天线系统和用于并入到主体面板中的方法与流程

交叉引用

本申请要求2017年3月23日提交的美国专利申请号15/467,197的优先权，美国专利申请号15/467,197要求2016年3月28日提交的名称为“antennasystemsandmethodsforincorporatingintoabodypanel（天线系统和用于并入到主体面板中的方法）”的美国临时申请号62/313,915的权益，该申请通过引用并入本文中。

本公开涉及各种天线，诸如am/fm/vhf天线，其能够并入到用于车辆（诸如小汽车、卡车或船）的主体面板中。

背景技术：

用于机动车辆的开槽天线由水平的、导电平面中的环状介电槽形成，其中，在大约3.25米的商用fm广播波段中，槽具有大约四分之一英寸的宽度和大约一个波长的总周长。槽通常被在前部或侧部的单个点处被馈送，且可在传导材料的板材（诸如附接到非导电介电顶部、防护罩或后备箱盖的底侧的柔性箔片）中或在相同构件中的一者的底侧上的涂覆的、导电板材覆层中形成。虽然开槽天线已是有用的，但是较新的天线和频带不能容易地适应传统的设计。所需要的是模块化天线系统，其能够被部署并适应各种天线要求。

技术实现要素：

代替在主体面板中形成开口以接合天线，可采用一种天线系统，其能并入到在主体面板（诸如金属主体面板）的结构中的切口中，这导致主体面板变成天线的部分。

天线能够直接安装到例如车辆的主体面板中的开口中。通常，天线将安装到金属主体面板中。天线元件能够是平坦的、基本上平坦的或预成型以匹配主体面板的特定曲线。因此，天线定位在主体面板孔或开口内，以便天线坐置成与主体面板齐平，且能够类似于主体面板的任何其他部分被打磨和涂覆，以便一旦被涂覆，天线面板就不再能与主体面板明显地区分开。合适的天线包括例如开槽辐射器和贴片天线。天线能够是刚性pcb、柔性pcb、陶瓷元件或金属冲压件。

本公开的方面涉及用于将一个或多个天线并入到主体面板中的系统。合适的系统包括：具有开口的主体面板；具有第一侧和第二侧的天线面板，天线面板带有从第一侧和第二侧中的一者延伸的凸起的主体面板配合表面，其中，凸起的主体面板配合表面被定大小成配合在主体面板中的开口内；天线，其能在与配合面板相对的侧上定位在天线面板上。额外地，能够设置天线面板盖以固定天线面板。在主体面板中形成的开口能够是圆形的、椭圆形的、卵形的、正方形的、矩形的、三角形的或任何其他合适的形状。凸起的主体面板配合表面能够由合适的rf透明材料形成。合适的rf透明材料能够具有受控热膨胀性能。额外地，一个或多个天线能够粘附到rf透明材料。rf透明材料的至少一个rf特性能够包括允许调整或控制天线的频率响应的材料特性。额外地，rf特性能够从包括介电常数和介电损耗的组中选择。在一些构造中，rf透明材料的至少一个rf特性通过开口的形状控制。此外，天线辐射模式能够通过开口的形状可控制。天线面板能够被构造成卡扣配合主体面板。

本公开的另一方面涉及天线传输设备。合适的传输设备包括：具有第一侧和第二侧的天线面板，天线面板带有从第一侧和第二侧中的一者延伸的凸起的主体面板配合表面，其中，凸起的主体面板配合表面被定大小成配合在主体面板中的开口内；天线，其能在与配合面板相对的侧上定位在天线面板上。额外地，能够设置天线面板盖以固定天线面板。在主体面板中形成的开口能够是圆形的、椭圆形的、卵形的、正方形的、矩形的、三角形的或任何其他合适的形状。凸起的主体面板配合表面能够由合适的rf透明材料形成。合适的rf透明材料能够具有受控热膨胀性能。额外地，一个或多个天线能够粘附到rf透明材料。rf透明材料的至少一个rf特性能够包括允许调整或控制天线的频率响应的材料特性。额外地，rf特性能够从包括介电常数和介电损耗的组中选择。在一些构造中，rf透明材料的至少一个rf特性通过开口的形状控制。此外，天线辐射模式能够通过开口的形状可控制。天线面板能够被构造成卡扣配合主体面板。

本公开的再另一方面涉及将天线并入到主体面板中的方法，其包括：提供具有通过其的开口的主体面板；提供具有第一侧和第二侧的天线面板，天线面板带有从第一侧和第二侧中的一者延伸的凸起的主体面板配合表面，其中，凸起的主体面板配合表面被定大小成配合在主体面板中的开口中；将天线在与汽车配合面板相对的侧上定位在天线面板上；以及将天线面板固定到主体面板。额外地，方法能够包括以下每个步骤中的一个或多个：安装天线面板盖、由具有受控热膨胀的rf透明材料形成凸起的主体面板配合表面、将天线粘附到rf透明材料、基于控制天线的频率响应的至少一个rf特性选择rf透明材料。额外地，固定步骤还能够包括将天线卡扣配合到主体面板。

本公开的又另一方面涉及用于将一个或多个天线并入到主体面板中的系统。合适的系统包括：具有开口的主体面板；具有第一侧和第二侧的天线面板装置，天线面板装置带有从第一侧和第二侧中的一者延伸的凸起的主体面板配合表面装置，其中，凸起的主体面板配合表面装置被定大小成配合在主体面板中的开口内；天线，其能在与配合面板相对的侧上定位在天线面板装置上。额外地，能够设置天线面板盖装置以固定天线面板。在主体面板中形成的开口能够是圆形的、椭圆形的、卵形的、正方形的、矩形的、三角形的或任何其他合适的形状。凸起的主体面板配合表面装置能够由合适的rf透明材料形成。合适的rf透明材料能够具有受控热膨胀性能。额外地，一个或多个天线能够粘附到rf透明材料。rf透明材料的至少一个rf特性能够包括允许调整或控制天线的频率响应的材料特性。额外地，rf特性能够从包括介电常数和介电损耗的组中选择。在一些构造中，rf透明材料的至少一个rf特性通过开口的形状控制。此外，天线辐射模式能够通过开口的形状可控制。天线面板装置能够被构造成卡扣配合主体面板。

本公开的另一方面涉及天线传输设备。合适的传输设备包括：具有第一侧和第二侧的天线面板装置，天线面板装置带有从第一侧和第二侧中的一者延伸的凸起的主体面板配合表面装置，其中，凸起的主体面板配合表面装置被定大小成配合在主体面板中的开口内；天线，其能在与配合面板相对的侧上定位在天线面板装置上。额外地，能够设置天线面板盖装置以固定天线面板。在主体面板中形成的开口能够是圆形的、椭圆形的、卵形的、正方形的、矩形的、三角形的或任何其他合适的形状。凸起的主体面板配合表面装置能够由合适的rf透明材料形成。合适的rf透明材料能够具有受控热膨胀性能。额外地，一个或多个天线能够粘附到rf透明材料。rf透明材料的至少一个rf特性能够包括允许调整或控制天线的频率响应的材料特性。额外地，rf特性能够从包括介电常数和介电损耗的组中选择。在一些构造中，rf透明材料的至少一个rf特性通过开口的形状控制。此外，天线辐射模式能够通过开口的形状可控制。天线面板装置能够被构造成卡扣配合主体面板。

本公开的再另一方面涉及将天线并入到主体面板中的方法，其包括：提供具有通过其的开口的主体面板；提供具有第一侧和第二侧的天线面板装置，天线面板装置带有从第一侧和第二侧中的一者延伸的凸起的主体面板配合表面装置，其中，凸起的主体面板配合表面装置被定大小成配合在主体面板中的开口内；将天线在与汽车配合面板相对的侧上定位在天线面板装置上；以及将天线面板装置固定到主体面板。额外地，方法能够包括以下每个步骤中的一个或多个：安装天线面板装置盖、由具有受控热膨胀的rf透明材料形成凸起的主体面板配合表面装置、将天线粘附到rf透明材料、基于控制天线的频率响应的至少一个rf特性选择rf透明材料。额外地，固定步骤还能够包括将天线卡扣配合到主体面板。

援引加入

本说明书中提及的所有出版物，专利和专利申请通过引用并入本文，其程度如同每个单独的出版物，专利或专利申请被具体且单独地指示通过引用并入。参见，例如，

fischer的1979年4月12日公布的de2,745,475a1：ready-madeaerialformotorvehicle（用于机动车辆的现成天线）；

1950年9月5日授予williams等人的us2,520,987a：vehiclebodyantenna（车辆主体天线）；

1950年9月5日授予everitt的us2,520,988a：carbodyantenna（小汽车主体天线）；

1973年2月20日授予willie等人的us3,717,876a：ferriteantennacoupledtoradiofrequencycurrentsinvehiclebody（耦合到在车辆主体中的无线电频率电流的铁素体天线）；

1989年9月12日授予nagy等人的us4,866,453a：vehicleslotantennawithparasiticslot（带有寄生槽的车辆开槽天线）；

1996年7月2日授予talty的us5,532,709a：directionalantennaforvehicleentrysystem（用于车辆进入系统的定向天线）；

adrian等人的1998年9月22日公布的us5,812,095a：mountingstructureforcombinedautomotivetrim（用于组合的汽车内饰的安装结构）；

2000年7月11日授予dery的us6,087,996a：thin-filmantennadeviceforusewithremotevehiclestartingsystems（用于与远程车辆启动系统一起使用的薄膜天线设备）；

2000年9月12日授予nagy的us6,118,410a：automobileroofantennashelf（汽车顶部天线架子）；

2002年11月12日授予langley的us6,480,170b1：patchantenna（贴片天线）；

2004年11月16日授予raddant的us6,819,294b2：vehicleantennadevice（车辆天线设备）；

2005年5月10日授予langley等人的us6,891,515b1：multibandantenna（多频带天线）；

2010年12月7日授予mierzwa等人的us7,847,744b2：apparatusformountingasatelliteantennainavehicle（用于在车辆中安装卫星天线的器械）；

2013年11月26日授予mierzwa等人的us8,593,356b2：apparatusformountingasatelliteantennainatrunkofavehicle（用于在车辆的行李箱中安装卫星天线的器械）；

2014年2月25日授予talty等人的us8,660,511b2：antennadiversityschemeemployingbandpasssamplingandfastsemiconductorswitching（采用带通采样和快速半导体切换的天线分集方案）；

buff的2011年9月1日公布的us2011/0210895a1：motorvehicleantennasystem（机动车辆天线系统）；

togura等人的2013年9月26日公布的us2013/0249748a1：antennadeviceandmovingbodyequippedwithantennadevice（天线设备和配备有天线设备的运动主体）；

callaghan的2005年6月30日公布的wo2005/060046a2：concealedvehicleantennautilizingbodypanelslot（利用主体面板槽的隐藏的车辆天线）；及

berger，ascarsbecomemoreconnected,hidingtheantennasgetstougher（随着小汽车连接变得更多，隐藏天线变得更棘手），纽约时报，3/14/2005。

附图说明

本发明的新颖特征在所附权利要求中具体陈述。通过参考陈述说明性实施例（其中使用了本发明的原理）的以下详细描述和附图，将获得对本发明的特征和优点的更好理解，在附图中：

图1是可构造成接合主体面板的天线面板的分解视图；及

图2-5是可构造成接合多个天线的天线系统的视图。

具体实施方式

图1是可构造成接合主体面板的天线面板的分解视图。天线系统100接合例如汽车主体面板110。汽车面板具有第一侧112和第二侧114，第一侧112在外部面朝汽车的外侧，第二侧114面朝内部。设置天线面板120，其接合一个或多个天线130。合适的天线能够例如是刚性pcb、柔性pcb、陶瓷元件或由金属冲压形成。

天线面板120接合汽车主体面板110，使得凸起的主体面板配合表面122将配合在汽车主体面板110的开口116内。在一些构造中，天线面板120具有单个天线；在其他构造中，天线面板120具有多于一个的天线。天线能够是看不见的和/或被隐藏。

在一些构造中，开口116能够利用合适的rf透明材料填充。合适的rf透明材料的特征能够包括热膨胀。额外地，能够选择材料的rf特性（例如，介电常数和介电损耗）以优化控制和便于调整天线的频率响应和效率。一个或多个天线能够粘附到rf透明材料。合适的材料包括但不限于塑料、木材、玻璃、石头、布及其复合材料。

开口116能够采取各种形状，包括但不限于圆形、椭圆形、卵形、正方形、矩形和三角形。开口116的形状能够被更改以控制和调整天线的频率响应。例如，将开口116从圆圈改变成椭圆形将使天线负载更多，导致更低的频率；将开口116从正方形改变成圆圈将使天线负载更少，导致更高的频率。

当天线面板120与汽车主体面板110接合时，凸起的主体面板配合表面122的延伸部分的表面与汽车主体面板110的外表面112齐平，且天线面板120的唇部124紧紧地配合在汽车主体面板110的内壁118内。如本领域那些技术人员将理解的，在汽车面板中的开口116能够如图所示是圆形的，或任何其他合适的形状，包括但不限于椭圆形的、正方形的、矩形的、三角形的、八角形的等。凸起的主体面板配合表面122的对应延伸部分的形状也可采取相同形状以实现适用于细节设计（例如，油漆或罩面漆（finish）的施用）的齐平且平滑表面。

天线面板120的厚度足以将天线130收容于在天线面板120中形成的凹部126内。可选的天线面板盖140被构造成接合天线面板120的面朝内部的表面114，且提供用于天线130的封闭件。能够设置可选的天线面板盖140，其具有面朝内部的表面142和面朝外部的表面144，面朝外部的表面144在安装时将面朝汽车的内部。设置凸起的壁146，其被构造成在内部表面上或在外部表面上接合天线面板120的侧壁128。如本领域那些技术人员将理解的，可选的天线面板盖140能够使用任何合适的机构，包括例如螺纹、棘爪、粘合剂等固定到天线面板120。

如本领域那些技术人员将理解的，在不脱离本公开的范围的情况下，各种天线能够定位在天线面板内。例如，能够使用在刚性pcb上的陶瓷贴片天线。天线能够是有线的、无线的或其组合。

如在图2中所示，主体面板能够具有多个开口216、216'、216”、216'''。因此，用于汽车的单个主体面板例如能够设有具有不同大小的多个开口，以容纳具有不同特性的多个天线。开口中的每一个均能够被构造成接合单独的天线面板，且取决于待接合的天线，开口中的每一个均能够具有不同尺寸（半径、长度、宽度等）。

转到图3，天线面板320、320'、320”、320'''能够具有不同尺寸，其被优化以收容天线并配合在主体面板的开口内。图4示出各种天线构造430、430'、430"、430'''，其能够与上文中描述的天线面板一起使用。最后，在图5中示出的可选的面板盖540、540'、540"、540'''能够被定大小以接合各种大小的天线面板。如果需要，则能够使用各种密封件来保护内部免受环境影响。

如图所示，每个天线均能够定位在其自己的主体面板系统内，且每个主体面板系统均能够定位在主体面板内靠近一个或多个其他天线。替代地，多于一个天线能够定位在主体面板内。在一些构造中，主体面板不定位成靠近彼此或定位在同一主体面板上。在再其他构造中，设置多个天线，其中，一个或多个天线定位在主体面板系统内，同时在同一系统中的一个或多个天线通过利用细长槽隐藏，细长槽的功能通常仅在于装饰车辆的金属面板，其中，天线是开槽天线，其中，线通过例如配合在槽中且在金属面板的平面中延伸的不透明的塑料插头或在该不透明的塑料插头之后延伸穿过槽。可设置塑料保险杠模制件（moldings）或车辆装饰，其可压配合在槽中，用于将模制件或装饰保持在车辆上的适当位置，且可以是天线元件能够配合到其端部的介电材料。

将一个或多个天线并入到一个或多个天线面板（其将天线定位成靠近车辆主体的表面）中实现了在天线后面形成具有形状和尺寸的腔，该腔被控制以调整一个或多个天线中的每一个的频率响应、效率和辐射模式。因此，能够形成模块化天线集，其能够使用任何合适的技术并入到车辆主体面板中。合适的技术包括常规车辆主体修复技术、卡扣式、旋入式、粘合剂或其他合适的技术。

虽然在本文中已经示出和描述了本发明的优选实施例，但是对于本领域那些技术人员将显而易见的是，这样的实施例仅通过示例的方式提供。在不脱离本发明的情况下，本领域那些技术人员现在将想到许多变型、改变和替换。应当理解，在实践本发明时，可采用对本文中所述的本发明的实施例的许多替代方式。预期所附权利要求限定本发明的范围，且在这些权利要求的范围内的方法和结构及其等效物因此被覆盖。