天线及其应用、玻璃组件和车辆的制作方法

本发明涉及天线制造，尤其涉及天线及其应用、含有该天线的玻璃组件和车辆。

背景技术：

1、随着无线通信的迅速发展，人们对通信质量的要求越来越高。汽车作为人们日常使用的交通工具，为了能够获得更好的传输效率和信号传输质量，对天线的要求越高。而传统的天线做在普通的介质基板上、如常用的fr4板材上，通常是将几个此类的天线装在塑料盒子里，然后将塑料盒子装在车内中控台等区域，用于对外通信。该类天线存在以下缺点：

2、1、由于盒子天线布局在汽车内部，对外通信时需要克服车内环境的干扰；

3、2、天线布局在汽车内部，对外通信时需要克服玻璃损耗，尤其是当车身镀膜隔热和防辐射膜层时，对天线的传输有较大影响。

4、因此需要改进现有车载天线的安装形式，以减少天线在车辆中受到的上述影响。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的在于提供天线及其应用、玻璃组件和车辆。本发明提供的天线可覆盖多频段，并且辐射效率高。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种天线，其中，该天线包括馈电点和两个以上的枝节，至少部分的所述枝节环绕所述馈电点设置，电流在各枝节中的传输距离各不相等；所述枝节包括l型枝节和/或矩形枝节，所述枝节沿自身长度方向延伸的两端分别为输入端和输出端，所述枝节的输入端与馈电点和/或另一枝节连接(即，所述矩形枝节的输入端与馈电点和/或另一枝节连接，所述l型枝节的输入端与馈电点和/或另一枝节连接)。

3、在上述天线中，至少部分的所述枝节环绕所述馈电点设置是指：两个以上的枝节中，至少有一个或两个枝节环绕馈电点设置。

4、在本发明中，所述电流由馈电点发出，在天线的各枝节中传输，由各枝节的输出端输出。电流在各个枝节中的传输距离各不相等，可使天线实现多频段信号输出。

5、在一些具体实施方案中，各枝节的长度(电流从馈电点至输出端的距离)可以是该枝节的设计频段对应的波长的1/4。进一步地，各枝节的长度可以是各枝节的设计频段的中心频点对应波长的1/4。

6、根据本发明的具体实施方案，上述天线可以有以下具体实施形式：

7、形式一：所述天线包括第一枝节、第二枝节、第三枝节和馈电点，其中：所述第一枝节为l型，该l型沿自身长度方向延伸的两端分别为输入端和输出端；所述第二枝节为l型，该l型沿自身长度方向延伸的两端分别为输入端和输出端；所述第三枝节为矩形，该矩形沿自身长度方向延伸的两端分别为输入端与输出端；所述第一枝节、第二枝节、第三枝节环绕所述馈电点设置；所述第三枝节的输入端与第二枝节的输入端连接，并且第三枝节的输入端与第二枝节的输入端的连接处与馈电点连接，所述第一枝节的输入端的一侧与馈电点连接；第二枝节和第三枝节与馈电点的连接处、第一枝节与馈电点的连接处分别位于馈电点相对的两侧；电流在第一枝节、第二枝节、第三枝节中的传输距离各不相等。

8、在上述形式一的天线中，第一枝节和第二枝节的形状可以是完全相同的l型，也可以是不同的l型。

9、在上述形式一的天线中，所述馈电点分别与第二枝节的l型的内侧和第一枝节的l型的内侧连接。

10、在上述形式一的天线中，所述第一枝节的输出端的延伸方向与所述第二枝节的输出端的延伸方向平行且相背。

11、在上述形式一的天线中，第一枝节的l型的内侧与第二枝节的l型的内侧之间具有缝隙，第一枝节的l型的内侧与第三枝节之间也具有缝隙。即，第一枝节不与第二枝节直接相连、也不与第三枝节直接相连。

12、本发明中，电流在各枝节中的传播距离是指电流从馈电点传播至各枝节的输出端的距离。在上述形式一的天线中，电流在第一枝节中的传输距离＞电流在第二枝节中的传输距离＞电流在第三枝节中的传输距离。该天线中，第三枝节用于传播高频频段、第二枝节用于传播中频频段、第一枝节用于传播低频频段。在具体实施方案中，所述第一枝节覆盖的频段(又称设计频段)为1710mhz-2690mhz，所述第二枝节覆盖的频段为3300mhz-4200mhz，所述第三枝节覆盖的频段为4400mhz-5000mhz。

13、在上述形式一的天线中，所述第二枝节的输出端和第三枝节的输出端可分别接地。或者，所述天线可进一步包括接地枝节，该接地枝节的尺寸通常与第三枝节、第二枝节的尺寸相当，也可以有效地参与辐射过程。

14、上述形式一的天线中各枝节的尺寸可根据实际需要进行调整，只要保证天线能够辐射相应频段的信号即可。在一些具体实施方案中，各枝节的长度(电流从馈电点至输出端的距离)可以是该枝节设计频段对应的波长的1/4左右。进一步地，各枝节的长度可以是各枝节的设计频段的中心频点对应波长的1/4。

15、形式二：所述天线包括第一枝节、第二枝节、第三枝节、第四枝节和馈电点，其中：第一枝节为l型，该l型沿自身长度方向延伸的两端分别为输入端和输出端；第二枝节为l型，该l型沿自身长度方向延伸的两端分别为输入端和输出端；第三枝节为l型，该l型沿自身长度方向延伸的两端分别为输入端和输出端；第四枝节为矩形，该矩形沿自身长度方向延伸的两端分别为输入端和输出端；所述第一枝节、第二枝节、第三枝节、第四枝节环绕所述馈电点设置；所述第三枝节的输入端的一侧与馈电点连接、所述第三枝节的另一侧与第一枝节的输出端的一侧连接，并且第三枝节与第一枝节背靠背抵接；所述第二枝节的输入端与第四枝节的输入端连接，并且第二枝节的输入端与第四枝节的输入端连接与馈电点连接，第二枝节和第四枝节与馈电点的连接处、第三枝节与馈电点的连接处分别位于馈电点相对的两侧；电流在第一枝节、第二枝节、第三枝节、第四枝节中的传输距离各不相等。

16、在上述形式二的天线中，所述馈电点分别与第二枝节的l型的内侧和第三枝节的l型的内侧连接。

17、在上述形式二的天线中，所述第三枝节的输入端的内侧与馈电点连接，所述第三枝节的输入端的外侧与第一枝节的输入端的外侧连接。

18、在上述形式二的天线中，所述第二枝节的输出端的延伸方向与所述第一枝节的输出端的延伸方向相同、与第三枝节的输出端的延伸方向平行且相背。

19、在上述形式二的天线中，所述第三枝节的内侧与第二枝节的内侧之间具有缝隙，第三枝节的内侧与第四枝节之间也具有缝隙。即，第三枝节不与第二枝节直接相连、也不与第一枝节直接相连。

20、在上述形式二的天线中，电流在第一枝节中的传输距离＞电流在第二枝节中的传输距离＞电流在第三枝节中的传输距离＞电流在第四枝节中的传输距离。在上述天线中，第一枝节用于传播低频频段、第二枝节用于传播次低频频段、第三枝节用于传播次高频频段、第四枝节用于传播高频频段。在一些具体实施方案中，所述第一枝节覆盖的频段为620mhz-960mhz，所述第二枝节覆盖的频段为1710mhz-2690mhz，所述第三枝节覆盖的频段为3300mhz-4200mhz；所述第四枝节覆盖的频段为4400mhz-5000mhz。

21、在上述形式二的天线中，所述第二枝节的输出端和第四枝节的输出端可分别接地。或者，所述天线可进一步包括接地枝节，该接地枝节的尺寸通常与第二枝节、第四枝节的尺寸相当，也可以有效地参与辐射过程。

22、上述形式二的天线中各枝节的尺寸可根据实际需要进行调整，只要保证天线能够辐射相应频段的信号即可。在一些具体实施方案中，各枝节的长度(电流从馈电点至输出端的距离)可以是该枝节设计频段对应的波长的1/4左右。进一步地，各枝节的长度可以是各枝节的设计频段的中心频点对应波长的1/4。

23、形式三：所述天线包括第一枝节、第二枝节和馈电点，其中：所述第一枝节为矩形、第二枝节为矩形；所述第一枝节的一端连接馈电点、另一端为输出端；所述第二枝节的一端垂直连接于第一枝节的中部的一侧、另一端为输出端；电流在第一枝节、第二枝节中的传输距离不同。

24、在上述形式三的天线中，电流从馈电点到第一枝节输出端的距离大于电流从馈电点到第二枝节输出端的距离。则所述第一枝节可用于传播低频信号，第二枝节可用于传播高频信号。在一些具体实施方案中，所述第一枝节覆盖的频段为2400mhz-2500mhz，所述第二枝节覆盖的频段为5150mhz-5850mhz。

25、在上述形式三的天线中，所述第一枝节的中部是指位于第一枝节的两个端面之间、不包括两个端面的位置，则第二枝节垂直连接于第一枝节除两个端面以外的位置的一侧。在一些具体实施方案中，所述第二枝节、第一枝节的连接处与第一枝节连接馈电点一端的端面之间的距离可以为1/4l至2/3l，l为第一枝节的长度(即电流由馈电点至第一枝节的输入端的距离)。

26、根据本发明的具体实施方案，上述形式三的天线进一步还可以包括接地枝节，所述接地枝节的中部与馈电点连接，所述接地枝节与馈电点的连接处与所述第一枝节与馈电点的连接处分别位于所述馈电点的两侧。所述接地枝节、第一枝节、第二枝节环绕馈电点设置。

27、上述形式三的天线中各枝节的尺寸可根据实际需要进行调整，只要保证天线能够辐射相应频段的信号即可。在一些具体实施方案中，各枝节的长度(电流从馈电点至输出端的距离)可以是该枝节的设计频段对应的波长的1/4左右。进一步地，各枝节的长度可以是各枝节的设计频段的中心频点对应波长的1/4。

28、本发明还提供了上述天线作为5g天线和/或wifi天线的应用。例如，形式一和形式二的天线可作为5g天线，形式三的天线可作为wifi天线。

29、本发明提供的天线具有特定的形状和线宽的辐射枝节，与膜层协同设计，可以在固定工作频段辐射，具有可实现多频段辐射、覆盖频段宽、辐射效率高、辐射效果好、小型化的特点，可作为单极子天线应用。

30、本发明进一步提供了一种玻璃组件，该玻璃组件包括玻璃本体和至少一个天线，所述天线设于玻璃组件的表面和/或至少部分嵌于所述玻璃组件的内部；所述天线包括本发明提供的上述天线。

31、在本发明中，所述天线设于所述玻璃组件的表面，不仅包括天线设于玻璃组件暴露在外的表面，还包括当玻璃组件含有两块以上玻璃板时，天线设于玻璃组件在内侧的表面的情况。

32、在本发明中，所述天线至少部分嵌于所述玻璃组件的内部，可以包括至少部分的天线位于玻璃组件内部但不与玻璃组件内侧表面直接相接触的情况(如天线与玻璃组件内侧表面之间间隔有其他层结构)，也包括至少部分的天线嵌于玻璃组件中的层结构(如导电层、光电功能镀层)内部的情况。

33、根据本发明的具体实施方案，进一步地，所述天线可以设于所述玻璃本体的表面。

34、在一些具体实施方案中，所述玻璃组件可以是夹层玻璃的形式，具体而言，所述玻璃组件包括第一玻璃板和第二玻璃板，其中，所述第一玻璃板具有相背的第一表面和第二表面，所述第二玻璃板具有相背的第三表面和第四表面，第二表面和第三表面相对；所述天线设于所述第二表面、第三表面或第四表面中的至少一个。

35、在一些具体时实施方案中，所述玻璃组件还可以包括粘结层，所述粘结层用于粘接第一玻璃板和第二玻璃板。通常情况下，所述粘结层位于第二表面和第三表面之间。

36、在一些具体实施方案中，所述玻璃组件中的天线可以看作是玻璃天线、印刷天线，通过将特定形状的银浆直接印刷在玻璃表面形成，则玻璃与银浆构成天线结构，能够减少玻璃损耗对天线信号传播的影响。并且，由于天线直接印刷在玻璃上，对外通信过程中不需要经过车内复杂的环境(如现有技术中容纳天线的盒体和中控台)，相比于放置在盒子中天线也可减少金属膜对信号的屏蔽作用，从而有效减少通信过程中的干扰。

37、在上述玻璃组件中，所述玻璃组件还可以包括导电层，所述导电层设于所述玻璃组件的表面和/或至少部分嵌于所述玻璃组件的内部。进一步地，所述导电层可以设于玻璃本体的表面，例如设于所述第二表面、第三表面或第四表面中的至少一个。

38、本发明的导电层为含有金属元素的层结构，具体可以为金属膜层。所述导电层不限于铜膜等金属单质形成的膜层，也可以是含有导电材质的膜层，如镀银层、low-e膜(低辐射膜)等具有导电性能的隔热层、抗辐射层、隔音层、调光层等。所述导电层可以是由连续分布的材质构成的，也可以具有网格等间隔结构。

39、在一些具体实施方案中，每个导电层的厚度通常为1mm以下，具体可以为10μm-100μm。

40、根据本发明的具体实施方案，所述导电层和天线设于所述玻璃本体的表面并不限定导电层和天线设于所述玻璃本体的同一表面，也包括导电层和天线设于所述玻璃本体的不同表面的情况。通常情况下，当导电层与天线位于玻璃本体的同一平面时，所述天线可以位于该导电层的窗口的内部。

41、本发明在每个导电层中均设置窗口，该窗口沿玻璃组件的厚度方向贯穿所述导电层；所述天线向窗口的正投影位于该窗口的范围内(这种情况下，所述天线向窗口的正投影的边缘可以与窗口的至少部分边缘重合、也可以完全落入窗口的开窗范围内而不与窗口边缘重合)。在本发明中，所述正投影是指沿玻璃组件厚度方向的投影。

42、本发明在导电层中开设的上述窗口相当于在天线的外部加设具有导电性能的金属外轮廓。通过合理利用导电层中的窗口区域，可有效减少或者阻断信号在玻璃等介质表面产生的波损耗、减弱屏蔽作用，进而提高天线的辐射性能和工作稳定性。

43、在一些具体实施方案中，所述天线向窗口的正投影的边缘中的每个点与该窗口的边缘之间的最小距离(即位于玻璃组件同侧的正投影边缘与窗口边缘之间的距离)通常小于等于天线设计频段对应波长的10倍；进一步地，所述天线向窗口的正投影的边缘中的每个点与该窗口的边缘之间的最小距离可以小于等于天线设计频段对应波长的9倍、8倍、7倍、6倍、5倍、4倍、3倍、2倍、1倍等。如果上述最小距离过大、例如该距离大于天线设计频段对应的波长的10倍，会减弱窗口对天线辐射性能的提升作用。

44、可以理解的是，在上述玻璃组件中导电层的开窗设置对不同种类的天线具有提高辐射效果的相似作用，将本发明提供的天线(5g天线、wifi天线)替换为本领域其他种类的天线(如f型天线、倒f天线、pifa天线、gps天线、gnss天线、蓝牙天线等)，同样具有提高天线辐射性能的作用。

45、在一些具体实施方案中，当玻璃组件中设有两个以上的天线时，各天线在玻璃表面通常为并列排布，则每个导电层对应于各天线的位置分别开设一个窗口，这种情况下，每个导电层中的窗口的数量可以是与玻璃组件中天线的数量相等。

46、在一些具体实施方案中，当所述导电层为两个以上时，对于对应同一天线的不同窗口的尺寸可以相同，也可以不同，只要天线向各窗口的正投影位于该窗口的开窗范围内即可。例如，对于不同导电层中沿玻璃组件厚度方向同轴设置(即对应于同一天线)的窗口，相邻两个窗口的面积可以相等、也可以不相等。其中，窗口面积相等的情况是指：两个窗口在水平方向上的尺寸完全相等；相邻两个窗口的面积不相等的情况可以包含递增的情况，窗口面积递增的情况是指：对于两个相邻窗口，将靠近第二玻璃板的窗口记为窗口a，将靠近第一玻璃板的窗口记为窗口b，窗口a向窗口b的正投影的边缘与窗口b的边缘不重合并且完全落入窗口b的开窗范围内。本发明中的“相邻的两个窗口”不只限定于两个窗口直接相接的情况，而是包含两个窗口之间没有另一个窗口间隔的所有情况。

47、在上述玻璃组件中，所述窗口的形状可以是规则形状、也可以是依据天线轮廓设计的不规则形状，本发明对窗口形状不做特殊限制。

48、本发明还提供了一种车辆玻璃，其包括上述玻璃组件。在具体实施方案中，所述车辆玻璃可以是前挡玻璃、后挡玻璃、天窗、车辆的三角窗等。

49、本发明还提供了一种车辆，该车辆的玻璃包括上述玻璃组件。在一些具体实施方案中，该车辆一般还包括车辆本体。除了玻璃组件中的天线与玻璃以外，车辆本体也参与信号辐射过程，车辆本体也可以看作是天线的一部分。

50、本发明的有益效果包括：

51、1、本发明提供的天线具有多频段辐射、覆盖频段宽、辐射效率高、小型化的特点。

52、2、本发明提供的天线可直接印刷在玻璃组件中的玻璃表面，从而减少信号在玻璃表面的波损耗、提升天线的辐射性能；并且，天线印刷在玻璃表面可降低对外通信过程中信号传播路径的复杂性，减少信号受到的干扰。

53、3、本发明通过在玻璃组件的导电层中设置开窗区域，可以降低导电层对信号的屏蔽作用，减少信号在传输过程中的能量衰减，集中天线辐射方向、提高天线的辐射效率。