用于金属隙缝天线的电容性内插器和方法与流程

交叉引用

本申请要求于2017年7月24日提交的美国实用专利申请第15/657,536号的优先权，该美国实用专利申请要求题目为“capacitiveinterposerformetalslotantenna”的于2016年8月3日提交的美国临时申请第62/370,362号的权益，这些申请以引用方式并入本文中。

背景技术：

隙缝天线（slotantenna）提供几乎不具有高度的优点，因此使得该天线能够与其中制造其的表面齐平。典型的隙缝天线根据中心频率提供50mhz与500mhz之间的带宽，因此根据天线的设计能够实现一个或多个技术频段（诸如rke、tpm、wi-fi、蓝牙和dsrc）中的一者的覆盖。通常，隙缝天线直接嵌入到金属结构或以其他方式导电结构（诸如装置的壳体或车体的一部分）的表面，或者从金属结构或以其他方式导电结构（诸如装置的壳体或车体的一部分）的表面机加工。隙缝天线可填充并覆盖有任何低介电常数电介质，以便在视觉上隐藏。

用于隙缝天线的馈电器通常由通过焊接而附接的同轴电缆组成。馈电器相对于辐射隙缝放置的精度影响性能。这通常需要复杂夹具或固定装置以确保组装时的正确放置和/或每单元调整或调节。而且，存在到隙缝天线表面的电缆焊接不可能或不切实际的隙缝天线的众多应用。

需要一种具有柔性本体的电容性内插器（interposer），其提供将馈电器附接到隙缝天线的简单、可靠和可重复方式。

技术实现要素：

公开一种具有柔性本体的向展现一带宽范围的隙缝天线馈电的电容性内插器。由于隙缝天线通常制造在较大结构内或以其它方式并入到较大结构中，因此内插器的柔性本体允许其符合多种形状。该电容性内插器可以用于任何频率。

所公开的内插器促进金属隙缝天线到所期望馈电位置的稳健、可靠和可重复同轴电缆馈电，特别是在到天线表面的电缆焊接不可能、不切实际或以其他方式不期望的情况下。

公开柔性电容性内插器。合适的柔性电容性内插器包括：具有顶表面和底表面以及多个侧面的平面型柔性内插器本体；定位在所述顶表面和所述底表面中的至少一者上的粘合剂表面；定位在所述平面型柔性内插器本体上的第一同轴电缆附接点和第二同轴电缆附接点，其中所述平面型柔性内插器本体可在第一侧面处粘附到同轴电缆的第一端部。所述平面型柔性内插器本体可还包括邻近第二形状（诸如矩形形状）的多边形形状。在一些构型中，所述平面型柔性内插器本体具有圆形形状和第二矩形形状。该第一同轴电缆附接点可定位在多边形形状上，并且所述第二同轴电缆附接点定位在所述矩形形状上。所述多边形形状具有两组平行侧面和一组不平行侧面。

本公开的另一方面涉及柔性电容性内插器系统。合适系统包括具有第一端部和第二端部的同轴电缆、柔性电容性内插器以及粘附到所述同轴电缆的所述第二端部的连接器，所述柔性电容性内插器具有：具有顶表面和底表面以及多个侧面的平面型柔性内插器本体；定位在所述顶表面和所述底表面中的至少一者上的粘合剂表面；定位在所述平面型柔性内插器本体上的第一同轴电缆附接点和第二同轴电缆附接点，其中所述平面型柔性内插器本体可在第一侧面处粘附到同轴电缆的第一端部。所述平面型柔性内插器本体包括邻近另一形状（诸如矩形形状）的多边形形状。所述平面型柔性内插器本体可以具有圆形形状和第二矩形形状。所述第一同轴电缆附接点定位在所述多边形形状上，并且所述第二同轴电缆附接点定位在所述矩形形状上。另外，该多边形形状可还具有两组平行侧面和一组不平行侧面。

本公开的又一方面涉及使用柔性电容性内插器系统的方法。合适方法包括提供柔性电容性内插器、在第一同轴电缆附接点和第二同轴电缆附接点处将同轴电缆连接到所述柔性电容性内插器、以及将所述柔性电容性内插器的所述粘合剂表面施用到一表面上的目标位置，所述柔性电容性内插器具有：具有顶表面和底表面以及多个侧面的平面型柔性内插器本体；定位在所述顶表面和所述底表面中的至少一者上的粘合剂表面；定位在所述平面型柔性内插器本体上的第一同轴电缆附接点和第二同轴电缆附接点，其中所述平面型柔性内插器本体可在第一侧面处粘附到同轴电缆的第一端部。该柔性件可以具有对准，其中的孔与安装表面上的永久或临时对准销对齐以确保柔性电路组件的精确位置。另外，该柔性电容性内插器可以符合非平面型目标位置。此外，从所述目标表面移除所述柔性电容性内插器并将所述柔性电容性内插器定位在新目标位置处。

公开柔性电容性内插器。合适的柔性电容性内插器构件包括：具有顶表面和底表面以及多个侧面的平面型柔性内插器本体构件；定位在所述顶表面和所述底表面中的至少一者上的粘合剂表面；定位在所述平面型柔性内插器本体上的第一同轴电缆附接点和第二同轴电缆附接点，其中所述平面型柔性内插器本体构件可在第一侧面处粘附到同轴电缆的第一端部。所述平面型柔性内插器本体构件可还包括邻近第二形状（诸如矩形形状）的多边形形状。在一些构型中，该平面型柔性内插器本体构件具有圆形形状和第二矩形形状。该第一同轴电缆附接点可定位在多边形形状上，并且所述第二同轴电缆附接点定位在所述矩形形状上。所述多边形形状具有两组平行侧面和一组不平行侧面。

本公开的另一方面涉及柔性电容性内插器系统。合适系统包括具有第一端部和第二端部的同轴电缆、柔性电容性内插器以及粘附到所述同轴电缆的所述第二端部的连接器，所述柔性电容性内插器具有：具有顶表面和底表面以及多个侧面的平面型柔性内插器本体构件；定位在所述顶表面和所述底表面中的至少一者上的粘合剂表面；定位在所述平面型柔性内插器本体上的第一同轴电缆附接点和第二同轴电缆附接点，其中所述平面型柔性内插器本体构件可在第一侧面处粘附到同轴电缆的第一端部。该平面型柔性内插器本体构件包括邻近另一形状（诸如矩形形状）的多边形形状。该平面型柔性内插器本体构件可以具有圆形形状和第二矩形形状。所述第一同轴电缆附接点定位在所述多边形形状上，并且所述第二同轴电缆附接点定位在所述矩形形状上。另外，该多边形形状可还具有两组平行侧面和一组不平行侧面。

本公开的又一方面涉及使用柔性电容性内插器系统的方法。合适方法包括提供柔性电容性内插器、在第一同轴电缆附接点和第二同轴电缆附接点处将同轴电缆连接到所述柔性电容性内插器、以及将所述柔性电容性内插器的所述粘合剂表面施用到一表面上的目标位置。所述柔性电容性内插器具有：具有顶表面和底表面以及多个侧面的平面型柔性内插器本体构件；定位在所述顶表面和所述底表面中的至少一者上的粘合剂表面；定位在所述平面型柔性内插器本体上的第一同轴电缆附接点和第二同轴电缆附接点，其中所述平面型柔性内插器本体构件可在第一侧面处粘附到同轴电缆的第一端部。该柔性件可以具有对准，其中的孔与安装表面上的永久或临时对准销对齐以确保柔性电路组件的精确位置。另外，该柔性电容性内插器可以符合非平面型目标位置。此外，从所述目标表面移除所述柔性电容性内插器并将所述柔性电容性内插器定位在新目标位置处。

参考引用

在本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请都以引用方式并入本文中，其程度如同每一单独出版物、专利或专利申请被具体且单独地指明以引用方式并入。参见，例如：

在1992年10月13日公布thursby等人的题目为“tapetypemicrostripantenna”的us5,155,493a；

在2000年4月25日公布gong等人的题目为“dualband,glassmountantennaandflexiblehousingtherefor”的us6,054,961a；

在2004年12月7日公布king等人的题目为“wirelesscommunicationdeviceandmethod”的us6,828,941b2；

在2007年11月27日公布pennaz等人的题目为“circuitchipconnectorandmethodofconnectingacircuitchip”的us7,300,863b2；

在2009年3月17日公布kaplan等人的题目为“widebandrfidsystemwithtagonflexiblelabel”的us7,504,952b2；

在2010年4月20日公布forster的题目为“rfidlabelwithreleaselinerwindowandmethodofmaking”的us7,701,352b2；

在2011年12月6日公布forster等人的题目为“rfidtagwithenhancedreadability”的us8,072,334b2；

在2013年5月14日公布lee的题目为“eliminationofrdlusingtapebaseflipchiponflexfordiestacking”的us8,441,113b2；

在2014年6月10日公布bernhard等人的题目为“placementinsensitiveantennaforrfid,sensingand/orcommunicationsystems”的us8,746,577b2；

在2015年4月11日公布的题目为“dual-polarizedslotcouplingantenna”的cn104485522a；

在2008年5月15日公布bohn的题目为“self-adhesiverfid-labelandmethodfortheproductionthereof”的wo2008055578a1；

laisne等人的“robustslot-feddielectricresonatorantennausinganintermediatesubstrate”，电子学快报37.25:1497-8，于2001年12月6日出版；以及

ruyle的small,dualband,placementinsensitiveantennas,dissertation，伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校，2011。

附图说明

本发明的新颖特征在所附权利要求书中具体阐述。通过参考阐述其中利用本发明的原理的示例性实施例的以下详细描述以及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1a是根据本公开的电容性内插器的机械和环境特征的示例性技术规范范围的表；

图1b是根据本公开的电容性内插器的一个实施例的顶视图；以及

图2是根据本公开的电容性内插器相对于典型的隙缝天线的所期望定位的示意图。

具体实施方式

公开一种提供电接口的柔性电容性内插器。该柔性内插器可以用于将金属隙缝天线馈送到所期望馈送位置。该柔性内插器能够实现金属隙缝天线的同轴电缆馈电。该柔性内插器可以用于其中同轴电缆的电缆焊接不切实际的应用。

通过具有标准ipex连接器的同轴电缆实现柔性电容性内插器到外部电子器件的附接。该内插器本体可以由柔性聚合物材料形成，其具有粘合剂背衬以促进到天线结构的附接。该柔性电容性内插器中可以具有孔以与安装表面上的永久或临时对准销对齐以确保柔性电路组件的精确位置。

图1a列出根据本公开的示例性内插器的机械和环境技术规范。详细信息包括示例性机械和环境参数。示例性机械参数包括为29.30mmx22mmx0.2mm的尺寸、柔性聚合物的材料、u.fl和1.37mm微型同轴电缆的连接器和电缆、以及高达（例如）100mm的电缆长度。可以使用其它尺寸而不偏离本公开的范围。示例性环境技术规范包括在约-40℃与85℃之间的操作温度；在约-40℃与8℃之间的存储温度范围；约40%至约95%的相对湿度；以及为是的危害限制(roh)。

图1b示出根据本公开的柔性电容性内插器100的实施例的顶视图。柔性电容性内插器100包括内插器本体108、同轴电缆130和连接器140，诸如购自dai-ichiseiko有限公司（日本）的i-pex极细射频同轴电缆。内插器本体108是平面型（planar）、由薄的扁平柔性聚合物构成，这使得其符合各种天线结构。内插器本体108具有顶表面110和与顶表面110相对的底表面（在图1b中未示出）。该底表面具有粘合剂涂层，从而允许内插器本体108附接到天线结构。该粘合剂涂层可以是适于结合到典型隙缝天线的结构的任何粘合剂。合适的粘合剂包括（例如）来自3m™的vhb™粘合剂带。安装可以经由简单的“剥离和粘贴”过程实现。

在柔性电容性内插器100的不同实施例中，内插器本体108的形状可以限定成促进到不同隙缝天线结构的对准或附接。在图1b中绘示的柔性电容性内插器100的示例性实施例中，当从顶部观察时按顺时针方向编号，内插器本体108具有第一侧面112、第二侧面114、第三侧面116、第四侧面118、第五侧面120、第六侧面122、第七侧面124和第八侧面126。第一侧面112是内插器本体108的所产生多边形形状的最长侧面。第二侧面114和第八侧面126定位在内插器本体108的相对侧面上并且具有相等侧面长度。第二侧面114和第八侧面126从第一侧面112的任一端部垂直延伸。第三侧面116和第七侧面124分别以相等角度θ从第二侧面114和第八侧面126的另一端部延伸（如图示出），以使内插器本体108的平面图与第一侧面112的长度相比渐缩。

相等长度的第四侧面118和第六侧面122分别以相等角度θ从第三侧面116和第七侧面124的另一端部延伸（如图示出），以使其平行于第二侧面114和第八侧面126。第五侧面120从第四侧面118的另一端部延伸到第六侧面122的另一端部并平行于第一侧面112，并且封闭构成内插器本体108的形状的多边形。所产生的多边形展现关于从第一侧面112的中点延伸到第五侧面120的中点的垂直平分线（在图示中由线a–a表示）的对称性。设置两个同轴电缆附接点：第一同轴电缆附接点170和第二同轴电缆附接点180。第一同轴电缆附接点170的形状为矩形，并且在第四侧面118与第六侧面122之间沿着内插器本体108的垂直平分线（在图示中由a–a表示）定位在内插器本体108的窄区段中。第一同轴电缆附接点170和第二同轴电缆附接点180两者都由铜制成并且通常经由金属镀覆工艺制作，但是可以采用其它导电材料和构造方法。同轴电缆130的内部导体172通常经由表面安装焊接接头在第一同轴电缆附接点170处附接到内插器本体，但是可以采用具有合适的电和物理性质、可靠性和稳健性的其它方法，诸如导电环氧树脂。同轴电缆130自身也可以以粘附方式结合到内插器本体108以维持适当布线和/或为第一同轴电缆附接点170和第二同轴电缆附接点180处的导电接头提供应变消除。

第二同轴电缆附接点180的形状为矩形并且在第二侧面114与第八侧面126之间定位在内插器本体108的宽区段中。同轴电缆130的外部导体182通常经由焊接接头在第二同轴电缆附接点180处附接到内插器本体108，但是可以采用具有合适的电和物理性质、可靠性和稳健性的其它方法，诸如导电环氧树脂。

为确保最佳天线性能，内插器本体108包括在其附接到隙缝天线结构时用于促进相对于隙缝天线结构的所期望对准的特征件。此类特征件可以由标记、孔口或其它限定几何形状（诸如周边槽口）组成。在图1b中绘示的实施例，内插器本体108具有两个对准特征件：第一对准孔口150和第二对准孔口160。第一对准孔口150和第二对准孔口160是椭圆形、具有相等尺寸并且定位在内插器本体108的宽区段中。第一对准孔口150和第二对准孔口160两者的纵向轴向都平行于内插器本体108的第一侧面112，其中第一对准孔口150比第二对准孔口160更靠近于第一侧面112定位在内插器本体108内。

图2示出根据本公开的电容性内插器相对于典型的隙缝天线的所期望定位。图2示出具有顶表面202的金属本体200。金属本体200可以是较大结构或模块或组件（例如车体或框架）的一部分，或者其整体可以是一结构。天线孔口210机加工或者以其它方式切割或制作到金属本体200的顶表面中。天线孔口210由矩形区段212和圆形区段214组成，矩形区段212和圆形区段214相交或重叠，以使天线孔口210的所产生形状类似于锁眼或棒棒糖。

类似于在图1b中所述的电容性内插器的电容性内插器220位于金属本体200上。如图2中所述，电容性内插器220具有第一同轴电缆附接点222和第二同轴电缆附接点224，其如图1b中所述那样定位在内插器本体226上。内插器本体226定位在天线孔口210的矩形区段212上，以使从第一同轴电缆附接点222的中间延伸穿过第二同轴电缆附接点224的中间的线（在图2由线b–b表示）垂直于天线孔口210的矩形区段212的长侧面，并且使得第一同轴电缆附接点222和第二同轴电缆附接点224位于矩形区段212的相对侧面上，因此横跨天线孔口210。内插器本体226经由粘合剂结合固定到金属本体200。

虽然本文中已经示出和描述了本发明的优选实施例，但是将对所属领域的技术人员显而易见的是，此类实施例仅以实例方式提供。所属领域的技术人员现在将能想出众多变型、改变和替换而不偏离本发明。应理解，在实践本发明时，可以采用本文中所述的本发明的实施例的各种替代方案。以下权利要求书旨在限定本发明的范围，并且因此涵盖在这些权利要求书及其等效物的范围内的方法和结构。