CN108475840A - 包括连接控制装置的高频和宽带天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连接至同轴线缆(2)、进一步包括用于控制所述天线与所述线缆之间的电气联接的装置(5)的宽带天线(1)。

Description

包括连接控制装置的高频和宽带天线
技术领域
本发明涉及包括其上印刷有天线的嵌装玻璃面板的建筑物或车辆，所述天线用于借助于个人蜂窝无线电终端与在这些建筑物或车辆外部或与这些建筑物或车辆相关联的接收器或发射器进行无线电通信。这些天线是使用诸如无线电广播系统、广播电视系统、雷达、蜂窝电话终端、卫星通信系统以及其他车库门开启器或汽车门开启器、无线麦克风、蓝牙启用装置、无线计算机网络或商品上的RFLD标签等无线电波的所有种类的设备的部件。
本发明更具体地涉及高频(HF)和宽带(WB)通信。不像可以使用连接至标准数据传输线的线天线(像印刷在汽车后窗玻璃上的加热线)的低频通信，HF和WB通信需要具有数据传输同轴线缆的两部分二维天线。
此处关注的天线主要被提供为长期演进(LTE)天线来提供，即用于移动互联网和4G蜂窝式电话网络。
这些天线的两部分分别连接至同轴线缆的中心销和护套。
他们可以由银和铜的合金制成，以便被印刷在玻璃或塑料上。
然而，馈电元件到天线的正确连接仍是有待解决的特别敏感问题，尤其是在无铅焊接的情况下，由于取决于所选择的无铅替代品，所以存在以下风险：更改基底对于宽带天线来说是有问题的；或者表现出不可接受的较差的内聚强度。换言之，使用当前方法以工业规模将宽带天线并入嵌装玻璃面板和/或涉及自动化任务是不可能的。
本发明旨在解决此问题。
为此，本发明涉及一种组件，所述组件具有：用于HF和WB通信的长期演进的两部分二维天线；具有中心销和护套的数据传输同轴线缆；以及用于将所述线缆的所述中心销与所述护套连接至所述天线的所述两部分的装置；所述天线的所述两部分被印刷在嵌装玻璃面板上，其特征在于，所述组件进一步包括从由电阻器、电容器和电感组成的组中选择的电气部件，所述电气部件桥接所述天线的所述两部分，以便控制所述线缆与所述天线之间的所述连接。
这种新的组合首先允许将宽带天线更好地集成到被设计成并入汽车或建筑物的嵌装玻璃面板中。
为了检查同轴线缆的中心销和护套是否正确地连接至由导电材料制成的天线的两部分，这两部分由控制部件(优选地为电阻器)桥接，并且测量同轴线缆的中心销与护套之间的电阻，但是使用直流电流而不是射频电流来测量。在这些情况下，电流应流经中心销、所述中心销应连接至的天线部分、控制电阻器、护套应连接至的天线部分以及同轴线缆的护套。在缺乏连接的情况下，电阻器测量设备将不会看到控制电阻器，而将看到无穷大电阻器。
因此，本发明的密切相关的方面是用于控制同轴线缆到宽带天线的电连接的电气部件的用途。
本发明还涉及中间组件，所述组件包括用于HF和WB通信、有待连接至数据传输同轴线缆的长期演进两部分二维天线，所述数据传输同轴线缆具有有待连接至所述天线的所述两部分的中心销和护套，所述天线的所述两部分被印刷在嵌装玻璃面板上，其特征在于，所述组件进一步包括从由电阻器、电容器和电感组成的组中选择的电气部件，所述电气部件桥接所述天线的所述两部分，以便控制所述线缆与所述天线之间的所述连接。
根据本发明的一个实施例，电气部件可以是电阻器，或电容器，或电感，或者包括电阻器和电容器、或电阻器和电感、或电容器和电感的组件，或者包括电阻器、电容器和电感的组件。
附图说明
在借助于附图阅读以下描述之后，将更好地理解本发明，在附图中：
图1是根据本发明的宽带天线的平面视图。
图2是优选的宽带天线的平面视图。
图3是相应的侧视图。
具体实施方式
将宽带天线并入嵌装玻璃面板表示挑战为天线应该足够小，以便放置(例如，通过印刷)在玻璃的不透明区域或者玻璃的不可见区域处，诸如，汽车玻璃的黑色印刷。
另一方面，用于这些高频的天线包括至少两部分，并且天线到电源的连接涉及同轴线缆。将双线缆的元件正确固定和连接到宽带天线的元件可能很难自动化。
实际上，所述连接必须是功能性的并且被精确地定位。此外，焊接不应该影响天线的几何结构。这种成就在工业规模上、至少在无铅焊接的情况下是不可达到的。换言之，如果常规地进行连接，则将存在显著的损耗。
申请人已经确定用于控制天线与线缆之间的电气联接的装置的并入允许检测组件由于例如劣化的电气联接或者嵌装玻璃面板破裂而引起的故障。
根据本发明，嵌装玻璃面板可以是平坦的或弯曲的嵌装玻璃面板，以便配合嵌装玻璃面板将被集成在其中的汽车或建筑物的设计。所述嵌装玻璃面板可以根据安全规格进行回火。当根据本发明的玻璃一般被集成到汽车或者车辆中时，可以将可加热系统(例如涂层或导线网络)施加在玻璃板上以例如增加除霜功能。而且，嵌装玻璃面板可以是透明玻璃或彩色玻璃，所述彩色玻璃用特定玻璃组合物进行着色、或者通过施加例如涂层或塑料层。
根据本发明的一个优选实施例，嵌装玻璃面板是用于汽车的嵌装玻璃(即，挡风玻璃、后窗玻璃、侧窗玻璃)或者被固定在车身(如车顶)中。
这种组合允许按比例放大所需元件的固定和下游质量控制。
用于控制天线与线缆之间的电气联接的装置是电阻，诸如，陶瓷材料或者导电性差的桥状件。
导电性差的桥状件可优选地是指具有少于5％的银或铜的差导电的合金，诸如，基于青铜的合金、或者比银或铜导电性小很多但仍然导电的任何适当的合成物。
通常范围在1千欧姆至10000千欧姆之间的电阻和大约100千欧姆的电阻是合适的。
用于以电阻形式控制天线与线缆之间的电气联接的装置的并入允许控制同轴线缆的元件到天线的分段的连接：在所有元件都被很好地固定的情况下，直流电流(DC)可以通过所述系统，并且电阻被测出。相反地，在有缺陷的情况下，例如元件之一焊接受损或者天线与线缆之间发生故障，没有DC可以通过并且测出电阻无限大；然后缺陷装置将被丢弃，并且用良好的装置替代(即，进入汽车或建筑物)。
参照图1，被施加在玻璃面板6上的宽带天线1(在此为印刷天线，诸如，包括多于95％的铜和/或银的印刷天线)包括两个不同的二维元件，其形式为：第一导电表面8和第二导电表面7。然而，这些天线的两部分可以用适合于此申请的任何导电材料制成。在本发明的范围内，“导电”材料是指基本上导电的材料，其电阻率小于10欧姆/平方、优选地小于5欧姆/平方。在操作中，这种天线1连接至包括由介电元件隔开的中心销4和护套3的同轴线缆2，其中，中心销4被焊接(例如，无铅焊接)至第一表面8以便允许电流通过，并且同轴线缆2的护套与第二表面7电连接。电气部件5(在此为电阻器)用于控制天线与线缆之间的电气联接。
根据本发明的一个实施例，电气部件5可以包括被提供到嵌装玻璃面板上并且更具体地是包括其所连接的至少一个玻璃片的嵌装玻璃面板上的电阻器、电容器和电感、或电容器、或电容器和电感、或者电感。
根据本发明的另一实施例，电气部件被印刷到嵌装玻璃面板并且更具体地是包括其所连接的至少一个玻璃片的嵌装玻璃面板上。在优选实施例中，电气部件5通过丝网印刷或通过喷墨印刷到嵌装玻璃面板上。
因此，在电气部件5和天线的两部分(7，8)两者都通过丝网印刷来印刷的情况下，天线的两部分使用第一掩模通过丝网印刷而印刷到嵌装玻璃面板上，并且电气部件使用第二掩模通过丝网印刷而印刷到天线的两部分上。因此，根据本发明，两种类型的部件(天线和电气部件)可以被印刷到嵌装玻璃面板上，从而简化了用于制作组件的工艺。
如在图2和图3中所示出的，包括两个脚部12、13和U形区域14的导电连接器15可以通过焊接材料16进一步电连接至天线的第一部分7，并且电连接至同轴线缆3的护套，以便允许在同轴线缆3与天线7之间进行更可靠的连接。
这样允许在线缆与天线之间进行更容易的固定和更好的电力传输。
三个U形机械固定元件9、10、11可以进一步被添加，以便将线缆2紧固至天线。
这些元件允许避免线缆的移动，并且进一步保证了良好的电气连接。
根据本发明的一个实施例，所述同轴线缆是被设计成允许承载更高频率信号的、比用于放置在玻璃上的汽车天线的线缆更好的线缆，并且至少包括由介电元件隔开并由绝缘层保护的销和护套。
根据本发明的一个优选实施例，导电连接器将天线连接至线缆并通过无铅焊接连结至天线以遵守新欧盟法规。
导电连接器材料优选地是所选的嵌装玻璃面板与导电连接器材料的热膨胀差小于5×10-6/℃的材料。
根据本发明，连接器可以由不同类型的材料制成，如铜、铬合金、钢合金(如不锈钢合金、具有大量铬或镍的钢合金、或任何其他配合对连接器功能(如连接至天线、能够固定线缆、以及这类材料或合金的其他优点)的约束的材料或合金。
优选地，焊接材料在大于150℃的温度下具有改善的性质。从DE102006047764A1中已知这种焊接材料。这种无铅焊接材料基于Sn、Ag的焊料合金，按重量计包括88％与98.5％之间的Sn、0.5％与5％之间的Ag或铋锡银(Bi-Sn-Ag)合金。优选地，焊接材料包括至少作为其成份的以下合金：BixSnyAgz，其中x、y、z表示成份的重量百分比(这种命名法是公知的)：Bi57Sn42Ag0、Bi57Sn40Ag3、SnAg3.8Cu0.7、Sn55Bi44Ag1、或SAC合金(锡银铜(Sn-Ag-Cu)合金)。更优选地，焊料合金是SAC305，按重量计由3％Ag、0.5％Cu和96.5％Sn组成。这种焊接材料提供了与其一起使用的连接器的改善的结合性质以及较高的疲劳强度。
根据本发明，连接器元件优选地由铁-镍(FeNi)或铁-铬(FeCr)合金或其混合物制成。更优选地，连接器元件优选由FeCr10、FeCr16、Grade 430、FeNi42、FeNi48或FeNi52制成。
由于使用的频率较高，天线与线缆之间的连接必须非常精确，以限制信号失真。为了满足这个条件，连接器包括至少两个机械固定元件。这些机械固定元件允许将线缆保持在正确的位置，从而避免线缆的移动并确保与天线具有良好的电气连接。这些元件可能与连接器的组成不同。优选地，护套经由至少一个机械固定元件连接至天线而与天线具有非常好的电气连接。
根据本发明，中心销优选通过与导电连接器分开的无铅焊料连接至天线。中心销可以优选地被压接到中间导电元件中。在这种情况下，在中间元件与天线之间设置无铅焊接材料。
根据本发明的一个实施例，导电连接器优选地至少包括用于固定机械固定元件的延伸区域以及至少一个脚部，所述脚部连接至所述延伸区域以便通过无铅焊接材料连结至天线上。这两部分意味着至少一个脚部及延伸区域允许将连接器焊接到天线上并固定线缆。根据本发明，延伸区域是不直接与天线接触、但是通过脚部电连接至天线的区域。优选地，延伸区域的形状可以是矩形部，弯曲或不弯曲、或者任何其他形状。通过焊接材料使脚部与天线接触。优选地，导电连接器包括至少一个圆形形状的脚部。应理解的是，圆形形状术语是指具有大体上圆形形状的任何形式，以非限制性方式，例如椭圆形、卵圆形、圆形、半圆形、三叶草形、多圆形、多边形(例如像具有切边的圆形的一部分)、或具有圆形边缘的矩形(像具有圆角的矩形)。它也可以是单环形状。
更优选地，导电连接器包括两个脚部，以在将连接器安装在天线上的过程中具有稳定性并通过避免线缆的任何移动而在嵌装玻璃面板的寿命期间稳定线缆。
根据本发明，导电连接器包括至少一部分设置在脚部之间的延伸区域。当在脚部之间设置至少一部分延伸区域时，延伸区域的形状为U形或T形。U形意味着连接两个脚部的一种类型的桥状件。T形意味着一种具有基本上垂直的部分的桥状件。这种形状的优点是具有高度稳定的对称连接器。
根据本发明，设置机械固定元件以将线缆保持到连接器上。它们优选地固定在延伸区域上。优选地，机械固定元件是用于将线缆压接到连接器上的压接元件，以便减少加工时间并避免线缆在压接步骤之后移动。
优选地，机械固定元件具有与延伸区域相同的成分，并且可以与延伸区域一体地制造。
更优选地，为了避免由于线缆的机械固定引起的延伸区域的变形，机械固定元件被固定在导电连接器的延伸区域的至少一个边缘上。
更优选地，为了消除由于同轴线缆与延伸区域的连接不稳定而导致的行为波动，机械固定元件被固定在导电连接器的延伸区域的相反的边缘上。
在本发明的一个实施例中，导电连接器包括三个机械固定元件；其中两个机械固定元件电连接至同轴线缆的护套并固定到导电连接器的延伸区域的相反的边缘上，并且其中一个机械固定元件固定到同轴线缆的绝缘层。这项功能可以确保电气连接性，并且消除由于同轴线缆与延伸区域的连接不稳定而导致的行为波动。
本发明还涉及一种连接器，所述连接器包括至少两个用于将同轴线缆保持到导电连接器上的机械固定元件。
根据本发明，连接器优选地至少包括用于固定机械固定元件的延伸区域、以及至少一个连接至延伸区域以通过无铅焊料连结到天线上的脚部。
根据本发明，连接器优选地包括两个脚部。
根据本发明，连接器优选地包括固定到导电连接器的延伸区域的至少一个边缘上的机械固定元件。
根据本发明的另一个实施例，具有包括根据本发明的天线的组件的车辆或建筑物可能配备有中继器系统。中继器系统通常包括：定位在建筑物或车辆的外部的天线，所述天线可以与网络的基站通信；定位在建筑物或车辆的内部的天线，所述天线可以与用户终端通信；重传装置，所述重传装置通过重传(有放大和再生的可能性)由天线之一接收的去往另一个天线的信号而被设置为充当所述天线之间的接口。可以理解的是，这种中继器系统许可网络覆盖延伸至建筑物或车辆的内部，使得在建筑物或车辆内部的用户可以具有良好的网络覆盖。

Claims (10)

1.一种组件，所述组件包括：用于高频通信的两部分二维天线(1)、具有中心销(4)和护套(3)的数据传输同轴线缆(2)、以及用于将所述线缆(2)的所述中心销(4)和所述护套(3)连接至所述天线的所述两部分(7，8)的装置，所述天线的所述两部分被印刷在嵌装玻璃面板(6)上，其特征在于，所述组件进一步包括从由电阻器、电容器和电感组成的组中选择的电气部件(5)，所述电气部件桥接所述天线的所述两部分，以便控制所述线缆与所述天线之间的所述连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电气部件(5)是电阻器。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述电阻器(5)包括陶瓷材料或者导电性差的桥状件。
4.根据以上权利要求中任一项所述的系统，其中，所述电气部件(5)包括电阻器、电容器和电感。
5.根据以上权利要求中任一项所述的系统，其中，所述天线(1)包括至少95％的银和/或铜。
6.电阻器(5)用于控制同轴线缆(2)与宽带天线(1)之间的所述电连接的用途。
7.根据权利要求5所述的用途，其中，所述电阻器(5)包括陶瓷材料或者导电性差的桥状件。
8.根据权利要求6所述的用途，其中，所述宽带天线被印刷在嵌装玻璃表面上。
9.一种组件，所述组件包括用于HF和WB通信的、有待连接至数据传输同轴线缆的长期演进两部分二维天线(1)，所述数据传输同轴线缆具有连接至所述天线的所述两部分(7，8)的中心销和护套，所述天线的所述两部分被印刷在嵌装玻璃面板(6)上，其特征在于，所述组件进一步包括从由电阻器、电容器和电感组成的组中选择的电气部件(5)，所述电气部件桥接所述天线的所述两部分，以便控制所述线缆(3)与所述天线(1)之间的所述连接。
10.根据权利要求9所述的组件，其中，其中，所述电气部件(5)包括电阻器、电容器和电感。
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