元相对应的位置处；以及共面波导(CPW)馈线，与单极天线单元的一端接触。

Description

玻璃天线结构

技术领域

本公开涉及一种玻璃天线结构。更具体地，本公开涉及一种考虑到反射系数、效率和增益同时保持车辆中的美观性的包括印刷天线的单个玻璃板。

背景技术

最近，对机动车辆的需求呈爆发式增长。随着对机动车辆需求的增加和实际机动车辆数量的增加，交通事故的数量也成比例增加。

然而，驾驶员的粗心大意是此类交通事故的主要原因，而车辆环境中的无线接入(WAVE)通信正在成为一种减少驾驶员的粗心大意导致的交通事故的方法。WAVE是一种下一代车辆通信环境，是高速的车辆对车辆(V2V)通信和车辆对基础设施(V2I)通信中非常重要的要素。

此外，第五代(5G)通信技术最近已成为关注焦点，目的是通过收集诸如其他车辆的出行信息、周围交通信息和行人信息的大量数据来改善出行环境。当用于通信的天线安装到车辆时，使用在挡风玻璃上呈现天线图的玻璃天线技术，以最小化用于安装天线的额外空间并保持车辆的美观。然而，由于目前的玻璃天线设计是为调幅(AM)和调频(FM)接收而设计的，因此需要一种新的5G频段天线设计技术。

目前正在积极开展将这种WAVE通信技术应用于车辆的实验，以及在高速公路上的例如公共车辆的大型车辆中实施这种技术的实验。这种WAVE通信可以使用安装在普通乘用车辆中的鲨鱼天线来实现，但由于这种天线安装在车辆外部，所以安装困难，并且安装结构复杂。

本背景部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开的背景的理解，因此上述信息可能包含不构成本领域技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开致力于解决与现有技术相关的上述问题。本公开的目的是提供一种玻璃天线结构，该玻璃天线结构提供位于玻璃板的一个表面上的单极天线单元。

本公开的另一目的是提供一种单个玻璃板天线结构，该单个玻璃天线结构包括具有优化的尺寸的单极天线单元。

本公开的另一目的是提供一种玻璃天线结构，该玻璃天线结构包括用作片状波导或反射表面的矩形贴片平面以改善正面增益特性。

本公开的目的不限于上述的那些目的。本文中未提及的本公开的其他目的可以基于以下描述来理解，并且可以通过本公开的实施例来更清楚地理解。本公开的目的可以通过权利要求书中限定的装置及其组合来实现。

在一方面，本公开提供一种玻璃天线结构，该玻璃天线结构包括：玻璃板，设置在车辆中；单极天线单元，位于玻璃板的一个表面上；多个矩形贴片平面，位于玻璃板的另一表面上的与单极天线单元相对应的位置处；以及共面波导(CPW)馈线，与单极天线单元的一端接触。

在实施例中，玻璃天线结构可以进一步包括盘状元件，该盘状元件位于单极天线单元的端部。

在另一实施例中，盘状元件可以具有长度为相应频率的1/5波长的一侧。

在另一实施例中，玻璃天线结构可以包括进一步至少一个寄生元件，该至少一个寄生元件位于单极天线单元所在的玻璃板的一个表面上，并且与单极天线的侧表面相邻。

在另一实施例中，寄生元件可以分为两组，每一组包括位于单极天线单元的宽度方向上每一侧的两个纵向分离的寄生元件。一个寄生元件可以在纵向方向上与相邻于该寄生元件的另一寄生元件或CPW馈线间隔0.15±0.05毫米(mm)，并且可以在宽度方向上与单极天线单元间隔0.15±0.05mm。

在另一实施例中，矩形贴片平面可以相互间隔开，从而在玻璃板的纵向方向上具有相同的间距。

在另一实施例中，矩形贴片平面可以相互间隔开，从而在玻璃板的宽度方向上具有相同的间距。

在另一实施例中，CPW馈线可以具有0.5±0.1mm的宽度。

在另一实施例中，单极天线单元可以具有从CPW馈线起的1.23±0.1mm的纵向长度。

在另一实施例中，玻璃板可以具有相应频率的1/3波长至1/2波长的厚度。

下面讨论本公开的其他方面和实施例。

应当理解的是，本文中使用的术语“车辆”、“车辆的”等术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种船只和轮船的水运工具，飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆和专用车辆(PBV)，以及其他替代燃料(例如，源自石油以外的资源的燃料)车辆。如本文所指，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如由汽油和电力提供动力的车辆。

在下面讨论本公开的上述和其他特征。

附图说明

现在将参照本公开的某些示例性实施例来详细描述本公开的上述和其他特征，这些示例性实施例在附图中示出，这些附图在下文中仅以说明的方式给出，因此不限制本公开，并且其中：

图1示出了作为本公开的实施例的包括单极天线单元的玻璃板的一个表面；

图2A示出了作为本公开的另一实施例的包括添加有寄生元件的单极天线单元的玻璃板的一个表面；

图2B示出了作为本公开的另一实施例的包括寄生元件的玻璃板的截面侧视图；

图3示出了作为本公开的不同实施例的包括添加有盘状元件的单极天线单元的玻璃板的一个表面；

图4A示出了作为本公开的实施例的包括矩形贴片平面的玻璃板的另一表面；

图4B示出了作为本公开的实施例的包括单极天线单元的玻璃板的截面侧视图；

图4C示出了作为本公开实施例的其中矩形贴片平面用作片状波导的玻璃板的截面侧视图；

图5示出了作为本公开的实施例的位于层压的玻璃板上的单极天线单元的结构的截面侧视图；

图6A示出了作为本公开的实施例的包括寄生元件的单极天线单元的反射系数数据；

图6B示出了作为本公开的实施例的包括盘状元件的单极天线单元的反射系数数据；

图7A示出了作为本公开的实施例的包括其中矩形贴片平面用作反射表面的单极天线单元的玻璃板的反射系数和效率数据；

图7B示出了作为本公开的实施例的包括其中矩形贴片平面用作片状波导的单极天线单元的玻璃板的反射系数和效率数据；

图8A示出了作为本公开的实施例的包括其中矩形贴片平面用作反射表面的单极天线单元的天线单元的三维辐射图；以及

图8B示出了作为本公开的实施例的包括其中矩形贴片平面用作片状波导的单极天线单元的天线单元的三维辐射图。

应当理解的是，附图不一定按比例绘制，而是呈现了说明本公开的基本原理的各种优选特征的稍微简化的表示。如本文所公开的本公开的具体设计特征，包括例如具体尺寸、取向、位置和形状，将部分地由具体预期的应用和使用环境确定。

在附图中，贯穿附图中的若干幅图的附图标记指代本公开的相同或等同部件。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本公开的实施例。本公开的实施例可以被修改成各种形式。本公开的范围不应被解释为限于以下实施例。提供实施例是为了向本领域技术人员更完整地解释本公开。

本说明书中使用的诸如“……元件”、“……贴片”、“……单元”、“……玻璃”等术语各自指代处理至少一种功能或操作的单元，并且可以以硬件或软件或硬件和软件的组合来实施。

在本说明书中，由于部件的名称相同，因此使用“x方向”、“y方向”等来区分部件。x方向和y方向在平面上彼此成90度。作为本公开的实施例，可以解释为x方向具有与玻璃板平面上的竖直方向相同的含义。也可以解释为，y方向具有与玻璃板平面上的左右方向的宽度方向相同的含义。

在本说明书中，部件的方向被区分为第一方向、第二方向等。在这种情况下，第一方向和第二方向被解释为玻璃板平面上的相反的方向。

在下面参照附图详细描述了实施例，并且在参照附图给出的描述中，相同或相应的部件采用相同的附图标记，并且不再重复对该部件的描述。

图1示出了作为本公开的实施例的包括单极天线单元100的玻璃板10天线结构。

如图所示，该结构包括：面向车辆外部的玻璃板10和位于玻璃板10的一个表面的至少一部分上的单极天线单元100。在本公开的实施例中，玻璃板10可以由钠钙玻璃制成，玻璃板10可以具有作为基底的一个表面，单极天线单元100印刷在该表面上。玻璃板10可以具有约7.0的介电常数比。更特别地，本公开的玻璃板10的介电常数比可以具有6.8至7.1的范围。

在另一实施例中，单极天线单元100位于玻璃板10的一个表面上。更具体地，在本公开的另一实施例中，单极天线单元100可以位于玻璃板的上侧或下侧。单极天线单元100包括为车辆供电的连接器。该连接器被实施为共面波导(CPW)馈线300，并被配置为在玻璃板10的一端向车辆馈电。玻璃板10的一端和单极天线单元100的端部彼此相通，以便向车辆发送电信号和接收电信号。

在本公开的实施例中，单极天线单元100包括单极天线贴片，该单极天线贴片位于玻璃板10的一个表面上并在x方向上延伸。在单极天线单元100的单极天线贴片中，玻璃板10的竖直(高度或x方向)长度、水平(宽度或y方向)长度和介电常数用作设计变量。在该示例中，相应的天线的单极天线贴片的尺寸在以28千兆赫兹(GHz)谐振时可以具有最大的正面增益。

单极天线单元100具有从CPW馈线300的端部开始在纵向方向上的1.23±0.1毫米(mm)的长度，并具有0.5±0.1mm的宽度。单极天线单元的宽度可以与CPW馈送元件的宽度相同。

单极天线单元100可以通过激光加工或丝印方式印刷在玻璃板10的一个表面上。单极天线单元100可以由具有导电性的铜或银或包含银的混合材料制成。

玻璃板10具有印刷有单极天线单元100的一个表面，并且该表面通过涂层涂覆。涂层可以具有防止印刷在玻璃板10的该表面上的单极天线单元100的收到物理损坏的特性。更具体地，涂层可以由氟基涂层剂、环氧基涂层剂或硅树脂涂层剂形成，例如OS-210HF(即，DRYSURF^TM)或DS-530Z。

单极天线单元100可以定位为在玻璃板10的一端部分地敞开。单极天线单元的敞开的一端可以包括通过电缆连接到车身的连接器。在本公开的实施例中，连接器和电缆可以包括CPW馈线300，以便传输电信号。CPW馈线300联接到单极天线单元100，并联接到位于单极天线单元的相对两侧的接地。

单极天线单元100和接地之间存在间隙。考虑到单极天线贴片的尺寸，延长线的宽度小于单极天线贴片的宽度。接地可以间隔开以定位在单极天线贴片所在的玻璃板10的左侧部分和右侧部分。

在本公开中，CPW馈线300被配置为以5G频段(28mm波段)执行馈电。本公开的CPW馈线300连接到从安装到车辆的电源连接的电缆。作为电源电缆，可以使用一般的同轴电缆，但电缆的类型不受限制，只要电缆表现出良好的性能并且具有内芯(+)和外壳(-)彼此明显分离的结构。在CPW馈线300中，线路部分连接到电缆的内芯，接地连接到电缆外壳。可以通过焊接或使用其他类似的电连接方法来进行连接。

玻璃板10可以具有另一表面，该表面与单极天线单元100所在的玻璃板10的表面相对。在玻璃板10的另一表面上，定位有多个矩形贴片平面200。因为多个矩形贴片平面200决定了天线的主辐射方向，所以多个矩形贴片平面用作片状波导或反射表面。矩形贴片平面200可以具有各种形状。矩形贴片平面200可以在玻璃板10的另一表面上以多个列和多个行布置。

作为本公开的实施例，矩形贴片平面200可以从玻璃板10的另一表面执行辐射，因此可以用作反射表面。例如，当从单极天线单元100辐射的无线电波和来自矩形贴片平面200的反射波具有180°的相位差时，从单极天线单元100施加的直接波被从矩形贴片平面200反射的反射波抵消，从而降低无线电波的强度。

当从单极天线单元100辐射的无线电波和来自矩形贴片平面200的反射波具有0°(或360°)的相位差时，从单极天线单元100施加的直接波被从矩形贴片平面200反射的反射波加强，从而增加无线电波的强度。

根据矩形贴片平面200和玻璃板10之间的距离以及矩形贴片平面200的形状，矩形补片200可以用作反射表面，将无线电波辐射到单极天线单元100所在的表面。

相反，当无线电波辐射到玻璃板10的另一表面并且矩形贴片平面200用作片状波导时，无线电波可以被辐射到玻璃板10的矩形贴片平面200所在的另一表面上。

图2A和图2B示出了作为本公开的另一实施例的在宽度方向上相互分离并且单极天线单元100位于其间的寄生元件500。

寄生元件500具有与单极天线单元100基本相同的形状，该形状为长边在纵向方向上的矩形。寄生元件500可以并排设置，单极天线单元100置于寄生元件500之间，并且位于单极天线单元200的相对两侧中的每一侧的寄生元件500可以在纵方向向上分为两部分。

当将寄生元件500添加到天线结构时，与仅包括单极天线单元100的现有天线结构相比，最大增益和增益带宽增加。在本示例中，增益带宽是具有最大增益的频率，是显示至少1/2的最大增益(至少-3分贝(dB)的最大增益)的频段。

作为本公开的实施例，在包括寄生元件500的天线结构中，寄生元件500在x方向上可以具有相应频率的约1/7波长(1.4±0.1mm)的长度，并且在y方向上可以具有相应频率的约1/9波长(0.8±0.1mm)的宽度。

由于一侧的两个寄生元件500在纵向方向上相互分离，因此与CPW馈送元件相邻的第一寄生元件500可以具有距CPW馈送元件的端部在纵向方向上为相应频率的约1/100波长(0.15±0.05mm)的间隙。

在纵向方向上远离CPW馈送元件定位的寄生元件500的下端可以与第一寄生元件500在纵向方向的上端隔开相应频率的约1/100波长(0.15±0.05mm)。

寄生元件500在宽度方向上各自可以具有距单极天线单元100相应频率的约1/100波长(0.15±0.05mm)的间隙。寄生元件500相对于插设在寄生元件500之间的单极天线单元100左右对称。

图3示出了作为本公开的实施例的其中盘状元件400位于单极天线单元100的一端的不同实施例。

如图所示，单极天线单元100联接到靠近玻璃板10的一端的CPW馈送元件，并在玻璃板10的纵向方向上延伸。单极天线单元200可以具有圆盘状元件400所在的一端。

定位在单极天线元件100的纵向端的盘状元件400具有矩形截面结构，并与单极天线单元100接触，以保持相对较大的频段。盘状元件400可以具有正方形截面，并且具有长度为相应频率的1/5波长的一侧。

施加到圆盘状元件400所连接的单极天线单元100的电流形成附加路径，从而执行各种频率的电流谐振。由于盘状元件400具有正方形截面，因此除了28GHz的相应频率之外，盘状元件400还具有更宽的带宽以实现天线的稳定操作。

在本公开的不同实施例中，单极天线单元100可以具有盘状元件400所在的纵向端，从而实现与各种频率相对应的电流谐振。

作为本公开的实施例，图4A示出了包括矩形贴片平面200的玻璃板10的另一表面，图4B示出了其中矩形补片200用作反射表面的玻璃板10截面侧视图。图4C示出了其中矩形贴片平面200用作片状波导的玻璃板10的截面侧视图。

本公开的矩形贴片平面200可以将天线的主辐射方向控制为来自玻璃板10的印刷有单极天线单元100的一个表面的方向(第一方向)，或者控制为来自该玻璃板10的背面(另一表面)的方向(第二方向)。矩形贴片平面200具有其中统一形状的矩形元件以统一的间隔布置的形状，但矩形贴片平面200设计可以根据目的而变化。

在天线单元100在第一方向上辐射的情况下，具有规律结构(periodicstructure)的矩形贴片平面200设置在玻璃板10的另一表面上。当矩形贴片平面200设置在玻璃板10的另一表面上时，其用于反射无线电波。换句话说，具有设置的规律结构的矩形贴片平面200执行反射表面的功能。

在一个实施例中，矩形贴片的表面具有如图4B所示的结构。在在第一方向上辐射的天线中，从单极天线单元100辐射的直接波朝向用作反射表面的矩形贴片平面200传输。传输到矩形贴片平面200的无线电波从反射表面被反射并传输回单极天线单元100。当从矩形贴片平面200传输的反射波与从单极天线单元100传输的直接波同相位时，两个电磁波重叠，增加了通过单极天线单元100的一个表面辐射的无线电波的强度。

相反，当从矩形贴片平面200传输的反射波和从单极天线单元100施加的直接波之间的相位差为180°时，从单极天线单元100施加的直射波和从矩形贴片平面200传输的反射波相互抵消，从而降低从玻璃板10施加的无线电波的强度。

在一个实施例中，用作反射表面的矩形贴片平面200具有正方形形状，并且具有长度设置为相应频率的约1/5波长(2±0.2mm)的一侧。反射表面的一端位于距离玻璃板一端相应频率的约1/20波长(0.5±0.1mm)的点处。反射表面的数量在x方向上为六个，在y方向上为四个。当反射表面相互间隔开相应频率的1/50波长(0.2±0.05mm)时，相对于各向同性(dBi)正面增益为5.22分贝。在本例中，“dBi”是天线的增益单位，是指与理想的各向同性天线相比，功率以预定的放大率在预定方向上传输，3dBi大约是放大两倍。

与上述配置相比，在天线在第二方向上辐射的情况下，如图4C所示，具有规律结构的矩形贴片平面200设置在玻璃板10的前表面上。当具有规律结构的矩形贴片平面200设置在玻璃板10的前表面上时，矩形贴片平面200起到引导无线电波的方向的作用。换句话说，矩形贴片平面200可以用作片状波导。

如图4C所示的实施例，在包括在第二方向上辐射的单极天线单元100的天线结构中，片状波导具有这样的结构，该结构允许通过匹配从单极天线单元110辐射的无线电波的方向和相位值而使天线辐射方向图指向前方方向的结构。

矩形贴片平面200受到与单极天线单元100的距离的影响，并且与单极天线单元200隔开预定距离，以便确定矩形贴片平面200的尺寸和布置间隔。如图4C所示，来自单极天线单元100的波束图在与矩形贴片平面200的辐射方向类似的各种方向上辐射。为了给作为单极天线单元200的辐射元件的波束图赋予高指向性，使用矩形贴片平面200布置。一般而言，矩形贴片平面200布置被定位在与辐射元件隔开设定间隔的高度处，并且从单极天线单元100辐射的无线电波的波前都指向第二方向。

在所有矩形贴片平面200的位置的无线电波被设计为与从单极天线单元100辐射的无线电波同相位。当无线电波的所有相位同步到相同的相位角时，无线电波响应于在相同距离内辐射的所有波形而被放大。因此，本公开的天线单元100具有这样的结构，在这样的结构中，矩形贴片平面200的布置不仅补偿了来自天线单元100的无线电波在前方方向上的辐射方向，而且使在前方方向上的天线辐射增益具有最大值。

为此，根据与天线辐射表面的距离，矩形贴片平面200的设计不同。矩形贴片平面200通常也被设计成位于距单极天线单元100相应频率的1/2波长(5±0.5mm)的距离处。

作为本公开的不同实施例，图5示出了设置有天线单元100和矩形贴片平面200的层压玻璃板10的截面侧视图。

如图所示，天线结构包括位于层压玻璃板10的一个最外表面上的单极天线单元100。层压玻璃板10具有另一最外表面，矩形贴片平面200位于该另一最外表面上。层压玻璃板10是包括两片玻璃10和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)薄膜的用于车辆的厚的多层玻璃10的电介质，考虑到层压玻璃板10被用作基板，层压玻璃板具有在相应频率的约1/2波长(5±0.5mm)以内的厚度。

矩形贴片平面200的尺寸和布置间隔是基于矩形贴片平面200何时由于波前而具有最大的正面增益来确定的，每个在相应的矩形贴片平面200的位置的波前是同相位的。为此，根据本公开的实施例，具有正方形形状的矩形贴片平面200具有相应频率的约1/5波长(2±0.2mm)的长度和宽度。矩形贴片平面200还具有相应频率的约1/20波长(0.5±0.05mm)的布置间隔。矩形贴片平面200可以具有六乘六布置的总共三十六个元件。当如上所述地设置矩形贴片平面200时，在相应的频率下单极天线单元100的正面增益可以最大化。

图6A示出了包括寄生元件500时的第一方向增益的数据。

该数据以曲线图的形式呈现，该曲线图显示了位于单个玻璃板10的一个表面上的单极天线单元100的增益。该曲线图显示了天线结构的正面增益，其中玻璃板10的介电常数比约为7.0，并且单极天线单元具有从CPW馈线300开始的1.23mm的纵向长度。

如图2A和图2B所示，寄生元件500可以具有相应频率的约1/7波长的竖直长度，并且可以具有相应频率的约1/9波长的宽度。由于寄生元件500具有这样的结构，即各自包括在纵向方向上相互间隔开的两个寄生元件500的两组寄生元件500相对于单极天线单元100分别位于相对的两侧，因此与CPW馈送元件相邻的第一寄生元件500与CPW馈送元件的端部之间的在纵向方向上可以为相应频率的约1/100波长。

在纵向方向上远离CPW馈送元件定位的寄生元件500的下端可以与第一寄生元件500在纵向方向的上端间隔开相应频率的1/100波长。寄生元件500在宽度方向上各自具有距单极天线单元100相应频率的1/100波长的间隙。

与不包括寄生元件500的天线结构相比，在28GHz的相应频率下，最大增益增加了约0.68dBi，增益带宽增加了约0.2GHz。

图6B示出了当单极天线单元100的一端设置有盘状元件400时的反射系数。

为了测量反射系数，定位在单极天线单元100一端的盘状元件400可以具有方形截面。每一边可以具有相应频率的1/5波长的长度。

如图所示，当单极天线单元100的端部包括盘状元件400时，反射系数带宽增加。当单极天线单元100不包括盘状元件400时，相应频率下的反射系数带宽为22.3％，而当天线单元100包括盘状元件400时，同样的带宽增加到31.5％。在该示例中，比率(％)是带宽与天线操作的相应频率的比例。换句话说，比率(％)是显示相对于天线操作的中心频率最小和最大频率出现的宽度的指示符。因此，所显示的带宽是通过公式计算的值：(最大频率-最小频率)/(中心频率)*100(％)。

作为矩形贴片平面200在第一上辐射的本公开的实施例，图7A示出了当寄生元件500和矩形贴片平面200用作反射表面时的信号，并且图7B示出了盘状元件400和矩形贴片平面200用作片状波导时的信号。

反射系数是当信号从包括馈线的系统施加到单极天线单元100时的系数，施加的信号不被传输到天线，而是被反射并返回。

通常以分贝(dB)表示反射系数，-10dB或更小的反射系数意味着从系统传输的90％以上的功率被传输到天线。因此，-10dB或更小的反射系数是天线在相应频段中优异性能的主要指标。

反射效率(反射系数)是指传输到天线的信号以电磁波的形式辐射到大气中而不会由于玻璃板10基板的材料特性或天线的结构特性而转换成热量或其他能量的速率。效率为0(0％)意味着没有电磁波辐射到大气中，而效率为1(100％)意味着施加到天线的所有功率都以电磁波的形式辐射到大气中。

在本公开的实施例中，当天线结构通过单极天线单元100在第一方向上辐射无线电波时，包括寄生元件500的单极天线单元在28GHz的相应频率下具有-18.7dB的反射系数和53.1％的效率。该结果表明，采用矩形贴片平面200作为反射表面的单极天线单元100操作良好。

相反，图7B示出了包括盘状元件400的天线单元100的矩形贴片平面200，其中矩形贴片平面200用作片状波导。图7B中的数据示出了从天线单元100在第二方向上辐射无线电波的结构。该结构在28GHz的单极天线单元100的相应频率下具有-11.8dB的反射系数，并且由于盘状结构而具有24GHz至29.1GHz的宽的操作频段。本公开的天线单元100在28GHz的操作频率下具有34.8％的效率。因此，应用波导的单极天线表现出优异的性能。

图8A和图8B示出了根据本公开的实施例的阵列天线的在zx平面和zy平面方向上的辐射方向图。

如本说明书所述，通过在预定方向上调节天线单元100的辐射方向，可以将辐射方向图聚焦到用于通信的有效位置。天线的增益以dBi表示，是指与理想的各向同性天线相比，功率以预定的放大率在预定的方向上传输。

如图8A所示，在28GHz的频率下，在第一方向上辐射的结构在前方方向的增益为3.9dBi。这意味着在垂直于天线平面的方向上，传输功率比各向同性天线的传输功率高2.45倍。

在28GHz的频率下，在第二方向上辐射的结构在前方方向的增益为3.2dBi。这意味着在垂直于天线平面的方向上，传输功率比各向同性天线的发射功率高2倍。

在该示例中，作为各向同性天线的增益的参考增益为1dBi，并作为线性值转换为2.45倍放大倍数。

为了看到与仅存在单极天线单元的情况相比的附加效果，图8A和图8B示出了将寄生元件500和盘状元件400添加到天线结构的单独模拟的结果。比较了仅存在单极天线单元100的情况、将寄生元件500添加到单极天线单元100的情况以及将盘状元件400添加到单极天线单元100的情况的模拟结果中的每一个。

从上述描述中显而易见的是，本公开提供了以下效果。

本公开提供一种具有高安全性的天线结构，该天线结构通过包括连接到位于玻璃板的一个表面上的单个单极天线单元的传输线而仅设置在玻璃板上的预定位置。

本公开提供了一种天线，该天线能够通过设置优化的单极元件来匹配通过单极天线单元谐振的电流的相位值。

在本公开中，矩形贴片平面位于玻璃板的另一表面上的一个位置，该位置与位于玻璃板一个表面上的单极天线单元相对应，并且矩形贴片平面用作波导或反射表面，从而增加相应频率下的增益。

详细描述仅仅是对本公开的说明。以上描述示出并描述了本公开的实施例，但本公开可以用于各种其他组合、修改方案和环境中。在本文所公开的本公开的思想的范围内、所描述的本公开的等同方案的范围内以及/或者本领域的技术或知识的范围内，可以进行改变或修改。所描述的实施例描述了用于实现本公开的技术思想的最佳状态，但可以进行本公开的特定应用领域和用途所需的各种改变。因此，对本公开的详细描述并不意味着将本公开限制于所公开的实施例。此外，所附的权利要求书应当被解释为包括其他实施例。

Claims (10)

1.一种玻璃天线结构，包括：

玻璃板，设置在车辆中；

单极天线单元，位于所述玻璃板的一个表面上；

多个矩形贴片平面，位于所述玻璃板的另一表面上与所述单极天线单元相对应的位置处；以及

共面波导馈线，即CPW馈线，与所述单极天线单元的一端接触。

2.根据权利要求1所述的玻璃天线结构，进一步包括盘状元件，所述盘状元件位于所述单极天线单元的端部。

3.根据权利要求2所述的玻璃天线结构，所述盘状元件具有长度为相应频率的1/5波长的一侧。

4.根据权利要求1所述的玻璃天线结构，进一步包括至少一个寄生元件，至少一个所述寄生元件位于所述玻璃板的所述单极天线单元所在的一个表面上，并且与所述单极天线单元的侧表面相邻。

5.根据权利要求4所述的玻璃天线结构，其中：

所述寄生元件被分成两组，每组包括位于所述单极天线单元的宽度方向上每一侧的两个纵向分离的寄生元件，并且

一个所述寄生元件在纵向方向上与相邻的另一所述寄生元件或者与所述CPW馈线间隔0.15±0.05毫米，并且在宽度方向上与所述单极天线单元间隔0.15±0.05毫米。

6.根据权利要求1所述的玻璃天线结构，所述矩形贴片平面相互间隔开，以在所述玻璃板的纵向方向上具有相同的间距。

7.根据权利要求1所述的玻璃天线结构，所述矩形贴片平面相互间隔开，以在所述玻璃板的宽度方向上具有相同的间距。

8.根据权利要求1所述的玻璃天线结构，所述CPW馈线具有0.5±0.1毫米的宽度。

9.根据权利要求1所述的玻璃天线结构，所述单极天线单元具有从所述CPW馈线起的1.23±0.1毫米的纵向长度。

10.根据权利要求1所述的玻璃天线结构，所述玻璃板具有相应频率的1/3波长至1/2波长的厚度。