相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求于2016年2月16日提交的標(biāo)題為“impedancesurfacetreatmentformitigatingsurfacewavesandimprovinggainofantennasonglass”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列第62/295,855號(hào)的優(yōu)先權(quán)日期的權(quán)益。本發(fā)明總體上涉及一種天線組件，其包括安裝在電介質(zhì)基底上的天線和圍繞該天線的頻率選擇性阻抗表面，并且更具體地涉及包括安裝于車輛擋風(fēng)玻璃或其它非導(dǎo)電材料的天線和圍繞該天線特別地構(gòu)造的頻率選擇性阻抗表面以減少擋風(fēng)玻璃中或其它非導(dǎo)電材料中的表面波的影響的天線組件。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)代車輛采用各種類型和許多類型的天線來(lái)接收和發(fā)射用于諸如陸地?zé)o線電（am/fm）、蜂窩電話、衛(wèi)星無(wú)線電、專用短程通信（dsrc）、gps等的不同通信系統(tǒng)的信號(hào)。此外，蜂窩電話正在擴(kuò)展成需要兩個(gè)天線以提供多輸入多輸出（mimo）操作的4g長(zhǎng)期演進(jìn)（lte）。用于這些系統(tǒng)的天線通常安裝于車輛的車頂以便提供最大的接收能力。此外，這些天線中的許多天線通常整合于安裝于車輛的車頂?shù)墓灿媒Y(jié)構(gòu)和殼體內(nèi)，諸如“鯊魚鰭”車頂安裝式天線模塊。隨著車輛上的天線的數(shù)量增加，以有效方式裝納所有天線并提供最大的接收能力所需的結(jié)構(gòu)的大小也增加，這妨礙車輛的設(shè)計(jì)和造型。因此，汽車工程師和設(shè)計(jì)師正在車輛上尋找可能不妨礙車輛設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的其它合適的區(qū)域以放置天線。這些區(qū)域中的一個(gè)是車輛玻璃，諸如車輛擋風(fēng)玻璃，其具有優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)椴Ａ纬捎糜谔炀€的良好的電介質(zhì)基底。例如，在本領(lǐng)域中已知在車輛的玻璃上印制am和fm天線，其中印制的天線被制造在玻璃內(nèi)成為單件工件。然而，那些已知的系統(tǒng)通常是受限的，因?yàn)樗鼈儍H能夠在不必須通過(guò)玻璃觀察的區(qū)域中被放置在車輛擋風(fēng)玻璃或其它玻璃表面中。當(dāng)天線被放置在電介質(zhì)基底上時(shí)，由天線生成的用于發(fā)射和接收兩者的目的的能量至少部分地耦合于能夠產(chǎn)生表面波的基底內(nèi)。那些表面波沿基底從天線擴(kuò)展出，直到它們到達(dá)基底的邊緣，在該處它們或者被耗散或者耦合于導(dǎo)電結(jié)構(gòu)內(nèi)，諸如汽車玻璃聯(lián)接到金屬車體的位置。因此，將由天線輻射的大部分能量損耗，從而減小了天線的效率和性能。表面波發(fā)生在電學(xué)厚基底（與波長(zhǎng)相比）支持表面波的情形中。表面波能夠由印制天線或嵌入式（flush）安裝于基底的天線產(chǎn)生。這對(duì)于寬帶天線而言能夠尤其有問(wèn)題，其中基底在某些頻率下恰好是電氣地厚的，并且在天線的操作帶寬內(nèi)的其它頻率下是電氣地薄的。表面波也能夠由來(lái)自遠(yuǎn)距離源（即，不直接安裝在所關(guān)心的結(jié)構(gòu)上的源）的入射能量產(chǎn)生。表面波的存在能夠?qū)е虏黄谕纳⑸洹⑻炀€增益的減小，并且能夠損壞或干擾相同結(jié)構(gòu)上的其它敏感電子器件的操作。全息和正弦調(diào)制的阻抗表面（impedancesurface）已經(jīng)被用于以實(shí)現(xiàn)定向輻射的方式控制表面波（慢波）。以正弦方式擾動(dòng)合成表面波模式（boundsurfacewave）以產(chǎn)生緩慢泄漏和定向輻射。到目前為止，這些表面尚未被用作對(duì)單獨(dú)的天線的整合或改造的處理。通常地，全息和正弦調(diào)制的表面是必須基于它們的激發(fā)源定制以實(shí)現(xiàn)指定的輻射角的天線本身。通常，出于該原因，它們被設(shè)計(jì)成控制橫向磁（tm）模式和所需的接地基底。已經(jīng)展示了不需要接地基底和控制橫向電（te）模式的全息天線的版本，但是它們需要改變基底的厚度以便實(shí)現(xiàn)輻射。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明公開(kāi)并描述了一種天線組件，其包括形成在電介質(zhì)基底上的平面天線和形成在基底上并至少部分地圍繞天線的頻率選擇性阻抗表面。該頻率選擇性阻抗表面接收由天線生成的沿電介質(zhì)基底傳播的表面波，其中阻抗表面通過(guò)將表面波能量轉(zhuǎn)換為泄漏波輻射來(lái)減輕表面波的負(fù)面影響，并且還可能提供對(duì)天線的輻射增益方向圖（radiationgainpattern）的一些控制。在一個(gè)實(shí)施例中，電介質(zhì)基底是車輛玻璃，諸如車輛擋風(fēng)玻璃。本發(fā)明包括以下技術(shù)方案：方案1.一種天線組件，包括：至少一個(gè)電介質(zhì)基底；形成在所述至少一個(gè)電介質(zhì)基底的表面上的天線；和形成在所述至少一個(gè)電介質(zhì)基底的表面上并且至少部分地圍繞所述天線的頻率選擇性阻抗表面，所述頻率選擇性阻抗表面接收由所述天線生成的沿所述至少一個(gè)電介質(zhì)基底傳播的表面波。方案2.根據(jù)方案1所述的天線組件，其特征在于，所述至少一個(gè)電介質(zhì)基底是一個(gè)電介質(zhì)基底，并且其中，所述天線和所述頻率選擇性阻抗表面形成在所述電介質(zhì)基底的相同表面上或相對(duì)的表面上。方案3.根據(jù)方案1所述的天線組件，其特征在于，所述至少一個(gè)電介質(zhì)基底是粘附于彼此的兩個(gè)電介質(zhì)基底，并且其中，所述天線形成在所述電介質(zhì)基底中的一個(gè)的一個(gè)表面上，并且所述頻率選擇性阻抗表面形成在另一個(gè)電介質(zhì)基底的一個(gè)表面上。方案4.根據(jù)方案1所述的天線組件，其特征在于，所述至少一個(gè)電介質(zhì)基底是粘附于彼此的三個(gè)電介質(zhì)基底，并且其中，所述天線形成在所述電介質(zhì)基底中的一個(gè)的一個(gè)表面上，且所述頻率選擇性阻抗表面形成在所述電介質(zhì)基底中的另一個(gè)的一個(gè)表面上。方案5.根據(jù)方案1所述的天線組件，其特征在于，所述頻率選擇性阻抗表面完全圍繞所述天線。方案6.根據(jù)方案1所述的天線組件，其特征在于，所述頻率選擇性阻抗表面沿所有方向均是均勻的。方案7.根據(jù)方案1所述的天線組件，其特征在于，所述頻率選擇性阻抗表面是非均勻的，并且沿不同方向?yàn)橛伤鎏炀€生成的信號(hào)提供不同的阻抗耦合。方案8.根據(jù)方案7所述的天線組件，其特征在于，所述頻率選擇性阻抗表面提供天線波束轉(zhuǎn)向控制。方案9.根據(jù)方案1所述的天線組件，其特征在于，所述頻率選擇性阻抗表面是矩形的或環(huán)形的。方案10.根據(jù)方案1所述的天線組件，其特征在于，所述至少一個(gè)電介質(zhì)基底是車輛玻璃。方案11.根據(jù)方案10所述的天線組件，其特征在于，所述車輛玻璃是車輛擋風(fēng)玻璃。方案12.根據(jù)方案11所述的天線組件，其特征在于，所述天線被形成為鄰近所述車輛的車頂，并且所述頻率選擇性阻抗表面電氣地聯(lián)接到所述車頂并部分地圍繞所述天線。方案13.根據(jù)方案11所述的天線組件，其特征在于，所述頻率選擇性阻抗表面設(shè)在所述車輛擋風(fēng)玻璃中的有色區(qū)域下。方案14.根據(jù)方案1所述的天線組件，其特征在于，所述天線是用于陸地?zé)o線電、蜂窩電話、衛(wèi)星無(wú)線電、專用短程通信（dsrc）和gps的通信系統(tǒng)的一部分。方案15.根據(jù)方案1所述的天線組件，其特征在于，所述天線包括透明導(dǎo)體。方案16.根據(jù)方案1所述的天線組件，其特征在于，還包括在與所述天線相同的平面上的金屬接地平面，并且其中所述接地平面、所述天線和所述頻率選擇性阻抗表面全部一起制造。方案17.一種天線組件，包括：車輛玻璃；形成在所述車輛玻璃的表面上的共面波導(dǎo)（cpw）天線；和形成在所述車輛玻璃的表面上并完全圍繞所述天線的頻率選擇性阻抗表面，所述頻率選擇性阻抗表面接收由所述天線生成的沿所述車輛玻璃傳播的表面波。方案18.根據(jù)方案17所述的天線組件，其特征在于，所述頻率選擇性阻抗表面沿所有方向均是均勻的。方案19.根據(jù)方案17所述的天線組件，其特征在于，所述頻率選擇性阻抗表面是非均勻的，并且沿不同方向?yàn)橛伤鎏炀€生成的信號(hào)提供不同的阻抗耦合。方案20.一種天線組件，包括：車輛擋風(fēng)玻璃；在鄰近所述車輛的車頂?shù)乃鰮躏L(fēng)玻璃的表面上形成的共面波導(dǎo)（cpw）天線；和頻率選擇性阻抗表面，其形成在所述擋風(fēng)玻璃的表面上并且電氣地聯(lián)接到所述車頂并部分地圍繞所述天線，所述頻率選擇性阻抗表面接收由所述天線生成的沿電介質(zhì)基底傳播的表面波。結(jié)合附圖，根據(jù)以下描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的額外特征將變得顯而易見(jiàn)。附圖說(shuō)明圖1是示出車輛擋風(fēng)玻璃的車輛的前視圖；圖2是示出車輛后窗的車輛的后視圖；圖3是包括安裝在玻璃基底上并由頻率選擇性阻抗表面圍繞的天線的天線組件的等距視圖；圖4是頻率選擇性阻抗表面單位單元的等距視圖；圖5是包括圓形頻率選擇性阻抗表面的天線組件的俯視圖；圖6是包括具有不同阻抗部段的圓形頻率選擇性阻抗表面的天線組件的俯視圖；圖7是車輛的頂部部分的剖視等距視圖，其示出形成在車輛擋風(fēng)玻璃上的天線；圖8是包括天線和設(shè)在車輛擋風(fēng)玻璃的邊緣處的頻率選擇性阻抗表面的天線組件的俯視圖；圖9是包括天線和形成為接地平面的一部分的頻率選擇性阻抗表面的天線組件的等距視圖；圖10是包括印制在車輛玻璃上的頻率選擇性阻抗表面和印制在基底上并粘附于玻璃的天線的天線組件的橫截面視圖；和圖11是包括天線和印制在分開(kāi)的基底上并且均粘附于車輛玻璃的頻率選擇性阻抗表面的天線組件的橫截面視圖。具體實(shí)施方式涉及包括安裝在電介質(zhì)基底上的天線和圍繞該天線的頻率選擇性阻抗表面的天線組件的本發(fā)明的實(shí)施例的以下討論本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且不以任何方式意圖限制本發(fā)明或其應(yīng)用或用途。例如，本文的討論涉及天線適用于被安裝于汽車玻璃。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣，除了汽車結(jié)構(gòu)之外，天線將針對(duì)其它電介質(zhì)結(jié)構(gòu)（諸如塑料）具有應(yīng)用。本發(fā)明提出了能夠被施加在天線周圍的工程處理的電磁表面處理部或“表層”（在本文中被稱為頻率選擇性阻抗表面），其中所述處理部通過(guò)減輕由于表面波引起的能量損耗來(lái)允許印制天線的增益增強(qiáng)和輻射方向圖成形。當(dāng)處理共面波導(dǎo)（cpw）或共面帶狀線（cps）天線時(shí)，本發(fā)明是特別有用的，因?yàn)楸砻嫣幚聿坎恍枰炀€印制于其上的電介質(zhì)基底接地。用于減輕表面波的傳統(tǒng)方法需要接地的基底或者需要改變電介質(zhì)基底（諸如通過(guò)通孔、空氣柱（airpost）、分級(jí)厚度等）。本發(fā)明通過(guò)將表面波能量轉(zhuǎn)換為泄漏波輻射來(lái)減輕表面波的負(fù)面影響。本發(fā)明還允許通過(guò)增益增強(qiáng)和方向圖平滑對(duì)輻射方向圖的一些控制。本發(fā)明不同于過(guò)去提出的用于減輕表面波的方法，因?yàn)槠淠軌虮粦?yīng)用于其中對(duì)于cpw或cps天線不存在接地基底、不需要通孔并且允許輻射te模式的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明也不同于全息表面，因?yàn)槿⒈砻嫘枰砻嫘再|(zhì)的周期性調(diào)制以便通過(guò)周期性地?cái)_動(dòng)合成表面波模式來(lái)產(chǎn)生輻射。本發(fā)明關(guān)注于減輕表面波并將它們轉(zhuǎn)換成沿期望方向傳播的有用輻射，同時(shí)維持相當(dāng)全向的方向圖。上述現(xiàn)有技術(shù)需要更多的物理空間，因?yàn)樗С致ú⑶彝ㄟ^(guò)周期性地?cái)_動(dòng)該波來(lái)產(chǎn)生輻射。本發(fā)明使用快波，其對(duì)于產(chǎn)生非定向輻射和對(duì)于快速地從表面獲得能量而言是更好的，其中需要更少的處理部面積?，F(xiàn)有技術(shù)需要表面的阻抗必須周期性地變化以便實(shí)現(xiàn)輻射。本發(fā)明不需要周期性變化，根本不需要阻抗變化，因?yàn)榧词贡砻孀杩寡卣麄€(gè)處理部（未調(diào)制的）是恒定的，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)的有泄漏的阻抗表面也將輻射。本發(fā)明提出了一組設(shè)計(jì)參數(shù)，其中表面處理部能夠在不負(fù)面地影響天線輸入匹配的情況下減輕表面波（特別地te表面波）、改善沿期望方向的天線增益，以及平滑輻射方向圖。此外，表面處理部在沒(méi)有通孔、空氣柱或電介質(zhì)厚度改型的情況下并且在非接地基底上操作，所有這些均在傳統(tǒng)表面波減輕技術(shù)中以某種形式存在。此外，當(dāng)放置在非常大的基底（例如，汽車的前擋風(fēng)玻璃）上時(shí)，并且在車輛的高度金屬的環(huán)境中時(shí)，本發(fā)明的天線恰當(dāng)?shù)仄鹱饔?。許多需要天線的行業(yè)更青睞更小的甚至隱藏的天線，這適用于汽車工業(yè)，因?yàn)橛糜谠S多無(wú)線服務(wù)的天線需要被整合于有限的空間內(nèi)。如果天線形狀被構(gòu)造成透明導(dǎo)體，則天線將更不引人注目。一般地，表面處理部由在不接地的電介質(zhì)基底上的印制導(dǎo)電覆層組成。圖制（patterning）（單位單元）中的變化是亞波長(zhǎng)。處理部圍繞天線以便“俘獲”由天線引起的表面波并且再輻射該能量。當(dāng)離開(kāi)天線的表面波撞擊表面處理部時(shí)，能量被發(fā)射至阻抗表面上并被轉(zhuǎn)換為有泄漏的波能量。反射的任何能量將最終撞擊在阻抗表面的另一部分上。對(duì)于本文中概述的實(shí)施例而言，天線的尺寸能夠是2.9cm×3.0cm，表面處理部的外尺寸能夠是200mm×200mm，操作的頻率能夠是5.9ghz，并且窗玻璃被視為帶有4mm的厚度和?5.6的相對(duì)電容率的微波基底。覆層和基底一起被模擬為阻抗表面。由于電介質(zhì)基底的不接地本質(zhì)，所支持的表面波將是te模式波。為了在波撞擊在表面處理部上時(shí)將表面波轉(zhuǎn)換為te泄漏模式（leakymode），表面處理部需要使整個(gè)表面基底和導(dǎo)電覆層呈現(xiàn)為感應(yīng)性的，如下表i中所示。實(shí)現(xiàn)該特征的一種簡(jiǎn)單方式是通過(guò)表面上的金屬跡線的印制網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)。表i感應(yīng)性表面電容性表面tm合成波（表面波）泄漏模式te泄漏模式合成波（表面波）當(dāng)切向波數(shù)kt小于自由空間波數(shù)k0時(shí)，出現(xiàn)泄漏波，其中：.(1)明顯地，kz，即垂直于表面的波數(shù)將是實(shí)數(shù)，并且因此表示垂直于表面的輻射。kz的大小越大，垂直于表面的能量的泄漏速率越高。更高的泄漏速率對(duì)應(yīng)于表面處理部所需的更少的面積和更不定向的方向圖，即更寬的波束寬度。對(duì)于te模式，kz通過(guò)以下關(guān)系與表面的阻抗相關(guān)：(2)改變表面的阻抗，即印制的幾何構(gòu)造將改變泄漏速率。為了使表面維持泄漏，表面阻抗值被限制為感應(yīng)性的（具有jx的形式，其中x為正），同時(shí)維持快波（k1<k0）。如果存在接地平面，則這些方程的微小變型允許控制tm模式。一旦確定了期望的表面阻抗，就必須找到實(shí)現(xiàn)該阻抗的對(duì)應(yīng)幾何構(gòu)造。這能夠通過(guò)在全波本征模式求解器中掃掠幾何構(gòu)造以便找到具有與理想化的表面阻抗邊界條件的反射性質(zhì)相同的反射性質(zhì)的幾何構(gòu)造來(lái)完成。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括應(yīng)用于設(shè)計(jì)成安裝在汽車窗玻璃內(nèi)側(cè)上的dsrc天線的表面處理部。天線和表面處理部可以由印制在聚酰亞胺膜上并安裝于汽車擋風(fēng)玻璃的銅組成。為了針對(duì)汽車玻璃制成透明天線，能夠用諸如氧化銦錫（ito）、銀納米線、氧化鋅（zno）等的透明導(dǎo)體代替銅。dsrc天線能夠是帶有在5.9ghz下操作并輻射線性極化的單饋電（singlefeed）的單層共面天線。天線可以具有共面類型的幾何構(gòu)造，其中輻射器和接地平面導(dǎo)體被圖制于薄的柔性膜基底（諸如銅聚酰亞胺膜）上，其最終被安裝在用于最終安設(shè)的載體基底上。窗玻璃被認(rèn)為帶有4mm的厚度和?5.6的相對(duì)電容率的微波基底，其中4mm的擋風(fēng)玻璃厚度相比于針對(duì)dsrc頻率在5.9ghz的操作頻率下的波長(zhǎng)是電氣地厚的。天線輻射器由共面波導(dǎo)饋電并且能夠連接到同軸電纜。針對(duì)典型的擋風(fēng)玻璃安裝展示的dsrc天線具有3.0cm的寬度×2.9的長(zhǎng)度。cpw饋電結(jié)構(gòu)具有諸如低輻射損耗、更少的耗散和與rf/微波電路的容易整合的優(yōu)點(diǎn)，因此實(shí)現(xiàn)了微型混合或單片微波集成電路（mmic）。如上文所述，現(xiàn)代汽車通常配備有多個(gè)天線以提供多個(gè)無(wú)線和定位服務(wù)，諸如小區(qū)（cell）/pcs、gps、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（gnss）、衛(wèi)星數(shù)字音頻無(wú)線電服務(wù)（sdars）等。多個(gè)天線通常被封裝在小外殼中并安裝在車頂上。通常期望將天線從車頂移動(dòng)或隱藏于用于汽車天線的擋風(fēng)玻璃（或車窗玻璃）。造型問(wèn)題通常禁止將多個(gè)天線罩或一個(gè)大的天線罩放置在車頂上。通過(guò)使用將與車窗玻璃適形地安裝的本發(fā)明的薄膜天線克服了造型問(wèn)題。還可以必要的是，天線是幾乎透明的，以使駕駛員或乘客的視覺(jué)模糊性最小化。為了將天線完全地整合在擋風(fēng)玻璃上，優(yōu)選類型的天線結(jié)構(gòu)是共面結(jié)構(gòu)，其中天線和接地導(dǎo)體均印制在相同的層上。由單個(gè)天線引起的表面波可以干擾也安裝在相同的擋風(fēng)玻璃上的其它天線的操作。同時(shí)，表面波的存在指示輻射天線不實(shí)現(xiàn)最高的可能增益，其中天線具有低效率。所提出的發(fā)明解決了與共面結(jié)構(gòu)天線技術(shù)方案相關(guān)聯(lián)的上文討論的問(wèn)題。所提出的天線的一些優(yōu)點(diǎn)包括沿期望方向的天線增益的改進(jìn)、平滑輻射方向圖、在期望頻帶上的良好阻抗匹配，即，不負(fù)面地影響天線匹配、沒(méi)有陶瓷天線基底、使用標(biāo)準(zhǔn)pcb制造工藝容易地制造，并且能夠在制造之前直接整合于天線設(shè)計(jì)內(nèi)，或者在稍后的時(shí)間改造于汽車玻璃上。所提出的發(fā)明通常涉及用于控制由平面天線或其它電磁源激發(fā)的表面波。如本文詳述的本發(fā)明在不需要用于表面處理部的接地基底的情況下操作。天線接地平面能夠被印制在與天線相同的表面上（共面格式），從而消除對(duì)于接地的電介質(zhì)基底或基底改型的需要。如果存在接地的基底（例如，用于除了安裝在擋風(fēng)玻璃上之外的應(yīng)用），則能夠?qū)υO(shè)計(jì)理論和程序作出輕微修改以設(shè)計(jì)對(duì)該環(huán)境有效的表面處理部。本發(fā)明與用于車輛的擋風(fēng)玻璃或車窗玻璃整合（或印制）天線直接相關(guān)，并且其也應(yīng)當(dāng)有用于其它類型的飛行器。本發(fā)明應(yīng)當(dāng)特別有用于在傳統(tǒng)的天線整合位置（諸如車頂）中帶有有限的空間（realestate）的車輛。本發(fā)明的天線最終能夠使用透明導(dǎo)體和窗玻璃整合的天線來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果在車頂?shù)恼诒螀^(qū)域中實(shí)現(xiàn)，則也可能使用不透明導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的天線。本發(fā)明具有能夠圍繞已經(jīng)整合于車輛內(nèi)的天線改造或放置的附加的靈活性。通過(guò)對(duì)天線應(yīng)用處理部，能夠減輕表面波并且改善天線的性能。在期望的角度處改善增益，并且使輻射方向圖平滑。此外，遏制了（contain）表面波，從而防止它們干擾其它裝置，并且能夠維持輸入匹配。表面處理部的優(yōu)化能夠被用于在特定角度下定制輻射或在特定頻率下調(diào)諧回波損耗。通過(guò)制成不均勻的表面，即沿表面變化的單位單元能夠?qū)崿F(xiàn)更多的控制。也能夠使用更復(fù)雜的張量幾何構(gòu)造（張量阻抗表面）。然后，由與切向電場(chǎng)和磁場(chǎng)相關(guān)的矩陣給出邊界條件，并且可能控制天線極化。用這種適應(yīng)性，可能制成使設(shè)計(jì)者的控制和散射表面和泄漏波的能力最大化的各向異性和不均勻的表面處理部。使用表面阻抗的周期性調(diào)制以便散射表面阻抗從而散射表面波也是可行的選擇，但是需要更多的空間。如果應(yīng)用和平臺(tái)支持復(fù)雜性，則表面處理部能夠在理論上被制成可調(diào)諧的。如上文所述，表面處理部也能夠由透明導(dǎo)體制成。對(duì)于汽車應(yīng)用而言，天線的透明度必須優(yōu)于70％。下文描述上文所討論的包括頻率選擇性表面處理部的類型的天線結(jié)構(gòu)的示例。圖1是包括車身12、車頂14和擋風(fēng)玻璃16的車輛10的前視圖，并且圖2是車輛10的后視圖，其示出后窗18。圖3是天線組件20的等距視圖，天線組件20包括天線22，諸如共面波導(dǎo)（cpw）或共面帶狀線（cps）天線，其配置在電介質(zhì)基底24（諸如汽車玻璃）上。天線22旨在表示適用于本文所討論的目的的任何平面天線，諸如dsrc天線、am/fm天線、gps接收器天線、蜂窩天線等。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，天線22以高于4ghz的頻率操作。如上文所討論的，通過(guò)天線22的操作在電介質(zhì)基底24中生成表面波，這降低了天線22的功率和性能。為了減少表面波的影響，本發(fā)明提出提供頻率選擇性阻抗表面26，其形成于基底24并且限定天線22位于其中的開(kāi)放區(qū)域28。頻率選擇性表面是用于產(chǎn)生反應(yīng)表面的裝置，并且通常是電介質(zhì)基底上的周期性金屬圖案（pattern）。頻率選擇性表面在本領(lǐng)域中通常是已知的并且具有各種配置。例如，頻率選擇性表面能夠包括帶有與基底24中的表面波相互作用的內(nèi)部蜿蜒部的回路的陣列。取決于所關(guān)心的頻帶、基底24的介電常數(shù)εr、基底24的厚度等，能夠提供用于表面26的各種類型的相互作用的導(dǎo)體。圖4是包括形成在電介質(zhì)基底38上的交叉導(dǎo)體34和36的頻率選擇性阻抗表面32的單位單元30的等距視圖。單位單元30將以期望的配置遍及整個(gè)頻率選擇性阻抗表面26重復(fù)，其中導(dǎo)體34和36的寬度、基底38的介電常數(shù)εr、基底38的厚度等等全部進(jìn)入針對(duì)具體天線22的設(shè)計(jì)內(nèi)。頻率選擇性阻抗表面26能夠被設(shè)計(jì)為耗散電介質(zhì)基底24中的表面波，使得它們不行進(jìn)到基底24的邊緣，或者被設(shè)計(jì)為其中表面波相長(zhǎng)干涉以結(jié)合天線信號(hào)生成天線功率的梯度（gradient）。這幫助防止表面波與可以圍繞基底24（諸如車頂14）的導(dǎo)體相互作用，這可以通過(guò)減少信號(hào)零位（null）來(lái)引起波的相消干涉和信號(hào)功率的損耗。注意，對(duì)于某些實(shí)施例，天線組件20可以處于車輛玻璃上位于車輛駕駛員需要看透的區(qū)域中的位置處。在這些實(shí)施例中，形成天線22和頻率選擇性阻抗表面26的導(dǎo)體能夠由透明導(dǎo)體制成，其中的許多是本領(lǐng)域已知的。在替代實(shí)施例中，基底24可以是其它裝置的一部分，諸如房屋上的建筑玻璃，其中構(gòu)成天線22和頻率選擇性阻抗表面26的導(dǎo)體在玻璃貼膜（tinting）等后方。在一個(gè)實(shí)施例中，頻率選擇性阻抗表面26沿所有方向并且遍及整個(gè)表面26具有相同的周期性。然而，其它設(shè)計(jì)可以需要導(dǎo)體的配置沿不同方向提供與信號(hào)的不同相互作用。例如，頻率選擇性阻抗表面26能夠被設(shè)計(jì)為使得當(dāng)表面26更遠(yuǎn)離天線22時(shí)，表面26不同地與基底24中的表面波相互作用，這允許天線波束的波束轉(zhuǎn)向控制（beamsteering）。例如，可以期望使天線波束轉(zhuǎn)向上以用于衛(wèi)星無(wú)線電、橫穿以用于蜂窩電話等。例如，如果天線組件20在車輛10的具有顯著曲率的后窗18上，則頻率選擇性阻抗表面26能夠被設(shè)計(jì)成相對(duì)于車輛10的行進(jìn)方向更加水平地引導(dǎo)天線波束，這能夠增加通信范圍。如所提及的那樣，頻率選擇性阻抗表面26的設(shè)計(jì)能夠是專用于所關(guān)心的具體基底和頻帶的應(yīng)用和期望的波束轉(zhuǎn)向控制。圖5是類似于天線組件20的天線組件40的俯視圖，其中同樣的元件由相同的附圖標(biāo)記表示。在該實(shí)施例中，頻率選擇性阻抗表面26被替換為圓形并限定圓形中央開(kāi)口44的頻率選擇性阻抗表面42。如天線組件20那樣，頻率選擇性阻抗表面42包括各向同性的單位單元或貫穿表面42是均勻的。圖6是類似于天線組件20的天線組件50的俯視圖，其中同樣的元件由相同的附圖標(biāo)記表示。在該設(shè)計(jì)中，頻率選擇性阻抗表面26被如圖所示的圓形的并且限定了天線22位于該處的中央開(kāi)口54的頻率選擇性阻抗表面52代替。在該設(shè)計(jì)中，頻率選擇性阻抗表面52沿所有方向均不是均勻的，而是被分成段56，在此為八個(gè)段，其中段56中的每一個(gè)均具有不同的阻抗值z(mì)1-z8，使得在電介質(zhì)基底24中傳播的表面波在每個(gè)部段56中均不同地相互作用以便波束轉(zhuǎn)向控制等。每個(gè)部段56中的導(dǎo)體均能夠改變，諸如改變導(dǎo)體34和36的寬度，以提供不同的期望阻抗。圖7是車輛60的頂部區(qū)域的剖視等距視圖，其示出金屬車頂62和車輛擋風(fēng)玻璃64。在該實(shí)施例中，天線組件66設(shè)在擋風(fēng)玻璃64的頂部區(qū)域處并且包括鄰近金屬車頂62定位的天線68，如圖所示。著色的遮蔽區(qū)域70被示出在擋風(fēng)玻璃64上并且環(huán)繞天線68，其中遮蔽區(qū)域70設(shè)在大多數(shù)現(xiàn)代車輛上。在該設(shè)計(jì)中，頻率選擇性阻抗表面結(jié)合形成共面接地平面的車頂62的金屬一起被設(shè)計(jì)。圖8是包括代表天線68的天線82的天線組件80的俯視圖，其示出如何能夠相對(duì)于代表車頂62的共面接地平面86配置頻率選擇性阻抗表面84。在該實(shí)施例中，表面84的大小被減小到表面26的大小的一半，其中接地平面86防止在該位置處對(duì)表面84的需要。對(duì)于上文討論的實(shí)施例，擋風(fēng)玻璃64處于與車頂62不同的平面上。在替代實(shí)施例中，其中天線可以處于除了車輛擋風(fēng)玻璃或后窗之外的不同類型的玻璃上，接地平面和玻璃可以位于同一平面上，其中接地平面可以實(shí)際上被圖制在相同的基底上。該實(shí)施例在圖9中圖示，其示出包括諸如玻璃的電介質(zhì)基底92的天線組件90的等距視圖。天線組件90包括共面接地平面94，電氣地聯(lián)接到接地平面94的天線96和電氣地聯(lián)接到接地平面94并且圍繞天線96的頻率選擇性阻抗表面98。在該設(shè)計(jì)中，也能夠采用可以形成接地平面94的導(dǎo)電印制技術(shù)以形成天線96和表面98。在其它實(shí)施例中，天線和/或頻率選擇性阻抗表面可以設(shè)在除車輛玻璃之外的基底上，例如，其中基底之一可以是車輛玻璃，且另一基底可以是柔性粘合劑背襯的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（pet）膜，或者其中天線和頻率選擇性阻抗表面被設(shè)在不同的基底上，并且兩個(gè)基底均以多層配置被粘附于車輛玻璃。圖10是天線組件100的橫截面視圖，其圖示這種類型的一個(gè)非限制性實(shí)施例。天線組件100包括電介質(zhì)基底102，諸如車輛玻璃，在其上印制、涂覆或以其它方式制造頻率選擇性表面104，其中表面104具有半圓形形狀。薄膜基底106（諸如剝離式粘合片）在頻率選擇性阻抗表面104上粘附到基底102，并且包括印制、涂覆或以其它方式制造于其上的天線108。圖11是天線組件110的橫截面視圖，其圖示這種類型的另一非限制性實(shí)施例，其中天線組件110包括諸如車輛玻璃的電介質(zhì)基底112。諸如剝離式粘合片的薄膜基底114粘附于基底112并且包括印制、涂覆或以其它方式制造在其上的頻率選擇性表面116，使得表面116面對(duì)基底112并且定位成抵靠基底112，其中表面116具有半圓形形狀。諸如剝離式粘合片的薄膜基底118粘附于基底114并且包括印制、涂覆或以其它方式制造在其上的天線120，使得天線120與表面116相對(duì)地面向基底114并且定位成抵靠基底114。在另一實(shí)施例中，基底114和118的位置能夠倒轉(zhuǎn)。前述討論僅公開(kāi)和描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地從這種討論以及從附圖和權(quán)利要求中認(rèn)識(shí)到，在不脫離如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能夠在其中作出各種改變、改型和變型。當(dāng)前第1頁(yè)12