CN107848874B - 增加射频电磁波通过绝热玻璃板的传输的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括玻璃板的装配玻璃，所述玻璃板的一个表面覆盖有导电层(29)。所述玻璃板在距该导电层的非零距离处包括适合于针对确定的频率增加射频电磁波的传输的导电元件(11)的周期性图案。所述周期性图案被选择为在大致一半于要被放大的频率与大致双倍于要被放大的频率之间的频率处具有传输零点。

Description

增加射频电磁波通过绝热玻璃板的传输的方法
本专利申请要求法国专利申请FR15/55638的优先权权益，其通过引用并入本文。
技术领域
本申请涉及射频电磁波通过具有涂覆有导电层的表面的装配玻璃(glazing)的传输，并且更具体地，涉及具有涂覆有金属氧化物的表面的绝热装配玻璃。
背景技术
已经开发出用于房间或建筑物对某些电磁波进行屏蔽的滤波器。这种滤波器可以由屏蔽无线通信系统的载波频率的膜形成。
具有导电元件的周期性图案的这种类型的膜被称为频率选择表面并且在本领域通常被称为FSS。
图1A公开了FSS膜10的实施例，所述FSS膜包括导电元件在垂直方向和水平方向上周期性重复并且被布置在介电支撑件12上的导电元件11的图案。该图案的每个单元11具有空心正方形形状。正方形的每个侧面具有长度d和宽度s。正方形以间距p进行重复。
例如在R.J.Langley、E.A.Parker的文章"Equivalent circuit model forarrays of square loops"(电子学报ELECTRONIC LETTERS，1984年1月4日，第18卷第7期)中描述了图1A的图案。
图1B是示出当膜被放置在隔板(partition)或玻璃板上时，图1A中的类型的FSS膜的传输T(以分贝为单位)根据频率f(以GHz为单位)的曲线。传输曲线在传输零点的频率处具有最大衰减峰，以分贝为单位的增益在别处大致为零。上述文章表明对应于传输零点的频率的波长大致等于正方形11的周长。
相反地，已经开发出了旨在补偿房间或建筑物对某些电磁波的非故意屏蔽的滤波器。事实上，涂覆有金属氧化物层的装配玻璃被证明对绝热特别有效，但强烈衰减了射频电磁波。
G.I.Kiani、L.G.Olsson、A.Karlsson、K.P Esselle、M Nilsson的文章“Cross-Dipole Bandpass Frequency Selective Surface for Energy Saving Glass Used inBuildings”(IEEE天线和传播学报IEEE TRANSACTION ON ANTENNAS AND PROPAGATION，2011年2月，第59卷第2期)，描述了被刻蚀在这种装配玻璃的金属氧化物层中的开口的周期性图案，其使能够限制对某些RF频率的衰减。然而，该文章提到这种刻蚀导致装配玻璃的绝热的显著退劣化。
发明内容
因此需要在不改变装配玻璃的绝热性能的情况下，对于某些RF频率，补偿由于装配玻璃涂覆有金属氧化物层而引起的电磁波衰减。
实施例提供了一种包括具有涂覆有导电层的表面的玻璃板的装配玻璃，其在距所述导电层的非零距离处包括旨在针对确定的频率增加射频电磁波的传输的导电元件的周期性图案，所述周期性图案被选择为在从大致一半于要被放大的频率到大致两倍于要被放大的频率的范围内的频率处具有传输零点。
根据实施例，所述导电元件的周期性图案被形成在柔性且透明的介电支撑件上。
根据实施例，所述介电支撑件附着于所述玻璃。
根据实施例，每个导电元件具有空心正方形形状。
根据实施例，每个导电元件具有圆形形状。
根据实施例，所述装配玻璃包括两个或三个玻璃板，并且所述导电层被形成在玻璃板的内表面上。
根据实施例，所述导电层具有在从1Ω/D到1000Ω/D的范围内的阻抗。
根据实施例，所述导电层为金属氧化物层或聚合物层。
实施例提供了一种在装配玻璃的确定的频率处放大传输的方法，所述装配玻璃包括具有涂覆有导电层的表面的玻璃板，所述方法包括用能够针对确定的频率增加射频电磁波传输的导电元件的周期性图案来涂覆所述装配玻璃的壁，所述周期性图案被选择为在从大致一半于要被放大的频率到大致两倍于要被放大的频率的范围内的频率处具有传输零点。
根据实施例，所述确定的频率为通信系统所使用的频率。
附图说明
在特定实施例的下列非限制性描述中，将联系附图详细论述前述特征与优势以及其他特征与优势，其中：
图1A示出了包括在介电支撑件上的导电元件的周期性图案的FSS膜；
图1B是示出了图1A中的类型的FSS膜的传输根据频率的曲线；
图2是装配有FSS滤波器的绝热双层装配玻璃的实施例的横截面视图；并且
图3示出了在各种条件下具有涂覆有金属氧化物层的表面的装配玻璃的传输T根据频率的变化。
在不同图示中，以相同参考数字指定相同单元，并且此外，各种图示不按比例。
具体实施方式
在下列描述中，除非另有规定，否则表达“大致”和“大约”表示在10％之内，优选地5％之内。
图2是绝热双层装配玻璃20的横截面视图。双层装配玻璃20包括相互平行的第一玻璃板21和第二玻璃板22。玻璃板21具有厚度h1、外表面23和内表面24。玻璃板22具有厚度h2、外表面25和内表面26。相互面对的内表面24和内表面26被可以减压的气体28的厚度h3分隔开。玻璃板22的内表面26涂覆有金属氧化物层29。
在实践中，双层装配玻璃的上述元件通过框架连接，该组件形成窗、门或另一隔板。在不破坏产品的情况下修改该组件是不可能的。因此，参数h1、h2和h3的值由制造商施加。
在图2中，包括导电元件11的图案和介电支撑件12的FSS膜10抵靠玻璃板21的外表面23放置。图案11例如对应于图1A的图案。
图3示出了在各种条件下，具有涂覆有金属氧化物层29的表面的双层装配玻璃20的传输T(以分贝为单位)根据频率(以GHz为单位)的变化。传输的值对应于诸如图2中所示的双层装配玻璃20，其具有下列参数值：h1＝4mm，h2＝6mm，并且h3＝16mm。
曲线40对应于在没有FSS膜的情况下，具有涂覆有金属氧化物层29的表面的双层装配玻璃20。曲线40示出了此时存在大致恒定的大约35dB的传输衰减。
曲线50示出了如图2所示的在玻璃板21的外表面23上装配有FSS膜10的具有涂覆有金属氧化物层29的表面的双层装配玻璃20的传输。被双层玻璃20衰减的传输此时展示出了类似于图1B的衰减峰的衰减峰51。可以进一步观察到放大峰52以及两个低放大瓣53和54。衰减峰51位于FSS膜10的衰减频率处。放大峰52位于大于衰减频率而靠近衰减频率的频率处，并且具有大于对应于曲线40的平均衰减大约10dB的幅值。放大瓣53和放大瓣54位于衰减频率的两侧并且位于远离衰减频率的频率处，其幅值低于对应于曲线40的平均衰减大约3dB。
曲线60示出了在玻璃板22的外表面25上装配有FSS膜10的具有涂覆有金属氧化物层的表面的双层装配玻璃20的传输。被双层装配玻璃20衰减的传输此时展示出了类似于图1B的衰减峰的衰减峰61以及放大峰62。衰减峰61位于FSS膜10的衰减频率处。放大峰62位于小于衰减频率而靠近衰减频率的频率处，并且具有大于对应于曲线40的平均衰减大约10dB的幅值。
因此，似乎抵靠双层装配玻璃放置的FSS膜不仅引入了传输零点，还引入了靠近该传输零点的放大峰，所述双层装配玻璃具有远离涂覆有导电金属氧化物层的该膜的表面。
本发明人实施的测试和仿真示出，对于给定的双层装配玻璃(具有固定参数h1、h2和h3)，总是存在靠近传输零点的放大峰。传输零点与放大峰之间的频率距离取决于装配玻璃的参数并且可以通过隐含(implying)仿真步骤的计算来确定。在图1A中所示出的类型的环状(loop)FSS图案的情况下，将f0称为放大峰的频率，传输零点的频率在从大致f0/2到2f0的范围内。
更特别地，借助于(HFSS或CST类型的)可供销售的电磁仿真计算软件来执行对放大峰(共振)的位置的计算。该方法的第一步骤包括(例如借助于弗洛奎定理的原理来)实现对FSS结构的3维物理建模，所述FSS结构被叠加至玻璃板并且位于距轻微导电的金属氧化物层非零距离处。为了对放大峰进行定位，第二步骤包括通过改变该FSS结构的尺寸来迭代优化该FSS结构的尺寸。
应当提醒的是，许多研究表明了如何确定FSS图案的单元以期望频率处获得衰减峰。如前所述，在图案对应于图1A的图案的情况下，对应于衰减频率的波长大致等于该图案的导电元件的周长。
这种放大峰的存在被归因于由于被沉积在距导电层非零距离处的FSS结构而具有加强绝缘性的窗口的阻抗与空气的阻抗(377欧姆)相匹配。
已经描述了特定实施例。本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。
前述FSS图案被形成在柔性且透明的支撑件或介电膜上，所述支撑件或介电膜可以附着于要被施加到可能已经被安装的最终组装的装配玻璃的玻璃。FSS图案还可以被直接形成在玻璃板上。
放大峰的频率将例如对应于通信系统所使用的频率。
根据图1A中所示出的图案而分布的导电元件可以具有除了正方形以外的形状，例如，圆形或者甚至是直线形状。
此外，已经描述了其中将本发明应用于双层装配玻璃的实施例。本发明还被应用于绝热三层装配玻璃的情况，或者甚至具有涂覆有例如具有防反射功能的导电层的表面的普通玻璃板的情况。导电层将例如具有在从1Ω/D到1000Ω/D的范围内的阻抗。该层将不必要是金属氧化物。在防反射层的情况下，其将例如为聚合物或多层结构。

Claims (10)

1.一种包括具有涂覆有导电层(29)的表面的玻璃板的装配玻璃，其在距所述导电层的非零距离处包括能够针对确定的频率增加射频电磁波的传输的导电元件(11)的周期性图案，所述周期性图案被选择为在从一半于要被放大的频率到两倍于要被放大的频率的范围内的频率处具有传输零点，其中所述导电元件的尺寸被配置为针对所述确定的频率而增加射频电磁波的传输。
2.根据权利要求1所述的装配玻璃，其中，所述导电元件的周期性图案被形成在柔性且透明的介电支撑件(12)上。
3.根据权利要求2所述的装配玻璃，其中，所述介电支撑件附着于所述玻璃。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装配玻璃，其中，每个导电元件具有空心正方形形状。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的装配玻璃，其中，每个导电元件具有圆形形状。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的装配玻璃，其包括两个或三个玻璃板，其中所述导电层被形成在玻璃板的内表面上。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的装配玻璃，其中，所述导电层具有在从1Ω/□到1000Ω/□的范围内的阻抗。
8.根据权利要求7所述的装配玻璃，其中，所述导电层为金属氧化物层或聚合物层。
9.一种在装配玻璃的确定的频率处放大传输的方法，所述装配玻璃包括具有涂覆有导电层(29)的表面的玻璃板，所述方法包括用在距所述导电层的非零距离处的能够针对确定的频率增加射频电磁波传输的导电元件(11)的周期性图案来涂覆所述装配玻璃的壁，所述周期性图案被选择为在从一半于要被放大的频率到两倍于要被放大的频率的范围内的频率处具有传输零点，其中所述导电元件的尺寸被配置为针对所述确定的频率而增加射频电磁波的传输。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述确定的频率为通信系统所使用的频率。
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