[发明专利]用于双波段和波束控制的行波LTE天线

说明书

本发明涉及用于双波段和波束控制的行波LTE天线。一种薄膜柔性漏波CPW天线，其能够安装到车辆上的介电基底，例如车辆玻璃，其中天线具有用于MIMO LTE蜂窝系统的应用，并且其中天线的导电部分能够采用透明导体。天线包括接地平面和天线辐射元件，该接地平面具有相对的第一接地线和第二接地线，在两者之间限定间隙，该天线辐射元件在间隙中在接地线之间延伸。天线辐射元件包括以预定间隔横穿所述天线辐射元件的多个漏波调谐短柱，这些漏波调谐短柱操作为将天线的辐射样式改变为更为平行于地面。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年5月6日提交的名称为“用于双波段和波束控制的行波LTE天线（Traveling Wave LTE Antenna for Dual Band and Beam Control）”的美国临时专利申请序列号62/332,692的优先权日的权益。

技术领域

本发明总体上涉及一种配置在介电基底上的薄膜柔性天线，更具体地，涉及一种薄膜柔性漏波共面波导（CPW）天线，其可以包括透明导体，从而允许天线附着到车辆玻璃的可见部分。

背景技术

现代的车辆利用各种和许多类型的天线来接收并传输用于不同通信系统的信号，例如陆地无线电（AM/FM）、蜂窝电话、卫星无线电、专用短程通信（DSRC）、GPS等。使用于这些系统的天线经常被安装到车辆顶棚从而提供最大接收能力。此外，经常将许多的这些天线整合到被安装到车辆顶棚的共用结构和外壳中，例如“鲨鱼鳍”顶棚安装的天线模块。随着车辆上的天线数量增加，以高效的方式容纳全部天线并提供最大接收能力所需结构的尺寸也增大，这会妨碍车辆的设计和造型。因此，汽车工程师和设计师正在寻找车辆上的不会妨碍车辆设计和结构的用于放置天线的其它合适区域。

这些区域的中的一个区域是车辆玻璃（例如车辆挡风玻璃），这具有各种益处，因为玻璃通常形成用于天线的良好介电基底。例如，在本领域中已知将AM和FM天线印制在车辆玻璃上，其中将所印制天线作为单一件制作在玻璃之内。然而，这些已知系统通常受限于它们只能被放置于车辆挡风玻璃或者其它玻璃表面的不必要透过玻璃观看的那些区域中。

蜂窝系统目前正扩张到需要多个天线来提供多入多出（MIMO）操作的4G长期演进（LTE）中，该操作相比诸如2G和3G的先前的蜂窝通信技术提供了更大的数据吞吐量和带宽。LTE 4G蜂窝技术在发射器和接收器处采用MIMO天线，这些MIMO天线使得发射器和接收器之间的信号路径的数量增大，从而包括对发射器和接收器之间的各个对象的多路径反射，这允许更大的数据吞吐量。只要接收器能够断开正在MIMO天线处的每一路径上接收的数据（在此处这些信号是不相关的），那么那些路径就能够由接收器使用来破译在相同频率处和相同时间处传送的数据。因此，更多数据能够被压缩为相同频率，从而提供更高带宽。

汽车制造商正想要在车辆中提供4G蜂窝技术，这存在大量设计挑战，特别是如果将MIMO天线结合为安装到车辆顶棚的共用天线结构的一部分时更是如此。例如，通过将包括至少两个天线的MIMO天线容放在安装到车辆顶棚的传统信息通讯天线模块中，该模块的整个天线体积将需要增大，因为MIMO天线需要额外的实占区（real estate），这要求在天线处的所接收信号具有低相关性。换句话说，因为由MIMO天线接收的信号需要显著不相关，天线之间的距离根据正采用的频带而需要是某一最小距离。如果天线元件位于同一通用位置处，在各种设计中实现天线端口之间的这种去相关经常是数倍困难的，因为在端口处接收的信号将会极为相似。这一问题能够通过将天线移动得更为分开来克服，例如将天线设置在车辆玻璃上。

对于附着到车辆挡风玻璃或后窗的那些天线，窗的弯曲部使得天线的辐射样式（radiation pattern，或为“辐射方向图”）取向为更为向上，而不是平行于地面。因为辐射样式以此方式取向为向上，天线的发射和接收方向通常并不特别地取向为向着期望的接收器或发射器，因此会产生信号损失。

发明内容