[发明专利]嵌入宽带玻璃共面波导耦合器

说明书

本发明涉及嵌入宽带玻璃共面波导耦合器。一种电磁耦合器，其耦合用于定位在汽车挡风玻璃的玻璃层之间的宽带天线的天线信号。该耦合器包括形成在玻璃层的一侧上的第一共面波导(CPW)和形成在玻璃层的另一侧的第二CPW，其中，第一和第二CPW是彼此的镜像的、或近似镜像的、且旋转180°的图像。第一和第二CPW二者均包括传导平面，其中，平面的移除部分限定电气地耦接到彼此的宽CPW部分和窄CPW部分，并且其中，传导平面的剩余部分是接地平面，并且其中，电磁信号通过宽CPW部分之间的玻璃层被耦合。

相关申请的交叉引用

该申请要求2016年2月16日提交的名称为“Embedded Broadband Glass CoplanarWaveguide Coupler”的美国临时专利申请序列号62/295,845的优先权日的权益。

本发明的背景

技术领域

本发明总体上涉及一种用于通过电介质衬底耦合天线信号的电磁耦合器，且更具体地涉及一种电磁耦合器，其在不同频带上操作并电磁地耦合在位于两个汽车玻璃板之间的天线和玻璃外侧的电路之间的天线信号。

现有技术的讨论

现代车辆使用不同且许多类型的天线以接收和发射针对不同通信系统的信号，诸如地面无线电(AM/FM)、蜂窝电话、卫星无线电、专用近程通信(DSRC)、全球导航卫星系统(GNSS)等等。此外，蜂窝电话正在扩展到4G长期演进(LTE)，其要求两个天线以提供多输入多输出(MIMO)操作。用于这些系统的天线通常安装到车辆的车顶以便提供最大接收能力。此外，许多这样的天线通常集成到安装到车辆车顶的公共结构和壳体中，诸如“鲨鱼鳍”型车顶安装的天线模块。随着车辆上天线数量的增加，需要以有效方式容纳所有天线并提供最大接收能力的结构的尺寸也增加，这妨碍了车辆的设计和风格。因此，汽车工程师和设计师正在寻找可能不妨碍车辆设计和结构的车辆上的其他合适区域来放置天线。

这些区域的其中一个是车辆玻璃，诸如车辆挡风玻璃，其具有益处因为玻璃为天线形成良好的电介质衬底。例如，在现有技术中已知的是在车辆玻璃上印制AM和FM天线，其中，印制天线与玻璃制成单件。然而，这些已知的系统通常受到限制，因为他们仅仅能放置在不需要通过玻璃观察的区域中的车辆挡风玻璃或其他玻璃表面中。

由于腐蚀、磨损和其他因素，期望将天线定位在车辆挡风玻璃中的两个玻璃层之间，其将需要电气装置以允许由天线发射的信号能够被耦合到该装置和由天线接收的信号被耦合到玻璃层外至接收器电路并处于感兴趣的频带。

发明内容

本发明公开并描述了一种电磁耦合器，其耦合用于定位在汽车挡风玻璃的玻璃层之间的宽带天线的天线信号。该耦合器包括形成在玻璃层的一侧上的第一共面波导(CPW)和形成在玻璃层的另一侧上的第二CPW，其中，第一和第二CPW是彼此的镜像的、或近似镜像的、且旋转180°的图像。第一和第二CPW二者都包括传导平面，其中，所述平面的移除部分限定电气地耦接到彼此的宽CPW部分和窄CPW部分，并且其中，传导平面的剩余部分是接地平面，并且其中，电磁信号通过宽CPW部分之间的玻璃层被耦合。

其他解决方案如下：

解决方案1.一种用于将电磁天线信号从玻璃衬底的一侧上的区域耦合到所述玻璃衬底的相对侧上的区域的电磁耦合器，所述耦合器包括：

形成在所述衬底的所述一侧上并包括第一传导平面的第一共面波导(CPW)，所述第一CPW包括由所述第一平面的移除的金属部分在所述第一平面中限定的第一窄CPW部分和由所述第一平面的移除的金属部分在所述第一平面中限定的第一宽CPW部分，其中，所述第一窄CPW部分和所述第一宽CPW部分电气地耦接；和