DE102018128288A1

DE102018128288A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbergen von nahezu transparenten leitern

Info

Publication number: DE102018128288A1
Application number: DE102018128288.5A
Authority: DE
Inventors: Timothy J. Talty; Hyok Jae Song; James H. Schaffner; Duane S. Carper; Eray Yasan
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2019-05-16
Also published as: CN109786926B; CN109786926A; US10608330B2; US20190148821A1

Abstract

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf Antennen, die in oder auf Glasstrukturen eingebettet sind. Insbesondere vermittelt die Anmeldung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Tarnen von nahezu transparenten Leitern durch Hinzufügen zusätzlicher leitfähiger oder nicht leitfähiger Materialien zu leitfähigen Bereiche durch Aufbringen der zusätzlichen Materialien in der gleichen Ebene oder einer anderen Ebene als die Antenne.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf Antennen, die in oder auf Glasstrukturen eingebettet sind. Insbesondere vermittelt die Anmeldung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Tarnen von nahezu transparenten Leitern durch Hinzufügen von zusätzlichen leitfähigen oder nichtleitfähigen Materialien zu nichtleitenden Bereichen.
Hintergrund-Informationen
Glasstrukturen sind eine geeignete Stelle, um Antennen und andere Leiter zu montieren. Glasstrukturen sind nicht leitfähig und ermöglichen eine größere Vielfalt an Strahlungsdiagrammen und Richtwirkung für Designer. Optisch nahezu transparente Leiter sind in zahlreichen Formen verfügbar, wie beispielsweise Indiumzinnoxid, transparente leitfähige Schichten auf Zinkoxidbasis und Nanodrähte. Ein hochmoderner transparenter Leiter aus einem zufälligen Netzwerk von Nanodrähten weist einen Schichtwiderstand von weniger als 0,1 Ohm bei einer optischen Übertragung von besser als 70% auf. Diese nahezu transparenten Leiter sind jedoch immer noch sichtbar und können die Insassen eines Fahrzeugs ablenken. Es wäre wünschenswert, Antennen, die in oder auf Glasstrukturen eingebettet sind, optisch zu tarnen.
KURZDARSTELLUNG
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung stellen eine Reihe von Vorteilen bereit. So können beispielsweise Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung das Einbetten von transparenten leitfähigen Folien in Glas im Sichtfeld ermöglichen, größere Bereiche des Glases als Designoberfläche nutzen und zusätzliche Freiheitsgrade bei der Gestaltung von transparenten leitfähigen Vorrichtungen bereitstellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung ein transparentes Substrat mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, eine planare Antenne, die aus der ersten Seite des transparenten Substrats gebildet ist, und ein Tarnmaterial, das auf der zweiten Seite des transparenten Substrats gebildet ist, sodass das Tarnmaterial die planare Antenne in einer orthogonalen Richtung überlappt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fahrzeugantenne ein Fenster mit einer Innenseite und einer Außenseite, eine Antenne, die aus der Außenseite des Fensters gebildet ist, und ein Tarnmaterial, das auf der Innenseite des Fensters gebildet ist, sodass das Tarnmaterial die planare Antenne bei der Durchsicht durch das Fenster überlappt.
Die vorstehenden Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste
Die zuvor genannten sowie weitere Eigenschaften und Vorteile dieser Erfindung und die Art und Weise, diese zu erzielen, werden augenscheinlicher, und die Erfindung wird besser verstanden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen, worin gilt:

1 ist eine schematische Darstellung einer exemplarischen Anwendung der semitransparenten Antennen- und Übertragungsleitungen in einer automobilen Umgebung gemäß einer Ausführungsform.
2 ist ein exemplarisches Antennendesign gemäß einer Ausführungsform.
3 ist ein alternatives exemplarisches Antennendesign gemäß einer Ausführungsform.
4 ist ein alternatives exemplarisches Antennendesign gemäß einer Ausführungsform.

Die hierin dargestellten Beispiele zeigen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, und solche Beispiele sollen in keiner Weise als einschränkend für den Umfang der Erfindung ausgelegt werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und soll die Offenbarung oder die Anwendung und Verwendungen derselben in keiner Weise einschränken. Darüber hinaus besteht keinerlei Verpflichtung zur Einschränkung auf eine der im vorstehenden Hintergrund oder in der folgenden ausführlichen Beschreibung dargestellten Theorien. So sind beispielsweise die Schaltungen, Übertragungsleitungen und Antennen der vorliegenden Erfindung für den Einsatz in einem Fahrzeug besonders geeignet. Jedoch kann die Erfindung, wie Fachleute auf dem Gebiet erkennen werden, auch andere Anwendungsmöglichkeiten besitzen.
1 veranschaulicht schematisch eine exemplarische Anwendung der semitransparenten Antennen- und Übertragungsleitungen in einer in einer Fahrzeugumgebung 100. Die exemplarische Ausführungsform schlägt ein System für semitransparente und flexible Millimeterwellen-Schaltungen und Antennen unter Verwendung kostengünstiger PET-Substrate vor. Das System ermöglicht die Herstellung von Millimeterwellenschaltungen, Übertragungsleitungen und Antennen in verschiedenen optisch transparenten Plattformen, in denen optische Transparenz erwünscht ist, beispielsweise im Fahrzeugradar in Fenstern, Windschutzscheiben und Rück-/Seitenspiegeln. Eine exemplarische Anwendung ist eine Antenne 120 an der Windschutzscheibe 110 eines Fahrzeugs. Die Windschutzscheibe 110 bietet eine große ununterbrochene, nicht leitende Fläche, auf der eine Antenne 120 platziert werden kann. Die Antennenstruktur 120 muss jedoch ausreichend transparent sein, um die Sicht des Fahrers nicht zu behindern. Eine zweite Anwendung ist mit einer zweiten Antenne 150 an einer Heckscheibe 140 eines Fahrzeugs dargestellt. Auch hier muss die zweite Antenne 150 ausreichend transparent sein, um die Sicht des Fahrers nicht zu behindern.
Nun mit Bezug auf 2 ist ein exemplarisches Antennendesign 200 gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Bei der dargestellten Antenne 220 handelt es sich um eine planare Antenne, die auf Glas montiert oder in Glas eingebettet ist, für diese exemplarische Ausführungsform. Die Antenne ist in einer alternativen Ebene montiert, die eine Masseebene 210 ist. Die Antenne 220 weist leitende Bereiche auf, die mit nichtleitfähigen Bereichen durchsetzt sind. Der Übergang von leitenden zu nichtleitfähigen Bereichen kann zu optischen Artefakten führen. Es ist daher wünschenswert, den Übergang zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Bereich zu tarnen, um die optischen Artefakte zu begrenzen.
Nun mit Bezug auf 3 ist ein exemplarisches getarntes Antennendesign 300 gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Die exemplarische Antenne 320 ist in der gleichen Ebene wie die planare Antenne mit dem Material 330 durchsetzt dargestellt. Das Material 320 kann entweder leitend oder nicht leitend sein und dient dazu, die leitfähigen und nichtleitfähigen Bereiche zu verbergen. Das Material 330 kann mit einem Gradienten aufgebracht werden, um das Abdecken/Tarnen der Antennen weiter zu unterstützen. In dieser exemplarischen Ausführungsform befindet sich die Masseebene 310 in einer anderen Ebene als das Material 330 und die Antenne 320. In einem exemplarischen Herstellungsverfahren kann ein subtraktives Verfahren verwendet werden. In einem subtraktiven Verfahren wird die leitfähige Beschichtung auf die gesamte Glasoberfläche aufgebracht. Um Antennenstrukturen zu schaffen, wird zur Schaffung des nichtleitenden Bereichs Material entfernt. In diesen Situationen müsste weniger Material entfernt werden, was den Materialabtrag reduziert und möglicherweise die Bearbeitungszeit des Glasherstellers verkürzt.
4 stellt ein alternatives exemplarisches getarntes Antennendesign 300 gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. In dieser exemplarischen Ausführungsform wird das Material 430 auf einer anderen Ebene als die der Antenne 420 hinzugefügt. So kann beispielsweise die Antenne 420 auf einer Seite einer Glaswindschutzscheibe und das Material 430 auf der anderen Seite der Windschutzscheibe angebracht werden. Das Material 430 kann entweder leitfähig oder nicht leitfähig sein und dient dazu, die leitfähigen und nicht leitfähigen Bereiche der Antenne 420 und gegebenenfalls der Masseebene 410 zu verdecken. Das zusätzliche Material kann mit einem Gradienten aufgebracht werden, um das Verbergen/Tarnen der Antennen weiter zu unterstützen. Das Material 420 kann in Mustern aufgebracht werden, die ausgewählt werden, um das Abstrahlverhalten der Antenne 420 im Falle eines leitfähigen Materials zu verstärken. Alternativ kann das Musters des Materials 430 ausgewählt werden, um optische Artefakte aus dem Material 430 und der Antenne 420 zu minimieren und die Ablenkung auf einen Fahrer zu begrenzen. In einer alternativen Ausführungsform kann das Tarnmaterial ein Drahtgitterreflektor sein, wodurch die Richtungsverstärkung der Antenne verbessert wird.

Claims

Vorrichtung, umfassend: - ein transparentes Substrat mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite; - eine planare Antenne, die aus der ersten Seite des transparenten Substrats gebildet ist; und - ein Tarnmaterial, das auf der zweiten Seite des transparenten Substrats so ausgebildet ist, dass das Tarnmaterial die planare Antenne in einer orthogonalen Richtung überlappt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die erste Seite und die zweite Seite parallel zueinander sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin ein transparentes Substrat eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin ein transparentes Substrat Glas ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Tarnmaterial leitfähig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Tarnmaterial nichtleitfähig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Tarnmaterial aus einem Muster von Formen gebildet ist, die kleiner als eine Resonanzwellenlänge der planaren Antenne sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Masseebene, die auf der zweiten Seite des transparenten Substrats ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Tarnmaterial undurchsichtig ist.
Fahrzeugantenne, umfassend: - ein Fenster mit einer Innen- und einer Außenseite; - eine Antenne, die aus der Außenseite des Fensters gebildet ist; und - ein Tarnmaterial, das auf der Innenseite des Fensters so ausgebildet ist, dass das Tarnmaterial die planare Antenne überlappt, wenn es durch das Fenster betrachtet wird.