集成有天线的车载玻璃、制造方法以及车辆与流程

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及车载玻璃技术领域，特别地，涉及一种集成有天线的车载玻璃、制造方法以及车辆。背景技术：2.gnss天线是卫星定位系统中不可或缺的部分，现有的gnss天线一般采用的是高介电常数陶瓷或pcb材料作为基材，并且为实现多频段，采用多层层叠的方式，并且对于不同频段也是分别采用独立的馈电方式来实现对各频段的激励，最终设计出具有一定厚度的天线。3.随着车联网技术的发展，基于位置信息的车辆导航、监控、报警、调度采集等对于位置精度的要求越来越高，同时随着互联网汽车的兴起，车辆电召、信息发布、电子站牌、车辆物流等新型的应用也随之产生。此外，由于新型汽车的设计对于外观美化的要求，以及多通信和定位系统应用以后，天线在车身外几乎已经没有可安装的位置和空间，因此，新型汽车均已将天线往车内进行转移，一方面，导致天线的性能完全劣化，且不同的车型、天线的安装位置不一样，对天线的影响也可能完全不一样；另一方面，由于该类型的天线需要满足特定的性能要求，且为了整体保护其所有本体部件，外加了防护外壳，导致尺寸较大且较重，限制了其在车内的位置布局；再一方面，由于其一般采用外黏贴在玻璃上的方式来实现安装，因此当有一定的加速度或者长期处于一个收重力且加速状态时，会给玻璃产生较大的应力作用，从而导致玻璃可能会出现应力聚集，而出现损坏的现象。技术实现要素：4.本发明的目的是提供一种集成有天线的车载玻璃及其制造方法，以解决目前车辆上天线的安装位置受限，且通过外黏贴的方式固定在玻璃上会导致玻璃损坏的技术问题。5.本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：6.本发明提供一种集成有天线的车载玻璃的制造方法，包括以下步骤：准备一第一玻璃板；在所述第一玻璃板的第一表面上铺设一金属层，并在所述金属层上开设有至少一环槽，形成天线辐射层；在所述第一玻璃板的第二表面上铺设至少一馈电微带线，形成馈电网络层，所述馈电网络层向所述天线辐射层进行耦合馈电，使所述第一玻璃板与所述天线辐射层之间激励起射频电磁场。7.本发明的实施方式中，所述天线辐射层的形成，包括以下步骤：在所述第一玻璃板的第一表面上形成所述金属层；在所述金属层上开设由内至外同心排布的一用于激励高频的内环槽和一用于激励低频的外环槽。8.本发明的实施方式中，所述低频的范围为1165mhz～1300mhz，所述高频的范围为1520mhz～1660mhz。9.本发明的实施方式中，根据所述第一玻璃板的厚度确定所述第一玻璃板的介电常数；根据所述第一玻璃板的介电常数以及所述天线辐射层需覆盖的频率范围，确定电磁波在所述第一玻璃板中传播时的介质波长；根据所述介质波长，确定所述内环槽的内径和外径、确定所述外环槽的内径和外径。10.本发明的实施方式中，所述介质波长为λr，所述内环槽的外径为0.17λr～0.19λr，所述内环槽的内径为0.15λr～0.17λr，所述外环槽的外径为0.21λr～0.23λr，所述外环槽的内径为0.19λr～0.21λr。11.本发明的实施方式中，在所述第一玻璃板的第二表面上沿所述内环槽和所述外环槽的周向均匀形成四个所述馈电微带线，且所述馈电微带线沿所述内环槽和所述外环槽的径向设置，通过四个所述馈电微带线向所述天线辐射层进行耦合馈电。12.本发明的实施方式中，所述介质波长为λr，所述馈电微带线的长度为0.12λr～0.14λr，所述馈电微带线的宽度为0.02λr～0.04λr。13.本发明的实施方式中，所述制造方法还包括以下步骤：准备一第二玻璃板，将所述第二玻璃板粘接固定在所述第一玻璃板的第一表面上，使所述天线辐射层位于所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间。14.本发明的实施方式中，所述制造方法还包括以下步骤：在所述第一玻璃板的第二表面上粘接固定一反射板，并使所述馈电网络层位于所述反射板的反射腔内。15.本发明还提供一种集成有天线的车载玻璃，采用上述制造方法制成。16.本发明的实施方式中，所述第一玻璃板安装在车体上的状态下，所述第一玻璃板的第一表面朝向车外设置，所述第一玻璃板的第二表面为朝向车内设置。17.本发明的实施方式中，所述环槽的形状为圆形、方形或者波浪形或者前述组合之一。18.本发明的实施方式中，所述金属层上设有至少一凹槽和/或至少一凸部，至少一所述凹槽和/或至少一凸部位于至少一所述馈电微带线的馈电位置处。19.本发明的实施方式中，所述环槽的内环面沿其径向向内凹陷形成至少一所述凹槽，或者所述环槽的内环面沿其径向向外凸伸形成至少一所述凸部；和/或所述环槽的外环面沿其径向向外凹陷形成至少一所述凹槽，或者所述环槽的外环面沿其径向向内凸伸形成至少一所述凸部。20.本发明还提供一种车辆，包括上述集成有天线的车载玻璃。21.本发明的有益效果至少包括：22.本发明的集成有天线的车载玻璃及其制造方法，通过在第一玻璃板的第一表面上形成天线辐射层以及在第一玻璃板的第二表面上形成馈电网络层，进而通过馈电网络层向所述天线辐射层进行耦合馈电，使所述第一玻璃板与所述天线辐射层之间激励起射频电磁场，从而使车载玻璃具有天线的性能，从而避免在车载玻璃上安装天线结构而造成车辆行驶状态下天线结构造成车载玻璃的局部应力集中，导致车载玻璃容易损坏的问题，还能避免天线安装到车辆上后，会因为受玻璃或者其他材料的遮挡而导致天线原有性能劣化，无法正常工作，或者是受车辆上的安装空间受限而导致其性能不稳定的问题，并且不会对第一玻璃板的结构造成破坏，因而不会对第一玻璃板的结构强度造成影响，此外，本发明的车载玻璃的天线的性能是基于第一玻璃板自身的结构进行设计，因此能应用于各种车型的车辆。附图说明23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。24.图1为本发明的集成有天线的车载玻璃的分解图。25.图2为本发明的集成有天线的车载玻璃的俯视图。26.图3为本发明的第一玻璃板的第一表面的结构示意图。27.图4为本发明的第一玻璃板的第二表面的结构示意图。28.图5为本发明的第二实施例的集成有天线的车载玻璃的分解图。29.图6为本发明的第三实施例的集成有天线的车载玻璃的分解图。30.图7为本发明的集成有天线的车载玻璃在1.19ghz时的天线远场方向图。31.图8为本发明的集成有天线的车载玻璃在1.57ghz时的天线远场方向图。32.图9为本发明的集成有天线的车载玻璃的天线回波损耗(s11)的仿真结果。33.图10为第四实施例的集成有天线的车载玻璃的俯视图。34.图11为第五实施例的集成有天线的车载玻璃的俯视图。35.图12为第六实施例的集成有天线的车载玻璃的俯视图。36.图13为第七实施例的集成有天线的车载玻璃的俯视图。37.图14为第八实施例的集成有天线的车载玻璃的俯视图。38.图15为第九实施例的集成有天线的车载玻璃的俯视图。39.图中：40.1、第一玻璃板；11、第一表面；12、第二表面；2、天线辐射层；21、金属层；22、环槽；221、内环槽；222、外环槽；24、凹槽；241、第一内凹槽；242、第二内凹槽；243、第一外凹槽；244、第二外凹槽；25、凸部；251、第一内凸部；252、第一外凸部；253、第二外凸部；3、馈电网络层；31、馈电微带线；4、第二玻璃板；5、反射板。具体实施方式41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。42.实施方式一43.如图1、图2、图3以及图4所示，本发明提供一种集成有天线的车载玻璃的制造方法，包括以下步骤：准备一第一玻璃板1；在第一玻璃板1的第一表面11上铺设一金属层21，并在金属层21上开设有至少一环槽22，形成天线辐射层2；在第一玻璃板1的第二表面12上铺设至少一馈电微带线31，形成馈电网络层3，馈电网络层3向天线辐射层2进行耦合馈电，使第一玻璃板1与天线辐射层2之间激励起射频电磁场。44.本发明的集成有天线的车载玻璃的制造方法，通过在第一玻璃板1的第一表面11上形成天线辐射层2以及在第一玻璃板1的第二表面12上形成馈电网络层3，进而通过馈电网络层3向所述天线辐射层2进行耦合馈电，使所述第一玻璃板1与所述天线辐射层2之间激励起射频电磁场，从而使车载玻璃具有天线的性能，从而避免在车载玻璃上安装天线结构而造成车辆行驶状态下天线结构造成车载玻璃的局部应力集中，导致车载玻璃容易损坏的问题，还能避免天线结构在车辆上的安装空间受限而导致其性能不稳定的问题，并且不会对第一玻璃板1的结构造成破坏，因而不会对第一玻璃板1的结构强度造成影响，此外，本发明的车载玻璃的天线的性能是基于第一玻璃板1自身的结构进行设计，因此能应用于各种车型的车辆。45.具体的，本发明的车载玻璃上的天线辐射层2的-10db阻抗带宽能覆盖1.164ghz～1.589ghz，从而能利用本发明的车载玻璃的天线性能接收卫星定位系统所覆盖的频率范围为1140mhz～1320mhz以及频率范围为1540mhz～1620mhz的信号。可选的，通过调整天线辐射层的工作带宽，也能应用于其他无线通信系统中。46.如图3所示，本发明的实施方式中，天线辐射层2的形成是结合车载玻璃的成型过程为一体，包括以下步骤：在第一玻璃板1的第一表面11上印刷形成金属层21；通过刻蚀的方式在金属层21上开设由内至外同心排布的一用于激励高频的内环槽221和一用于激励低频的外环槽222。本实施例中，通过将金属层21直接印刷在第一玻璃板1的第一表面11上，确保金属层21与第一玻璃板1直接结合稳定，进而确保天线的性能稳定。通过馈电网络层3向天线辐射层2馈电，能量耦合到外环槽222处形成低频谐振点，从而能接收低频段的信号，能量耦合到内环槽221处形成高频谐振点，从而能接收高频段的信号，因此，本发明的集成有天线的车载玻璃具有双频天线的性能，并且能通过控制内环槽221的尺寸和外环槽222的尺寸分别控制高频谐振频率和低频谐振频率，以及高低频之间的隔离。此外，通过刻蚀的方式在金属层21上开设内环槽221和外环槽222，能够确保第一玻璃板1不会在开槽过程中被破坏。具体的，将银浆印刷在第一玻璃板1的第一表面11上形成金属层21。可选的，金属层为贴合在第一玻璃板的第一表面上的金属薄板。可选的，金属层的材料为铜、铝或金。可选的，以电镀的方式在第一玻璃板的第一表面上形成金属层。可选的，以切削的方式在金属层开设内环槽和外环槽。47.如图3所示，本发明的实施方式中，根据第一玻璃板1的厚度确定第一玻璃板1的介电常数；根据第一玻璃板1的介电常数以及天线辐射层2需覆盖的频率范围，确定电磁波在第一玻璃板1中传播时的介质波长；根据介质波长，确定内环槽221的内径和外径、确定外环槽222的内径和外径。基于第一玻璃板1本身的厚度和介电常数设计内环槽221和外环槽222的尺寸，使天线辐射层覆盖的频率范围符合要求，因此，对于不同车型或不同部位处的车载玻璃均能制成本发明中集成有天线的车载玻璃。48.具体的，介质波长的计算公式为：其中，c为电磁波在自由空间中传播的速度，c为电磁波的频率，λ为电磁波在自由空间中传播的波长，λr为介质波长，εr为第一玻璃板1的介电常数(与第一玻璃板1的厚度相关)。本实施例中，第一玻璃板1的厚度为2.1mm。第一玻璃板1的介电常数为6.7。天线辐射层2需覆盖的阻抗带宽为1.164ghz～1.589ghz，天线辐射层2需覆盖的频率范围，低频为1165mhz～1300mhz，高频为1520mhz～1660mhz，中心频率为1.375ghz。电磁波在第一玻璃板1中传播时的介质波长为84.3mm。49.介质波长为λ，内环槽221的外径为0.17λr～0.19λr，内环槽221的内径为0.15λr～0.17λr，外环槽222的外径为0.21λr～0.23λr，外环槽222的内径为0.19λr～0.21λr。优选的，内环槽221的外径为14.78mm。内环槽221的内径为12.7mm。外环槽222的外径为20.33mm。外环槽222的内径为16.99mm。此外，金属层21的长度和宽度对天线性能的影响较小，根据第一玻璃板1的大小选择合适的长度和宽度即可，本实施例中，金属层21的长度和宽度均为96mm。50.如图4所示，本发明的实施方式中，在第一玻璃板1的第二表面12上沿内环槽221和外环槽222的周向均匀形成四个馈电微带线31，且馈电微带线31沿内环槽221和外环槽222的径向设置，通过四个馈电微带线31向天线辐射层2进行耦合馈电。四个馈电微带线31的馈电位置之间的相位差为90度，从而实现右旋圆极化，相位精度高且稳定性好。51.具体的，馈电微带线采用特性阻抗为50ω的短截传输线。可选的，馈电网络层采用相对设置的两个馈电微带线进行耦合馈电。可选的，馈电网络层仅采用一个馈电微带线进行耦合馈电。52.馈电微带线31的长度为0.12λr～0.14λr，馈电微带线31的宽度为0.02λr～0.04λr。馈电微带线31的长度越大，天线辐射层2的高频带和低频带均向低频移动，且带宽越宽。优选的，馈电微带线31的长度为20mm，馈电微带线31的宽度为2.3mm。53.本实施例中，车载玻璃为单层玻璃结构。54.如图5所示，第二实施例中，制造方法还包括以下步骤：准备一第二玻璃板4，将第二玻璃板4粘接固定在第一玻璃板1的第一表面11上，使天线辐射层2位于第一玻璃板1和第二玻璃板4之间。第一玻璃板1朝向车内设置的内层玻璃板，第二玻璃板4为朝向车外设置的外层玻璃板。本实施例中，车载玻璃为双层玻璃结构，通过将第二玻璃板4粘接固定在第一玻璃板1的第一表面11上并将天线辐射层2覆盖，既不会对车载玻璃的主体结构造成影响，同时能利用第二玻璃板4对天线辐射层2进行防护，提高本发明的车载玻璃的天线性能的稳定性。可选的，通过在第一玻璃板的第一表面上设置一防护罩对天线辐射层进行防护。55.如图6所示，第三实施例中，制造方法还包括以下步骤：在第一玻璃板1的第二表面12上粘接固定一反射板5，并使馈电网络层3位于反射板5的反射腔内。通过增设反射板5，使天线辐射层2辐射的电磁波倾斜特定角度，以定向辐射能量，还能利用反射板能将天线辐射层2的一侧遮挡，此外，还能利用反射板5进一步固定多个馈电微带线31。具体的，反射板5的厚度不超过10mm，重量轻且更美观。56.图7和图8中，曲线l1为φ＝0°的左旋圆极化增益，曲线l2为φ＝90°的左旋圆极化增益，曲线l3为φ＝0°的右旋圆极化增益，曲线l4为φ＝90°的右旋圆极化增益，并结合图9，可知本发明的车载玻璃具备的天线性能：在1.19ghz时，最大增益为4.2db，s11(回波损耗)为-13.9db。在1.57ghz时，最大增益为9.1db，s11(回波损耗)为-27.7db。57.实施方式二58.如图1所示，本发明还提供一种集成有天线的车载玻璃，采用集成有天线的车载玻璃的制造方法制成。本实施方式中的制造方法与实施方式一中的制造方法的具体步骤、工作原理相同，在此不再赘述。59.如图1所示，本发明的实施方式中，第一玻璃板1安装在车体上的状态下，第一玻璃板1的第一表面11朝向车外设置，第一玻璃板1的第二表面12为朝向车内设置。便于将馈电网络层3与车内的接收模块进行电连接，同时也便于天线辐射层2接收信号。60.如图2、图10以及图11所示，环槽22的形状为圆形、方形、波浪形。该三种形状均可实现圆极化的性能，已根据第一玻璃板1上能布局的空间，选择合适的形状进行天线辐射层2的设计。可选的，环槽的形状为圆形、方形或者波浪形任意组合而成的形状。61.如图2所示，本实施例中，内环槽221和外环槽222均为圆形。62.如图10所示，第四实施例中，内环槽221和外环槽222均为波浪形，即由两条波浪线环绕形成的波浪形环。63.如图11所示，第五实施例中，内环槽221和外环槽222均为方形。64.如图12、图13、图14以及图15所示，金属层21上设有至少一凹槽24和/或至少一凸部25，至少一凹槽24和/或至少一凸部25位于至少一馈电微带线31的馈电位置处。环槽22的内环面沿其径向向内凹陷形成至少一凹槽24，或者环槽22的内环面沿其径向向外凸伸形成至少一凸部25；和/或环槽22的外环面沿其径向向外凹陷形成至少一凹槽24，或者环槽22的外环面沿其径向向内凸伸形成至少一凸部25。通过在馈电位置处设置一凹槽24或一凸部25，从而改变环槽22的电流路径，进而调整天线辐射层2的阻抗带宽。65.具体的，第一种调整方式：内环槽221的内环面沿其径向向内凹陷形成至少一第第一内凹槽241，或者内环槽221的内环面沿其径向向外凸伸形成至少一第一外凸部252。第二种调整方式：内环槽221的外环面沿其径向向外凹陷形成至少一第一外凹槽243，或者内环槽221的外环面沿其径向向内凸伸形成至少一第一内凸部251。第三种调整方式：外环槽222的内环面沿其径向向内凹陷形成至少一第二内凹槽242，或者外环槽222的内环面沿其径向向外凸伸形成至少一第二外凸部253。第四种调整方式：外环槽222的外环面沿其径向向外凹陷形成至少一第二外凹槽244。上述四种调整方式中能够选择前两种中的任一种与后两种中的任一种进行组合，不具体限制，只要能够调整天线辐射层2的阻抗带宽符合要求即可。66.如图12所示，第六实施例中，金属层21上设置有四个第二外凹槽244以及四个第一内凹槽241。67.如图13所示，第七实施例中，金属层21上设置有四个第一内凸部251以及四个第二外凸部253。68.如图14所示，第八实施例中，金属层21上设置有四个第一外凸部252以及四个第二内凹槽242。69.如图15所示，第九实施例中，金属层21上设置有四个第一外凹槽243以及四个第二内凹槽242。70.实施方式三71.本发明还提供一种车辆，包括集成有天线的车载玻璃。本实施方式中的车载玻璃与实施方式二中的车载玻璃的具体结构和工作原理相同，在此不再赘述。72.以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。









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