CN113207319A

CN113207319A - 交通工具玻璃板

Info

Publication number: CN113207319A
Application number: CN202080004724.7A
Authority: CN
Inventors: A·古特; G·弗朗索瓦; G·佩蒂迪迪埃; V·拉梅什库马尔
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2021-08-03
Also published as: DE202020005727U1; WO2021110714A1

Abstract

本发明涉及一种交通工具玻璃板（1），其具有第一基板（GS1）和至少一个第一导电层（LS1），其中在所述导电层（LS1）中构成天线结构（ANT1），其中所述天线结构（ANT1）提供平面vivaldi天线式结构，其中所述天线结构（ANT1）具有两个基本上同样的天线元件（ANT1_E1，ANT1_E2），其中所述两个天线元件（ANT1_E1，ANT1_E2）彼此布置为使得所述天线元件（ANT1_E1，ANT1_E2）基本上显现为镜像，其中提供喇叭状开口，其中在开始的喇叭状开口的区域中布置两个凹入部（E1，E2）。

Description

交通工具玻璃板

交通工具越来越多地被配备有电组件。除了经典的无线电设备外，在交通工具中以越来越多的数量重新得到可以接收或也可以发射高频信号的设备。

在这一点上，示例性地应该列举接收通信系统的信号。

通信系统例如可以是用于车对车或车对基础设施的近程无线电系统，或者也可以是移动无线电通信系统、例如第二代/第三代/第四代或第五代的移动通信系统。

由于交通工具经常具有较大的金属面，因此由此屏蔽高频信号，使得使接收（以及发射（只要设置））变得困难。

虽然可以将相应的天线在交通工具处固定在外部，但是这样的附加设备在多方面都是问题。

从出版物US 20140176374 A1中已知示例性装置。

一方面，相应的设备需要缺口，所述缺口易受腐蚀影响。另一方面，这样的设备经常干扰视觉印象。但是，这样的设备也经常提供噪声源以及提高的风阻。此外，这样的天线也是破坏行为的目标。

例如，在顶盖上提供“鲨鱼鳍”状天线。在此，交通工具顶盖例如作为反射器或接地面（Erdfläche）起作用。通常，为此使用所谓的贴片天线。所述贴片天线典型地具有矩形至正方形的形状，其中大致同样的接地层作为天线配重布置在贴片天线下方。

基于此，在其他位置处提供天线的趋势在过去已得以发展。

例如，天线可以被布置在交通工具内部空间之内，例如布置在仪表板下方或布置在挡风玻璃下方。

在此困难的是：找到具有天线到发射器上的良好视野的合适位置，并且同时避免由仪表板中的电设备和由交通工具发动机引起的EMC问题。此外，机械集成对线缆引导的可靠性和（例如相对于潮湿的）密封性提出高的要求。

另一方面，存在通过玻璃板（Scheibe）尽可能少地影响视场的需求。因此，例如传感器被布置在玻璃板的边缘处、优选地布置在黑色印刷物的区域。

从美国专利申请US 2019/0 165 447 A1中已知Vivaldi天线。在那里所示的Vivaldi天线被优化用于接收全球卫星导航系统的信号。尽管宽带性，但天线对于多频带接收是不足够的。此外，在那里所提出的天线需要相对大的空间，使得对于放置设置有狭小界限。

从专利申请US 2008/129619 A1中已知一种用于接收极化信号的可表面安装的天线。然而，在那里所示的天线需要大量面积，并且由于由不同的电分层所需要的必要高度而不适用于集成到玻璃板中。

DE 10 2011 004316 A1公开一种多频带天线，所述多频带天线包括在载体上的第一平面子天线，所述第一平面子天线逐段地具有梳状结构。所述第一子天线在所述载体中具有孔，其中第二子天线构成在所述第一子天线之内，使得其方向特性指向孔轴（Aperturachse）的方向并且适用于在第二频带中进行通信。

US 5 872 542 A公开一种贴片天线，其具有基层、引线层、天线层和透明基板。该天线适用于发射和接收高频信号。

但是，在玻璃板的黑色印刷物的区域中，仅少量位置适用于安置这种天线。

尤其是，在中上挡风玻璃边缘处提供变得困难，因为其他传感器、例如雨水传感器经常安装在那里，使得在那里没有空间可用于其他元件。

在仪表板的区域中提供是不利的，因为在这里并不总是有到一个或多个发射器的足够视野，尤其是因为其他车身部件（诸如交通工具顶盖）大大限制从在那里放置的天线的角度看可接收的空间角度范围。

此外，导电层、例如红外反射层或Low-E层可以防止电磁辐射穿过玻璃板的透射并且影响期望信号的接收。这样的玻璃板例如在交通工具构造中找到。

基于此，本发明的任务是提供一种交通工具玻璃板，其中可以在其他位置处安全地、可靠地并且成本低地将天线集成到所述交通工具玻璃板中。

该任务通过具有第一基板和至少一个第一导电层的交通工具玻璃板来解决，其中在导电层中构成天线结构，其中天线结构提供平面vivaldi天线式结构，其中天线结构具有两个基本上同样的天线元件，其中两个天线元件彼此布置为使得天线元件基本上显现为镜像，其中提供喇叭状开口，其中在开始的喇叭状开口的区域中布置两个凹入部。

利用所提出的装置，现在可能的是，不仅开辟其他位置用于放置，而不违反可见性的边界条件，而且此外使得能够在宽的频率范围上提供良好的接收功率。

在本发明的一个实施方式中，天线结构被设立用于接收移动无线电网络的信号。

由于交通工具的总是进一步着手的联网以及法律规定（诸如eCall）的要求，移动无线电网络是特别重要的。在此，尤其是在移动无线电通信网络中使用多个不同的频带。利用要求保护的交通工具玻璃板现在可能的是，为多个频带提供改善的接收/发射条件。

根据本发明的另一实施方式，第一导电层布置在与交通工具玻璃板连接的薄膜上。

在薄膜上的预制允许特别成本低的制造。

根据本发明的另一实施方式，凹入部被构成为缝隙状的。

缝隙状构型可以简单地被制造，并且允许精确地与目标频带失谐（Verstimmung）。

在本发明的一个实施方式中，第一导电层施加在介电薄膜上。

在介电薄膜上施加也使得能够集成其他组件。

在本发明的一个实施方式中，薄膜具有第二导电层，所述第二导电层布置在第一导电层的相对侧上。

由此例如可以以最不同的实施、例如作为接地共面波导提供条状导体/波导结构。

在本发明的又一实施方式中，导电层具有10μm至75μm的高度。

这能够实现薄的装置，所述薄的装置也可以被集成到复合玻璃板中或者也可以被适配于弯曲的表面。

在本发明的另一实施方式中，交通工具玻璃板是复合玻璃板，其中交通工具玻璃板此外具有第二基板，其中薄膜被引入在第一基板和第二基板之间。

也就是说，薄膜不仅可以被引入到玻璃板外侧上而且可以被引入到复合玻璃板的基板之间。

根据本发明的又一实施方式，交通工具玻璃板在交通工具玻璃板的边缘处在至少一个分段处具有黑色印刷物（也称为覆盖印刷物），其中第一导电层至少逐段地布置在黑色印刷物后面。

由此，天线装置可以被放置在黑色印刷物下方，使得天线结构保持光学上不可见并且因此不干扰美学印象，但是另一方面也保持在电气上有效。

根据本发明的又一实施方式，天线结构至少在低于1GHz的第一频带中和至少在高于1GHz高于1GHz的第二频带中具有-6dB或更好的、例如-15dB或更好的反射系数S₁₁。

由此可以在多个频带中同时提供突出的接收功率。

根据本发明的又一实施方式，天线结构被设立用于接收无线近程通信网络的信号。

也就是说，本发明例如也可以被用于交通工具对交通工具以及用于交通工具对基础设施通信。

根据本发明的另一构型，提供一种具有根据本发明的玻璃板（Glasscheibe）的交通工具，尤其是陆地、海上、空中交通工具或空间飞行器。

根据本发明的另一构型，交通工具玻璃板被用于接收第一代和/或第二代和/或第三代和/或第四代和/或第五代的移动通信网络的信号。

根据本发明的另一构型，交通工具玻璃板被用于接收WLAN网络和/或蓝牙（也为低功耗蓝牙）的信号和/或车对车网络的信号和/或车对基础设施网络的信号。

下面根据附图和实施例更详细地阐述本发明。附图是示意图，并且不是按比例的。附图不以任何方式限制本发明。

图1示出用于阐明根据现有技术和本发明的方面的关于薄膜、（一个或多个）基板的布置的示意性总览，

图2示出根据本发明实施方式的天线结构的可能安置位置的示意性总览，

图3示出在本发明实施方式中的天线结构的示意性俯视图，

图4示出在本发明实施方式中的天线结构的虚拟子元件的示意性俯视图，和

图5示出关于本发明实施方式中的示例性天线结构的S11图表。

随后将参照图更深入地描绘本发明。在此应当注意的是，描述分别可以单独地或组合地使用的不同方面。也就是说，只要未明确表示为纯替代方案，就可以与本发明的不同实施方式一起使用每个方面。

就接下来描述方法而言，只要通过关联未明确得出一些不同之处，就可以以任意顺序排列和/或组合方法的各个步骤。此外，只要未明确地另外指定，就可以彼此组合这些方法。

具有数值的说明通常不应被理解为精确值，而是也包含+/- 1％直至+/- 10％的公差。

只要在本申请中命名标准、规范等，就至少总是参考在申请日可应用的标准、规范等。也就是说，如果标准/规范等被更新或由后继者代替，则本发明也可应用于此。

在图中示出不同的实施方式。

根据本发明的交通工具玻璃板1在图1中以剖视图示出有多个层。在此，在下文中并非所示的所有层都是必需的。

根据本发明的交通工具玻璃板1具有第一基板GS1和至少一个第一导电层LS1。

第一基板GS1可以例如是玻璃基板或塑料基板。原则上，在根据本发明的交通工具玻璃板的制造和使用的条件下在热和化学方面稳定的所有电绝缘基板都适合作为基板。

第一基板GS1优选地包含平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃、钠钙玻璃或清澈塑料、优选地刚性清澈塑料、尤其是聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯和/或其混合物。

导电层LS1例如具有铜、银、金或具有前述材料中的至少一种材料的合金。

天线结构ANT1构成在导电层LS1中。这可以例如通过印刷或可烧蚀机械和/或化学方法来完成，并且对下面对本发明的更详细的理解并不重要。

天线结构ANT1提供平面vivaldi天线式结构。就此而言，平面不应该被理解为绝对平坦的，而是应该被理解为与经典喇叭形辐射体相比扁平的。

Vivaldi天线式结构通常具有漏斗形辐射区域、阻抗适配区域（经常为在漏斗末端处的圆形开口）。典型地，在阻抗适配区域和漏斗之间也还提供一种类型的瓶颈，其中经常布置有天线的馈电点。

现在更深入地阐述该天线结构，其中随后将不进一步阐述天线馈电、即到天线线路上的连接。示例性天线线路可以例如是共面波导、尤其是接地共面波导（grounded co-planar waveguide）。

随后结合图3和4进一步阐述天线ANT1的结构。

天线结构可以“虚拟地”地被分解为两个半部、即（如图4中所示的）天线元件ANT1_E1和ANT1_E2，其中天线元件ANT1_E1和ANT1_E2基本上是同样的。

也就是说，可以将天线元件ANT1_E1、ANT1_E2看作彼此成角度地布置的，使得天线元件ANT1_E1、ANT1_E2基本上显现为镜像。

基本上同样的构型在此涉及不必实现完全全等。因此，例如仍然保留自由度用以提供与交通工具玻璃板的周围环境、例如导电交通工具部件的适配。通常可以认为：至少75％的面积、尤其是90％的面积可以全等地“虚拟地”被叠置。

虚拟镜轴（在图3中虚线）在中心穿透在此构成的喇叭状开口Ö。开口Ö具有基本上指数造型。开口通向圆形自由空间。

在开始的喇叭状开口的区域中，布置有两个凹入部E1和E2，其也称为狭槽。换句话说，凹入部E1或E2中断天线元件ANT_E1或ANT_E2的在内边缘上伸展的边的直接走向。在该示例中，在外边缘处、即在开口Ö之外伸展的边的走向是连续的。

利用尤其是以凹入部为特征的所提出的装置，现在可能的是，不仅在交通工具玻璃板上开辟其他位置用于放置，而不违反可见性的边界条件，而且此外使得能够在宽的频率范围上提供良好的接收功率。也就是说，通过选择凹入部，关于所接收的频率范围的接收特性可以被适配。

根据本发明的一个实施方式，天线结构ANT1被设立用于接收移动无线电网络的信号。

在另一实施方式中，第一导电层LS1布置在与交通工具玻璃板连接的薄膜F上。

尤其是，薄膜F可以具有选自以下组中的至少一种材料，即所述组具有聚酰亚胺、聚氨酯、聚亚甲基丙烯酸（Polymethylenmetacrylsäure）、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、FR6、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺。

在不限制一般性的情况下，仍可以设置其他层（如图1中所表明的）。

可选地，增附层KL可以施加在第一导电层LS1上和/或（只要存在）施加在第二导电层LS2上。该增附层KL例如可以具有分别约15μm的高度。增附层KL可以具有选自以下组中的至少一种材料，即所述组具有聚酰亚胺、聚氨酯、聚亚甲基丙烯酸、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、FR6、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺。

覆盖层DS可以例如是黑色印刷物，使得可以以遮盖的方式提供天线结构ANT1的部分，而不影响在交通工具玻璃板1的其余部分中的视觉印象。覆盖层DS可以布置在基板GS1、GS2、优选地第二基板GS2与导电层LS1、LS2、优选地第二导电层LS2之间。另一方面，覆盖层DS也可以具有聚酰亚胺。例如，覆盖层DS可以具有（分别）大约25μm的高度。如果例如将薄膜与导体层一起预制，则可以保护导体层LS1、LS2免受在运输或装配或安装时的损坏或环境影响。

这能够实现薄的装置，该薄的装置也可以被集成到复合玻璃板中或者也可以被适配于弯曲的表面。

在本发明的一个实施方式中，凹入部E1和E2缝隙状地彼此对称地构成，如图3和4中所示的。在该示例中，天线元件ANT_E1和ANT_E2除了各自的凹入部E1和E2以及开口Ö之外被构造为整面的。天线元件ANT_E1或ANT_E2分别具有凹入部E1或E2。凹入部E1具有与天线元件ANT_E1的边长的至多90％、优选地80％、特别优选地70％相对应的长度。

缝隙状构型可以简单地被制造，并且允许精确地与目标频带失谐。应当注意的是，通过凹入部的形状和彼此的相对位置提供其他设定可能性。例如，凹入部可以不同地成形，例如不同的深度、不同的高度、以及在不同的位置处来放置。

在本发明的另一实施方式中，第一导电层LS1施加在介电薄膜F上。

施加在介电薄膜上也使得能够集成其他组件。

在本发明的一个实施方式中，薄膜F具有第二导电层LS2，所述第二导电层布置在第一导电层LS1的相对侧上。由此可以在薄膜上集成两个组件，其中测量已经表明交通工具玻璃板因此具有非常好的天线特性。该结果对于本领域技术人员而言是出乎意料的和令人惊讶的。

导电层LS2例如具有铜、银、金或具有上述材料中的至少一种材料的合金。

在本发明的又一实施方式中，第一导电层LS1和/或（只要存在）第二导电层LS2具有10μm至75μm的高度h_LS1、h_LS2。

在本发明的另一实施方式中，交通工具玻璃板是复合玻璃板，其中交通工具玻璃板此外具有第二基板GS2，其中薄膜F被引入在第一基板GS1和第二基板GS2之间。

第二基板GS2可以例如是玻璃基板或塑料基板。原则上，在根据本发明的交通工具玻璃板的制造和使用的条件下在热和化学方面稳定的所有电绝缘基板都适合作为基板。

第二基板GS2优选地包含平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃、钠钙玻璃或清澈塑料、优选地刚性清澈塑料、尤其是聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯和/或其混合物。

也就是说，薄膜不仅可以被引入到玻璃板外侧上，而且可以被引入到复合玻璃板的基板之间。

根据本发明的又一实施方式，交通工具玻璃板在交通工具玻璃板边缘处在至少一个分段处具有黑色印刷物，其中第一导电层LS1至少逐段地布置在黑色印刷物后面。

例如，预定义的天线结构可以放置在位置O1至O3处，其中所述位置示例性地被选择并且不是最后的枚举。也就是说，通过构型，天线结构ANT1可以被放置在最不同的位置处、也在交通工具玻璃板1的边缘处。由此，天线装置可以放置在黑色印刷物下方，使得天线结构保持光学上不可见并且因此不干扰美学印象，但是另一方面也保持在电气上是有效的。

在不限制一般性的情况下，多个这样的天线结构ANT1也可以在不同的位置O1……O3或与此对称的位置处布置在交通工具玻璃板1中。在此，也可能的是，通过适当的布线将所述天线结构聚集在一起，使得例如也可以接收圆极化信号。

根据本发明的又一实施方式，天线结构ANT1至少在低于1GHz的第一频带中并且至少在高于1GHz的第二频带中具有-6dB或更好的、例如-15dB或更好的反射系数S₁₁。示例性地应该参照图5。在此应该注意的是，对于本发明当然也可以通过适配于其他频带、例如低于2GHz的第二频带和高于2 GHz的第三频带可替代地或附加地设定-6 dB或更好的、例如- 15dB或更好的反射系数S₁₁。

示例性频带是在900 MHz或1800 MHz情况下的迄今UMTS频带，700 MHz、800 MHz、1500 MHz和2600 MHZ以及3.5 GHz和3.7 GHz LTE频带以及未来的26 GHz和60 GHz LTE频带。

在本发明的一个实施方式中，天线结构ANT1被设立用于接收无线近程通信网络的信号。

示例性频带是2.4 GHz/5 GHz和60 GHz WLAN频带。也就是说，本发明也可以例如被用于交通工具对交通工具以及用于交通工具对基础设施通信，对于其而言目前偏爱5.9GHz范围中的频率。

根据本发明的另一构型，提供一种具有根据本发明的玻璃板的交通工具，尤其是陆地、海上、空中交通工具或空间飞行器。

根据本发明的另一构型，交通工具玻璃板被用于接收WLAN网络和/或蓝牙（也为低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy））的信号和/或车对车网络的信号和/或车对基础设施网络的信号。

附图标记列表

1 交通工具玻璃板

GS1基板

GS2基板

F 薄膜

LS1导电层

LS2导电层

ANT1天线结构

ANT1_E1天线元件

ANT1_E2天线元件

h_LS1高度

h_LS2高度

DS（电绝缘）覆盖层

KL增附层

O1 ... O3安置位置

E1、E2 凹入部

Ö 开口。

Claims

1.一种交通工具玻璃板（1），所述交通工具玻璃板具有第一基板（GS1）和至少一个第一导电层（LS1），

•其中在所述导电层（LS1）中构成天线结构（ANT1），

•其中所述天线结构（ANT1）提供平面vivaldi天线式结构，其中所述天线结构（ANT1）具有两个基本上同样的天线元件（ANT1_E1，ANT1_E2），

•其中所述两个天线元件（ANT1_E1，ANT1_E2）彼此布置为使得所述天线元件（ANT1_E1，ANT1_E2）基本上显现为镜像，其中提供喇叭状开口，

•其中在开始的喇叭状开口的区域中布置两个凹入部（E1，E2）。

2.根据权利要求1所述的交通工具玻璃板，其特征在于，所述天线结构（ANT1）被设立用于接收移动无线电网络的信号。

3.根据权利要求1或2所述的交通工具玻璃板，其特征在于，所述第一导电层（LS1）布置在与所述交通工具玻璃板连接的薄膜（F）上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具玻璃板，其特征在于，所述凹入部（E1，E2）构成为缝隙状的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具玻璃板，其特征在于，所述第一导电层（LS1）施加在介电薄膜（F）上。

6.根据权利要求5所述的交通工具玻璃板，其特征在于，所述薄膜（F）具有布置在所述第一导电层（LS1）的相对侧上的第二导电层（LS2）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具玻璃板，其特征在于，所述第一导电层（LS1）具有10μm至75μm的高度（h_LS1）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具玻璃板，其特征在于，所述交通工具玻璃板是复合玻璃板，其中所述交通工具玻璃板此外具有第二基板（GS2），其中所述薄膜（F）被引入在所述第一基板（GS1）和所述第二基板（GS2）之间。

9.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具玻璃板，其特征在于，所述交通工具玻璃板在所述交通工具玻璃板的边缘处在至少一个分段处具有黑色印刷物，其中所述第一导电层（LS1）至少逐段地布置在所述黑色印刷物后面。

10.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具玻璃板，其特征在于，所述天线结构（ANT1）至少在低于1GHz的第一频带中以及至少在高于1GHz的第二频带中具有-6 dB或更好的反射系数S₁₁。

11.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具玻璃板，其特征在于，所述天线结构（ANT1）被设立用于接收无线近程通信网络的信号。

12.一种交通工具，具有根据前述权利要求中任一项所述的交通工具玻璃板。

13.根据前述权利要求1至11中任一项所述的交通工具玻璃板的用途，用于接收第一代和/或第二代和/或第三代和/或第四代和/或第五代的移动通信网络的信号。

14.根据权利要求11所述的交通工具玻璃板的用途，用于接收WLAN网络的信号和/或车对车网络的信号和/或车对基础设施网络的信号。