建筑天线的制作方法

建筑天线
1.通过引用并入
2.pct请求表作为本技术的一部分与本说明书同时提交。本技术要求其在同时提交的pct请求表中确定的利益或优先权的每份申请均通过引用整体并入本文并用于所有目的。


背景技术：

3.某些公开的实施方式提供允许跨越建筑物中的窗户的高带宽无线通信的天线系统和/或窗户结构。这些窗户天线系统可以提供穿透玻璃的无线通信。因此，建筑物外的个人和/或系统可通过附近建筑物内的天线系统进行无线接入。在一些情况下，天线和窗户系统与蜂窝运营商的基础设施协同工作，或作为其部分替代品。有时包括在天线系统中的组件的实例包括物理天线、收发器或无线电，以及被配置为安装有竖框或其他紧靠窗户的建筑物结构的外壳。在一些情况下，外壳在安装后将天线固定在窗户附近或靠着窗户。在一些情况下，天线系统与可电切换的窗户和/或具有低辐射涂层的窗户协同工作。在一些情况下，此类窗户被修改以促进电磁能量从天线或向天线传输并通过窗户传输。
4.所公开的天线系统可以在建筑物内部提供额外的覆盖范围(超出蜂窝运营商本身提供的覆盖范围)和/或提供或补充蜂窝运营商在建筑物外部(通常靠近建筑物)提供覆盖和容量的能力，例如，在距离建筑物约一百米内，有时在视线范围内。在一些情况下，配备有如本文所述的天线系统的建筑物可用作蜂窝塔。在一些情况下，配备有如本文所述的天线系统的建筑物可用作到另一建筑物(诸如，没有到蜂窝系统的回程或其他有线链接的建筑物)的无线中继或链接。
5.5g等高速、高频通信协议在被广泛接受和部署之前面临着诸多挑战。例如，与低频通信频段相比，高频段需要更多的天线和更高的天线密度。例如，据估计，在给定面积内部署5g蜂窝服务所需的天线数量是为4g提供相同水平蜂窝服务所需的天线数量的两倍多。可以在建筑物或建筑物的一部分中提供如本文所述的一些蜂窝天线。挑战之一是更高频率的通信，例如5g频谱，虽然能够以更高的速率承载更多数据，但通常是站点线路，因为它们被物理障碍物阻塞或以其他方式衰减。
6.例如，可以考虑在城市峡谷中提供5g覆盖，诸如纽约曼哈顿或新加坡等主要大都市区的街道；5g服务将需要许多天线来提供足够的覆盖范围和足够的容量。电线杆等公共空间不足，运营商可以在其中部署天线以提供足够的5g覆盖和容量。此外，获得对这么多不同的公共部署结构的接入可能极其昂贵和/或难以实现。此外，部署在这么多的外部结构上的这么多的天线可能不美观。
7.使用沿城市峡谷排列的私人建筑为5g天线提供位置解决了其中的许多挑战。但遗留的问题包括在此类建筑物中和建筑物上为5g天线寻找位置。一种选择是在建筑物的外部，但这可能会带来后勤障碍和美学问题。即使在建筑物内，布局和美学也是一个问题，更不用说开发此类技术的所有技术障碍。
8.不幸的是，5g和其他高频协议容易受到衰减的影响。5g通信协议，特别是由于它使
用高频段，诸如在大约6到30ghz的范围内，可能特别容易受到衰减的影响。衰减可能由诸如墙壁中的钢筋混凝土、建筑物墙壁和地板中的铝涂层绝热层、玻璃上的低辐射膜以及玻璃上的其他无源或有源层(诸如，玻璃上的热致变色、光致变色和电致变色涂层)等结构引起。这类涂层通常包括金属和金属氧化物，它们在无线通信频带中表现出高衰减。这在4g中已经是个问题，而随着5g更高频段的出现，问题更加严重。为了解决衰减问题，可以在建筑物中提供诸如中继器之类的有源元件。例如，蜂窝中继器可以设置在使无线信号衰减的墙壁、窗户、地板和/或天花板上或附近。然而，这类中继器通常相对较大和/或在美学上欠佳。它们还可能需要对建筑物结构元件进行不当修改，从而使其难以大规模部署。


技术实现要素：

9.为了解决这些问题，即使在实施诸如5g蜂窝的高频协议时，也可以采用天线系统以相对较小的衰减跨窗户收发(即，发送和/或接收)电磁通信信号。在一些情况下，这部分是通过在电磁信号将通过的窗户上或附近布置天线来实现的。在一些情况下，通过选择性地移除窗户上的衰减层或材料，诸如低辐射涂层的部分和/或诸如电致变色装置的光可切换装置，进一步促进了通信。涂层移除可以通过激光消融来完成，例如，在安装窗户之后。所得窗户可能仅在窗户的特定位置，例如在窗户的边缘处移除了衰减涂层。在一些情况下，材料被移除以创建移除和未移除材料的图案，允许通过窗户的电磁能量的无源修改。例如，这类图案可以被构造为集中、传播、引导、极化等电磁能量。应当清楚的是，从窗户选择性移除的材料通常是导电体，诸如银或氧化铟锡。因此，所得图案提供了电磁信号更容易通过的未涂覆绝缘体(玻璃、聚合物或其他电介质)区域。
10.应当注意，在描述本文公开的蜂窝协议时，经常使用5g作为实例。然而，所公开的实施方式可以涉及任何无线通信协议或协议的组合。
11.在各个方面，本文描述的天线系统和相关联结构与电致变色窗户一起使用，诸如在2019年5月21日提交的美国临时专利申请号62/850,993号中描述的，所述申请通过引用整体并入本文。在各个方面，本文描述的天线系统和相关联结构与集成玻璃单元(integrated glass unit,igu)、通信网络、配电系统、辅助建筑服务(例如，暖通空调(hvac)、照明和/或安全系统)、无线通信系统和/或乘员舒适系统(例如，也在美国临时专利申请号62/850,993中描述的)一起使用。
12.根据一些实施方式，一种用于收发射频(radio frequency,rf)信号的系统包括(a)具有第一表面的窗户，所述第一表面当安装在建筑物中时面向建筑物内部，以及(b)天线布置，所述天线布置被配置为附接到靠近第一表面的结构；其中天线布置包括一个或多个辐射元件，所述辐射元件被配置为通过窗户收发rf信号。
13.在一些实例中，窗户可以包括设置在第一表面上和/或平行于第一表面的表面上的涂层。在一些实例中，光可切换装置可以是电致变色装置。在一些实例中，涂层可以是低辐射涂层或抗反射涂层。在一些实例中，涂层可以不包括靠近辐射元件的区域。在一些实例中，区域可以小于第一表面的面积的约2％。在一些实例中，区域可以通过从区域移除一部分涂层来形成。在一些实例中，移除可以被配置为产生移除和未移除材料的图案，所述图案允许通过窗户的电磁能量的无源修改。在一些实例中，图案可以被构造为集中、扩散、引导和/或极化电磁能量。在一些实例中，移除可以被配置用于促进蜂窝信号的接收。在一些实
例中，促进蜂窝信号的接收可以包括调谐无线电接收器的接收特性，和/或限定区域的形状、大小和/或位置。在一些实例中，移除可以通过选择性地移除靠近辐射元件的材料来减少衰减。在一些实例中，涂层可以从双窗格集成玻璃单元的s1、s2、s3和/或s4表面移除。在一些实例中，涂层可以包括导电、半导电、介电和/或绝缘材料。在一些实例中，移除的材料可以包括透明金属氧化物和/或导电聚合物或凝胶。在一些实例中，移除可以包括光学技术、机械技术、热技术、化学技术或将区域暴露于等离子体中的一种或多种。在一些实例中，光学技术可以包括激光消融。在一些实例中，化学技术可以包括蚀刻、溶解、反应、氧化或还原。在一些实例中，移除可以在安装窗户之后使用便携式装置执行。在一些实例中，便携式装置可以采用聚焦激光消融来选择性地移除材料。在一些实例中，移除可以在窗户安装在建筑物中之后执行。
14.在一些实例中，天线布置可以在窗户安装在建筑物中之后附接。在一些实例中，建筑物通过天线布置的改造可以实现建筑物外部和/或内部的蜂窝覆盖。在一些实例中，蜂窝覆盖可以包括5g蜂窝覆盖。
15.在一些实例中，建筑物结构可以是窗框结构。
16.在一些实例中，建筑物结构可以是竖框。在一些实例中，竖框帽可以与竖框一起设置，竖框帽包括竖框帽主体和至少一个天线翼。在一些实例中，竖框帽可以被配置为固定地附接到垂直竖框。在一些实例中，竖框帽可以被配置为包括一个或多个用于将竖框帽固定地附接到垂直竖框的抓握部分。在一些实例中，一个或多个抓握部分可以包括卡扣配合机构。在一些实例中，竖框帽主体可以基本上是细长的，沿着平行于竖框纵向轴线的轴线延伸。在一些实例中，竖框帽主体在垂直于竖框的纵向轴线的平面中的横截面可以基本上是l形的。在一些实例中，竖框帽可以支撑两个或更多个天线翼。在一些实例中，至少一个天线翼的纵向长度可以大于至少一个天线翼的横向宽度。在一些实例中，至少一个天线翼的纵向长度与横向宽度之间的比率可以大于2。在一些实例中，至少一个天线翼的纵向长度与横向宽度之间的比率可以大于5。在一些实例中，至少一个天线翼的纵向长度可以小于至少一个天线翼的横向宽度。在一些实例中，至少一个天线翼的纵向长度与横向宽度之间的比率可以小于0.5。在一些实例中，至少一个天线翼的纵向长度与横向宽度之间的比率可以小于0.2。在一些实例中，至少一个天线翼可以包括上面形成有一个或多个辐射元件的玻璃基板。在一些实例中，至少一个天线翼可以是基本上透明的。在一些实例中，至少一个天线翼可以使用由低碱薄玻璃或熔融拉制玻璃构成的玻璃形成。在一些实例中，玻璃可以被配置为用于至少一个天线翼的第一玻璃基板。在一些实例中，天线翼可以包括第二玻璃基板。在一些实例中，第一玻璃基板和第二玻璃基板可以层压在一起。在一些实例中，辐射元件可以设置在第一玻璃基板与第二玻璃基板之间。在一些实例中，辐射元件可以蚀刻在第一玻璃基板和第二玻璃基板中的一个上和/或掩埋在用于配合第一玻璃基板和第二玻璃基板的层压粘合剂中。在一些实例中，辐射元件可以从玻璃上的一个或多个透明涂层激光蚀刻。在一些实例中，透明涂层可以包括导电金属氧化物涂层。在一些实例中，至少一个天线翼可以被配置为避免与窗户玻璃形成对比。在一些实例中，至少一个天线翼可以是不透明的。在一些实例中，至少一个天线翼可以被配置为包括对射频(rf)信号基本上透明的大体不透明的遮蔽材料、油漆、墨水或其他材料。在一些实例中，遮蔽材料可以仅施加于天线翼覆盖区所在的位置。在一些实例中，遮蔽材料可以沿着玻璃基板的整个侧面或在玻璃基板的所有四个
侧面周围施加，以掩盖竖框帽和/或至少一个天线翼的视觉影响。在一些实例中，竖框帽可以包括从竖框帽主体的近端部分延伸到竖框帽主体的远端部分的通风口。在一些实例中，至少一些通风口可以不延伸穿过竖框帽主体的整个长度。在一些实例中，在竖框帽主体的近端部分处，通风口可以被配置为提供空气入口以冷却竖框帽和/或容纳在其中的通信电子设备，并且在竖框帽主体的远端部分处包括出口以方便排气。在一些实例中，至少一些通风口可以被配置为包括强制空气冷却装置。
17.在一些实例中，天线布置还可以包括与辐射元件电通信的无线电。在一些实例中，天线布置可以被配置为以两个极化状态收发射频信号。在一些实例中，单个导电辐射元件可以提供两个正交极化状态并且天线布置包括两个端口和两个收发器以提供具有两个不同极化状态的信号。在一些实例中，天线布置可以具有与移除了涂层的窗户的区域对准的基本上平坦的表面。在一些实例中，基本上平坦的表面可以基本上平行于第一表面。
18.在一些实例中，天线布置可以具有多输入多输出(multiple-input multiple-output,mimo)配置。
19.根据一些具体实现，一种收发射频(rf)信号的方法包括：(a)在建筑物中设置窗户，所述窗户具有面向建筑物内部的第一表面；(b)将天线布置附接到与第一表面相邻的建筑物结构上；其中天线布置包括一个或多个辐射元件，所述辐射元件被配置为通过窗户收发rf信号。
20.在一些实例中，窗户可以包括设置在第一表面上和/或平行于第一表面的表面上的涂层。在一些实例中，光可切换装置可以是电致变色装置。在一些实例中，涂层可以是低辐射涂层。在一些实例中，涂层可以不包括靠近辐射元件的区域。
21.在一些实例中，天线可以被配置为提供建筑物外部的蜂窝覆盖。在一些实例中，蜂窝覆盖可以包括5g蜂窝覆盖。
22.在一些实例中，结构可以是窗框结构。
23.在一些实例中，结构可以是竖框。
24.在一些实例中，天线还可以包括连接到辐射元件的无线电。
25.在一些实例中，天线可以具有多输入多输出(mimo)配置。
26.根据一些具体实现，系统包括多个窗户天线，每个窗户天线被配置为使用空间滤波和/或其他波束成形技术通过相应的窗户向或从特定位置收发无线射频(rf)信号。每个相应的窗户具有第一表面，所述第一表面当安装在建筑物中时面向建筑物内部，每个窗户天线被配置为附接到第一表面附近的结构，并且窗户天线包括一个或多个辐射元件，所述辐射元件被配置为通过窗户收发rf信号。
27.在一些实例中，波束成形技术可以采用有源干扰、零点成形和/或其他技术。
28.在一些实例中，波束成形技术可以形成针对用户设备的位置定制的复杂信号峰值和零区域。在一些实例中，信号峰值可以形成在需要通过具有信号峰值的信道进行通信的装置的位置处，和/或空区域形成在没有通过信道进行通信的其他装置所在的位置处。在一些实例中，提供峰值和零区域所需的信号调整可以在数字和/或模拟域中进行。在一些实例中，可以对从各个天线发射的rf信号的相位、幅度和/或其他特性进行模拟域中的调整。
29.根据一些实施方式，窗户天线系统包括：(a)窗户；(b)靠近窗户设置的导电天线辐射元件；(c)收发器；(d)与收发器电耦合的补偿电路，用于调整窗户与导电天线辐射元件之
间的相互作用。
30.在一些实例中，辐射元件可以包括贴片天线元件。
31.在一些实例中，补偿电路可以促进通过窗户的传输。
32.在一些实例中，补偿电路可以并入收发器中。
33.在一些实例中，补偿电路可以与收发器分开。在一些实例中，补偿电路可以灵活地或可调谐地配置用于部署在具有多种物理参数的窗户上。在一些实例中，物理参数可以包括天线辐射元件与窗户的至少一个反射表面之间的间隔距离。在一些实例中，物理参数可以包括影响反射信号的幅度的玻璃涂层的物理特性。
34.在一些实例中，补偿电路可以被配置为调谐它施加到导电天线元件的补偿信号，以考虑针对导电天线元件与至少一个反射表面之间的不同距离的反射信号的飞行时间差异。
35.在一些实例中，窗户可以包括物理参数的指示符，所述指示符被配置为由补偿电路或相关联的处理模块读取。在一些实例中，指示符可以包括条形码、qr码或rfid中的一个或多个。
附图说明
36.图1示出了根据实施方式的建筑物的窗户结构的一部分，所述窗户结构包括沿相邻边缘通过包括竖框帽的竖框接合的第一窗框和第二窗框。
37.图2到图4图示了根据各种实施方式的竖框帽的实例特征。
38.图5以横截面示意性地示出了竖框帽、竖框以及第一窗框和第二窗框的一部分。
39.图6和图7示出了根据另一实施方式的竖框帽。
40.图8和图9示出了根据又一实施方式的竖框帽。
41.图10和图11示出了根据又一实施方式的竖框帽。
42.图12示出了根据另一实施方式的竖框帽。
43.图13a和图13b示出了根据进一步实施方式的竖框帽的横截面形状。
44.图14示出了一个实施方式，其中安装到竖框的竖框帽包括带有集成天线的竖框帽主体。
45.图15示出了未涂覆区域的形状的实例。
46.图16示出了窗户天线系统，其中贴片天线元件1605位于双窗格窗户附近并基本上平行于双窗格窗户。
47.图17示出了设置在竖框上并包括双窗格窗户和设置在天线外壳上的贴片天线元件的窗户天线系统。
48.图18是框架结构的一部分的简化视图，提供了几个竖框来支撑立面或其他建筑物外部结构上的窗户。
具体实施方式
49.在一些实施方式中，天线系统可以被配置为将天线保持在窗户上或紧密靠近窗户，例如在一厘米内。天线可以在基本上平坦或弯曲的玻璃基板上。天线和窗户的紧密靠近可以与窗户的修改相结合，这减少了电磁能量穿过窗户的衰减，促进了天线在窗户外部(诸
如，在建筑物外部的区域中的窗户)提供无线通信覆盖的能力。如所解释的，天线系统可以具有各种配置并且可以安装在建筑物中的各个位置。它也可以通过各种方式附接到建筑物结构上。其中一些描述如下。在某些实施方式中，天线系统被提供为竖框帽。
50.图1示出了包括第一窗框101和第二窗框102的建筑物窗户结构的一部分100。窗框101和102彼此相邻，例如安装在框架系统中，通过垂直竖框103沿相邻边缘固定就位。垂直竖框103为第一窗框101和第二窗框102提供结构支撑。在典型的框架系统中，有一系列这类垂直和水平竖框；本文描述的天线系统可以安装在垂直或水平竖框上。在图1中，为简单起见，仅描绘了垂直竖框的一部分。在一些实施方式中，垂直竖框103形成围绕第一窗框101和第二窗框102的框架的一部分。例如，这类框架可以由多个这类垂直竖框和多个水平竖框组成。在一些实施方式中，垂直竖框103还用作其中可以提供电源和/或数据通信布线或电缆的导管或通道，例如用于本文描述的天线系统和/或电致变色窗户和/或透明显示器作为和/或用于如名称为“building network”的美国专利公开2020-0150508中所描述的建筑网络，所述专利公开于2019年10月25日提交，转让给本发明的受让人，并在此通过引用整体并入本技术。
51.在图1所示的实施方式中，第一窗框101和第二窗框102可以被认为是个单玻璃窗格。然而，第一窗框和第二窗框中的一个或两个可以是绝缘玻璃单元(insulated glass unit,igu)的内侧窗框。参考图1的视图aa，igu可以包括具有第一(外侧)表面s1和第二(内侧)表面s2的第一窗格。在一些具体实现中，第一表面s1面向外部环境，诸如室外或外部环境。igu还包括具有外侧表面s3和内侧表面s4的第二窗格。在一些具体实现中，第二窗格206的第二表面s4面向内部环境，诸如家庭、建筑物或车辆的内部环境，或家庭、建筑物或车辆内的房间或隔间。
52.它们可以是层压板的一部分，所述层压板是独立的窗框或igu的窗框(例如，内侧窗框)。在一些实施方式中，第一窗框101和第二窗框102(或对应igu的一个或多个窗格)上具有一个或多个衰减涂层，诸如功能涂层。例如，在一些实施方式中，玻璃涂覆有低辐射材料，使得玻璃可被称为低辐射(即，低e)玻璃。在一些实施方式中，作为低辐射材料的补充或替代，玻璃涂覆有功能性装置涂层，诸如电致变色装置涂层。在igu中，这类涂层可以位于igu玻璃窗框的一个或多个表面上。
53.如图1所示，竖框帽104安装在建筑物内部的垂直竖框103上。玻璃窗框101和102的面向建筑物内部的表面将是双窗格igu的表面4(使用上文所述的窗户业界公认的命名法)。示例性竖框帽104的实例特征在图2、图3、图4和图5中更详细地示出，其中可以观察到竖框帽104包括竖框帽主体105以及天线翼106和107。竖框帽主体105可以基本上是细长的，沿着平行于垂直竖框103的纵向轴线的轴线延伸。竖框帽可以仅具有一个天线翼，例如当仅需要一个时，和/或紧靠墙壁的窗户边缘上的竖框可以仅能够容纳竖框一侧上的天线翼。
54.图5以横截面示意性地示出了在通过竖框帽104包括天线翼106和107的区域的水平面(即垂直于垂直竖框103的纵向轴线的平面)中竖框帽104、垂直竖框103以及第一窗框101和第二窗框102的一部分。在图5中，可以看出竖框帽主体105的横截面基本上是u形的。也就是说，竖框帽主体105具有三个主要竖框帽主体部分108a、108b和108c，每个被布置为与垂直竖框103的三个面的对应部分齐平。
55.在图1、图2、图3、图4和图5所示的实施方式中，天线翼106和107在相对侧上远离竖
框帽主体105延伸。这些实例中的天线翼106和107在形状上基本上是平面和矩形的(当垂直于窗框101和102的垂直平面观察时)。在图示的实例中，天线翼106和107被布置为靠在各个窗框101和102的相邻表面上。如从图4中可看出，多个天线元件109a和109b可以分别设置在天线翼106和107的面向窗框的表面上。因此，天线翼106和107可以用作天线元件109a和109b的相应支撑件。天线翼106和107的天线元件109a和109b，连同容纳在竖框帽主体105(用作通信组件的保护外壳)中的通信组件(诸如，收发器或无线电)一起，可以构成天线系统。在替代实施方式中，天线翼具有玻璃基板，其上形成有一个或多个天线；天线翼可以基本上是透明的。在一个实施方式中，从玻璃上的一层或多层透明涂层(例如，透明导电金属氧化物涂层)激光蚀刻天线。在这类实施方式中，想要天线翼与窗户玻璃具有尽可能小的对比度，以便不会被建筑物居住者或从建筑物外看窗户的人注意到。
56.如从图2和图3中可看出，竖框帽主体105可以包括在平行于竖框103的纵向轴线的方向上延伸的多个通风口111。图示的多个通风口可以从竖框帽主体105的近端部分(图2和图3的前景)延伸到远端部分(分别是图2或图3的背景)。替代地或补充地，至少一些通风口111可以不延伸通过竖框帽主体105的整个长度。在图2和图3中描绘的实施方式中，竖框帽主体105的近端部分处的通风口111可以被配置为提供进气以冷却竖框帽(例如，冷却通信组件，诸如容纳在其中的收发器或无线电)并在竖框帽主体105的远端部分包括一个出口(未示出的通风口)以促进空气排出。在一些实施方式中，竖框帽由被动的对流空气流冷却，其中空气进入竖框帽主体105的下部部分处的通风口111，并随着空气从通信中吸收热量而自然上升并通过竖框帽主体105的上部部分处的通风口逸出，从而使较冷的空气通过最下方的通风口被吸入竖框帽中。然而，在其他实施方式中，通风口的定位可以不同。例如，在一些实施方式中，进气和排气可以发生在竖框帽主体的同一端部。在一些实施方式中，竖框帽可以不完全是被动的，即诸如风扇之类的主动装置可以被配置为驱动空气移动通过竖框帽主体105。
57.如从图1到图5中可看出，竖框帽104附接到垂直竖框103。不同的附接方法是可能的。在一些实施方式中，竖框帽104抓握垂直竖框103。例如，在一些实施方式中，竖框帽104通过干涉配合安装到垂直竖框103。因此，在一些实施方式中，竖框帽104被配置(即，尺寸确定)为用于与垂直竖框103的特定设计干涉配合。在一些实施方式中，竖框帽104包括一个或多个用于抓握垂直竖框103的抓握部分。在一些实施方式中，一个或多个抓握部分是可调整的，以便能够抓握垂直竖框103。在一些实施方式中，一个或多个抓握部分包括偏置机构(诸如，弹簧机构)，以便能够抓握垂直竖框103。在一些实施方式中，一个或多个抓握部分包括能够抓握垂直竖框103的柔性、可变形和/或弹性元件。抓握部分可以包括卡扣配合机构，例如竖框帽主体的u形可以紧密地配合在竖框上，并且可以包括配合到竖框凹槽中的特定突起，反之亦然。
58.在一些实施方式中，竖框帽104固定地附接到垂直竖框103。例如，竖框帽104可以用螺栓或螺纹连接或铆接到垂直竖框103。在一些实施方式中，竖框帽粘合地附接到竖框。可以在不刺穿幕墙为建筑物制造的气密密封件的情况下进行这类附接，即仅在内部设置的竖框中制造小孔以容纳螺栓、螺钉或铆钉。在其他实施方式中，竖框帽104焊接到垂直竖框103。在一些实施方式中，竖框由pvc或其他聚合材料制成，例如挤出而成的pvc或其他聚合材料。超声波焊接可以用于将竖框帽附接到这类pvc或聚合材料竖框上。
frequency,rf)信号基本上透明但通常对可见光不透明的遮蔽材料、油漆、墨水或其他材料来遮蔽天线翼。遮蔽材料可以仅在天线翼覆盖区所在的位置或沿着玻璃的整个侧面或例如在玻璃的所有四个侧面周围施加，以掩盖竖框帽和特别是天线翼的视觉影响。
67.然而，在一些实施方式中，天线翼的至少一部分可以是半透明或透明的，例如，因为它们包括半透明或透明材料，诸如玻璃或透明聚合物。
68.例如，图10和图11图示了竖框帽404，竖框帽404包括竖框帽主体405以及天线翼406和407，竖框帽主体405具有与竖框帽主体305基本上相同的形状，天线翼406和407具有与天线翼306和307基本上相同的形状。然而，天线翼406和407与天线翼306和307的不同之处在于天线翼406和407包括透明材料，诸如玻璃，使得天线翼406和407基本上是透明的。结果，与不透明的天线翼相比，天线翼可能明显更小。当竖框帽安装到竖框上时，透明天线翼在功能上可能是不可见的，这样，不经意的观察者通常不会注意到透明天线翼的存在，除非观察者的焦点直接被吸引到天线翼上。
69.透明天线翼可以使用例如低碱薄玻璃形成，诸如eagle xg tm
或类似的熔融拉制玻璃，可从美国纽约州康宁市的康宁公司购得。这类玻璃可以用作天线翼的基板，上面形成有一个或多个基本上透明的天线。天线翼可以包括附加的玻璃基板，其中两个基板彼此层压。在这类实施方式中，天线翼中的天线可以在两个玻璃基板之间，例如蚀刻在基板中的一个上和/或埋在用于配合两个基板的层压粘合剂中。
70.图12图示了另一替代竖框帽504，竖框帽504包括竖框帽主体505以及天线翼506和507，竖框帽主体505具有与竖框帽主体405基本上相同的形状，天线翼506和507具有与天线翼406和407基本上相同的形状。天线翼506和507基本上是透明的，因为它们由透明材料制成，诸如玻璃。同样，比与不透明的天线翼相比，天线翼506和507明显更小。然而，由于蚀刻到天线翼506和507上的可辨别天线图案，天线翼506和507可能比天线翼406和407更明显。
71.在一些实施方式中，竖框帽采用与图1到图12中图示的那些不同的形状。例如，图13a图示了安装在垂直竖框603上的竖框帽604的横截面形状。竖框帽604包括竖框帽主体605和单个天线翼606。竖框帽主体605在水平面(即，垂直于竖框603的纵向轴线)的横截面基本上是l形的。更具体地，在图示的实例中，竖框帽主体605具有两个主要竖框帽主体部分607a和607b，竖框帽主体部分607a和607b被配置为邻近垂直竖框603的两个面的对应部分，使得竖框帽主体605围绕垂直竖框603(对应于图13中横截面中的竖框603的顶点)的边缘配合。天线翼606在一侧远离竖框帽主体605延伸，与相应的窗框601的表面齐平。如图13a中可看出，多个天线元件608设置在天线翼606的面向窗框的表面上。可以是竖框帽604的近似镜像的第二竖框帽704可以安装在垂直竖框603的相对侧上。l形竖框帽可以单独使用，例如在墙壁边缘的竖框处，其中另一侧没有相邻的窗户或竖框的另一侧未暴露。
72.作为另一实例，图13b示出了安装在垂直竖框603上的矩形竖框帽604的横截面形状。竖框帽604包括竖框帽主体605和单个天线翼606。竖框帽主体605在水平面(即，垂直于竖框603的纵向轴线)的横截面基本上是矩形的。更具体地，在图示的实例中，竖框帽主体605具有与垂直竖框603的与窗框601正交的面的对应部分相邻的第一表面，以及与灯601相邻的第二表面。天线翼606在一侧远离竖框帽主体605延伸，与相应的窗框601的表面齐平。多个天线元件608可以设置在天线翼606的面向窗框的表面上。可以是竖框帽604的近似镜像的第二竖框帽704可以安装在垂直竖框603的相对侧上。
73.在一些实施方式中，竖框帽不包括天线翼。在一些实施方式中，天线替代地附接到或集成到竖框帽主体中。例如，图14示出了一个实施方式，其中安装到竖框803的竖框帽804包括带有集成天线806a和806b的竖框帽主体805。当竖框帽804安装在竖框803上时，天线806a和806b位于竖框帽主体805的邻近或接触窗户的窗框801和802的面上。因此，从建筑物居住者的角度来看，天线被隐藏起来。天线806可能对建筑物外部的人可见，或者，对rf频率透明但半透明或不透明的遮蔽材料可能遮蔽天线806。在其他实施方式中，天线806被着色以匹配竖框帽，使得对于建筑物外部的人可见的竖框帽的部分无法辨别明显的天线结构。
74.设想天线可以附接到或集成到竖框帽的(例如，竖框帽主体的)任何部分或面，特别是当竖框帽安装在竖框时与窗框相邻、面对或接触的部分或面。在一些实施方式中，竖框帽包括附接到天线翼或与天线翼集成的天线和附接到竖框帽主体或与竖框帽主体集成的天线。更多不同的竖框帽形状是可能的。例如，竖框帽主体的横截面形状和尺寸可以被配置或选择以安装到特定形状和/或尺寸的竖框。例如，在一些实施方式中，竖框帽的一个或多个表面被弯曲以适应竖框的曲率。在一些实施方式中，竖框体的横截面形状沿着竖框体的纵向长度变化以适应横框横截面形状的变化。
75.尽管图1到图13中所示的天线翼在形状上基本上是矩形的(当垂直于窗框的垂直平面观察时)，应当理解，其他天线翼形状也是可能的。例如，天线翼可以具有直边或弯曲边，并且形状可以是规则的或不规则的。天线翼的形状可以是三角形、四边形、五边形或六边形，或者具有任何其他数量的边。四边形天线翼在形状上可以是矩形(例如，长方形或正方形)、斜方形、梯形或菱形。
76.在某些实施方式中，天线翼平行于竖框帽的长轴(即，纵向轴线)定向。在某些实施方式中，天线翼垂直于竖框帽的长轴(即，纵向轴线)定向。在又一些实施方式中，天线翼相对于竖框帽的长轴(即，纵向轴线)倾斜。
77.在一些实施方式中，天线翼不具有较长(即，主)轴，例如它们是正方形的。一般来说，想要使天线翼的覆盖区最小化，因为它们被配置(例如，布置)为在窗户的可视区域中。在某些实施方式中，天线翼的长度为其宽度的至少5倍或至少10倍，以最小化它们的视觉影响。在这类实施方式中，天线翼可以沿着窗框边缘的大部分垂直或水平地配置(例如，布置)，与竖框帽成直线或与之正交。
78.在一些实施方式中，诸如图1到图13所示，天线翼基本上是平面的。然而，天线翼垂直于窗框平面的轮廓也可以是非平面的。
79.每个天线翼的尺寸相对于天线翼延伸穿过其一部分的窗框的尺寸通常较小。特别地，每个天线翼的表面积(当垂直于窗框的平面观察时)相对于窗框的表面积通常较小。例如，窗框的表面积可以是天线翼的表面积的至少50倍或至少100倍。
80.应当理解，天线翼的一维的比例可以与天线翼延伸穿过其一部分的窗框的对应尺寸的比例相比较。例如，在一些实施方式中，天线翼可以沿着窗框的第一侧的大部分(例如，整个)长度延伸。然而，在这类实施方式中，天线翼的宽度可以有利地相对于窗框的第二侧的长度较小，第二侧基本上垂直于第一侧延伸，使得天线翼的总表面积相对于窗框的总表面积保持较小。
81.在一些实施方式中，天线翼可移除地或可调整地安装到竖框帽主体。例如，天线翼和竖框帽主体可以制造为单独的组件，并且天线翼可以在将竖框帽主体安装到竖框之前或
之后附接到竖框帽主体。
82.在一些实施方式中，天线翼通过夹具附接到竖框帽主体。夹具可以提供天线翼与竖框帽主体之间的电连接，用于在天线翼中的天线与竖框帽主体中的电子器件之间传输信号。例如，夹具可以包括被配置为与天线翼连接的电连接柱或弹簧针。可移除的天线翼可以允许更换或维护天线而无需移除整个竖框帽和/或与定位元件一致(如果存在)，如上所述。
83.在一些实施方式中，天线翼被布置为当竖框帽安装在竖框上时靠着(即，直接接触)对应的竖框。在其他实施方式中，天线翼与窗框的表面间隔开(使得在天线翼与窗框表面之间存在气隙)例如小距离，诸如至少1mm，或至少5mm，或至少1cm。天线翼与窗框表面之间的间距可以由竖框帽主体确定，例如由竖框帽主体的形状和尺寸确定。在一些实施方式中，天线翼与窗框表面之间的间距是可调整的。
84.在一些实施方式中，每个竖框帽支撑两个或更多个天线翼。例如，在一些实施方式中，每个竖框帽支撑两个或更多个彼此垂直(即，纵向)间隔开的天线翼。在一些实施方式中，每个竖框帽支撑两个或多个沿窗框的单个(即，相同)边缘彼此间隔开的天线翼。在其他实施方式中，多个竖框帽可以安装在单个竖框上以使得能够沿着窗框的单个(即，相同)边缘放置多个天线翼。
85.应当理解，尽管上文的讨论主要涉及将竖框帽安装到垂直竖框上，但是所有这类竖框帽也可以安装到水平竖框以便沿着窗框的水平边缘布置天线翼。因此，应当理解，所有对“垂直”和“垂直地”的引用都可以由“水平”和“水平地”替代，反之亦然。实际上，本文公开的所有竖框帽都可以安装到相对于水平或垂直方向以任何角度倾斜的竖框上。
86.本文公开的竖框帽使天线(通过天线翼)能够通过竖框安装到窗户结构上。天线在天线翼中的放置，每个天线翼都延伸穿过对应窗框的相应部分，使得信号能够跨(即，通过)窗框无线地发送和/或接收。在一些实施方式中，这使得诸如蜂窝网络信号之类的通信信号能够跨(即，通过)窗框被收发。通过将竖框帽和对应的天线翼安装在建筑物内部的竖框上，还可以保护天线免于暴露于建筑物外部的因素(即，天气)。此外，在一些实施方式中，使用竖框帽将天线安装到窗户使得天线能够以最少结构修改或不需要结构修改的方式改造到现有的窗户结构。例如，使用竖框帽将天线安装到现有的窗户结构上使得能够在建筑物的内部和外部之间传输通信，同时避免需要在建筑物的内部与外部之间穿过现有的墙壁或竖框钻孔。
87.在图1到图13所示的实施方式中，竖框帽主体容纳通信组件，诸如收发器或无线电，用于通过相应天线翼中的天线发送或接收通信信号。在一些实施方式中，无线电是可配置的，诸如如专利申请号pct/us20/32269中所描述的虚拟无线电接入网络(virtual radio access network,vran)收发器。
88.安装了本文所述的竖框帽的建筑物可以包括其中集成竖框帽的通信基础设施。例如，通信基础设施可以包括高速光纤建筑物通信网络，包括多个网络交换机、控制面板和/或建筑物装置。这类通信基础设施的细节在2020年5月21日提交的题为“建筑物中控制覆盖的天线系统(antenna systems for contrlled coverage in buildings)”的专利申请号pct/us20/32269和美国临时专利申请号62/977,001、62/978,755和63/027,452中有所描述，所述申请的公开的全部内容在此并入本技术。
89.在一些实施方式中，建筑物的通信基础设施例如通过诸如高速光纤线路的回程连
接到外部网络。外部网络可以是外部蜂窝网络，诸如3g、4g或5g网络。因此，通过集成到建筑物的通信基础设施中，竖框帽也可以连接到外部网络。在一些实施方式中，竖框帽的天线用于将与外部网络的无线连接通过窗户扩展到建筑物外部。例如，竖框帽的天线可以用于将回程提供的5g蜂窝网络覆盖范围扩展到建筑物外部周围的区。
90.尽管上述实施方式设想将天线结构附接到竖框，但可以使用其他建筑物结构组件代替竖框。通常，这类建筑物结构组件邻接或靠近窗户。在一些情况下，这类结构组件是建筑物的永久性元件，诸如在建造期间提供的元件。实例包括墙、隔墙(例如，办公室空间隔墙)、门、梁、楼梯、立面、模制件和横梁等。在各种实例中，建筑物结构元件位于建筑物或房间周边上。在一些情况下，天线安装在固定件上，这可以是建造后的建筑物安装。实例包括某些类型的照明、工作区结构，诸如隔间、天花板块等。在一些情况下，天线安装在不固定的元件上，诸如家具物件。上面可以安装天线的家具的实例包括桌子、椅子、橱柜、艺术品等。
91.上面可以安装天线结构的窗户组件和相关联建筑物结构元件的实例包括：框架，围绕并支撑整个窗户系统的架构，包括头部、边框和窗台，其中头部是形成窗架顶部的水平部分；边框是形成窗架侧面的垂直部分，邻接或形成建筑物的固定部分的一部分(即，通常不与两侧的窗户接触)；并且窗台是形成窗架底部的水平部分；边框侧板，位于窗框侧面的条带，为窗扇提供卡扣配合；格栅，在视觉上分隔窗户窗格的装饰件，使玻璃具有多层玻璃窗格的外观；小柱、薄木片或其他细分窗户的材料(例如，门上的多个小窗户)；以及竖框，主要的垂直或水平件，在支撑两个或多个窗户的同时将两个或多个窗户分开。
92.小柱通常是装饰性的而不是结构性的，并且可以水平或垂直定向。竖框是在窗户或屏幕的单元之间形成分隔的垂直或水平元件，和/或用于装饰。当分隔相邻的窗户单元时，竖框可以为窗户的玻璃装配提供刚性支撑。它还可以为窗户开口上方的拱门或门楣提供结构支撑。将门的头部与上方的窗户分开的水平元件既是边框，也是水平竖框，有时也被称为“横梁”。图18描绘了框架结构的实例，提供了几个竖框来支撑立面或其他建筑物外部结构上的窗户。图示的竖框网络可以为电和/或光载送线和光纤提供信道，例如，在图示的框架结构中，信道1810。它们还可以提供用于安装天线、无线电、控制器、传感器等的附接点。
93.在一些实施方式中，天线系统通过在竖框或其他建筑物结构中包括孔而用螺栓固定或夹在竖框或其他建筑物结构上，以便于连接到建筑物结构。
94.天线结构的天线可以在建筑物中水平、垂直或对角地定向。这些方向不仅可以指天线沿其主轴的物理方向，而且可以补充地或替代地指信号强度或极化(由天线发送或接收)的定向。在某些实施方式中，天线被安装到垂直定向的建筑物结构元件或其他建筑物特征。例如，天线可以安装到延伸到天花板的垂直定向元件。在某些实施方式中，天线被水平安装并提供水平定向的辐射图。
95.尽管大部分前述公开描述了建筑物边缘或外墙上的窗户，但本技术不限于此。本文公开的概念，包括天线设计、天线的支撑结构和窗户修改，也适用于内部窗户。内部窗户可能位于内部办公室、内墙等。
96.天线收发电磁信号所通过的窗户或其他介质在可见光谱中可以是透明的、半透明的、不透明的等。在一些实施方式中，介质是建筑物的居住者可以穿过而看到外面的世界的一扇窗户。在一些实施方式中，介质是允许漫射太阳辐射进入建筑物的窗户。在一些实施方
式中，介质是拱肩玻璃或拱肩窗户。
97.在一些实施方式中，天线实际上并未附接到竖框帽或附接到建筑物结构元件的其他结构。在一些这类实施方式中，天线通过粘合剂或作为涂层或蚀刻而设置在窗户本身上。例如，贴片天线、带状天线、分形天线等可以制作在窗户本身上。在这类情况下，如本文所述，在天线附近有选择地移除相同或不同窗框上的衰减层。
98.多极化实施方式
99.在一些实施方式中，窗户天线系统被设计或配置为以两个极化状态(例如，两个正交极化状态)发射和/或接收射频信号。在一些情况下，单个导电天线元件提供两个正交极化状态。在这类情况下，窗户天线系统可以具有两个端口和两个收发器以提供具有两种不同极化状态的信号。
100.在一些情况下，提供两个导电天线元件，每个正交极化状态对应一个导电天线元件。在一些实例中，在竖框的每一侧提供一个贴片天线，其中一个窗户上的一个天线元件在第一极化状态下提供通信并且另一窗户上的不同天线元件在第二极化状态下提供通信。在这个实例中，窗户跨越了一个竖框。
101.天线系统与建筑物外部的通信
102.如所解释的，天线系统可以被设计和安装以促进电磁信号(诸如，建筑物内部与外部之间的千兆赫范围通信信号)的传输，特别是通过诸如具有低辐射涂层的窗户和/或光可切换装置的窗户。在某些方面，通信信号在至少2ghz的频带上或在大约2ghz与20ghz之间的频带上传输。为了促进这类传输，可以以物理地影响电磁波穿过窗户的传输(例如，在建筑物的内部和外部之间)的方式修改窗户。在一些方面，这类修改无源地或有源地影响电磁波通过窗户的传输。
103.在特定实施方式中，天线或天线阵列被放置在非常接近或触碰绝缘玻璃单元的表面4，使得去往和来自天线的通信可通过igu。在本文更详细描述的特定实施方式中，s1、s2、s3和/或s4上的涂层(原本将抑制或阻碍通过igu的通信(“rf衰减”涂层))在天线所在的s4上的窗户上或附近的区中被消融。在特定实施方式中，首先使用便携式激光消融工具移除、图案化或以其他方式消融来自s2的rf衰减涂层(例如，低辐射、光致变色、电致变色或其他涂层)，以改造窗户以促进到进出天线的通信信号。移除可以是大量移除，例如从靠近区域的限定区并与天线对准，或者在一些情况下允许通信通过的特定图案而不必移除所述区中的整个rf衰减涂层。在一些情况下，rf衰减涂层被图案化以用于帮助、塑造或集中进出天线的通信的特定目的。靠近s4或在s4上放置的天线的协同作用，以及根据需要消融s1-s4上的涂层以允许和/或修改通过igu的通信是某些实施方式的重要特征。一个实施方式是一种配置建筑物以发送和接收蜂窝通信(例如，5g通信)的方法，包括：1)在igu的一个或多个表面上移除一个或多个涂层；2)在igu的表面4上或附近配置一个或多个天线并与在1)中移除一个或多个涂层的区对准，其中移除一个或多个涂层允许和/或修改蜂窝通信的发射或接收。
104.在各个方面，本文所述的天线系统可以被部署在建筑物的地面层和/或较低楼层(例如，在第10楼层或较低楼层，或在第5楼层或较低楼层)。这可以促进建筑物外部街道上的良好蜂窝覆盖。对于建筑物天线及其用途的附加描述，参见专利申请号pct/us20/3226962，所述专利申请在上文中通过引用并入本技术。
105.用于读取外部无线信号的窗户天线系统
106.在一些实施方式中，窗户天线系统的组件被设计或调谐以优化从建筑物外部的源发射的蜂窝通信信号的接收。在没有当前公开的实施方式的情况下，建筑物内部这类小区信号的接收可能相对较差。如果一个或多个蜂窝塔位于原本内部蜂窝接收很差的建筑物附近，那么可以设计或调整窗户天线元件和/或rf涂层消融方法，以促进最靠近外部蜂窝信号源的建筑物的区域中的蜂窝信号的接收。在一些情况下，窗户天线的元件的设计或调谐涉及：(a)将天线定位在建筑物的特定区域(例如，位于蜂窝塔视线内的建筑物朝东侧)；(b)调谐无线电接收器的接收特性；和/或(c)限定未涂覆区域的形状、大小和/或位置。在后一项的情况下，例如可以采用十字形的未涂覆区域。
107.建筑物天线系统的阵列
108.来自多个窗户天线系统的天线可以被配置为一起工作以向或从特定位置收发无线射频信号，可选地使用空间滤波和/或其他波束成形技术。这类技术可以具有各种应用。在一些情况下，当蜂窝塔或其他外部蜂窝信号源在建筑物附近提供覆盖时，天线协同工作以限定建筑物内用户的无线覆盖范围。在一些情况下，如本文所述的天线系统可以被配置为一起工作以限定对建筑物外部但靠近建筑物的用户的无线覆盖范围，例如在街道层或在相邻建筑物中(例如，在街道对面)的用户。在这类情况下，建筑物的内部通信基础设施(例如，布线、开关、处理逻辑、存储器和天线)可以作为蜂窝运营商服务的扩展或组件。在一些情况下，天线系统一起工作以创建高功率、高容量的蜂窝覆盖源，例如以蜂窝塔的方式。
109.在某些实施方式中，采用位于两个或更多窗户处的天线系统(例如，竖框帽)以形成天线阵列。一些实施方式采用2x2天线阵列、或4x4天线阵列、或16x16天线阵列、或32x32天线阵列、或64x64天线阵列、或128x128天线阵列等。这些中的任何一个都可以以(多输入多输出)(mimo)配置来配置，例如，大规模mimo配置。如本文所述的天线翼本身可以采用mimo天线，并且补充地或替代地，由多个这类天线翼形成的天线阵列。
110.波束成形技术可以采用有源干扰、零点成形和其他技术。这类技术可以形成适合用户设备的位置的复杂信号峰值和零区域。信号峰值可以形成在需要通过具有信号峰值的信道进行通信的装置的位置处。信号零区域可以形成在其他装置所在的位置，这些装置不通过信道进行通信。零区域可能表现为低电平信号或噪声，因此附近的装置会忽略或抑制它。一个实施方式是使用如本文所述的竖框帽的波束形成。
111.可以在数字和/或模拟域中进行提供这类峰值和零区域所需的信号调整。可以对从阵列的各个天线发射的信号的相位、幅度和/或其他特性进行模拟域中的调整。
112.可以在数字域中进行调整以限定信号波束焦点和零区域的位置。数字蜂窝通信逻辑可以动态更新用户设备所在位置的地图。调整数字参数以视需要控制信号。例如，在多用户mimo场景中，例如在任何给定时间有3个由mimo阵列处理的用户装置，数字控制逻辑可以为一个信道限定在所述信道上通信的装置的已知位置附近的建设性最大信号区域，并在其他信道上的其他用户的已知位置限定空区域。可以将限定此类位置的数字信息推送到模拟域，其中竖框帽天线发射具有适当波束成形参数的信号。
113.窗户的未涂覆区域
114.如上所解释，导电窗户涂层可使高频电磁信号强烈地衰减，诸如5g蜂窝协议中使用的那些信号。解决这个问题的一些先前方法采用了大型中继器设计，尽管对于相对低频传输适度有效，但对于高频传输相对无效。其他先前方法采用了对建筑物结构组件的修改，
诸如可能会损害建筑物的完整性和/或耐候性的孔。与这类方法不同，本公开的方面采用改进的窗户结构，所述窗户结构选择性地移除一个或多个窗户表面上的导电层。这类修改减少了通过窗户进出天线系统的电磁信号的衰减。一方面是尽可能移除一小部分涂层，并配置类似的小天线阵列(例如，在竖框帽的天线翼中)，以最大限度地扩大覆盖范围和信号，同时最大限度地减少物理覆盖区和对窗户和竖框的美学特征的影响。
115.例如，靠近天线系统的窗户可以局部修改，例如激光消融，以通过选择性地移除天线附近的材料(例如，竖框帽的天线翼)来减少衰减。移除的材料可以呈窗户上的涂层的形式。这类涂层的实例包括低辐射涂层、抗反射涂层、光可切换装置，诸如电致变色装置等。一个或多个涂层可以在双窗格igu的s1、s2、s3和/或s4上。移除的材料可以包括导电、半导电、介电和/或绝缘材料。实例包括金属，诸如银、金、铝及其包括例如合金和混合物的组合。其他材料包括透明金属氧化物，诸如氧化铟锡、氧化钛、掺氟氧化锡及其组合。在一些情况下，材料是导电聚合物或凝胶。
116.在一些情况下，移除天线安装位置附近的窗户涂层的材料。移除的面积可以对应于天线翼的面积或者仅对应于天线翼的辐射元件的面积。例如，当天线位于窗户的边缘时，移除的材料也可能在窗户的边缘，可选地接触窗户的可视区域的边缘。在一些情况下，移除的材料位于与天线安装位置的区域(第二区域)重叠或被其包围的第一区域中。在一些情况下，第一区域落在第二区域内并延伸到第二区域之外。在一些情况下，并非第一区域内的所有材料都被移除。例如，移除材料的图案可以存在于第一区域内，例如第一区域具有大致矩形形状但第一区域内的移除材料区域具有蛇形、随机或交叉影线图案的情况。在一些实例中，小于涂层材料的全部厚度被移除。换句话说，涂层材料变薄而不是完全移除。在一些情况下，仅移除一部分电致变色装置。例如，装置的材料可以被移除到(但不包括)下透明导电层。在其他实施方式中，移除所有涂层。
117.移除的材料可能存在于窗户的一个或多个表面上，例如igu。在诸如双窗格或三窗格igu的多窗格窗户的情况下，可以从igu的已施加涂层的任何表面或表面组合上移除材料。在一些情况下，从双窗格玻璃igu的s2移除一部分涂层，其中s1是igu的面向外部的表面并且s4是igu的面向内部的表面。在一些情况下，从双窗格玻璃igu的s2中移除电致变色装置的一部分。在所述天线系统的某些实施方式中，例如竖框帽，如本文所述选择性地消融低辐射涂层，以便于天线系统的收发器通过窗户传递和接收信号。这些方法在安装了低辐射窗户和需要上述天线系统的改造应用中特别有用。
118.窗户天线系统可以采用窗户表面上未涂覆区域的各种形状、尺寸和/或位置。可以选择未涂覆区域的这些特征以促进从窗户天线系统到建筑物外部的射频能量传输。
119.在某些实施方式中，未涂覆区域具有大致环形形状。在一些这类况下，环形区域至少在某种程度上与导电天线元件的位置重叠。重叠可以在x,y平面(其中z方向垂直于窗户表面的面)中限定。
120.在某些实施方式中，未涂覆区域具有主要区域，例如环形区域或多边形区域，以及辅助区域或次要区域。在一些情况下，辅助区域包括不是主要区域的一部分而是从其延伸的曲折线。在一个实例中，材料移除的环形区域具有延伸到由未涂覆区域的环形区域围绕的导电材料的内部区域中的曲折线。
121.如图15所示，区域形状的示例包括一个或多个涂层被完全移除的多边形区域、仅
周边被移除的环形区域、例如十字形区域的交叉线等。同样，这种移除可以来自一个或多个表面，例如在图15中，最左侧描绘中的矩形区域可以代表从例如双窗格igu的一个、两个、三个或四个表面(s1-s4)移除涂层，其中两个和三个表面移除可以是从所述数量的表面的任意组合移除，例如从s1和s2，或从s1和s3，或s1和s4，或s2和s3，或s2和s4，或s3和s4移除以用于两个表面移除。
122.注意，在某些实施方式中，窗户的未涂覆区域的面积相对较小，例如小于涂覆区域面积的约5％。在某些实施方式中，窗户的未涂覆区域的面积相对较小，例如小于涂覆区域面积的约2％。
123.修改窗户以选择性地降低衰减的过程
124.在将窗户安装在建筑物中之前、期间和/或之后，可以从窗户移除衰减材料。在一些情况下，在用于安装在建筑物中的igu或其他窗户结构的制造过程中移除材料。在一些情况下，在安装窗户之后，甚至在改造窗户和/或天线期间，移除材料。在一些方面，经修改以移除衰减材料的窗户包括光可切换装置，诸如电致变色装置。在其他情况下，窗户没有光可切换装置。在某些实施方式中，选择性地施加低辐射、光致变色、热致变色、电致变色或其他信号衰减涂层以容纳如本文所述的竖框帽。例如，可以使用与天线翼的覆盖区和位置相对应的掩模，以防止将这类涂层施加到玻璃的那些区域。在其他实施方式中，涂层被选择性地施加到玻璃的区域，天线翼将与玻璃对准的区域除外。
125.在一些情况下，光可切换装置包括在窗户中，但是所述装置被如下修改：在建造建筑物时将设置天线结构的附近移除装置中的一些或装置材料中的一些。在一种方法中，以常规方式在窗户上制造光可切换装置，但在制造完成后，移除装置的一部分。装置的部分可以通过各种技术移除，诸如光学技术、机械技术、热技术或化学技术。光学技术的实例包括激光消融等。机械技术的实例包括研磨、刮削等。化学技术的实例包括蚀刻、溶解、反应(例如，氧化或还原)等。其他实例涉及暴露于等离子体。
126.在另一种方法中，不是在制造完成后移除光可切换装置的一部分，而是在窗户上制造光可切换装置的方式不会在一个或多个被选择为没有装置的区域中创建装置，以促进电磁能量的传输。例如，可以采用掩模来阻止装置在一个或多个这类区域中的制造。
127.在一些情况下，光可切换装置在制造时包括在窗户中，并且所述装置仅在安装后进行修改。在其他情况下，修改涉及在将部署天线结构的位置附近移除装置中的一些或装置材料中的一些，但这里的材料移除仅在安装窗户之后完成。换句话说，窗户被制造为具有覆盖如下区域的装置，在所述区域中除非被移除，否则会过度衰减电磁信号的传输。在一些方法中，使用便携式装置来选择性地移除所安装窗户上的光可切换装置。这类便携式装置的实例是如下所述的便携式激光消融装置。可在安装后随时修改光可切换装置。例如，当建筑物的所有者决定用本文描述的类型的天线改造建筑物时，光可切换装置可以被修改。
128.在一些情况下，窗户中不包括光可切换装置，但窗户具有不同类型的衰减涂层，例如无源涂层。这类涂层的一个常见实例是低辐射涂层，例如薄银层。在安装之前，以在建造建筑物时移除天线结构将被布置的位置附近的一些衰减材料的方式修改或制造窗户。在一种方法中，窗户以常规方式制造，但在制造完成后，衰减涂层的部分被移除。涂层的所述部分可以通过各种技术移除，诸如描述用于移除光可切换装置的那些技术。在一些情况下，窗户以如下方式制造：在选择为不存在衰减涂层的区域中不提供衰减涂层。这可以通过各种
方式实现，诸如通过在施加涂层之前将掩模施加到所述区域。
129.在一些情况下，无源涂层(诸如，低辐射涂层)在制造时包括在窗户中，并且仅在安装后修改涂层。修改涉及移除天线结构所在位置附近的一些涂层。在这种情况下，窗户被制造为具有覆盖如下区域的涂层，在所述区域中除非被移除，否则会过度衰减电磁信号的传输。在一些方法中，使用便携式装置选择性地移除无源涂层。这类便携式装置的实例是如下所述的便携式激光消融装置。无源涂层可以在安装后的任何时间选择性地移除。例如，当建筑物的所有者决定用本文描述的类型的天线改造建筑物时，光可切换装置可以被修改。
130.在一些实施方式中，窗户的窗框是层压板，每个层压板包括彼此粘合的两个或更多个窗格，例如上面或它们之间设置有功能性(例如，电致变色)装置层。在一些实施方式中，当聚焦激光和/或从层压窗框消融涂层时考虑窗格之间层压粘合剂的存在。在一些实施方式中，在消融期间考虑层压粘合剂的存在，以便不阻塞或以其他方式干扰无线电信号通过窗框的传输。
131.在一些实施方式中，当在安装窗户之后修改窗户的无源或有源材料时，可以使用便携式装置(诸如，采用聚焦激光消融来选择性地移除材料的便携式装置)来完成修改。这类便携式装置的实例包括与美国专利号9,885,934中描述的激光消融装置相似或相同的装置，所述专利通过引用整体并入本文。
132.在一些情况下，便携式装置被定位为使用飞行装置(例如，空中无人机或其他无人驾驶车辆)移除一部分涂层。这类方法在移除建筑物地面以上窗户上的材料时特别有用。无人机可能会在消融处理期间暂时将自身附接到窗户和/或框架上，也可以不附接。在一个实施方式中，夹紧机构附接到建筑物外部的竖框上。无人机缓解装置使用竖框和窗户表面来适当地对准和对齐其消融组件。进行消融过程。在某些实施方式中，当附接到建筑物时，无人机推进机构在消融处理期间关闭。在这类情况下，推进系统会在脱离建筑物之前重新打开。在一些情况下，在材料移除期间，会采用射束阻挡元件来防止激光明显超出窗户到达可能伤害人员或财产的区域。在美国专利号9,885,934中提出了各种类型的射束阻挡元件的实例，并且之前通过引用将其全部内容并入本文。在一些情况下，射束阻挡元件由无人机或其他无人驾驶飞行器定位。
133.利用窗户反射表面的窗户天线系统
134.引言和概述
135.在某些实施方式中，诸如贴片天线之类的导电天线元件与附近的窗户协同工作以形成单个天线单元，在本文中有时称为窗户天线系统。窗户(即使是区域中一些导电涂层被移除的窗户)也可能将电磁辐射朝向导电天线元件反射回来，在那里它会干扰射频能量的传播(和相关联的电磁通信)。通过设计天线以考虑这类反射，导电天线元件和窗户一起工作以通过窗户收发电磁通信。在这类设计中，导电天线元件是有源元件而窗户是无源元件。导电天线元件电耦合到无线电或收发器。
136.如本文别处所解释的，窗户通常具有导电涂层，其一部分被移除或不形成，以促进电磁辐射在窗户外部的传输。在一些窗户天线系统中，选择未涂覆区域的位置、大小、形状和/或图案以促进包括窗户和涂层的整个天线系统的操作。
137.此外，在某些实施方式中，窗户天线系统具有补偿电路以抵消窗户的影响和/或与窗户的影响一起工作。在某些实施方式中，结合补偿电路设计导电天线元件和窗户的未涂
覆区域以考虑由窗户及其涂层引起的反射和/或衰减。
138.因此，在一些情况下，窗户天线系统包括以下组件：(a)发射器和/或接收器，(b)导电天线元件(例如，贴片)，(c)一个或多个窗户，在其中至少一个具有导电涂层的涂覆和未涂覆区域，以及(d)补偿电路，所述补偿电路考虑窗户与导电天线元件的相互作用。补偿电路促进窗户外部的传输。在某些实施方式中，补偿电路被并入发射器和/或接收器中。在其他实施方式中，补偿电路与发射器和/或接收器分开。
139.诸如低辐射涂层之类的导电涂层可以反射绝大多数入射射频能量并且它也可以吸收一部分这类能量。例如，在一些情况下，由于反射和/或衰减，具有低辐射涂层的窗户可以允许小于
1/1000
入射rf能量的传输(即，至少-30db的传输损耗)。反射是从窗户反弹的电磁能量的一部分。衰减是被介质吸收的波能的部分。波的衰减涉及一种波在介质中振荡的相互作用，其中其能量倾向于以热量的形式消散，而不是通过空间提供传播。在某些实施方式中，窗户天线系统，特别是补偿电路，被设计成考虑反射和衰减。
140.如上所述，诸如贴片辐射元件之类的导电天线辐射元件可以与窗户天线系统中的窗户齐平或靠近其设置。例如，最靠近天线元件的窗户表面可以基本上平行于辐射元件的平面并且与其间隔平均小于大约十厘米。在这类间隔距离处，由窗户引起的反射和衰减具有近场相互作用(消逝)，这与平面波相互作用不同。天线系统设计有利地考虑了这些近场相互作用，因为传递从远离玻璃区域的天线发射的能量的涂层自由区域在从靠近窗户的天线传递能量时表现不同。
141.在一些情况下，窗户天线设计利用窗户的反射在导电天线元件与窗户之间或附近产生和保持驻波。驻波可以位于导电天线元件与一个或多个窗户的反射表面之间。驻波的一部分能量沿窗户外部或通过窗户的方向传输到空间中。
142.为了实现导电天线元件和窗户及其图案化导电表面之间的适当相互作用，补偿电路可以被配置为考虑朝向导电天线元件返回的反射。在一些情况下，补偿电路产生的信号与从窗户表面返回到天线元件的反射电磁信号相差大约180
°
。这有效地消除了信号的反射分量，原本这些分量将被耦合回窗户导电天线元件并朝向无线电耦合。
143.为了在窗户天线系统中有效地设置所需的谐振条件，补偿电路必须考虑信号从天线元件到达反射窗户表面并反射回天线元件所需的时间。它还可以考虑反射信号的幅度，它是窗户表面反射率的函数。此外，对于由窗户提供的多个反射表面中的每一个，它可以考虑这些考虑因素。
144.图16示出了窗户天线系统，其中贴片天线元件1605位于双窗格窗户1603附近并基本上平行于双窗格窗户1603，双窗格窗户1603具有外表面1607(有时称为s1)、内表面1613(有时称为s4)以及内表面1609(有时称为s2)和1611(有时称为s3)。在这个实例中，表面1609具有导电涂层，诸如低辐射涂层，或被选择性移除以产生未涂覆区域的电致变色装置。来自表面1609和1613的rf能量的反射分别由箭头1615和1617图示。这两种反射都到达贴片天线元件1605，但是很少的反射信号被传输回无线电(未示出)，因为可调谐匹配电路(补偿电路)1619将补偿信号施加到贴片天线元件1605。
145.图17示出了设置在竖框1703上并包括双窗格窗户1705和设置在天线外壳1709上的贴片天线元件1707的窗户天线系统1701。双窗格窗户1705具有四个表面s1-s4，其中在表面s2上具有导电涂层1711。s1位于建筑物外部。表面s2具有在贴片天线元件1707之下和之
外延伸的未涂覆区域1713。未示出窗户天线系统1701的无线电和补偿电路。在一些情况下，它们位于竖框1703内。在其他情况下，它们被设置在导电贴片天线元件1707的背面。
146.不同类型窗户的设计变化
147.如果每个窗户的配置都相同，那么可以部署单个补偿电路。然而，窗户有许多不同的属性。例如，集成玻璃单元(igu)可以具有不同厚度的玻璃以及在两个或多个玻璃窗格的内表面之间的不同间隔距离。这些不同的距离产生由导电天线元件传播并从一个或多个玻璃表面反射回天线元件的rf信号的不同飞行时间。此外，不同的窗户具有不同类型的涂层，具有不同的电性质，这些特性会影响反射回天线元件的信号幅度。
148.因此，在一些情况下，补偿电路是灵活的或可调谐的，以允许它部署在不同类型的窗户上。在某些实施方式中，补偿电路被配置为调谐它施加到导电天线元件的补偿信号，以考虑针对导电天线元件与窗户的反射表面之间不同距离的反射信号的飞行时间差异。还可以调谐以考虑反射信号的不同幅度，这些幅度尤其是反射信号的表面的反射率的函数。
149.在一些情况下，还选择窗户未涂覆区域以考虑不同的窗户设计。换句话说，可以选择未涂覆区域的形状、尺寸和位置以考虑窗户天线系统被设计用于的特定类型的窗户。
150.在某些实施方式中，为了考虑窗户表面之间的不同间隔距离，补偿电路采用可变电容器(例如，变容二极管)来调谐其响应。在某些实施方式中，为了考虑窗户表面之间的不同间隔距离，补偿电路采用微机电系统(micro-electromechanical system,mems)装置，其中悬臂或其他振荡结构被改变以实现调谐。
151.作为补偿电路的附属或作为补偿电路的一部分，提供了一种用于确定其中部署了窗户天线的窗户的参数的机制。如上所指出，这些参数可以包括导电天线元件与窗户的一个或多个反射表面之间的间隔距离，以及可选地，玻璃涂层的物理特性，这些特性影响反射信号的幅度。当这些参数已知时，可以适当地调整补偿电路。
152.在一些实施方式中，与补偿电路相关联的机制能够探测窗户并测量反射信号以确定如何适当地调谐补偿电路。在其他实施方式中，由供应商提供的igu或其他窗户包含提供这些参数的信息。例如，igu可以包括条形码、qr码、rfid或其他适当的参数指示符，这些指示符可以由补偿电路或相关联的处理模块读取。在又一个实施方式中，用于选择性地移除导电涂层的激光消融工具或其他工具可以被配置为提供关于一些参数的信息，诸如反射表面的相对位置，以及因此导电天线元件与反射表面之间的间隔距离。
153.使用窗户天线系统的有源干扰消除
154.在某些实施方式中，窗户天线系统或相关联的电路被配置为执行或参与有源干扰消除。在目前的技术中，手机和蜂窝塔都参与了干扰消除。目标是让手机等用户装置优先接收最强信号，并且忽略或抑制较弱的干扰信号。
155.出于各种原因需要有源干扰消除，诸如因为无线信号可以从包括墙壁、窗户等在内的各种结构反射，并且因为蜂窝塔可能会争用以连接到电话或其他用户装置。内部反射会导致到达装置的相同通信的飞行时间差异，从而导致干扰。来自多个外部源(诸如，多个蜂窝塔)的信号同样会产生干扰。
156.为了实现有源干扰消除，用户设备有时配置有软件或其他逻辑，以允许它检测最强的入站信号并通过发送阻塞信号或以其他方式抑制较弱的信号来阻塞较弱的信号。随着用户设备的移动，这种关系发生变化，因此用户设备可以被配置为动态地进行分析和阻塞。
换句话说，用户设备有时必须在信号之间切换以便接收最佳信号。此外，由于传入信号的强度随时间变化，用户设备可以类似地识别新的“最佳”信号并阻止弱信号。
157.在一些情况下，无线调制解调器、基站和/或蜂窝塔被配置为确定用户装置当前所在的位置。它可以通过例如发送和接收训练序列来做到这一点。不管如何确定当前位置，模型、基站或塔都采用数字和/或模拟信号传播逻辑来将无线信号强度峰值引导到用户装置的当前位置。例如，在mimo(多输入多输出)天线配置中，可以调谐来自各种组件天线的传输的相位和幅度，以发出具有确定的波束成形特性的无线信号。无线基础设施还可以被配置为对传输的无线信号进行整形以导致已知其他用户装置当前所在的空或低信号强度区域。在一些情况下，窗户天线系统被配置为施加被识别用于抑制的无线信号的逆，从而使用户装置免于这项工作。
158.不管传输的信号是如何定义和控制的，识别最强信号和消除较弱信号的工作的至少一部分是由移动装置或其他用户设备执行的。这会消耗本地装置的电量，从而加速电池放电，并且从长远来看可能会缩短电池的使用寿命。
159.在某些实施方式中，窗户天线系统或相关联的电路被配置为执行这一功能的一些或全部，即识别最强信号并消除较弱信号。这减轻了用户设备的负担，并且延长了电池的充电时间。窗户天线系统可以硬连线到电源，所述电源提供可靠的电功率来源来执行这些功能。
160.窗户天线系统参与有源干扰消除在控制从建筑物外部到建筑物内部的用户设备的信号方面可能特别有用。在某些实施方式中，窗户天线系统被配置为(a)确定许多传入无线信号中的哪一个最适合系统附近的一个或多个用户设备装置，以及(b)选择性地将所述信号发送到本地装置。在一些实施方式中，窗户天线系统通过消除或抑制不当输入信号来实现这一点。在一些实施方式中，窗户天线系统通过波束成形技术来实现这一点，使得所需信号集中在移动用户装置处或附近和/或将不当信号定向到远离装置的位置(可能朝向可以使用此类信号的不同装置)。在一些情况下，窗户天线系统作为中继器运行以接收然后仅重传本地用户设备装置所需的信号。在一些情况下，窗户天线系统与无源或有源窗户装置或涂层协同工作，这些装置或涂层有选择地阻挡和发射射频频谱的特定区域。
161.在某些实施方式中，有源干扰消除逻辑被部署在本地的建筑物网络中，例如在窗户天线系统中。在某些实施方式中，有源干扰消除逻辑远程部署在例如建筑物内的服务器(例如，主控制器)上或甚至建筑物外，例如在通过网络(例如，公共网络)连接的地理上遥远的服务器上。
162.结论
163.应当理解，本文所述的某些实施方式可以以模块化或集成方式使用计算机软件以控制逻辑的形式实施。基于本文提供的公开和教导，本领域普通技术人员将知道并理解使用硬件以及硬件和软件的组合来实施本发明的其他方式和/或方法。
164.本技术中描述的软件部件或功能中的任一个可以实施为由处理器使用例如java、c 或python等任何合适的计算机语言、使用例如常规或面向对象的技术执行的软件代码。软件代码可以作为一系列指令或命令存储在计算机可读介质上，诸如随机存取存储器(random-access memory,ram)、只读存储器(read-only rom)、例如硬盘驱动器或软盘等磁介质，或例如cd-rom等光学介质。任何此类计算机可读介质可以驻留在单个计算设备上或
之内，并且可以存在于系统或网络内的不同计算设备上或之内。
165.尽管出于清楚理解的目的已经在一些细节上描述了前述实施方式，但是显而易见，可以在所附权利要求的范围内实践某些更改和修改。应当注意，存在许多实施本发明实施方式的过程、系统和设备的替代性方式。另外，在不脱离本公开的范围的情况下，来自任何实施方式的一个或多个特征可以与任何其他实施方式的一个或多个特征组合。进一步，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对任何实施方式进行修改、添加或省略。在不脱离本公开的范围的情况下，可以根据特定需要集成或分离任何实施方式的组件。因此，本实施方式被认为是说明性的而非限制性的，并且实施方式并不限于文中给出的具体内容。