-
EINLEITUNG
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft Antennen, und insbesondere Antennen, die in lichtdurchlässige Scheiben integriert sind.
-
Moderne Fahrzeuge nutzen Antennen zum Empfangen und Senden von Signalen für Kommunikationssysteme, wie beispielsweise terrestrischen Funk (AM/FM), Mobiltelefon, Satellitenradio, dedizierte Nahbereichskommunikation (DSRC), GPS, usw. Ein Mobiltelefon mit 4G Long Term Evolution (LTE) erfordert mindestens zwei Antennen, um den Multiple-Input-Multiple-Output-(MIMO)-Betrieb zu ermöglichen. Andere Kommunikationsprotokolle können auch zwei oder mehrere Antennen erfordern. Die für diese Systeme verwendeten Antennen werden häufig auf einem Dach des Fahrzeugs montiert, um eine maximale Empfangsleistung zu gewährleisten. Viele dieser Antennen sind häufig in eine gemeinsame Struktur und ein gemeinsames Gehäuse integriert, das auf dem Dach des Fahrzeugs montiert ist, wie beispielsweise ein auf dem „Haiflossen“-Verdeck angebrachtes Antennenmodul. Mit zunehmender Anzahl der Antennen in einem Fahrzeug nimmt auch die Größe der Strukturen zu, die erforderlich sind, um alle Antennen auf effiziente Weise unterzubringen und eine maximale Empfangsfähigkeit zu gewährleisten; dies kann das Design und die Gestaltung des Fahrzeugs beeinträchtigen. Automobilingenieure und -entwickler suchen nach anderen geeigneten Bereichen am Fahrzeug, um Antennen so zu platzieren, dass sie das Fahrzeugdesign und die Fahrzeugstruktur nicht beeinträchtigen.
-
KURZDARSTELLUNG
-
Eine transparente Scheibenanordnung gemäß einer, nicht einschränkenden, Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine transparente Scheibe und eine Antenne. Die transparente Scheibe besteht aus mindestens einem dielektrischen Substrat und beinhaltet einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich angrenzend an den ersten Bereich. Die Antenne ist an der transparenten Scheibe befestigt und beinhaltet einen ersten Abschnitt, der sich über den ersten Bereich erstreckt, und einen zweiten Abschnitt, der sich über den zweiten Bereich erstreckt. Der erste Abschnitt weist eine Dichte auf, die größer ist als die Dichte des zweiten Abschnitts.
-
Zusätzlich zur vorstehenden Ausführungsform ist die Antenne koplanar mit der transparenten Scheibe.
-
Alternativ oder ergänzend dazu beinhaltet die transparente Scheibenanordnung in der vorstehenden Ausführungsform eine Verkleidungskomponente, die sich entlang eines Umfangs der transparenten Scheibe erstreckt, und worin der erste Abschnitt an die Verkleidungskomponente angrenzt und sich zwischen der Verkleidungskomponente und dem zweiten Abschnitt erstreckt.
-
Alternativ oder ergänzend dazu ist die transparente Scheibe in der vorhergehenden Ausführungsform eine Windschutzscheibe.
-
Alternativ oder ergänzend dazu bestehen der erste und zweite Bereich aus einem länglichen oberen Segment, das sich über die Windschutzscheibe erstreckt.
-
Alternativ oder ergänzend dazu beinhaltet die transparente Scheibenanordnung einen Rückspiegel, der an einer Innenfläche der transparenten Scheibe befestigt ist, und worin der erste Abschnitt zumindest teilweise einen Blick auf den Rückspiegel durch eine gegenüberliegende Außenfläche der Windschutzscheibe blockiert.
-
Alternativ oder ergänzend dazu reduziert die Antenne in der vorstehenden Ausführungsform die Blendung durch Sonnenlicht.
-
Alternativ oder ergänzend dazu beinhaltet die Antenne in der vorstehenden Ausführungsform ein elektrisch leitfähiges Partikel, das in die transparente Scheibe eingegossen ist.
-
In der Alternative oder ergänzend dazu beinhaltet der erste Abschnitt in der vorstehenden Ausführungsform ein erstes Muster mit sich wiederholenden Zellen, und der zweite Abschnitt beinhaltet ein zweites Muster mit sich wiederholenden Zellen.
-
Alternativ oder ergänzend dazu ist der erste Abschnitt in der vorstehenden Ausführungsform elektrisch mit dem zweiten Abschnitt verbunden und mit diesem in Kontakt.
-
Alternativ oder ergänzend dazu beinhaltet die Antenne in der vorstehenden Ausführungsform ferner eine Zuleitung, die sich zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt erstreckt und mit diesem elektrisch verbunden ist.
-
Alternativ oder ergänzend dazu ist die transparente Scheibe in der vorstehenden Ausführungsform ein Verbundsicherheitsglas mit einer zwischen der ersten und zweiten Glasschicht angeordneten flexiblen Schicht.
-
Alternativ oder ergänzend dazu ist die Antenne in der vorstehenden Ausführungsform zwischen der flexiblen Schicht und einer der ersten und zweiten Glasschichten angeordnet.
-
Alternativ oder ergänzend dazu ist die flexible Schicht in der vorstehenden Ausführungsform Polyvinylbutyral (PVB).
-
Alternativ oder ergänzend dazu ist die transparente Scheibe in der vorstehenden Ausführungsform eine von einer vorderen Windschutzscheibe des Fahrzeugs, einer hinteren Windschutzscheibe des Fahrzeugs, einer Seitenscheibe des Fahrzeugs und einem Schiebedach des Fahrzeugs.
-
Alternativ oder ergänzend dazu beinhalten in der vorstehenden Ausführungsform mindestens einer der ersten und zweiten Abschnitte ein transparentes leitfähiges Oxid (TCO).
-
Alternativ oder zusätzlich dazu ist das TCO in der vorstehenden Ausführungsform ein Film.
-
Alternativ oder ergänzend dazu ist das TCO in der vorstehenden Ausführungsform Indiumzinnoxid (ITO).
-
Eine Windschutzscheibenanordnung für Fahrzeuge gemäß einer anderen, nicht einschränkenden Ausführungsform beinhaltet eine transparente Windschutzscheibe und eine Antenne. Die transparente Windschutzscheibe beinhaltet einen Außenumfang. Die Antenne wird von der transparenten Windschutzscheibe getragen und beinhaltet längliche, planare, erste und zweite Abschnitte. Der erste Abschnitt erstreckt sich gemeinsam mit dem äußeren Umfang und ist an diesen angrenzend. Der zweite Abschnitt erstreckt sich gemeinsam mit dem ersten Abschnitt und steht in elektrischem Kontakt mit diesem. Der erste Abschnitt überspannt seitlich zwischen dem äußeren Umfang und dem zweiten Abschnitt. Der zweite Abschnitt beinhaltet eine Dichte, die geringer ist als die Dichte des ersten Abschnitts.
-
Alternativ oder ergänzend dazu beinhaltet der erste Abschnitt in der vorstehenden Ausführungsform eine Vielzahl von sich kreuzenden Filamenten, die eine Vielzahl von ersten Zellen definieren, und der zweite Abschnitt beinhaltet eine Vielzahl von sich kreuzenden Filamenten, die eine Vielzahl von zweiten Zellen definieren, und jede Zelle der Vielzahl von zweiten Zellen ist kleiner als jede Zelle der Vielzahl von ersten Zellen.
-
Die oben genannten Eigenschaften und Vorteile sowie anderen Eigenschaften und Funktionen der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ohne Weiteres hervor.
-
Figurenliste
-
Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten erscheinen, nur exemplarisch, in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, wobei gilt:
- 1 ist eine Vorderansicht eines Fahrzeugs, die eine nicht einschränkende Anwendung einer transparenten Scheibenanordnung veranschaulicht;
- 2 ist eine vergrößerte Teilansicht der transparenten Scheibenanordnung entnommen aus dem Kreis 2 von 1;
- 3 ist ein zerlegter Querschnitt der transparenten Scheibenanordnung, der in Richtung der Pfeile 3-3 in 1 zeigt;
- 4 ist eine vergrößerte Teilansicht einer Antenne der transparenten Scheibenanordnung entnommen aus dem Kreis 4 von 2;
- 5 ist eine vergrößerte Teilansicht einer zweiten Ausführungsform der Antenne;
- 6 ist eine vergrößerte Teilansicht einer dritten Ausführungsform der Antenne;
- 7 ist ein Teilquerschnitt eines Antennensystems der transparenten Scheibenanordnung, entnommen von der Linie 7-7 von 1; und
- 8 ist eine zerlegte Draufsicht einer elektromagnetischen Steckeranordnung des Antennensystems.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken. Die vorliegende Offenbarung beschreibt beispielsweise eine Antenne, die an einer Autoglasscheibe befestigt oder in diese integriert ist. Wie von Fachleuten geschätzt wird, weist die Antenne jedoch eine Anwendung für andere dielektrische Strukturen als Autoglas auf, wobei die Aufrechterhaltung eines freien Sichtbereichs wünschenswert ist.
-
Bei Verwendung von planaren Antennen, die an transparenten Scheiben befestigt oder in diese integriert sind, kann es wünschenswert sein, die Lichtdurchlässigkeit durch die Scheibe und/oder eine Richtung der uneingeschränkten Sicht durch die Scheibe zu optimieren. Zwischen diesem Maß an Transparenz und einer Behinderung durch die Antenne besteht ein Kompromiss. Im Allgemeinen gilt, je größer die Sicht oder Lichtdurchlässigkeit durch einen Bereich der transparenten Scheibe, in der sich die Antenne befindet, desto geringer ist die Antennenleitfähigkeit, also desto geringer ist der Antennenempfang und die Signalübertragung. Anders ausgedrückt, je dichter die Antennendrahtkonzentration, desto besser ist die Leiterleistung als Antennenempfänger. Umgekehrt führen dickere Drähte und/oder eine höhere Drahtkonzentration zu einer verminderten Lichtmenge, die durch das Drahtmuster und damit durch die transparente Scheibe hindurchtreten kann. Es ist vorteilhaft, eine Antennenstruktur mit zwei verschiedenen Dichtekonzentrationen basierend auf dem Sichtfeld und der Position der Antennenspeisung vorzusehen, was zu einer Gesamtantennenleistung führt, die herkömmlichen Antennendesigns entspricht oder diese übertrifft.
-
In Anlehnung an 1 wird eine Frontansicht eines Fahrzeugs 20 als eine nicht einschränkende Anwendung einer lichtdurchlässigen Scheibenanordnung 22 der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die lichtdurchlässige Scheibenanordnung 22 kann eine Antenne 24, eine lichtdurchlässige Scheibe 26, die im Allgemeinen aus einem dielektrischen Substrat besteht, und eine Verkleidungskomponente 28 beinhalten (siehe 2 und 3). Die Antenne 24 ist so konfiguriert, dass sie eines oder mehrere der verschiedenen Kommunikationssysteme unterstützt. So kann beispielsweise die Antenne 24 eine AM/FM-Funkantenne, eine WiFi-Antenne, eine dedizierte Kurzstrecken-Kommunikationsantenne (DSRC), eine Satelliten-Funkantenne, eine satellitengestützte Positionierungssystemantenne (z. B. GPS-Antenne), eine Mobilfunkantenne, einschließlich Multiple-Input-Multi-Output-(MIMO)-Antennen und andere sein. Obwohl die lichtdurchlässige Scheibe 26 als Front-, Fahrzeug- und Windschutzscheibe dargestellt ist, beinhalten andere Beispiele eine hintere Windschutzscheibe, Seitenscheiben, ein Fahrzeugschiebedach und jede andere lichtdurchlässige Scheibenstruktur, die geeignet ist, Licht zu übertragen und/oder die visuelle Wahrnehmung zu unterstützen, ohne auf Fahrzeuge beschränkt zu sein.
-
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beinhaltet die lichtdurchlässige Scheibe 26 eine Oberfläche 30, die eine Außenfläche sein kann, und eine gegenüberliegende Oberfläche 32 (siehe 3), die eine Innenfläche sein kann. Im Beispiel des Fahrzeugs 20 würde ein Insasse oder Fahrer die Fahrbahn und die Umgebung durch die lichtdurchlässige Scheibe 26 betrachten, im Allgemeinen ohne Behinderung durch die Antenne 24. Die Verkleidungskomponente 28 kann ein äußeres Verkleidungsteil sein, das sich im Allgemeinen mit einer Kante oder einem äußeren Umfang 34 der lichtdurchlässigen Scheibe 26 zusammen erstreckt und so angepasst ist, dass es zumindest teilweise die lichtdurchlässige Scheibe 26 an (zum Beispiel) der Karosserieplatte(n) 36 des Fahrzeugs 20 befestigt.
-
Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet die planare Antenne 24 einen ersten Abschnitt 38, der sich über einen gesamten ersten Bereich 40 der lichtdurchlässigen Scheibe 26 erstreckt, und einen zweiten Abschnitt 42, der sich über einen gesamten zweiten Bereich 44 der lichtdurchlässigen Scheibe 26 erstreckt, die angrenzend an den ersten Bereich 40 angeordnet ist. Der erste Abschnitt 38 weist eine Dichte (d. h. eine elektrische Leiterdichte) auf, die größer ist als die Dichte des zweiten Abschnitts 42. Da die Dichte des ersten Abschnitts 38 größer ist als die Dichte des zweiten Abschnitts 42, ist der erste Abschnitt 38 weniger lichtdurchlässig als der zweite Abschnitt 42. In einer Ausführungsform ist der erste Abschnitt 38 im Wesentlichen undurchsichtig. Der erste Abschnitt 38 kann länglich sein und sich in Längsrichtung mit mindestens einem Abschnitt des Umfangs 34 erstrecken, und sich somit gemeinsam mit mindestens einem Abschnitt der Verkleidungskomponente 28 erstrecken.
-
Der erste Abschnitt 38 der Antenne 24 überspannt seitlich zwischen dem Umfang 34 der lichtdurchlässigen Scheibe 26 und dem zweiten Abschnitt 42. Vom ersten Abschnitt 38 aus ragt der zweite Abschnitt 42 seitlich nach innen, vom Umfang 34 weg und über die lichtdurchlässige Scheibe 26. In einer Ausführungsform kann sich die Antenne 24 in Längsrichtung über den gesamten Umfang 34 erstrecken (d. h. kontinuierlich erstrecken, siehe 1). In diesem Beispiel ist ein Rand 46 des zweiten Abschnitts 42 an einem oberen Segment 47 der lichtdurchlässigen Scheibe 26 von demselben, aber gegenüberliegenden Rand des gleichen zweiten Abschnitts an einem unteren Segment 49 der lichtdurchlässigen Scheibe 26 beabstandet. Diese Konfiguration bewahrt ein klares, zentrales Segment 48 der lichtdurchlässigen Scheibe 26 für eine ungehinderte Sicht und/oder Lichtdurchlässigkeit.
-
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 kann die lichtdurchlässige Scheibe 26 ein Verbundsicherheitsglas mit einer äußeren Glasschicht 50, einer inneren Glasschicht 52 und einer flexiblen Schicht 54 sein, die an den äußeren und inneren Glasschichten 50, 52 haftet und zwischen diesen angeordnet ist. Die Antenne 24 kann zwischen der flexiblen Schicht 54 und der inneren Glasschicht 52 angeordnet sein, die einen gewissen physikalischen Schutz bietet und die Reinigung der Außen- und Innenflächen 30, 32 der lichtdurchlässigen Scheibenanordnung 22 nicht behindert. In einer weiteren Ausführungsform kann die Antenne 24 zwischen der flexiblen Schicht 54 und der Außenschicht 50 angeordnet sein. Es wird ferner erwogen und verstanden, dass die Antenne 24 mit einem Klebstoff an der Außenfläche 30 oder der Innenfläche 32 befestigt werden kann, oder dass die Antenne 24 auf eine flexible lichtdurchlässige Folie (nicht dargestellt) aufgeprägt werden kann, die dann an einer der Oberflächen 30, 32 befestigt werden kann. Ein nicht einschränkendes Beispiel für ein Material der flexiblen Schicht ist Polyvinylbutyral (PVB).
-
In einer anderen Ausführungsform kann die Antenne 24 direkt zwischen zwei flexiblen Schichten angeordnet sein. Die beiden flexiblen Schichten können jeweils eine Dicke aufweisen, die etwa die Hälfte der Dicke der zuvor beschriebenen flexiblen Schicht 54 beträgt. Nach der vollständigen Montage befindet sich eine flexible Schicht zwischen der äußeren Glasschicht 50 und der Antenne 24 und die andere flexible Schicht zwischen der inneren Glasschicht 52 und der Antenne 24.
-
Wenn die lichtdurchlässige Scheibenanordnung 22 vollständig montiert ist, erfüllt die Antenne 24 einen Doppelfunktion. Die erstgenannte Funktion unterstützt die Kommunikation, und die zweite Funktion ermöglicht einen optisch ansprechenden Übergang von der Verkleidungskomponente 28 zum Mittelsegment 48 der lichtdurchlässigen Scheibe 26, insbesondere wenn man die lichtdurchlässige Scheibenanordnung 22 von außen betrachtet, beispielsweise von dem Fahrzeug 20.
-
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die lichtdurchlässige Scheibenanordnung 22 ferner einen Rückspiegel 56 (siehe 3). Der Rückspiegel 56 kann an der Innenfläche 32 der lichtdurchlässigen Scheibe 26 im ersten Bereich 40 befestigt werden. In diesem Beispiel kann der erste Abschnitt 38 der Antenne 24 im Wesentlichen undurchsichtig sein und eine Sicht auf den Spiegel 56 ästhetisch blockieren, wenn er von der Außenseite des Fahrzeugs 20 aus betrachtet wird. Dies ist nicht nur ästhetisch ansprechend, sondern reduziert auch die Sonneneinstrahlung am und um den Rückspiegel 56 für einen Fahrzeugführer 20. In Fortführung dieses Beispiels kann sich die Antenne 24 in Längsrichtung über das gesamte obere Segment 47 der lichtdurchlässigen Scheibe 26 erstrecken (d. h. mindestens einen Teil des ersten und zweiten Bereichs 40, 44 beinhalten, siehe 2). Durch die Ausdehnung über das obere Segment 58 kann die Antenne 24 auch die Sonneneinstrahlung für den Fahrer und die Insassen reduzieren und so die herkömmliche Tönung des oberen Segments der lichtdurchlässigen Scheibe 26 ersetzen.
-
In einer weiteren Ausführungsform kann die lichtdurchlässige Scheibenanordnung 22 angrenzend an eine am Armaturenbrett montierte Abtauöffnung 60 angeordnet sein oder diese beinhalten. Ähnlich wie bei der Anwendung des Rückspiegels 56 kann die Antenne 24 auch weiterhin dazu dienen, die Sicht der Lüftungsöffnung 60 zu verdecken, wenn man die lichtdurchlässige Scheibenanordnung 22 von außen betrachtet, beispielsweise von außen des Fahrzeugs 20.
-
Unter Bezugnahme auf 4 und in einer Ausführungsform kann die Antenne 24 ferner eine elektrisch leitfähige Zuleitung 62 beinhalten, die sich zwischen den ersten und zweiten Abschnitten 38, 42 erstreckt. Der erste Abschnitt 38 kann ein Muster sein, das eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Filamenten 64 beinhaltet, die sich gegenseitig kreuzen, um eine Vielzahl von sich wiederholenden Zellen 66 zu bilden. Ebenso kann der zweite Abschnitt 42 der Antenne 24 ein weiteres Muster sein, das eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Filamenten 68 beinhaltet, die sich gegenseitig kreuzen, um eine Vielzahl von sich wiederholenden Zellen 70 zu bilden. Die Zellen 66, 70 kennzeichnen im Allgemeinen kleine Bereiche der freien Durchsicht durch die lichtdurchlässige Scheibe 26. Die Filamente 64, 68 können im Allgemeinen den gleichen Umfang aufweisen und jeweils ähnliche elektrische Eigenschaften aufweisen. Die Anzahl der Zellen 66 des ersten Abschnitts 38 ist größer als die Anzahl der Zellen 70 des zweiten Abschnitts 42, wenn sie über eine vergleichbare Fläche gezählt werden. Die Zuleitung 62 verbindet sich mit den Endabschnitten jedes der Filamente 64, 66, um jedem Filament 64, 66 für eine optimale Antennenleistung direkt Strom zuzuführen.
-
Unter Bezugnahme auf 5 und in einer anderen Ausführungsform der Antenne, wobei gleiche Elemente der ersten Ausführungsform gleiche Identifizierungsnummern aufweisen, mit der Ausnahme des Hinzufügens eines Primesymbolsuffixes, ist ein erster Abschnitt 38' einer länglichen Antenne 24' seitlich zwischen einer Zuleitung 62' und einem zweiten Abschnitt 42' angeordnet. In dieser Ausführungsform führt die Zuleitung 62' jedem Filament 64' des ersten Abschnitts 38' direkt elektrischen Strom zu. Einige der Filamente 64' können den meisten oder allen Filamenten 68' des zweiten Abschnitts 42' elektrischen Strom zuführen. Zusätzlich oder alternativ kann die elektrische Energie durch das Glasmaterial und von den Filamenten 64' zu den Filamenten 68' springen, um die Antennenleistung zu verbessern. In dieser Ausführungsform kann die Zuleitung 62' hinter einer peripheren Verkleidungskomponente (nicht in 5 dargestellt) positioniert und somit im Allgemeinen nicht sichtbar sein.
-
Unter Bezugnahme auf 6 und in einer anderen Ausführungsform der Antenne, wobei ähnliche Elemente der zweiten Ausführungsform gleiche Identifizierungsnummern aufweisen, mit der Ausnahme des Hinzufügens eines Doppelprim-Symbol-Suffixes, kann eine Zuleitung 62" einer Antenne 24" im Allgemeinen elektrische Energie an eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Partikeln 64" eines ersten Abschnitts 38" der Antenne 24" abgeben. Die elektrisch leitfähigen Partikel 64" können wiederum elektrische Energie (oder über eine Zuleitung) in eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Partikeln 68" eines zweiten Abschnitts 42" einspeisen. Die Partikel 64", 68" können aus demselben Material und im Allgemeinen derselben Größe sein. Allerdings sind die Partikel 66" spärlicher lokalisiert als die Partikel 64" . Die Partikel 64", 68" können in eine lichtdurchlässige Einfassung 26" integriert, aufgegossen und/oder anderweitig suspendiert werden. Die Partikel 64", 68" können aus einem transparenten oder halbtransparenten leitenden Oxid (TCO) bestehen, das Indiumzinnoxid (ITO) sein kann.
-
In noch einer weiteren, nicht veranschaulichten Ausführungsform kann der erste Abschnitt 38 der Antenne 24 eine Folie aus TCO sein, und der zweite Abschnitt 42 kann eine Folie aus TCO sein, die dünner ist als der erste Abschnitt 38. In einer weiteren, nicht veranschaulichten Ausführungsform kann die Antenne 24 durch eine Klebeschicht, die ein beliebiges geeignetes Klebe- oder Transferband sein kann, an einer oder beiden der Glasschichten 50, 52 oder der Schicht 54 befestigt werden. In einer Ausführungsform kann die Antenne 24 auf einem flexiblen Foliensubstrat geklebt oder bedruckt werden, das die Klebeschicht beinhaltet, die an einer der Glasschichten 50, 52 zu befestigen ist. Das Klebe- oder Transferband kann transparent oder nahezu transparent sein, sodass das Erscheinungsbild und die Lichtübertragung durch die Antenne 24 minimal beeinflusst werden. Die Antenne 24 kann durch eine Passivierungsschicht mit niedrigem HF-Verlust (nicht dargestellt), wie beispielsweise Parylen, geschützt werden.
-
Unter Bezugnahme auf die 1 und 7 kann die lichtdurchlässige Scheibenanordnung 22 ein Antennensystem 72 mit der Antenne 24 und eine elektromagnetische (EM) Steckverbinderanordnung 74 beinhalten, die so ausgelegt ist, dass sie elektromagnetisch mit einem elektrisch leitfähigen Zuleitungsabschnitt 76 (z. B. metallisch) der Antenne 24 gekoppelt ist. Da die Antenne 24, einschließlich des Zuleitungsabschnitts 76, in der lichtdurchlässigen Scheibe 26 eingeschlossen ist, ermöglicht das Antennensystem 72 den erforderlichen Übergang von der Antenne 24 zu einem Hochfrequenz-(HF)-Verkabelungssystem, das dann mit einem Empfangs-/Sendemodul verbunden wird (nicht dargestellt).
-
Der Zuleitungsabschnitt 76 kann Teil des ersten Abschnitts 38 der Antenne 24 sein oder direkt, elektrisch, mit dem ersten Abschnitt 38 verbunden sein. In einer weiteren Ausführungsform kann der Zuleitungsabschnitt 76 direkt mit der Zuleitung 62 verbunden werden (siehe 4).
-
Unter Bezugnahme auf 7 kann die EM-Steckverbinderanordnung 74 ein elektrisch leitfähiges (z. B. metallisches) Klebepad 78, eine Leiterplatte (PCB) 80 und einen Koaxialstecker 82 beinhalten. Die Leiterplatte 80 beinhaltet ein Platinensubstrat 84 mit gegenüberliegenden Seiten 86, 88, eine elektrisch leitfähige Leiterbahn 90, die von der Seite 86 getragen wird, und eine Vielzahl von Durchkontaktierungen 92 (d. h. drei veranschaulichte), die sich durch das Platinensubstrat 84 und zwischen den Seiten 86, 88 erstrecken. Der Koaxialstecker 82 ist so angepasst, dass er mit den Endabschnitten der Durchkontaktierungen 92 im Allgemeinen an der Oberfläche 88 des Platinensubstrats 84 elektrisch verbunden ist. Gegenüberliegende Endabschnitte der Durchkontaktierungen 92 sind elektrisch mit der Leiterbahn 90 an der Oberfläche 86 verbunden. Das Platinensubstrat 84 ist elektrisch nichtleitend. In einer Ausführungsform und bei der Montage der EM-Steckverbinderanordnung 74 sind die Antenne 24, die lichtdurchlässige Scheibe 26, das elektrisch leitfähige Klebepad 78, das Platinensubstrat 84 und die elektrisch leitfähige Leiterbahn 90 im Wesentlichen koplanar zueinander. Gemäß einer Ausführungsform kann der Koaxialstecker 82 jeder geeignete HF- oder Mikrowellenstecker sein, der zum Verbinden eines Koaxialkabels 93 mit der EM-Steckverbinderanordnung 74 konfiguriert ist.
-
Der Koaxialstecker 82 kann ein Industriestandardstecker sein, wie beispielsweise ein Stecker, der dem internationalen FAKRA-Steckverbinderstandard entspricht. Ein Vorteil der Verwendung eines FAKRA-Steckverbinders ist die Vermeidung von Spezialwerkzeugen zur Herstellung kundenspezifischer EM-Steckverbinderteile. FAKRA-Steckverbinder sind SubMiniatur-Steckverbinder der Version B (SMB) und zählen zu den Standard-HF-Steckverbindern in der Automobilindustrie und anderen Märkten. SMB-Steckverbinder verfügen über eine Schnappkupplung und sind wahlweise mit 50 Ohm oder 75 Ohm Impedanz erhältlich. Die SMB-Steckverbinder zeichnen sich durch eine hervorragende elektrische Leistungsfähigkeit von DC bis vier (4) GHz aus. Eine SMB-Buchse weist einen Zentrierstecker auf, während ein SMB-Stecker einen Buchsenkorb aufweist. Dieses Design ist konsequent zum Übertragen von Signalen über Koaxialkabel und andere Kabeltypen.
-
Die innere Glasschicht 52 beinhaltet eine Innenfläche 96 (d. h. die Innenfläche 32 der lichtdurchlässigen Scheibe 26) und eine gegenüberliegende Fläche 98, die eine Innenfläche in Bezug auf die lichtdurchlässige Scheibe 26 sein kann. Die Innenfläche 98 kann in direktem Kontakt mit der Antenne 24 stehen, einschließlich des Zuleitungsabschnitts 76.
-
Das Klebepad 78 wird mit einer Vielzahl von Verfahren, einschließlich Kleben, Ultraschallverbinden, Additivherstellung und anderen, in der Technik allgemein bekannten Verfahren, an der Innenfläche 96 der Glasinnenschicht 52 vorfixiert. Bei der Befestigung an der Innenfläche 32 ist das Klebepad 78 vom Zuleitungsabschnitt 76 der Antenne 24 durch die innere Glasschicht 52 (d. h. deren Dicke) beabstandet. In einer Ausführungsform kann die Leiterbahn 90 durch eine dazwischen angeordnete Klebeschicht 94 am Klebepad 78 befestigt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann das Klebepad 78 an der Außenfläche 30 der lichtdurchlässigen Scheibe 26 befestigt werden.
-
Unter Bezugnahme auf die 7 und 8 und in einer Ausführungsform kann der Zuleitungsabschnitt 76 im Allgemeinen ein Endabschnitt eines Antennenbeins sein und beinhaltet eine Grundfläche (d. h. ein Muster oder eine zweidimensionale planare Form). In einer Ausführungsform entspricht die Grundfläche des Zuleitungsabschnitts 76 (d. h. die EM-Koppelgeometrie) im Wesentlichen der Grundfläche des Klebepads 78 und der Grundfläche der Leiterbahn 90. Somit können die Grundflächen des Zuführabschnitts 76, des Klebepads 78 und der Leiterbahn 90 jeweils die entsprechenden Elemente 76A, 78A, 90A und die entsprechenden Elemente 76B, 78B, 90B beinhalten. Die Elemente 76A, 78A, 90A können im Wesentlichen U-förmig sein und können elektrische Erdungselemente oder EM-Masseflächen sein. Die Elemente 76B, 78B, 90B können viereckig geformt sein und können elektrische Signalebenen sein. Nach der Montage des Antennensystems 72 sind die Grundflächen des Zuleitungsabschnitts 76, des Klebepads 78 und der Leiterbahn 90 im Wesentlichen aufeinander ausgerichtet (d. h. der Umriss zueinander).
-
Wie in 8 am besten dargestellt, können die Elemente 76B, 78B, 90B in Bezug auf die U-förmigen Elemente 76A, 78A, 90A zentralisiert sein. Die U-förmigen EM-Masseelemente 76A, 90A und die zentralisierten Signalelemente 76B, 90B sind zum elektromagnetischen Übertragen von Frequenzen von Signalen konfiguriert, die je nach Antennendesign variieren können. In einem Aspekt kann die Antenne 24 beispielsweise so konfiguriert werden, dass sie mit Frequenzen von siebenhundert (700) MHz bis zu sechs (6) GHz arbeitet. Andere HF-Signalbereiche werden in Betracht gezogen.
-
Vorteile und Nutzen der vorliegenden Offenbarung umfassen eine optimale Verpackung eines Antennensystems und ideale Kompromisse zwischen Transparenz und Leitfähigkeit einer Antenne des Antennensystems. Weitere Vorteile sind die neuartige, Doppelfunktion, die Verwendung einer Planarantenne und ein effizientes Mittel zum Übergang von einer Planarantenne, die in eine lichtdurchlässige Scheibe integriert ist, zu einem Koaxialkabel.
-
Während die vorstehende Offenbarung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen und die einzelnen Teile durch entsprechende andere Teile ausgetauscht werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Materialsituation an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist vorgesehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten speziellen Ausführungsformen eingeschränkt sein soll, sondern dass sie auch alle Ausführungsformen beinhaltet, die innerhalb des Umfangs der Anmeldung fallen.
