CN104241845B - 多频带mimo车载天线组件 - Google Patents

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Abstract

公开了多频带MIMO车载天线组件的示例性实施方式。在示例性实施方式中，多频带MIMO车载天线组件通常包括底盘以及外盖或外天线罩。外盖连接到底盘，使得由外盖和底盘共同限定内部围隔。天线载体或内天线罩在所述内部围隔内。天线载体具有与底盘和外盖间隔开的内表面和外表面。一个或更多个天线元件沿着天线载体的外表面和/或适形于天线载体的外表面以大致遵循天线载体的对应部分的轮廓。

Description

多频带MIMO车载天线组件
技术领域
本公开总体上涉及多频带MIMO车载天线组件。
背景技术
这一部分提供与本公开有关的背景信息，但其并非必然是现有技术。
在汽车工业中使用各种不同类型的天线，包括AM/FM无线电天线、卫星数字音频无线电服务天线、全球定位***天线、蜂窝电话天线等。在汽车工业中还常常使用多频带天线组件。多频带天线组件通常包括覆盖多个频率范围并在该多个频率范围下工作的多个天线。具有辐射天线元件的印刷电路板(PCB)是多频带天线组件的典型部件。
汽车天线可被安装在诸如车顶、车辆行李箱或车辆引擎盖的车辆表面上，以帮助确保天线具有架空或朝着天顶的不受阻碍的视野。天线可以(例如，经由同轴线缆等)连接到车辆的乘客室内部的一个或更多个电子装置(例如，无线电接收器、触摸屏显示器、GPS导航装置、蜂窝电话等)，使得多频带天线组件能够操作以向车辆内部的电子装置发送信号和/或从车辆内部的电子装置接收信号。
发明内容
这一部分提供对本公开的总体概述，并非对其完整范围或所有特征的详尽公开。
根据各种方面，示例性实施方式公开了一种多频带MIMO车载天线组件。在示例性实施方式中，一种多频带MIMO车载天线组件通常包括底盘和外天线罩。该外天线罩连接到底盘，使得由外天线罩和底盘共同限定内部围隔。内天线罩在所述内部围隔内。内天线罩具有与底盘和外天线罩间隔开的内表面和外表面。一个或更多个天线元件沿着内天线罩的外表面和/或与内天线罩的外表面适形，以大致遵循内天线罩的对应部分的轮廓。
在另一示例性实施方式中，一种多频带MIMO车载天线组件通常包括底盘和外盖。外盖连接到底盘，使得由外盖和底盘共同限定内部围隔。天线载体在所述内部围隔内。天线载体具有与底盘和外盖间隔开的内表面和外表面。一个或更多个天线元件沿着天线载体的外表面和/或与天线载体的外表面适形，以大致遵循天线载体的对应部分的轮廓。
另外的适用领域将根据本文提供的描述而变得显而易见。此发明内容中的描述和具体示例仅是为了说明，而非旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅是为了说明选定的实施方式，而非说明所有可能的实现方式，也非旨在限制本公开的范围。
图1是包括本公开的至少一个或更多个方面的天线组件的示例实施方式的立体图，该天线组件被示出为安装到轿车的车顶；
图2是图1所示的天线组件的分解立体图；
图3是图2所示的内天线罩、盖、壳体或天线载体的立体图，并且还示出沿着内天线罩后部的外表面的第一MIMO天线；
图4是图3所示的内天线罩的立体图，并且示出其相对侧以及沿着内天线罩前部的外表面的第二MIMO天线；
图5是图3所示的内天线罩的立体图，并且示出其内部以及模制互连器件(MID)，MID用于将第一MIMO天线和第二MIMO天线电连接至印刷电路板的对应导电部分(例如，迹线等)；
图6是示出四个接触构件(例如，圆柱形、管形、中空银/铜硅接触构件、柔性导电硅弹性体等)的分解立体图，所述接触构件被对准以定位在内天线罩的对应开口内；
图7是在接触构件已定位在对应开口内之后图6所示的内天线罩的立体图；
图8是根据示例性实施方式的内天线罩、盖或天线载体的立体图，其还包括沿着内天线罩的外表面的第一MIMO天线和第二MIMO天线；
图9是根据另一示例性实施方式的多件式内天线罩、盖或天线载体的立体图，其包括沿着前件和后件的外表面的第一MIMO天线和第二MIMO天线，所述前件和后件可附接到内天线罩的中间件或内件；
图10是示出根据示例性实施方式的用于将MIMO3D天线结构电连接到印刷电路板的模制互连器件的立体图；
图11示出根据示例性实施方式的内天线罩、盖或天线载体可利用螺钉连接到天线组件的底盘的示例性方式；
图12是根据另一示例性实施方式的内天线罩、盖或天线载体的立体图，其包括沿着内天线罩的外表面的第一MIMO天线和第二MIMO天线，并且示出根据示例性实施方式的内天线罩可连接到(例如，闩锁到、卡夹到等)天线组件的底盘的示例性方式；
图13是对于图3所示的第一MIMO天线(MIMO1)，测量的反射或匹配S11(分贝)对频率(千兆赫)的曲线图；
图14是对于图4所示的第二MIMO天线(MIMO2)，测量的反射或匹配S22(分贝)对频率(千兆赫)的曲线图；
图15是对于图3和图4分别所示的第一MIMO天线和第二MIMO天线(MIMO1和MIMO2)，测量的端口至端口或相互连接S12(分贝)对频率(千兆赫)的曲线图；
图16是针对图3和图4分别所示的第一MIMO天线和第二MIMO天线测量的分贝-各向同性(dBi)对LTE700频率(千兆赫)的水平图(level diagram)；
图17包括在3度的仰角以及740兆赫(MHz)、760MHz和800MHz的LTE700频率下测量的图3和图4分别所示的第一MIMO天线和第二MIMO天线的辐射图案；
图18是针对图3和图4分别所示的第一MIMO天线和第二MIMO天线测量的分贝-各向同性(dBi)对GSM850频率(千兆赫)的水平图；
图19包括在3度的仰角以及810MHz、854MHz和894MHz的GSM850频率下测量的图3和图4分别所示的第一MIMO天线和第二MIMO天线的辐射图案；
图20是图3和图4分别所示的第一MIMO天线和第二MIMO天线的分贝-各向同性(dBi)对DCS1800&PCS1900,UMTS频率(千兆赫)的水平图；
图21包括在3度的仰角以及1710MHz、1810MHz和1880MHz的GSM1800频率下测量的图3和图4分别所示的第一MIMO天线和第二MIMO天线的辐射图案；
图22包括在3度的仰角以及1850MHz、1920MHz和1990MHz的GSM1900频率下测量的图3和图4分别所示的第一MIMO天线和第二MIMO天线的辐射图案；
图23包括在3度的仰角以及1990MHz、2060MHz和2170MHz的UMTS2170频率下测量的图3和图4分别所示的第一MIMO天线和第二MIMO天线的辐射图案；
图24是对于图4所示的第二MIMO天线，测量的反射或匹配S22(分贝)对SDARS(卫星数字音频无线电服务)频率(千兆赫)的曲线图；
图25是针对图4所示的第二MIMO天线测量的电压驻波比(VSWR)S22(分贝)对SDARS频率(千兆赫)的曲线图；
图26是针对图3所示的第二MIMO天线测量的在2320MHz、2335MHz和2345MHz的SDARS频率下的分贝-各向同性(dBi)对仰角(度)的水平图；以及
图27包括在2335MHz的SDARS频率以及20度、60度和85度的仰角下测量的图4所示的第二MIMO天线的辐射图案。
贯穿附图的多个视图，对应的标号指示对应的部件。
具体实施方式
现在将参照附图更充分地描述示例实施方式。
本发明的发明人认识到需要一种MIMO(多输入多输出)天线组件或***，其能够随不同的服务(例如作为蜂窝电话***第4代的LTE(长期演进)、Wi-Fi以及用作Car2X的DSRC(专用短距离通信))一起工作。发明人遇到的挑战之一是设计以非常紧凑的尺寸实现增益、匹配以及天线元件之间的相互解耦的天线元件。在小的紧凑尺寸的情况下，发明人认识到，当对于类似LTE的***尝试实现最佳的总体***性能时，相互解耦将是重要的参数。
在认识到这些问题之后，发明人开发出并在本文公开了多频带MIMO车载天线组件或***的示例性实施方式。在示例性实施方式中，天线组件包括在内天线罩、天线载体、盖或壳体上的3D适形天线(例如，图2、图3、图4、图9、图8和图12等)。天线组件还包括外天线罩、壳体或盖(例如，图1和图2等)。外天线罩被设置在内天线罩上方，使得内天线罩被外天线罩覆盖。外天线罩可被配置(例如，涂漆等)为与将安装有该外天线罩的车辆的颜色匹配。
外天线罩可被配置为将整个天线组件密封以防止水、灰尘等进入。在一些示例性实施方式中，内天线罩(例如，图11等)可被配置为水密封的，并且外天线罩可被夹在天线组件中或夹到天线组件上。例如，图11示出水密封内盖通过螺钉固定在底盘上的示例性实施方式。
3D适形天线元件可以按照各种方式设置在内天线罩或天线载体的外表面上。作为示例，示例性实施方式包括3D适形天线元件，该3D适形天线元件包括挠曲膜天线。挠曲膜天线连接到(例如，通过粘合剂等附接到)内天线罩。挠曲膜天线挠曲、弯折、弯曲或以其它方式成形，以与内天线罩的外表面的形状或轮廓适形。因此，挠曲膜天线大致遵循它们所沿着设置的内天线罩的对应部分的形状或轮廓。在其它示例性实施方式中，可使用两次注模工艺、选择性镀覆工艺和/或激光直接结构化(LDS)工艺来将3D适形天线设置在示例性实施方式中的内天线罩或天线载体上。
在另一示例性实施方式中，可通过美国专利7,804,450中公开的工艺将3D适形天线设置在内天线罩或天线载体上，该专利的内容以引用方式并入本文。例如，可通过由第一类型的塑料和第二类型的塑料形成(例如，两次注模等)内天线罩来制成内天线罩和3D天线元件。第一类型或第二类型的塑料包括激光直接结构化材料，另一种类型的塑料包括不可镀塑料。利用激光涂绘激光直接结构化材料以激活一部分激光直接结构化材料。对激活的那部分激光直接结构化材料进行镀覆，从而形成驻留在激活的那部分激光直接结构化材料上的3D天线元件。
3D适形天线可与外天线罩的内表面和天线组件的底盘间隔开。3D适形天线被设置在外天线罩与底盘之间共同限定的内部围隔或空腔内。在一些示例性实施方式中，3D适形天线也可称作空腔天线。
3D适形天线元件可包括许多种天线类型。在示例性实施方式中，3D适形天线元件包括宽带折叠3D单极和折叠LIFA(线性倒F天线)。两个元件均遵循内天线罩或盖的形状并与内天线罩或盖的形状适形。例如，折叠3D单极和折叠LIFA可沿着内天线罩的后部和前部的外表面设置。在此示例中，折叠3D单极和折叠LIFA可用作MIMO天线。
内天线罩或盖承载或支撑天线元件。内天线罩可按照使得3D适形天线元件带来最佳或改进的性能的方式设计。但是，内天线罩的形状和尺寸受外天线罩或盖的形状和尺寸的限制，因为内天线罩必须安装在外天线罩内部或下方。外天线罩的形状和尺寸通常是设计(例如，空气动力学、其它考虑因素等)和美观的问题。
车载天线组件通常紧凑并且尺寸小。由于紧凑的尺寸，发明人认识到，为了在紧凑尺寸的天线模块中满足需要的增益、匹配以及天线元件之间的相互解耦，具有三维形状的天线元件是优选的。在示例性实施方式中，内天线罩或天线载体可能不是平的，而是三维延伸。可在天线载体的一个弯曲表面上或者在天线载体的彼此成一角度(例如，锐角、钝角或直角)设置的两个平坦表面上设置三维导电材料结构。在示例性实施方式中，通过LDS技术在LDS材料上制造3D天线元件。可按照使得内盖(可通过传统非LDS材料构建)的剩余部分遵循外盖或天线罩的线的方式切割LDS材料。
一些示例性实施方式包括多件式内盖或天线罩(例如，图9等)。内盖的多个件可(例如)通过夹片、螺钉、其它机械紧固件、燕尾榫等连接到天线底盘。印刷电路板(PCB)可(例如)通过机械紧固件等连接到天线底盘。PCB可包括匹配、放大和信号处理所需的电子器件。
一些示例性实施方式包括模制互连器件(MID)(广义地讲，接触区域)。接触区域(例如，图5、图7、图8、图10和图11等)将内天线罩上的天线元件电连接到PCB的对应导电部分(例如，迹线等)。接触区域可被构建为焊盘。接触区域可通过柔性导电材料(例如，银/铜硅弹性体等)电连接到PCB的导电部分(例如，焊盘、迹线等)。模制互连器件(MID)可包括具有集成的电路迹线的注模成型的热塑性材料。MID可包括通过选择性金属化组合成单个部件的热塑性材料和电路。
现在参照附图，图1示出包括本公开的至少一个或更多个方面的天线组件100的示例实施方式。如图1所示，天线组件100可被安装到轿车102(广义地讲，移动平台)。具体地讲，示出天线组件100按照朝着轿车102的后车窗106并沿着车顶104的纵向中心线的方式安装在轿车102的车顶104上。这里，轿车102的车顶104充当天线组件100的地平面。然而，在本公开的范围内，天线组件100也可不同地安装。例如，天线组件100可被安装在轿车102的引擎盖108或行李箱110等上。另外，在本公开的范围内，天线组件100可被安装到除轿车102之外的移动平台，例如卡车、公共汽车、游艺车、船只、不带马达的车辆等。美国专利No.7,492,319公开了天线组件向车身上的示例安装，其整个内容以引用方式并入本文。
如图2所示，天线组件100包括外盖(或天线罩)114。外天线罩114帮助保护位于外天线罩114下面并被包封在外天线罩114与底盘118(或基座)之间共同限定的内部内的天线组件100的部件。例如，外天线罩114可帮助保护内天线罩112、内天线罩112上的天线元件113、115、第一天线120和第二天线122以及PCB138。
盖114可基本上将天线组件100的部件密封在盖114内，从而保护这些部件防止污染物(例如，灰尘、水分等)进入盖114的内部围隔中。另外，盖114可为天线组件100提供美观的外观，并且可按照空气动力学构造配置(例如，设计尺寸、形状、构造等)。例如，在图示实施方式中，盖114具有美观的空气动力学的鲨鱼鳍构造。然而，在其它示例实施方式中，天线组件可包括具有不同于本文所示的构造的构造(例如，具有除鲨鱼鳍构造等之外的构造)的盖。在本公开的范围内，盖114还可由许多种材料形成，例如，聚合物、氨基甲酸酯、塑料(例如，聚碳酸酯共混物、聚碳酸酯-丙烯晴-丁二烯-苯乙烯-共聚物(PC/ABS)共混物等)、玻璃强化塑料、合成树脂材料、热塑性材料(例如，GE PlasticsXP4034树脂等)等。
在本公开的范围内，PCB138可包括任何合适的PCB，包括(例如)双面PCB等。图示PCB138通过机械紧固件119紧固到底盘118。第一天线120利用胶带139附接到PCB138。第二天线122层叠在第一天线120的顶部。在本公开的范围内，可使用其它手段来将PCB138连接到底盘118和/或将天线120连接到第一PCB138。另外，代替层叠贴片构造，第一天线120和第二天线122可并排地或相邻地设置在PCB138上。
外天线罩114被配置为安装在内天线罩112、第一天线120和第二天线122以及PCB138上方。外天线罩114被配置为被固定到底盘118。并且，底盘118被配置为连接到轿车102的车顶104以用于将天线组件100安装到轿车102(图1)。外天线罩114可经由任何合适的操作固定到底盘118，例如卡扣连接、机械紧固件(例如，螺钉、其它紧固装置等)、超声波焊接、溶剂焊接、热铆焊(heat staking)、闩锁、卡口连接、钩连接、集成的紧固特征等。另选地，在本公开的范围内，外天线罩114可直接连接到轿车102的车顶104。
内天线罩112被配置为安装在第一天线120和第二天线122以及PCB138上方。内天线罩112被配置为被固定到底盘118。内天线罩112可经由任何合适的操作固定到底盘118，例如卡扣连接、机械紧固件(例如，螺钉、其它紧固装置等)、超声波焊接、溶剂焊接、热铆焊、闩锁、卡口连接、钩连接、集成的紧固特征等。在图2所示的图示实施方式中，内天线罩112包括闩锁或卡夹(snap clip)构件117以使得内天线罩112能够被闩锁或卡夹到底盘118上。
底盘118可由与形成盖114所使用的那些材料类似的材料形成。例如，底盘118可由聚合物注模成型。另选地，在本公开的范围内，底盘118可通过合适的形成工艺(例如，压铸工艺等)由钢、锌或其它材料(包括复合物)形成。美国专利No.7,429,958(Lindackers等人)和美国专利No.7,755,551(Lindackers等人)公开了天线组件的盖与底盘之间的示例连接。
尽管未示出，可在底盘118与轿车102的车顶104之间设置密封构件(例如，O型环、可弹性压缩的弹性体或泡沫垫圈等)，以用于基本上将底盘118抵靠车顶104密封。另外地或另选地，可在天线组件100的盖或外天线罩114与底盘118之间设置密封构件，以用于基本上将盖114抵靠底盘118密封。
图示天线组件100的第一天线120是贴片天线，其被配置为随SDARS一起使用(例如，被配置为接收/发送期望的SDARS信号等)。该SDARS天线120经由胶带139连接到PCB138。SDARS天线120根据需要通过电连接器141(例如，销等)电连接到PCB138并通过机械紧固件紧固到PCB138。SDARS天线120可在一个或更多个期望的频率下工作，包括(例如)介于大约2,320MHz和大约2,345MHz之间的频率等。SDARS天线120还可根据需要通过(例如)改变与SDARS天线120等结合使用的介电材料、改变金属镀层的尺寸等来调谐以在期望的频带下工作。
第二天线122是被配置为随全球定位***(GPS)一起使用(例如，被配置为接收/发送期望的GPS信号等)的贴片天线。该GPS天线122层叠在SDARS天线120的顶部。另选地，GPS天线122可与SDARS天线120相邻或并排地设置。GPS天线122(例如)通过馈电销(feed pin)等电连接到PCB138。GPS天线122可在一个或更多个期望的频率下工作，包括(例如)介于大约1,574MHz和大约1,576MHz之间的频率等。并且，GPS天线122还可根据需要通过(例如)改变与GPS天线122等结合使用的介电材料、改变金属镀层的尺寸等来调谐以在期望的频带下工作。
图3和图4分别示出沿着内天线罩112的对应外表面部分延伸的MIMO天线元件113和115。天线元件113、115的形状或轮廓适形于内天线罩112的外表面的形状或轮廓。天线元件113、115大致遵循它们所沿着设置的内天线罩112的相应后部和前部的形状或轮廓。内天线罩或天线载体112的外表面上的天线元件113、115可利用各种方式制成。例如，天线元件113、115可包括连接到(例如，通过粘合剂附接到、等等)内天线罩112的挠曲膜天线。在其它示例性实施方式中，可使用两次注模工艺、选择性镀覆工艺和/或激光直接结构化(LDS)工艺来将天线元件113、115设置在内天线罩或天线载体112上。
如图6所示，沿着内天线罩112的下部有模制互连器件(MID)(广义地讲，接触区域)142。接触区域142用于将内天线罩112上的天线元件113、115电连接到PCB138的对应导电部分(例如，迹线等)。接触区域142可被构建为焊盘。在此示例中，接触区域142包括具有中空剖面并由银/铜硅弹性体等制成的柔性导电构件。
天线元件113、115可与外天线罩114的内表面和底盘118间隔开。天线元件113、115被设置在外天线罩114与底盘118之间共同限定的内部围隔或空腔内。天线元件113、115可包括许多种天线类型。例如，天线元件113、115可包括宽带折叠3D单极和折叠LIFA(线性倒F天线)。
图8示出可用在本公开的示例性实施方式中的内天线罩、盖或天线载体212。例如，内天线罩212可代替内天线罩112用在天线组件100中。
如图8所示，内天线罩212包括第一天线213和第二天线215。天线元件213和215沿着内天线罩212的对应外表面部分延伸。天线元件213、215的形状或轮廓适形于内天线罩212的外表面的形状或轮廓。天线元件213、215大致遵循它们所沿着设置的内天线罩212的相应后部和前部的形状或轮廓。例如，天线元件213、215可包括连接到(例如，通过粘合剂附接到、等等)内天线罩212的挠曲膜天线。在其它示例性实施方式中，可使用两次注模工艺、选择性镀覆工艺和/或激光直接结构化(LDS)工艺来将天线元件213、215设置在内天线罩或天线载体212上。
沿着内天线罩212的下部有模制互连器件(MID)(广义地讲，接触区域)242。接触区域242用于将内天线罩212上的天线元件213、215电连接到PCB的对应导电部分(例如，迹线等)。接触区域242可被构建为焊盘。接触区域242包括具有中空剖面(例如，图7等)并由银/铜硅弹性体等制成的柔性导电构件。
图9示出可用在本公开的示例性实施方式中的多件式内天线罩、盖或天线载体312。例如，多件式内天线罩312可代替内天线罩112用在天线组件100中。
如图9所示，内天线罩312包括中间件或内件323以及可附接到中间件323的前件326和后件328。因此，此示例中的内天线罩312包括三个件323、326和328。
前件326和后件328可利用各种手段或方法(例如，通过夹片、螺钉、其它机械紧固件等)连接或附接到中间件323。在图示实施方式中，前件326和后件328包括突起部分325、327(例如，燕尾形构件等)，所述突起部分能够接合在中间件323中的对应狭槽或沟槽内。
第一天线313和第二天线315沿着相应后件328和前件326的外表面。天线元件313、315的形状或轮廓适形于相应后件328和前件326的外表面的形状或轮廓。天线元件313、315大致遵循它们所沿着设置的内天线罩312的相应后件328和前件326的形状或轮廓。例如，天线元件313、315可包括连接到(例如，通过粘合剂附接到、等等)相应后件328和前件326的挠曲膜天线。在其它示例性实施方式中，可使用两次注模工艺、选择性镀覆工艺和/或激光直接结构化(LDS)工艺来将天线元件313、315设置在内天线罩或天线载体312上。
图10示出用于将MIMO3D天线结构413电连接到印刷电路板438的模制互连器件442(广义地讲，接触区域)。天线结构413的形状或轮廓适形于内天线罩412的外表面的形状或轮廓。
模制互连器件(MID)442沿着内天线罩412的下部设置。接触区域442用于将内天线罩412上的天线元件(例如，MIMO3D天线结构413等)电连接到PCB438的对应导电部分(例如，迹线等)。接触区域442可被构建为焊盘。在此示例中，接触区域442包括可由银/铜硅弹性体等制成的柔性导电构件。
图11示出根据示例性实施方式的内天线罩、盖或天线载体512可利用螺钉530连接到天线组件的底盘518的示例性方式。如图11所示，3D天线结构513沿着内天线罩512的外表面。螺钉530可随垫圈或硅环触点531一起使用。
图12示出可用在本公开的示例性实施方式中的内天线罩、盖或天线载体612。例如，内天线罩612可代替内天线罩112用在天线组件100中。
图12还示出根据示例性实施方式的内天线罩612可连接到(例如，闩锁到、卡夹到、等等)天线组件的底盘618的示例性方式。内天线罩612被配置为安装在一个或更多个天线(例如，图1中的第一天线120和第二天线122等)和PCB638上方。内天线罩612被配置为被固定到底盘618。内天线罩612可经由任何合适的操作固定到底盘618，例如卡扣连接、机械紧固件(例如，螺钉、其它紧固装置等)、超声波焊接、溶剂焊接、热铆焊、闩锁、卡口连接、钩连接、集成的紧固特征等。
在图12所示的图示实施方式中，内天线罩612包括闩锁或卡夹构件617以使得内天线罩612能够被闩锁或卡夹到底盘618上。闩锁或卡夹构件617包括开口，该开口被配置为容纳底盘618的突起部分或突起635(例如，闩锁、钩形构件等)。内天线罩612还包括介于闩锁或卡夹构件617之间的止动件633。止动件633被配置为接触或抵接底盘618的对应部分或者大致相对的止动件637。止动件633、637被配置为用于限制内天线罩612朝着底盘618的垂直向下运动。另外，内天线罩的闩锁构件617与底盘618的突起635的接合限制了内天线罩612远离底盘618的垂直向上运动。因此，闩锁构件617、突起635和止动件633、637因此共同用于将内天线罩612保持到底盘618。
如图12所示，内天线罩612包括第一天线613和第二天线615。天线元件613和615沿着内天线罩612的对应外表面部分延伸。天线元件613、615的形状或轮廓适形于内天线罩612的外表面的形状或轮廓。天线元件613、615大致遵循它们所沿着设置的内天线罩612的相应后部和前部的形状或轮廓。例如，天线元件613、615可包括连接到(例如，通过粘合剂附接到、等等)内天线罩612的挠曲膜天线。在其它示例性实施方式中，可使用两次注模工艺、选择性镀覆工艺和/或激光直接结构化(LDS)工艺来将天线元件613、615设置在内天线罩或天线载体612上。
沿着内天线罩612的下部有模制互连器件(MID)(广义地讲，接触区域)642。接触区域642用于将内天线罩612上的天线元件613、615电连接到PCB638的对应导电部分(例如，迹线等)。接触区域642可被构建为焊盘。接触区域642可包括具有中空剖面(例如，图7等)并由银/铜硅弹性体等制成的柔性导电构件。
对具有类似于图2至图7所示的天线组件100的对应特征的特征的样本原型天线组件进行构造和测试。图13至图27提供针对原型天线组件测量的分析结果。通常，这些结果表明，使用内天线罩或盖作为3D适形天线元件的载体可使得能够实现更好的天线性能，例如对于类似LTE MIMO的新服务而言。提供图13至图27所示的这些分析结果仅是为了说明，而不是为了限制。天线组件的另选实施方式可被不同地配置并且具有不同于图13至图27所示的操作或性能参数。
更具体地讲，图13和图14分别示出测量的反射或匹配S11(图13)和S22(图14)。图13的S11曲线示出第一MIMO天线馈电点阻抗。图14的S22曲线示出第二MIMO天线馈电点阻抗。图15示出原型天线组件的第一MIMO天线和第二MIMO天线的端口至端口或相互连接S12(图15)。通常，S参数描述天线***的端口或端子之间的输入-输出关系。
图24示出对于原型天线组件的第二MIMO天线，测量的反射或匹配S22(分贝)对SDARS频率。图24的曲线S11示出SDARS贴片天线馈电点阻抗。
通过图13至图15可看出，对于LTE700频率、GSM850频率、GSM1800频率、GSM1900频率、UMTS2170频率，测量的反射S11、S22和端口至端口连接S12维持较低。如图24所示，对于SDARS频率，测量的反射S22也维持较低。
图16、图18和图20是在LTE700频率(图16)、GSM850频率(图18)以及DCS1800&PCS1900、UMTS频率(图20)下，针对原型天线组件的第一MIMO天线和第二MIMO天线测量的水平图。图16示出在低仰角(3°)、700MHz下的方位切割中第一MIMO天线和第二MIMO天线的平均天线增益。图18示出在低仰角(3°)、800MHz下的方位切割中第一MIMO天线和第二MIMO天线的平均天线增益。图20示出在低仰角(3°)、1700MHz-2170MHz下的方位切割中第一MIMO天线和第二MIMO天线的平均天线增益。
图26是在2320MHz、2335MHz和2345MHz的SDARS频率下以15度至90度的仰角针对原型天线组件的第一MIMO天线和第二MIMO天线测量的水平图。图26示出与SXM(SiriusXM，SDARS***提供商)认可水平相比较的SDARS天线的增益对仰角。如图26所示，原型天线组件超过了SDARS认可水平。
图17、图19、图21、图22和图23包括在LTE700频率(图17)、GSM850频率(图19)、GSM1800频率(图21)、GSM1900频率(图22)和UMTS2170频率(图23)下原型天线组件的第一MIMO天线和第二MIMO天线的辐射图案。图17示出在700MHz和仰角(3°)下的方位切割中第一MIMO天线和第二MIMO天线的辐射图案。图19示出在800MHz和低仰角(3°)下的方位切割中第一MIMO天线和第二MIMO天线的辐射图案。图21示出在1800MHz和低仰角(3°)下的方位切割中第一MIMO天线和第二MIMO天线的辐射图案。图22示出在1900MHz和低仰角(3°)下的方位切割中第一MIMO天线和第二MIMO天线的辐射图案。图23示出在2170MHz和低仰角(3°)下的方位切割中第一MIMO天线和第二MIMO天线的辐射图案。
图27包括在2335MHz的SDARS频率以及20度、60度和85度的仰角下测量的原型天线组件的第二MIMO天线的辐射图案。通常，图17、图19、图21、图22、图23和图27表明，在LTE700频率(图17)、GSM850频率(图19)、GSM1800频率(图21)、GSM1900频率(图22)、UMTS2170频率(图23)和SDARS频率(图27)下，原型天线组件具有良好的全方向辐射图案。
图25是针对天线组件原型的第二MIMO天线测量的电压驻波比(VSWR)S22(分贝)对SDARS频率(千兆赫)的曲线图。图25的史密斯(smith)圆图示出SDARS贴片天线馈电点阻抗。
通常，图25表明在LTE700频率、GSM850频率、GSM1800频率、GSM1900频率、UMTS2170频率和SDARS频率下，原型天线组件具有良好的电压驻波比(VSWR)和相对良好的效率。
本文公开的天线组件的示例性实施方式可被配置为用作可在多个频带(包括与蜂窝通信、Wi-Fi、DSRC(专用短距离通信)、卫星信号、地面信号等关联的一个或更多个频率带宽)中工作的多频带多输入多输出(MIMO)天线组件。例如，本文公开的天线组件的示例性实施方式可在以下频带中的一个或更多个或其任何组合(或全部)中工作：幅度调制(AM)、频率调制(FM)、全球定位***(GPS)、全球导航卫星***(GLONASS)、卫星数字音频无线电服务(SDARS)(例如，Sirius XM卫星无线电等)、AMPS、GSM850、GSM900、PCS、GSM1800、GSM1900、AWS、UMTS、数字音频广播(DAB)-VHF-III,DAB-L、长期演进(例如，第4代、第3代、其它代LTE、B17(LTE)、LTE(700MHz)等)、Wi-Fi、Wi-Max、PCS、EBS(教育宽带服务)、BRS(宽带无线电服务)、WCS(宽带无线通信服务/互联网服务)、与特定的一个或更多个地理区域或国家关联或其独有的蜂窝频率带宽、来自下面的表1和/或表2的一个或更多个频率带宽等。
表1
表2
提供示例实施方式旨在使本公开将彻底并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。阐述许多具体细节(例如，特定部件、装置和方法的示例)旨在彻底理解本公开的实施方式。对于本领域技术人员而言将显而易见的是，无需采用所述具体细节，示例实施方式可以按照许多不同的形式实施，不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方式中，没有详细描述熟知处理、熟知装置结构和熟知技术。另外，通过本公开的一个或更多个示例性实施方式可以实现的优点和改进仅为了说明而提供，并不限制本公开的范围，因为本文公开的示例性实施方式可提供所有上述优点和改进或不提供上述优点和改进，而仍落入本公开的范围内。
本文公开的具体尺寸、具体材料和/或具体形状本质上是示例性的，并不限制本公开的范围。本文针对给定参数的特定值和特定值范围的公开不排除本文公开的一个或更多个示例中有用的其它值或值范围。而且，可预见，本文所述的具体参数的任何两个具体的值均可限定可适于给定参数的值范围的端点(即，对于给定参数的第一值和第二值的公开可被解释为公开了也能被用于给定参数的第一值和第二值之间的任何值)。例如，如果本文中参数X被举例为具有值A，并且还被举例为具有值Z，则可预见，参数X可具有从大约A至大约Z的值范围。类似地，可预见，参数的两个或更多个值范围的公开(无论这些范围是否嵌套、交叠或截然不同)包含利用所公开的范围的端点可要求保护的值范围的所有可能组合。例如，如果本文中参数X被举例为具有1-10或2-9或3-8的范围中的值，也可预见，参数X可具有包括1-9、1-8、1-3、1-2、2-10、2-8、2-3、3-10和3-9在内的其它值范围。
本文使用的术语仅是用来描述特定的示例实施方式，并非旨在进行限制。如本文所用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式的描述可旨在包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”仅指含有，因此表明存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。本文描述的方法步骤、处理和操作不一定要按照本文所讨论或示出的特定顺序执行，除非具体指明执行顺序。还将理解的是，可采用附加的或另选的步骤。
当元件或层被称为“在……上”、“接合到”、“连接到”、或“耦接到”另一元件或层时，它可以直接在所述另一元件或层上、或直接接合、连接或耦接到所述另一元件或层，或者也可存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“直接接合到”、“直接连接到”、或“直接耦接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其它词语也应按此解释(例如，“之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”)等。如本文所用，术语“和/或”包括任何一个或更多个相关条目及其所有组合。
术语“大约”在应用于值时表示计算或测量允许值的一些微小的不精确性(值接近精确；大约近似或合理近似；差不多)。如果因为一些原因，由“大约”提供的不精确性在本领域中不以别的方式以普通意义来理解，那么如本文所用的“大约”表示可能由普通测量方法引起或利用这些参数引起的至少变量。例如，术语“大致”、“大约”和“基本上”在本文中可用来表示在制造公差内。无论是否由术语“大约”修饰，权利要求包括量的等值。
尽管本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语可仅用来区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分。除非上下文清楚指示，否则本文所使用的诸如“第一”、“第二”以及其它数字术语的术语不暗示次序或顺序。因此，在不脱离示例实施方式的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分也可称为第二元件、部件、区域、层或部分。
为了易于描述，本文可能使用空间相对术语如“内”、“外”、“下面”、“下方”、“下部”、“上面”、“上部”等来描述图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除了图中描述的取向之外，空间相对术语可旨在涵盖装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的装置翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将被取向为在所述其它元件或特征“上面”。因此，示例术语“下方”可涵盖上方和下方两个取向。装置也可另行取向(旋转90度或其它取向)，那么本文所使用的空间相对描述也要相应解释。
提供以上描述的实施方式是为了说明和描述。其并非旨在穷尽或限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下可以互换，并且可用在选定的实施方式中(即使没有具体示出或描述)。这些实施方式还可以按照许多方式变化。这些变化不应视作脱离本公开，所有这些修改均旨在被包括在本公开的范围内。
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年6月21日提交的美国临时申请No.61/838,125以及2013年7月12日提交的PCT国际申请PCT/US2013/050357的优先权。上述申请的全部公开内容以引用方式并入本文。

Claims (16)

1.一种用于安装到车身壁的多频带多输入多输出MIMO车载天线组件，该天线组件包括：
底盘；
外天线罩，该外天线罩连接到所述底盘，使得由所述外天线罩和所述底盘共同限定内部围隔；
内天线罩，该内天线罩在所述内部围隔内，并且具有与所述底盘和所述外天线罩间隔开的弯曲的内表面和弯曲的外表面；
所述内部围隔内的一个或更多个天线元件，该一个或更多个天线元件在所述内天线罩的所述弯曲的内表面与所述底盘之间；
沿着所述内天线罩的所述弯曲的外表面和/或适形于所述内天线罩的所述弯曲的外表面以大致遵循所述内天线罩的对应部分的轮廓的两个或更多个3D天线元件；
沿着所述内天线罩的下部的一个或更多个模制互连器件，以用于将一个或更多个印刷电路板焊盘电连接到沿着所述内天线罩的所述弯曲的外表面和/或适形于所述内天线罩的所述弯曲的外表面的所述两个或更多个3D天线元件，所述互连器件包括一个或更多个构件，所述一个或更多个构件包括导电弹性体，所述一个或更多个构件具有中空剖面并位于所述内天线罩的对应开口内，
其中
沿着内天线罩的弯曲的外表面和/或适形于内天线罩的弯曲的外表面的所述两个或更多个3D天线元件包括：
沿着所述内天线罩的后表面部分的第一MIMO天线元件；和
沿着所述内天线罩的前表面部分的第二MIMO天线元件；并且
所述内天线罩包括多个件，所述多个件包括后件、前件和中间件，该后件上具有该第一MIMO天线元件，该前件上具有该第二MIMO天线元件，该中间件能够附接在所述前件与所述后件之间。
2.根据权利要求1所述的天线组件，其中，沿着所述内天线罩的所述弯曲的外表面和/或适形于所述内天线罩的所述弯曲的外表面的所述两个或更多个3D天线元件与所述底盘和所述外天线罩间隔开，并且其中：
所述外天线罩被配置为将所述天线组件密封以防止水进入；并且/或者
所述内天线罩包括闩锁或卡夹构件以使得所述内天线罩能够被闩锁或卡夹到所述底盘上。
3.根据权利要求1所述的天线组件，其中，所述第一MIMO天线元件和所述第二MIMO天线元件包括宽带折叠单极和折叠线性倒F天线LIFA。
4.根据权利要求1所述的天线组件，该天线组件还包括沿着所述内天线罩的所述下部的位于所述对应开口内的一个或更多个导电弹性体接触构件，以用于将一个或更多个印刷电路板焊盘电连接到沿着所述内天线罩的所述弯曲的外表面和/或适形于所述内天线罩的所述弯曲的外表面的所述两个或更多个3D天线元件。
5.根据权利要求1所述的天线组件，其中，
所述内部围隔内的所述一个或更多个天线元件被配置为用于接收卫星信号；并且
沿着所述内天线罩的所述弯曲的外表面和/或适形于所述内天线罩的所述弯曲的外表面的所述两个或更多个3D天线元件被配置为用于接收和发送一个或更多个蜂窝频带内的通信信号。
6.根据权利要求1所述的天线组件，其中，
所述内部围隔内的所述一个或更多个天线元件包括被配置为用于接收卫星数字音频无线电服务SDARS信号的第一贴片天线以及被配置为用于接收全球定位***GPS信号的第二贴片天线；并且
沿着所述内天线罩的所述弯曲的外表面和/或适形于所述内天线罩的所述弯曲的外表面的所述两个或更多个3D天线元件被配置为利用长期演进LTE频率、Wi-Fi和专用短距离通信DSRC进行工作。
7.根据权利要求1所述的天线组件，
其中，所述第一MIMO天线元件和所述第二MIMO天线元件包括：
单极天线，该单极天线被配置为用于接收和发送一个或更多个蜂窝频带内的通信信号；以及
倒F天线，该倒F天线被配置为用于接收一个或更多个蜂窝频带内的通信信号；
其中，所述内部围隔内的所述一个或更多个天线元件包括：
第一贴片天线，该第一贴片天线被配置为用于接收卫星信号；以及
第二贴片天线，该第二贴片天线被配置为用于接收与所述第一贴片天线所接收的卫星信号不同的卫星信号。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的天线组件，其中，所述天线组件被配置为在从车辆的外侧***车身壁中的安装孔中并从内部隔室侧夹住之后被安装并固定到所述车身壁，并且其中，所述内天线罩被配置成水密封的。
9.一种用于安装到车身壁的多频带多输入多输出MIMO车载天线组件，该天线组件包括：
底盘；
外盖，该外盖连接到所述底盘，使得由所述外盖和所述底盘共同限定内部围隔；
天线载体，该天线载体在所述内部围隔内，并且具有与所述底盘和所述外盖间隔开的弯曲的内表面和弯曲的外表面；
在所述底盘与所述天线载体之间的印刷电路板；
所述内部围隔内的一个或更多个天线元件，该一个或更多个天线元件在所述天线载体的所述弯曲的内表面与所述印刷电路板之间；
沿着所述天线载体的所述弯曲的外表面和/或适形于所述天线载体的所述弯曲的外表面以大致遵循所述天线载体的对应部分的轮廓的两个或更多个3D天线元件；
沿着所述天线载体的下部的一个或更多个模制互连器件，以用于将一个或更多个印刷电路板焊盘电连接到沿着所述天线载体的所述弯曲的外表面和/或适形于所述天线载体的所述弯曲的外表面的所述两个或更多个3D天线元件，所述互连器件包括一个或更多个构件，所述一个或更多个构件包括导电弹性体，所述一个或更多个构件具有中空剖面并位于所述天线载体的对应开口内，其中，
沿着内天线罩的弯曲的外表面和/或适形于内天线罩的弯曲的外表面的所述两个或更多个3D天线元件包括：
沿着所述内天线罩的后表面部分的第一MIMO天线元件；和
沿着所述内天线罩的前表面部分的第二MIMO天线元件；并且
所述天线载体包括多个件，所述多个件包括后件、前件和中间件，该后件上具有该第一MIMO天线元件，该前件上具有该第二MIMO天线元件，该中间件能够附接在所述前件与所述后件之间。
10.根据权利要求9所述的天线组件，其中，沿着所述天线载体的所述弯曲的外表面和/或适形于所述天线载体的所述弯曲的外表面的所述两个或更多个3D天线元件与所述底盘和所述外盖间隔开，并且其中
所述天线载体被配置为将所述天线组件密封以防止水进入；并且/或者
所述天线载体包括闩锁或卡夹构件以使得所述天线载体能够被闩锁或卡夹到所述底盘上。
11.根据权利要求9所述的天线组件，其中，所述第一MIMO天线元件和所述第二MIMO天线元件包括：
宽带折叠单极和折叠线性倒F天线LIFA。
12.根据权利要求9所述的天线组件，该天线组件还包括沿着所述天线载体的所述下部的位于所述对应开口内的一个或更多个导电弹性体接触构件，以用于将一个或更多个印刷电路板焊盘电连接到沿着所述天线载体的所述弯曲的外表面和/或适形于所述天线载体的所述弯曲的外表面的所述两个或更多个3D天线元件。
13.根据权利要求9所述的天线组件，其中，
所述内部围隔内的所述一个或更多个天线元件被配置为用于接收卫星信号；并且
沿着所述天线载体的所述弯曲的外表面和/或适形于所述天线载体的所述弯曲的外表面的所述两个或更多个3D天线元件被配置为用于接收和发送一个或更多个蜂窝频带内的通信信号。
14.根据权利要求9所述的天线组件，其中，
所述内部围隔内的所述一个或更多个天线元件包括被配置为用于接收卫星数字音频无线电服务SDARS信号的第一贴片天线以及被配置为用于接收全球定位***GPS信号的第二贴片天线；并且
沿着所述天线载体的所述弯曲的外表面和/或适形于所述天线载体的所述弯曲的外表面的所述两个或更多个3D天线元件被配置为利用长期演进LTE频率、Wi-Fi和专用短距离通信DSRC进行工作。
15.根据权利要求9所述的天线组件，
其中，所述第一MIMO天线元件和所述第二MIMO天线元件包括：
单极天线，该单极天线被配置为用于接收和发送一个或更多个蜂窝频带内的通信信号；以及
倒F天线，该倒F天线被配置为用于接收一个或更多个蜂窝频带内的通信信号；
其中，所述内部围隔内的所述一个或更多个天线元件包括：
第一贴片天线，该第一贴片天线被配置为用于接收卫星信号；以及
第二贴片天线，该第二贴片天线被配置为用于接收与所述第一贴片天线所接收的卫星信号不同的卫星信号。
16.根据权利要求9至15中的任一项所述的天线组件，其中，所述天线组件被配置为在从车辆的外侧***车身壁中的安装孔中并从内部隔室侧夹住之后被安装并固定到所述车身壁，并且其中，所述天线载体是被配置成水密封的内天线罩。
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