天線和具有該天線的車輛的製作方法

2023-10-24 18:42:40 1

本公開的實施例涉及能夠發送和接收用於第五代(5G)通信的毫米波段的無線電波信號的天線以及具有該天線的車輛。

背景技術：

由於毫米波段中的損耗，在5G通信中使用的天線需要具有低損耗特性和高方向性的結構。

微帶貼片陣列天線、盒狀的喇叭陣列天線等已經被用作在毫米波段中使用的常規天線。然而，微帶貼片陣列天線在將具有相同幅度的信號發送到每個輻射縫隙(slot)時具有高等級的難度，並且具有因材料引起的高損耗率。另外，盒狀喇叭陣列天線具有複雜的結構，並且難以製造。

因此，需要開發一種能夠在最小損耗下發送毫米波段中的無線電波信號並且能夠容易製造的天線。

技術實現要素：

因此，本公開的一方面提供一種天線和具有該天線的車輛，天線具有如下簡單結構，在其中饋電單元和輻射單元被設置在同一平面中，使得不需要設計額外的饋電單元。

本公開的另一個方面提供一種能夠調整輻射角度以根據天線的用途容易地改變天線設計的天線以及具有該天線的車輛。

本公開的其它方面將部分在隨後的說明書中闡述，並且部分將從說明書中顯而易見，或者可以通過本公開的實踐而獲悉。

根據本公開的一個方面，一種天線包括：具有扇形的上板；具有與所述上板對應的形狀的下板；設置在所述扇形的中心的饋電單元；至少一個波導，形成在所述上板與所述下板之間，用於傳播從所述饋電單元供應的信號；以及至少一個輻射縫隙，形成在所述扇形的弧中，用於將所述至少一個波導傳播的信號輻射到外部。

所述至少一個波導可以由設置在所述上板與所述下板之間的多個分隔壁分隔開。

所述多個分隔壁中的每一個分隔壁可以具有板形狀。

所述分隔壁可以由以臨界距離或更小距離相鄰設置的多個銷形成。

所述多個銷可以被插入到所述上板和所述下板中。

可以設置有多個波導，並且所述多個波導可以以相同相位和相同幅度分配從所述饋電單元供應的信號。

該天線還可以包括設置在所述多個波導的、從所述饋電單元供應的信號被輸入的入口處的多個感應柱。

所述上板和所述下板可以包括印製電路板(PCB)。

所述上板、所述下板和所述分隔壁可以包括選自由諸如銅、鐵、鋁、銀、鎳和不鏽鋼的金屬組成的群組中的至少一個。

所述多個分隔壁中的每一個分隔壁可以與相鄰的分隔壁形成的角度相同。

根據本公開的另一方面，一種車輛包括：至少一個天線；以及收發器，用於調製要被供應到所述至少一個天線的信號並且解調由所述至少一個天線接收到的信號，其中所述天線包括：具有扇形上板；具有與所述上板對應的形狀的下板；設置在所述扇形的中心的饋電單元；至少一個波導，形成在所述上板與所述下板之間，用於傳播從所述饋電單元供應的信號；以及至少一個輻射縫隙，形成在所述扇形的弧中，用於將所述至少一個波導傳播的信號輻射到外部。

所述至少一個波導可以由設置在所述上板與所述下板之間的多個分隔壁分隔開。

所述多個分隔壁中的每一個分隔壁可以具有板形狀，或者所述分隔壁可以由以臨界距離或更小距離相鄰設置的多個銷形成。

所述多個銷可以被插入到所述上板和所述下板中。

可以設置有多個波導，並且所述多個波導可以以相同相位和相同幅度分配從所述饋電單元供應的信號。

所述上板和所述下板可以包括印製電路板(PCB)。

所述上板、所述下板和所述分隔壁可以包括選自由諸如銅、鐵、鋁、銀、鎳和不鏽鋼的金屬組成的群組中的至少一個。

所述多個分隔壁中的每一個分隔壁可以與相鄰的分隔壁形成的角度相同。

附圖說明

從下面結合附圖對實施例進行的描述中，本公開的這些方面和/或其它方面將變得顯而易見且更容易理解，其中：

圖1是基於第五代(5G)通信方法的基站的大規模天線系統的視圖；

圖2是根據本公開實施例的基於5G通信方法的網絡的視圖；

圖3是示出根據本公開實施例的天線的外部的透視圖；

圖4是示出根據本公開實施例的天線的內部結構的透視圖；

圖5是示出根據本公開實施例的天線的內部結構的主視圖；

圖6是示出根據本公開實施例的天線的內部結構的另一個透視圖；

圖7是示出根據本公開實施例的天線的饋電結構的視圖；

圖8是示出由饋電單元供應的功率的分配的視圖；

圖9和圖10是示出還包括感應柱的饋電結構的視圖；

圖11是示出根據本公開實施例的天線的回波損耗的圖；

圖12是示出根據本公開實施例的天線的輻射模式的視圖；

圖13到圖15是根據本公開實施例的天線可以被應用的示例的視圖；

圖16和圖17是示出根據本公開實施例的車輛的外部的視圖；以及

圖18是根據本公開實施例的車輛的控制框圖。

具體實施方式

現在將詳細參考下文中本公開的實施例，其示例在附圖中被示出，其中類似的附圖標號始終是指類似的要素。

根據本公開實施例的天線可以內置在車輛中，並且可以發送和接收無線電波信號，使得車輛可以與外部終端設備、外部伺服器或另一個車輛執行通信。

由根據本公開實施例的天線發送和接收的無線電波信號可以是基於第二代(2G)通信方法(例如，時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA))、第三代(3D或3G)通信方法(例如，寬碼分多址(WCDMA)、碼分多址2000(CDMA2000)、無線寬帶(Wibro)以及全球互通微波接入(WiMAX))、第四代(4D或4G)通信方法(例如，長期演進(LTE)和無線寬帶(Wibro)演進)或者第五代(5G)通信方法的信號。

下文中，在將被詳細描述的實施例中，將描述基於5G通信方法發送和接收無線電波信號的天線。

圖1是基於5G通信方法的基站的大規模天線系統的視圖，圖2是根據本公開實施例的基於5G通信方法的網絡的視圖。

在5G通信方法中可以採用大規模天線系統。大規模天線系統可以指如下系統，在其中可以使用數十個以上的天線且覆蓋超高頻帶，並且通過同時多路接入發送和接收大量數據。具體地，大規模天線系統可以調整天線元件的布置，並且在特定方向較遠地發送和接收無線電波信號，使得可以執行高容量傳輸，並且可以擴展用於5G通信網絡的可用區域。

參考圖1，基站(BS)可以經由大規模天線系統與許多設備同時地發送和接收數據。另外，在大規模天線系統中，在除了無線電波信號被發送的方向之外的方向上待輸出的無線電波信號可以被最小化以減小噪聲，使得可以實現傳輸質量的提高和功率的減少。

另外，與傳輸信號是使用正交頻分多路復用(OFDM)方法調製的現有通信方法不同的是，在5G通信方法中，可以發送使用非正交多路復用接入(NOMA)方法調製的無線信號，使得可以執行更多設備的多個接入，並且可以同時執行大容量發送/接收。

例如，在5G通信方法中，可以提供1Gbps(最大)的傳輸速度。在5G通信方法中，可以通過大容量傳輸來支持需要大容量傳輸的沉浸式通信，例如超高清晰度(UHD)、三維(3D)或全息圖。因此，用戶可以通過5G通信方法更快地發送和接收更複雜且沉浸式的超高容量數據。

另外，在5G通信方法中，可以實現1ms或更短的實時處理(最大響應速率)。因此，在5G通信方法中，可以支持響應比用戶識別時間更快的實時服務。

例如，當在車輛中內置有啟用5G通信的通信模塊時，車輛自身可以是發送和接收數據的通信集線器。因此，能夠與外部設備執行通信的車輛可以即使在車輛行駛時也接收來自各種設備的傳感器信息，可以通過實時處理提供自主駕駛系統，並且可以提供各種遠程控制。

另外，如圖2中所示，車輛10可以與存在於車輛10附近的其它車輛20、30和40通過5G通信方法實時處理傳感器信息，可以實時地向用戶提供關於碰撞發生可能性的信息，並且可以實時提供在行駛路徑上生成的交通狀況信息。

另外，車輛10可以通過實時處理和由5G通信提供的大容量傳輸向車輛中的乘客提供大數據服務。例如，車輛10可以分析各種網絡信息和社交網絡服務(SNS)信息，並且可以提供適合於車輛10中的乘客狀況的多條定製信息。在一個示例中，車輛10可以通過大數據挖掘收集關於存在於行駛路徑附近的各種餐館和觀光地點的多條信息，並且可以實時提供這些信息，使得乘客可以立即檢查到存在於車輛10行駛的區域附近的各種信息。

另一方面，5G通信的網絡可以細分小區，使得可以建立高密度網絡並且可以支持大容量傳輸。這裡，小區可以指通過將較大區域細分成小的區而形成的區，使得頻率可以在移動通信中被有效使用。在這種情況下，可以在每個小區中安裝小輸出基站，使得可以支持終端之間的通信。例如，5G通信的網絡可以通過以下方式來細分小區：減小小區的大小，使得可以形成宏小區基站-分布式小基站-通信終端這種兩級結構。

另外，在5G通信的網絡中，可以使用多跳方法執行無線信號的中繼傳輸。例如，位於BS的網絡中的車輛可以執行從位於BS的網絡外的其它車輛或設備向BS發送的無線信號的中繼傳輸。因此，支持5G通信網絡的區域可以被擴大，並且同時，當小區中有許多用戶時發生的緩存問題可以被解決。

另一方面，在5G通信方法中，可以執行應用於車輛和通信設備的設備到設備(D2D)通信。D2D通信指如下通信，在其中設備直接發送和接收無線信號而不經過基站。當使用D2D通信時，無線信號不需要經由基站發送和接收，並且無線信號傳輸直接在設備之間執行，使得可以減少不必要的能量。

在下文中，將描述啟用車輛的5G通信的天線的結構。

圖3是示出根據本公開實施例的天線的外部的透視圖，圖4是示出根據本公開實施例的天線的內部結構的透視圖，圖5是示出根據本公開實施例的天線的內部結構的主視圖。

如圖3到圖5中所示，根據本公開實施例的天線100可以具有扇形。如後面將描述的具有扇形的天線100可以將從扇形的中心(即，頂點)饋送的無線電波信號分散(diverge)成許多分支，並且可以將無線電波信號朝著扇形的弧傳播，並且通過在與扇形的弧對應的位置形成與每個分支對應的多個輻射縫隙，可以獲得尖銳的波束寬度。

另外，可以調整扇形的中心角，使得可以實現期望的輻射角，即期望的覆蓋範圍，並且可以調整輻射縫隙的數量，使得可以實現期望的光束寬度，也就是說，對其進行設計和改變可以是容易的。

參考圖3，天線100可以包括形成外部的上板111和下板130，並且通過在上板111和下板130之間形成的多個輻射縫隙113，無線電波信號可以被輻射到外部的自由空間。

圖4和圖5是所示出的天線100的內部結構的視圖，其中上板111被省略。

參考圖4和圖5，由分隔上板111與下板130之間的空間的分隔壁114：114a、114b、114c、114d、114e、114f和114g形成多個波導115：115a、115b、115c、115d、115e和115f。

在一個示例中，當在天線100中形成六個波導時，可以形成分隔波導115：115a、115b、115c、115d、115e和115f的七個分隔壁，即第一分隔壁到第七分隔壁114a、114b、114c、114d、114e、114f和114g。

第一波導115a可以由第一分隔壁114a和第二分隔壁114b形成，第二波導115b可以由第二分隔壁114b和第三分隔壁114c形成，第三波導115c可以由第三分隔壁114c和第四分隔壁114d形成。另外，第四波導115d可以由第四分隔壁114d和第五分隔壁114e形成，第五波導115e可以由第五分隔壁114e和第六分隔壁114f形成，第六波導115f可以由第六分隔壁114f和第七分隔壁114g形成。

上板111、下板112和分隔壁114可以由導體形成。例如，上板111、下板112和分隔壁114可以由金屬形成，例如銅、鋁、鐵、鎳和銀，或者它們的合金，例如不鏽鋼。在這種情況下，使用諸如3D列印或澆鑄的技術可以容易地形成天線100。

替換地，均具有板狀的分隔壁114可以被設置在實現為印製電路板(PCB)基板的上板111與下板112之間，使得可以形成天線100。

另外，上板111與下板112之間的空腔可以填充有電介質。電介質可以包括空氣。

由導體形成的波導115可以傳播無線電波信號，並且通過波導115傳播的無線電波信號可以通過輻射縫隙113輻射到外部的自由空間。

圖6是示出根據本公開實施例的天線的內部結構的另一個透視圖。

參考圖6，分隔波導115的分隔壁114也可以藉助以預定間隔布置的多個銷(pin)實現。相鄰的銷之間的距離可以限制為臨界距離或更短，使得可以防止經過波導115的無線電波信號的損失。在一個示例中，多個銷可以以小於無線電波信號的波長的1/10的間隔設置。

在圖6所示的天線100中，上板111和下板112可以實現為PCB基板，並且可以將多個金屬銷插入上板111和下板112中，使得可以實現分隔壁114。在這種情況下，可以減小製造和設計困難。

即使在這種情況下，也可以用電介質填充上板111和下板112之間的空腔，並且電介質可以包括空氣。

圖7是示出根據本公開實施例的天線的饋電結構的視圖，圖8是示出由饋電單元供應的功率的分配的視圖。

參考圖7，饋電單元116可以連接到輻射縫隙113的相對側，即扇形的中心。例如，饋電單元116可以實現為銷狀，並且從外部發送器發送的無線電波信號可以通過饋電單元116傳輸到天線100，並且由天線100接收到的無線電波信號可以通過饋電單元116發送到外部接收器。

從饋電單元116供應的無線電波信號可以分散到六個波導115a、115b、115c、115d、115e和115f中，並且分散的無線電波信號可以通過波導115傳播。

無線電波信號可以通過在每個波導的端部形成的輻射縫隙113a、113b、113c、113d、113e和113f被輻射到外部的自由空間。

因此，在根據本公開實施例的天線100中，由於饋電結構和輻射結構被設置在同一平面(xy-平面)內，並且饋電結構不需要單獨地進行設計，因此可以實現小輪廓天線，並且其製造可以是容易的。

另一方面，當從饋電單元116饋送的無線電波信號分散時，無線電波信號的功率可以被分配。在當前的示例中，分隔壁114的結構可以執行功率分配器的功能。在下文中，將參考圖8描述根據功率分配的無線電波信號的分散。

如圖8中所示，形成每個波導的分隔壁114的長度可以被調整，使得從饋電單元116供應的功率可以分層次地進行分配。

例如，如圖8中所示，作為第一波導115a與第二波導115b之間的邊界的第二分隔壁114b的長度、作為第三波導115c與第四波導15d之間的邊界的第四分隔壁114d的長度和作為第五波導115e與第六波導115f之間的邊界的第六分隔壁114f的長度可以被實現為短於其餘分隔壁的長度。分隔壁的長度可以指從與饋電單元116相鄰的分隔壁的端部到相對端部的長度，並且指具有扇形的天線100在徑向方向上的長度。

第一分隔壁114a和第七分隔壁114g可以是形成天線100的外部的邊界，並且因此從可以向上延伸到饋電單元116的後部。饋電單元116的前部可以是功率或無線電波信號被分配的方向，並且饋電單元116的後部可以是朝著具有扇形的天線100的中心的方向。

第三分隔壁114c和第五分隔壁114e可以被實現為長於第二分隔壁114b、第四分隔壁114d和第六分隔壁114f，並且短於第一分隔壁114a和第七分隔壁114g。

當天線100具有包括上述分隔壁的結構時，從饋電單元116供應的功率P1可以被分配到第一分隔壁114a與第三分隔壁114c之間的空間、第三分隔壁114c與第五分隔壁114e之間的空間和第五分隔壁114e與第七分隔壁114g之間的空間中。在這種情況下，分配的功率分別是P12、P34和P56。

由第一分隔壁114a和第三分隔壁114c形成的角度θ12、由第三分隔壁114c和第五分隔壁114e形成的角度θ34以及由第五分隔壁114e和第七分隔壁114g形成的角度θ56可以被設計為具有相同的尺寸，使得分配的功率P12、P34和P56具有相同的強度。

也就是說，可以是θ12＝θ34＝θ56，使得P12＝P34＝P56。另外，由於供應的功率P1已經被分配成具有相同強度的三個功率值，因此關係P1＝3P12＝3P34＝3P56可以成立。

被分配到第一分隔壁114a與第三分隔壁114c之間的空間中的功率P12可以再分配到第一分隔壁114a與第二分隔壁114b之間的空間以及第二分隔壁114b與第三分隔壁114c之間的空間中。也就是說，功率P12可以被分配到第一波導115a和第二波導115b中。在這種情況下，分配的功率分別是P1和P2。

被分配到第三分隔壁114c與第五分隔壁114e之間的空間中的功率P34可以再分配到第三分隔壁114c與第四分隔壁114d之間的空間以及第四分隔壁114d與第五分隔壁114e之間的空間中。也就是說，功率P34可以被分配到第三波導115c和第四波導115d。在這種情況下，分配的功率分別是P3和P4。

被分配到第五分隔壁114e與第七分隔壁114g之間的空間中的功率P56可以再分配到第五分隔壁114e與第六分隔壁114f之間的空間以及第六分隔壁114f與第七分隔壁114g之間的空間中。也就是說，功率P56可以被分配到第五波導115e和第六波導115f中。在這種情況下，分配的功率分別是P5和P6。

類似地，由第一分隔壁114a和第二分隔壁114b形成的角度θ1、由第二分隔壁114b和第三分隔壁114c形成的角度θ2、由第三分隔壁114c和第四分隔壁114d形成的角度θ3、由第四分隔壁114d和第五分隔壁114e形成的角度θ4、由第五分隔壁114e和第六分隔壁114f形成的角度θ5、由第六分隔壁114f和第七分隔壁114g形成的角度θ6可以被設計成具有相同的大小，使得分配到每個波導的功率的大小可以是相同的。也就是說，θ12＝2θ1＝2θ2，θ34＝2θ3＝2θ4，且θ56＝2θ5＝2θ6。

因此，關係P1＝3P12＝3P34＝3P56＝6P1＝6P2＝6P3＝6P4＝6P5＝6P6可以成立。也就是說，具有相同大小的功率可以被分配到每個波導中，並且具有相同相位和相同幅度的無線電波信號可以分散並且從輻射縫隙輻射。

如同當前的示例中那樣，可以是，當方向性天線100的中心角是90度時，θ12＝θ34＝θ56＝30度，並且θ1＝θ2＝θ3＝θ4＝θ5＝θ6＝15度。

另一方面，使用上述分隔壁結構進行的功率的分配僅僅是可以應用於天線100的示例，並且顯而易見的是，功率分配級可以被細分，或者功率可以一次在六個方向上被分配，或者波導的數量可以小於或大於6等各種修改示例是可能的。

圖9和圖10是示出還包括感應柱的饋電結構的視圖。

參考圖9和圖10，可以在天線100中進一步包括感應柱(inductive post)117，以便改善回波損耗。感應柱117可以用金屬銷實現。

當如同上述示例中那樣執行功率的分配時，可以首先在饋電單元116附近的位置設置三個感應柱117a、117b和117c，在其後面可以設置與各波導對應的六個感應柱117d、117e、117f、117g、117h和117i。

具體地，感應柱117a、117b和117c可以被分別設置在第一分隔壁114a與第三分隔壁114c之間的空間、第三分隔壁114c與第五分隔壁114e之間的空間以及第五分隔壁114e與第七分隔壁114g之間的空間中。

感應柱117d、117e、117f、117g、117h和117i可以被分別設置在第一分隔壁114a與第二分隔壁114b之間的空間、第二分隔壁114b與第三分隔壁114c之間的空間、第三分隔壁114c與第四分隔壁114d之間的空間、第四分隔壁114d與第五分隔壁114e之間的空間、第五分隔壁114e與第六分隔壁114f之間的空間以及第六分隔壁114f與第七分隔壁114g之間的空間中。

如上所述，可以設置感應柱，使得分散到每個空間中的無線電波信號的反射損耗可以提高大約20％。

感應柱117可以連接到上板111和下板112，並且可以因感應柱117的直徑而出現感應容量的差別。因此，通過考慮反射損耗量可以確定感應柱117的直徑。

另外，可以根據無線電波信號的中心頻率來確定感應柱117與饋電單元116之間的距離。

另外，由於饋電單元116的高度也影響反射損耗量，因此天線100可以被設計成具有反射損耗量被最小化的高度。在這種情況下，反射損耗量可以被最小化的饋電單元116的高度可以通過仿真、實驗或計算來確定。

另外，當設置了感應柱117時，上板111與下板112之間的容性分量可能被減小，使得存在阻抗的變化。因此，可以根據感應柱117的布置適當地調整饋電單元116的高度。

圖11是示出根據本公開實施例的天線的反射損耗的圖，圖12是示出根據本公開實施例的天線的輻射模式的視圖。

圖11的示例示出使用針對60GHz頻帶設計的天線100測得的結果。

作為無線電頻率(RF)信號的無線電波信號的發送/接收特性可以由S參數指示。S參數可以由輸出電壓相對於輸入電壓在頻率分布中的比率定義，並且可以由dB標度指示。由於只有輸入埠存在於天線中，因此可以使用指示電壓被反射的值的S11參數。S11參數也被稱為反射係數。

當S11參數在特定頻帶中迅速下降時，輸入電壓的反射在對應頻帶中可以被最小化。換句話說，在對應頻帶中發生諧振現象，使得信號的接收或輻射被最優化。另外，S11參數急劇下降意味著信號的反射特性優異，並且迅速下降的曲線的較大寬度意味著天線100顯示寬帶特性。

因此，在圖11的參數測量中使用的天線100顯示在大約60GHz頻帶中-20dB或更高的優異的反射特性。另外，天線100顯示以-10dB為基準的5GHz或更高的寬帶特性。

通過調整扇形的中心角和輻射縫隙的數量，可以自由地設計天線100的反射損耗。

圖12的示例示出當天線100的扇形的中心角以90度實現時的輻射模式。

參考圖12，天線100的輻射模式的旁瓣非常小。這是因為具有相同幅度和相同相位的信號已經被供應到構成天線100的多個波導115。

另外，在形成有天線器件的輻射縫隙的方向顯示出天線100的輻射模式的主瓣。因此，可以確認天線100的優異的方向性，並且峰值增益為大約12dBi，其也是優異的。

另外，在當前的示例中，半功率波束寬度(HPBW)可以是大約30度。然而，通過調整扇形的中心角或輻射縫隙的數量，天線100可以被實現為具有期望的尺寸。

圖13到圖15是根據本公開實施例的天線可以被應用的示例的視圖。

根據本公開實施例的天線100可以具有扇形，並且饋電結構和輻射結構均可以被設置在同一平面。因此，可以容易地進行天線100的設計的變化。因此，使用天線100可以實現具有各種形狀的天線模塊。

參考圖13，多個天線100-1、100-2、100-3和100-4可以被布置在同一平面(xy-平面)，並且天線的扇形的中心可以重合，使得xy-平面中天線的整個形狀可以形成圓形。

例如，當單個天線的扇形的中心角是90度，並且四個單個天線100-1、100-2、100-3和100-4被布置成圓形時，包含多個天線100-1、100-2、100-3和100-4的天線模塊1可以是全向的。

當安裝開關以將功率獨立地供應到每個天線時，功率被選擇性地供應到與要進行通信的方向對應的天線，使得可以形成期望的定向波束模式。

替換地，如圖14中的示例，可以實現在y軸方向堆疊有多個天線100-1、100-2、100-3、100-4、100-5和100-6的、具有圓柱形狀的天線模塊2。

多個天線100-1、100-2、100-3、100-4、100-5和100-6沒有在z軸方向堆疊成一條線，而是偏移預定角度並堆疊。每個天線被偏移預定角度，使得可以以各種方式調整天線模塊2的輻射方向或波束模式的方向。

例如，當第一天線100-1、第二天線100-2、第三天線100-3、第四天線100-4、第五電線100-5和第六天線100-6從底部順序堆疊時，第二天線100-2可以圍繞xy-平面中的天線模塊2的中心C從第一天線100-1沿逆時針方向偏移30度，第三天線100-3可以從第二天線100-2沿逆時針方向偏移30度，第四天線100-4可以從第三天線100-3沿逆時針方向偏移30度，第五天線100-5可以從第四天線100-4沿逆時針方向偏移30度，並且第六天線100-6可以從第五天線100-5沿逆時針方向偏移30度。

當天線100-1、100-2、100-3、100-4、100-5和100-6中的每一個天線具有90度的輻射範圍，並且功率可以獨立地供應到天線100-1、100-2、100-3、100-4、100-5和100-6時，天線模塊2可以覆蓋大約240度的範圍，並且可以在240度範圍內的期望方向上選擇性地輻射無線電波信號。另外，通過以各種方式改變單個天線的輻射範圍的設計、單個天線之間的偏移角度和天線的數量，可以調整天線模塊2的覆蓋範圍。

另外，如同圖13和圖14的示例，當多個天線被布置或堆疊以構成一個天線模塊1或2時，每個天線的輻射角度，即扇形的中心角或輻射縫隙的數量可以被實現成相同的或不同的。

另一方面，根據本公開實施例的單個天線100可以內置在通信設備中。替換地，如上所述，以多個天線100被布置或堆疊的方式配置的天線模塊1或2也可以內置在通信設備中。

在前者的情況下，如圖15的示例所示，天線100-1和100-2可以內置在諸如智慧型電話的行動裝置3中。由於是扇形，天線100-1和100-2可以被容易地安裝在行動裝置3的外側部分。

特別地，包含根據本公開實施例的天線100或多個天線的天線模塊內置在車輛中，並且使車輛之間或者車輛與另一個通信設備或伺服器之間能夠進行通信。在下文中，將描述包含天線100的車輛的實施例。

圖16和圖17是示出根據本公開實施例的車輛的外部的視圖。

參考圖16和圖17，根據本公開實施例的車輛200包括：允許車輛200被移動的車輪201F和201R；形成車輛200的外部的車身202；使車輪201F和201R旋轉的驅動設備(未示出)；使車輛200的內部與外部分開的車門203；向車輛200內部的駕駛者提供車輛200的前方視野的前玻璃204；向駕駛者提供車輛200的後方視野的側視鏡205L和205R。

車輪201F和201R包括設置在車輛200的前面的前車輪201F和設置在車輛200的後面的後車輪201R。設置在發動機蓋207中驅動設備將旋轉力提供給前車輪201F或後車輪201R，使得車輛200可以向前或向後移動。

通過燃燒化石燃料產生旋轉力的發動機或通過從電容器(未示出)供應的電力產生旋轉力的電動機可以被用作驅動設備。

車門203被樞轉地設置在車身202的左側和右側，允許駕駛者在車門203打開時進入車輛200內，並允許車輛200的內部在車門203關閉時與外部隔離。

前玻璃204被設置在車身202的前面，允許車輛200內的駕駛者獲得關於車輛的前方的視覺信息，並且也被稱為擋風玻璃。

另外，側視鏡205L和205R包括設置在車身202左側的左側視鏡205L和設置在車身202右側的右側視鏡205R，並且允許車輛200內的駕駛者獲得關於車身202的側面和後面的視覺信息。

天線100可以安裝在車輛200外部。由於天線100可以被實現為具有超小尺寸和小輪廓，因此如圖16的示例所示，天線100可以安裝在車頂或發動機蓋207的頂部，並且如圖17的示例所示，天線100可以被實現為與設置在後玻璃206的上側的鯊魚鰭天線成一體式。例如，當根據上述圖4的結構以60Hz頻帶為基準設計天線100時，天線100的高度可以被實現為1.0mm，並且扇形的半徑可以被實現為6mm。

另外，兩個或更多的天線100也可以內置在車輛200中。例如，覆蓋前方的天線100可以設置在發動機蓋207上，並且覆蓋後方的天線100可以內置在後備箱208或鯊魚鰭天線中。

天線100的位置或天線100的數量不受限制，並且可以考慮到天線100的使用、車輛200的設計和線性傳播特性來確定天線100的合適位置和天線100的數量。

另外，單個天線100可以內置在車輛200中，或者布置或堆疊有多個天線100的天線模塊1或2也可以內置在車輛200中。在後者的情況下，可以在天線模塊1或2中包含能夠獨立且選擇性地將電力供應到每個天線的開關。

圖18是根據本公開實施例的車輛的控制框圖。圖18的控制框圖示出與車輛的通信有關的配置，並且省略與其它操作例如車輛的驅動和內部環境控制有關的配置。因此，在圖18的控制框圖未示出的元件並不表明該元件被排除在車輛200的元件之外。

參考圖18，車輛200可以包括：通過車輛200內的車輛通信網絡與車輛200內的各種電子設備通信的內部通信單元210；與車輛200外部的終端設備、基站、伺服器或另一個車輛通信的無線通信單元230；以及控制內部通信單元210和無線通信單元230的控制器220。

內部通信單元210可以包括連接到車輛通信網絡的內部通信接口211和對信號進行調製/解調的內部信號轉換模塊212。

內部通信接口211可以通過車輛通信網絡接收從車輛200內的各種電子設備發送的通信信號，並且可以通過車輛通信網絡將通信信號發送到車輛200內的各種電子設備。這裡，通信信號指通過車輛通信網絡發送/接收的信號。

內部通信接口211可以包括通信埠和發送/接收信號的收發器。

內部信號轉換模塊212可以將通過內部通信接口211接收到的通信信號解調成控制信號，並且可以將從控制器220輸出的控制信號解調成模擬通信信號，以通過內部通信接口211發送。

內部信號轉換模塊212可以基於車輛網絡的通信協議將由控制器220輸出的控制信號調製成通信信號，並且基於車輛網絡的通信協議將通信信號解調成可以被控制器220識別的控制信號。

內部信號轉換模塊212可以包括用於存儲執行通信信號的調製/解調的程序和數據的存儲器以及用於根據存儲在存儲器中的程序和數據執行通信信號的調製/解調的處理器。

控制器220控制內部信號轉換模塊212和通信接口211的操作。例如，當接收到通信信號時，控制器220可以確定通信接口是否被另一個電子設備通過通信接口211佔用以及通信網絡是否是空的，控制器220可以控制內部通信接口211和內部信號轉換模塊212以便發送通信信號。另外，當接收到通信信號時，控制器220可以控制內部通信接口211和內部通信轉換模塊212，以便解調通過通信接口211接收到的通信信號。

控制器220可以包括用於存儲控制內部信號轉換模塊212和通信接口211的程序和數據的存儲器以及用於通過執行存儲在存儲器中的程序來產生控制信號並處理數據的處理器。

另外，控制器220還可以被包括在用於對車輛200執行總體控制的電子控制單元(ECU)中，或者可以與ECU分開設置。另外，控制器220可以共享包括在內部通信單元210或無線通信單元230中的處理器。

無線通信單元330可以包括對信號進行調製/解調的收發器331以及將無線電波信號輻射到外部和/或從外部接收無線電波信號的天線100。

收發器231可以包括解調由天線100接收到的無線電波信號的接收器和將從控制器220輸出的控制信號調製成要被發送到外部的無線電波信號的發送器。

無線電波信號可以通過高頻(例如，5G通信方法情況下大約28GHz)載波發送信號。為此，收發器231可以根據從控制器220輸出的控制信號來調製高頻載波以生成發送信號，並且可以解調由天線100接收到的信號以恢復接收信號。

例如，收發器231可以包括編碼器(ENC)、調製器(MOD)、多輸入多輸出(MIMO)編碼器、預編碼器、快速傅立葉逆變換器(IFFT)、並串轉換器(P/S)、循環前綴(CP)插入器、數模轉換器(DAC)和頻率轉換器，以便生成發送信號。

L個控制信號可以通過ENC和MOD被輸入到MIMO編碼器。從MIMO編碼器輸出的M個流由預編碼器進行預編碼，並且被轉換成N個預編碼的信號。通過IFFT、P/S、CP插入器和DAC，預編碼的信號被輸出為模擬信號。通過使用頻率轉換器，從DAC輸出的模擬信號被轉換成RF頻帶，並且被供應到天線100。

收發器231可以包括用於存儲執行通信信號的調製/解調的程序和數據的存儲器以及用於根據存儲在存儲器中的程序和數據執行通信信號的調製/解調的處理器。

然而，上述收發器231的配置僅僅是示例，並且收發器231也可以被實現為具有該示例之外的配置。

車輛200可以通過天線100與內部伺服器或控制中心通信，並且可以發送和接收實時交通信息、事故信息以及關於車輛狀態的信息。另外，車輛200可以通過與另一個車輛的通信發送和接收由設置在每個車輛中的傳感器測得的傳感器信息，可以自適應地處理道路狀況，或者可以收集當事故發生時與事故有關的信息。這裡，設置在車輛200中的傳感器可以包括選自由以下項組成的組中的至少一個：圖像傳感器、加速傳感器、碰撞傳感器、陀螺傳感器、接近度傳感器、轉向角傳感器和車輛速度傳感器。

當在車輛200中設置多個天線100，並且功率能夠選擇性地供應到每個天線100時，控制器220可以確定通信目標方向，並且可以將功率選擇性地供應到與所確定的方向對應的天線100。

儘管已經通過限制性實施例和附圖描述上述實施例，但是本領域普通技術人員可根據上述做出各種校正和修改。例如，即使所述技術以不同於所述方法和/或所述系統的元件順序被執行，結構、設備以及電路以不同於上述方法的形狀被混合或組合，或者元件被其它元件或等效物替換或替代，仍然可實現適當的結果。

因此，其它實施方式、其它實施例和權利要求的等效物屬於將在後面被描述的權利要求的範圍。

根據本公開一方面的天線和具有該天線的車輛，能夠提供一種簡單的結構，在其中饋電單元和輻射單元被設置在同一平面中，使得不需要額外的饋電單元的設計。

另外，輻射角可以被調整，從而允許根據天線的使用容易地改變天線的設計。

儘管已經示出和描述本公開的一些實施例，本領域技術人員應當理解，在不偏離本公開的原理和精神的情況下，在這些實施例中可以做出改變，該公開的範圍在權利要求和它們等效物中被限定。