CN112514159A - 天线嵌装玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车辆天线嵌装玻璃天线元件。根据本发明，所述天线元件放置在所述嵌装玻璃的向外取向面上，并且所述天线以介于750MHZ与28GHZ之间的频率工作。所述天线5元件连接到同轴电缆。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线嵌装玻璃，该天线嵌装玻璃包括设置在嵌装玻璃上的天线元件，并且更具体地，本发明涉及一种包括天线元件的车辆嵌装玻璃。
背景技术
车辆对外界(也称为V2X)通信以及汽车雷达是消费者感兴趣的快速发展领域。这导致工作良好的通信系统在应对V2X无线电频道时的挑战。影响频道的两个最重要部件是天线。因此，找到最佳天线配置以确保最佳性能是困难的任务。
继被动和自主的主动安全系统成功之后，基于车辆通信的协同智能运输系统成为无事故驾驶愿景的下一个重要步骤。近年来，各种研究项目都为车辆通信的基本技术要求贡献了解决方案。
车辆对外界(V2X)通信是将信息从车辆传递到可能会影响车辆的任何实体，反之亦然。它是结合了其他更具体通信类型的车辆通信系统，比如V2I(车辆对基础设施)、V2V(车辆对车辆)、V2P(车辆对行人)、V2D(车辆对装置)以及V2G(车辆对电网)。V2X的主要动机是安全和节能。
V2X通信是基于WLAN技术并且在车辆之间直接工作，从而在两个V2X发送方进入彼此范围内时形成车辆自组织网络。因此，车辆不需要任何基础设施进行通信，这是在偏远或不发达地区确保安全的关键。WLAN因其低时延而特别适合于V2X通信。它传输被称为公共认知消息(CAM)和分散的通知消息(DENM)或基本安全消息(BSM)的消息。这些消息的数据量很低。无线电技术是WLAN IEEE802.11系列标准的部分并且在美国被称为车辆环境中的无线接入(WAVE)且在欧洲被称为ITS-G5。
V2V(车辆对车辆的简称)是被设计为允许汽车彼此“交谈”的汽车技术。这些系统将使用5.8GHz至5.9GHz频带的区域，WiFi也使用该频率。V2V也被称为VANET(车辆自组织网络)。它是MANET(移动自组织网络)的变化，其中现在强调节点就是车辆。
车辆通信系统是网络，在网络中，车辆和路边单元是向彼此提供信息(诸如安全警告和交通信息)的通信节点。它们可以有效地避免事故和交通拥堵。两种类型的节点都是专用短程通信(DSRC)装置。DSRC在5.8GHz至5.9GHz频带中工作。车辆通信通常作为智能运输系统(ITS)的一部分来发展。
它们可以用作车辆的固定天线、特别是用于数字无线电通信卫星的数字网络的语音通信，或者用作诸如GPS(全球定位系统)的卫星远程感测系统的接收天线，无论车辆在哪里，卫星远程感测系统都可以定位车辆的位置。为了适当地起作用，我们必须将它们的活动限制到窄频带并且它们以极大的准确性作为回报。它们还必须能够在环境是噪声源时保持这种能力。因此，应当使它们保持清洁并且也免受外部干扰或衰减因素影响。
在汽车领域中，天线可以组装在嵌装玻璃(即，挡风玻璃、后窗玻璃、侧窗玻璃或天窗)内，或固定在车身(诸如车顶)中。存在在车辆中使用的不同的天线系统。然而，常规的玻璃天线在面向汽车内部的面上放置在嵌装玻璃的表面上，或者嵌入在层压式嵌装玻璃中。因此，那些天线会受到玻璃介电效应，从而降低效率、特别是向外辐射的效率。
现代汽车可以包含多个天线以用于模拟音频广播(调幅(AM-0.5至1.7MHz)和调频(FM-76至108MHz))、全球定位系统(GPS-1575MHz)数据、蜂窝电话通信(例如全球通信系统，GSM-800/1800MHz)、长期演进(LTE-800/1800/2600MHz)、数字音频广播(DAB-170至240MHz)、遥控无钥匙进入(RKE-315/433MHz)、电视接收、胎压监测系统(TPMS-315/433MHz)、汽车雷达(22至26GHz/76至77GHz)、车辆间通信(C2C-5.9GHz)等。
第一种系统是众所周知的，并且在美国专利US 8519897B2中进行了描述。低轮廓天线组件或鲨鱼鳍式汽车天线组件被配置用于与AM/FM无线电、卫星数字音频无线电服务(SDARS)、全球定位系统(GPS)、数字音频广播(DAB)-VHF-III、DAB-L、Wi-Fi、Wi-Max、以及手机一起使用。在一些示例性实施例中，天线组件包括至少两个天线，这些天线例如共同位在天线组件的共用底架上、在天线组件的共用盖下方。这类天线通常放置在汽车的车顶、发动机盖、或行李箱上，以帮助确保天线在高处或朝向最高点无遮拦。除了审美观点外，要设计外部鲨鱼也越来越困难，因为近年来鲨鱼需要越来越多的天线。这将导致天线结构臃肿或相互干扰。最终不可能组装在敞篷汽车上。
第二种众所周知的系统是后窗玻璃天线系统，该后窗玻璃天线系统利用已经封装在车辆的后窗中的除雾器元件作为天线元件来接收AM和FM广播。可以在US 5293173或US5099250中找到这种后窗玻璃天线系统的示例。对于嵌入在车辆后窗中的已知的组合式除雾器/天线元件系统，有必要在这些元件与车辆DC电源之间并入两个双线或环形阻气门，以便将天线信号与加热这些元件的高电流信号分开。
第三种系统是众所周知的，并且在美国公开文件US 2014104122A1中进行了描述。这种系统是由具有天线元件的车窗组件组成的，该天线元件包括布置在嵌装玻璃内的导线或透明涂层。这种类型的天线通常被配置成接收线性极化射频(RF)信号。具体地，天线元件可以接收的线性极化RF信号以非限制性方式是AM、FM、RKE、DAB、DTV、和手机信号。
随着技术的发展，车辆配备了许多能够进行通信(接收或发射信息)的天线。一些天线固定在车身上，另一些天线被放置在玻璃的嵌装玻璃面板上。
因此，本发明提出简单的解决方案来提供一种设置在嵌装玻璃上的天线，该天线特别适合于V2X通信(也称为车辆对X(V2X)-V2X通信)。
发明内容
本发明涉及一种车辆天线嵌装玻璃，该车辆天线嵌装玻璃包括在该嵌装玻璃的向外取向面上的天线元件，并且该天线是750MHZ至28GHZ天线。该天线元件连接到同轴电缆。
根据本发明的天线可以是ITS(760MHZ)、DSRC(5.8GHZ至5.9GHZ)、GPS/GLONASS(1575MHZ/1605MHZ)、4G/LTE(700至900MHZ、1710至2170MHZ、2500至2700MHZ)、5G(28GHZ)天线或SDARS天线(2320至2345MHz)。
根据本发明的优选实施例，天线为专用短程通信(DSRC)和用于车辆对X通信的蜂窝装置工作。
根据本发明的优选实施例，天线是5.8GHZ至5.9GHZ天线。
DSRC(专用短程通信)是选择用于主动安全V2V(车辆对车辆)和V2X(车辆对其他)系统的通信介质，主要分配用于车辆安全应用。DSRC支持高速、低时延、短程V2V/V2X无线通信。
通过将天线元件放置在根据本发明的嵌装玻璃的向外取向面上，天线元件的性能因避免玻璃介电效应而得以提高。此外，通过将天线元件设置在嵌装玻璃的向外取向面上，有可能实现天线的三维设计。此外，根据本发明的天线元件与加热的嵌装玻璃(比如，加热的有涂层嵌装玻璃或加热的含金属丝嵌装玻璃)兼容。两种嵌装玻璃都是众所周知的并且现今常用，然而，当天线处于嵌装玻璃内时，它们可能会妨碍天线元件的效率
根据本发明，天线元件也可以放置在层压式嵌装玻璃上的单片嵌装玻璃上。
根据本发明的一个实施例，嵌装玻璃是层压式嵌装玻璃，或者更特别地，嵌装玻璃是挡风玻璃。
根据本发明，天线元件连接到同轴电缆。
根据本发明的优选实施例，天线元件和同轴电缆设置在嵌装玻璃的上部部分中，即，不在视野中。更优选地，天线元件和同轴电缆放置在嵌装玻璃的上部部分中，并且更特别地，接近嵌装玻璃的上边缘。
根据实施例，连接到天线元件的同轴电缆穿过嵌装玻璃，如图所示。因此，在嵌装玻璃中设置孔以允许同轴电缆通过。孔的尺寸等于同轴电缆的直径。因此，通过嵌装玻璃将电缆引入到车辆内部。因此，电缆可以连接到用于例如在摄像头区中放置在内部后视镜区中的摄像头、雨水传感器……的电力系统。同轴电缆可以完全地或部分地穿过嵌装玻璃(孔仅在外嵌装玻璃片中或孔经过嵌装玻璃的整个厚度)以连接到电力系统。同轴电缆可以沿着玻璃的边缘延伸以连接到电力系统。
根据本发明的实施例，为了掩饰和保护设置在面2上的天线元件，盖放置在天线元件上。因此，保护天线元件免受外部环境影响。盖可以是塑料盖或者采用耐受外部环境(气候、UV……)的任何合适材料。盖可以由塑料材料制成。
根据本发明的实施例，天线元件是贴片元件。这种天线的特别性在于它是高效率的小型天线。例如，贴片可以具有以下尺寸：36x 30x10mm。贴片天线具有非常紧凑的大小，从而能够实现集成灵活性。根据在嵌装玻璃的向外面上的天线元件的位置及其方向，可以在Y或Z方向上。实际上，如果天线元件竖直地放置，则在Y方向上取向，如果天线元件水平地放置在嵌装玻璃上，则天线在Z方向上取向。
根据本发明，嵌装玻璃可以是平坦的或弯曲的面板，以配合汽车的设计。玻璃片可以根据安全规格进行回火或层压。可以将可加热系统(例如涂层或导线网络或玻璃片上的银质印刷物)施加在玻璃片上以例如增加除霜功能。而且，玻璃片可以是透明玻璃或彩色玻璃，该彩色玻璃用特定玻璃组合物或者通过施加例如涂层或塑料层进行着色。
附图说明
在权利要求中和在参考附图的实施例的描述中发展其他优点以及本发明的适当成就和发展，附图示出：
图1至图4是实施本发明的特定实施例的示例。
具体实施方式
为简单起见，在以下说明书中的玻璃板的编号是指常规地用于嵌装玻璃的编号命名。因此，与车辆外部环境接触的嵌装玻璃的面被称为侧面1，并且与内部介质(也就是说乘客舱)接触的表面被称为面2。对于层压式嵌装玻璃，与车辆的外部环境接触的玻璃板被称为侧面1，并且与内部部分(即，乘客舱)接触的表面被称为面4。
为了避免疑问，术语“外部”和“内部”是指作为在车辆中的嵌装玻璃，在安装期间该嵌装玻璃的取向。
同样为了避免疑问，本发明适用于所有运输工具，诸如汽车、火车、飞机……
图1示出了层压式嵌装玻璃1、更具体地是挡风玻璃。嵌装玻璃1包括两个玻璃板10和20，例如2.1mm厚的外玻璃板30和1.6mm厚的内玻璃板20，并且玻璃板借助于由例如聚乙烯醇缩丁醛制成的0.76mm的热塑性板8进行接合。根据本发明，天线元件2设置在面1中，即，在嵌装玻璃1的向外面11上。在本实施例中，天线元件2在嵌装玻璃的上部部分5中设置在摄像头区附近、更具体地设置在摄像头区与车辆的车顶或车身6的下部部分之间。
根据本实施例，充当无线电波的反射表面的磨光平面12设置在层压式嵌装玻璃1的面1和面4(11和21)上。天线2与设置在面2(13)中的磨光平面12接触。在本实施例中，天线元件2可以是以5.8GHZ或5.9GHZ的频带操作的12mm至13mm(这是1/4波长单极天线)DSRC-V2X天线元件。在实施例中，为了更有效率，可以添加寄生元件来控制天线辐射图案，而不是缩短天线。因此，车辆可以与另一车辆或可能会影响该车辆的任何实体通信，反之亦然。应理解，在将来，天线的尺寸取决于设计能力。
DSRC(专用短程通信)是选择用于主动安全V2V(车辆对车辆)和V2X(车辆对其他)系统的通信介质，主要分配用于车辆安全应用。DSRC支持高速、低时延、短程V2V/V2X无线通信。
天线元件2连接到同轴电缆。根据实施例，连接到天线元件2的同轴电缆4穿过嵌装玻璃14，如图1所示，因此，在嵌装玻璃中设置孔14以允许同轴电缆4通过。孔14的尺寸等于同轴电缆4的直径。因此，通过嵌装玻璃将电缆4引入到车辆内部。因此，电缆可以连接到用于通常在摄像头区中放置在内部后视镜区中的摄像头、雨水传感器……的电力系统。
在实施例中，通常用来掩饰所有不美观元件(比如连接件、传感器……)的黑瓷漆15设置在面2(13)上。应理解，瓷漆或任何掩饰带可以设置在面2和/或面3和/或面4(21)中。
为了掩饰和保护设置在面2(13)上的天线元件2，盖7放置在天线元件2和磨光平面12上。因此，保护天线元件2免受外部环境影响。盖7可以是塑料盖或者采用耐受外部环境(气候、UV……)的任何合适材料。
此实施例涉及挡风玻璃1，即，层压式嵌装玻璃，然而，它可以转置成用一个玻璃片制作的嵌装玻璃，比如侧窗玻璃、后窗玻璃……，则天线元件2设置在嵌装玻璃的面1中。
因此，通过将天线元件2设置在嵌装玻璃1的向外面11上，避免了玻璃介电效应，有可能实现天线的三维设计。此外，根据本发明的天线元件2与加热的嵌装玻璃(比如，加热的有涂层嵌装玻璃或加热的含金属丝嵌装玻璃)兼容。两种嵌装玻璃都是众所周知的并且现今常用，然而，它们可能会妨碍天线元件的效率。
应理解，以介于750MHZ与28GHZ之间的频率工作的任何天线元件2可以单独地或组合地使用以扫描更大数量的频率。
图2示出了本发明的另一实施例。更具体地，图2示出了层压式嵌装玻璃1、更具体地是挡风玻璃。嵌装玻璃包括两个玻璃板10和20，例如2.1mm厚的外玻璃板10和1.6mm厚的内玻璃板20，并且玻璃板借助于由例如聚乙烯醇缩丁醛制成的0.76mm的热塑性板8进行接合。根据本发明，天线元件2设置在面1(11)中，即，在嵌装玻璃的向外面11上。在本实施例中，天线元件2在嵌装玻璃的上部部分5中设置在摄像头区附近、更具体地设置在摄像头区与车辆的车顶或车身6的下部部分之间。
根据本实施例，天线元件2是贴片天线，例如来自
(GSA.8859.A.105111)的天线。针对V2V和V2X应用，对于DSRC系统来说，根据此实施例的天线元件2是以5.8GHZ至5.9GHZ操作的迷你外置DSRC天线。对于图1所展示的嵌装玻璃，这个贴片安装(固定)在面1(11)上。天线元件2可以用粘合剂17固定到面1(11)。此天线2的特别性在于它是高效率的小型天线。例如，贴片可以具有以下尺寸：36x 30x 10mm。贴片天线具有非常紧凑的大小，从而能够实现集成灵活性。根据在嵌装玻璃的向外面上的天线元件的位置及其方向，可以在Y或Z方向上。实际上，如果天线元件竖直地放置，则在Y方向上取向，如果天线元件水平地放置在嵌装玻璃上(如图2所示)，则天线在Z方向上取向。
关于图1，天线元件2连接到同轴电缆4，该同轴电缆通过设置在嵌装玻璃中的孔14穿过嵌装玻璃，以便连接到用于通常在摄像头区中放置在内部后视镜区中的摄像头、雨水传感器……的电力系统。
关于图1，黑带15(瓷漆或其他)设置在面2(13)上。应理解，瓷漆或任何掩饰带可以设置在面2和/或面3和/或面4(21)中。
为了掩饰和保护设置在面2上的天线元件，盖放置在天线上。因此，保护天线元件免受外部环境影响。盖可以是塑料盖或者采用耐受外部环境(气候、UV……)的任何合适材料。
此实施例涉及挡风玻璃，即，层压式嵌装玻璃，然而，它可以转置成用一个玻璃片制作的嵌装玻璃，比如侧窗玻璃、后窗玻璃……，则天线元件设置在嵌装玻璃的面1中。
图3示出了本发明的另一实施例。更具体地，图3示出了层压式嵌装玻璃1、更具体地是挡风玻璃。嵌装玻璃包括两个玻璃板10和20，例如2.1mm厚的外玻璃板10和1.6mm厚的内玻璃板20，并且玻璃板借助于由例如聚乙烯醇缩丁醛制成的0.76mm的热塑性板8进行接合。根据本发明，天线元件设置在面1(11)中，即，在嵌装玻璃的向外面(11)上。在本实施例中，天线元件2在嵌装玻璃的上部部分5中设置在摄像头区附近、更具体地设置在摄像头区与车辆的车顶或车身的下部部分之间。天线元件2是贴片DSRC天线，如关于图2所描述。
在本实施例中，天线元件2连接到扁平同轴电缆4，该扁平同轴电缆通过仅设置在嵌装玻璃的外玻璃片10中的孔14而部分地穿过嵌装玻璃。扁平同轴4沿着面2(13)中的热塑性板(PVB……)延伸以便然后指向嵌装玻璃的上边缘(5)并且在车辆内部延伸以便连接到用于通常在摄像头区中放置在内部后视镜区中的摄像头、雨水传感器……的电力系统，如图3所示。
根据另一实施例，扁平同轴电缆4可以穿过仅设置在嵌装玻璃的外玻璃片中的孔14，并且沿着面3中的热塑性板(PVB……)延伸以便然后指向嵌装玻璃的上边缘5并且在车辆内部延伸以便连接到用于通常在摄像头区中放置在内部后视镜区中的摄像头、雨水传感器……的电力系统。
应理解，根据本发明的任何天线元件都可以在此特定实施例中使用。
关于图1和图2，图4示出了根据本发明的层压式嵌装玻璃1的示例，该层压式嵌装玻璃包括在面1(11)上的天线元件2。在特定实施例中，天线元件2是放置在嵌装玻璃的面1(11)上的贴片天线，如在图2中描述。天线元件的上部部分5与嵌装玻璃1的上边缘齐平。
用来掩饰和保护天线元件的盖7放置在天线元件2上并延伸到嵌装玻璃的侧边缘，如图4所示。因此，保护天线元件2免受外部环境影响。盖7可以是塑料盖或者采用耐受外部环境(气候、UV……)的任何合适材料。连接到天线元件2的同轴电缆4然后从玻璃的上边缘5回到车辆的内部以便连接到电力系统。在此实施例中，未制作穿过玻璃的孔来允许同轴电缆通过。包括天线元件的嵌装玻璃安装到车身，该天线元件连接到同轴电缆并被覆盖盒覆盖。
根据另一实施例，放置在嵌装玻璃的上边缘5中的天线元件可以具有放置在嵌装玻璃的面1上的部分和从嵌装玻璃延伸的部分。
根据本发明，一个或若干天线可以放置在嵌装玻璃的向外面上，例如，V2X和GPS天线可以放置在嵌装玻璃的面1上，这些天线连接到同轴电缆。同轴电缆可以完全地或部分地穿过嵌装玻璃(孔仅在外嵌装玻璃片中或孔经过嵌装玻璃的厚度)以连接到电力系统。同轴电缆可以沿着玻璃的边缘延伸以连接到电力系统。
Claims (12)
1.一种车辆天线嵌装玻璃(1)，所述车辆天线嵌装玻璃包括天线元件(2)，其特征在于，所述天线元件(2)放置在所述嵌装玻璃的向外取向面(3)上，并且所述天线(2)以介于750MHZ与28GHZ之间的频率工作，并且其中，所述天线元件(2)连接到同轴电缆(4)。
2.根据权利要求1所述的嵌装玻璃(1)，其特征在于，所述天线(2)是DSRC-V2X或蜂窝V2X天线(2)。
3.根据权利要求2所述的嵌装玻璃，其特征在于，所述天线元件(2)是5.8GHZ至5.9GHZ天线元件。
4.根据权利要求1和3中任一项所述的嵌装玻璃(1)，其特征在于，所述天线元件(2)设置在所述嵌装玻璃的上边缘(5)上，以便由车身(6)覆盖。
5.根据前述权利要求中任一项所述的嵌装玻璃(1)，其特征在于，具有不同频率的若干天线(2)放置在所述嵌装玻璃(1)的向外取向面(3)上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的嵌装玻璃(1)，其特征在于，所述天线元件(2)设置在所述嵌装玻璃的所述向外取向面(3)上，并且所述同轴电缆(4)穿过所述嵌装玻璃。
7.根据前述权利要求中任一项所述的嵌装玻璃(1)，其特征在于，所述天线元件(2)是贴片天线。
8.根据前述权利要求中任一项所述的嵌装玻璃(1)，其特征在于，所述天线元件由盖(7)保护、更优选地由塑料盖保护。
9.根据前述权利要求中任一项所述的嵌装玻璃(1)，其特征在于，所述嵌装玻璃是层压式嵌装玻璃。
10.根据前述权利要求中任一项所述的嵌装玻璃(1)，其特征在于，所述嵌装玻璃是挡风玻璃。
11.根据前述权利要求中任一项所述的嵌装玻璃(1)，其特征在于，所述嵌装玻璃是加热的有涂层挡风玻璃。
12.根据权利要求8所述的嵌装玻璃(1)，其特征在于，所述天线元件(2)设置在所述嵌装玻璃的上边缘(5)中并且更特别地设置在后视镜中。
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