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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Antennenscheibe in Verbundbauweise mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Patentanspruchs 1.
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EP-B1-396 033 beschreibt eine Kraftfahrzeugscheibenantenne
mit diesen Merkmalen, deren wesentliche Zweckbestimmung darin besteht,
aus einer Kombination von in der Regel in Einbaulage der Fahrzeugscheibe
horizontal sich erstreckenden drahtförmigen Heizleitern und orthogonal
dazu verlaufenden drahtförmigen
Antennenleitern eine Antennenstruktur zu schaffen, die eine kapazitiv
wirkende Fläche
umfasst und in der Lage ist, sowohl vertikal als auch horizontal
polarisierte Wellen oder Felder zu empfangen.
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Hierzu ist gemäß dem Patent vorgesehen, dass
die Heizleiter und die Antennenleiter zumindest hochfrequenzmäßig niederohmig
miteinander verbunden sind. Das wird mit der Mehrzahl der Ausführungsbeispiele
dadurch erreicht, dass sowohl die Heizleiter als auch die Antennenleiter
auf ein und derselben Fläche
der Antennenscheibe aus einer elektrisch leitfähigen Paste aufgedruckt und
somit galvanisch miteinander verbunden sind.
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In einem Ausführungsbeispiel für Verbundglasscheiben
sind die Heizleiter durch einseitig auf die Verbund-Klebeschicht
aufgelegte dünne
Drähte gebildet,
während
die Antennenleiter wiederum durch aufgedruckte Strukturen realisiert
sind. Die Heizleiter und die Antennenleiter sind nur durch die – auch als
Dielektrikum dienende – Verbund-Klebeschicht
voneinander getrennt. Damit wird eine kapazitiv hochfrequent stark
verkoppelte Verbindung erhalten.
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JP-A-01057802 (Patent Abstracts of Japan, veröffentlicht
6.3.1989) beschreibt eine Antennenkonfiguration auf einer Fahrzeug-Verbundfensterscheibe,
bei der ein Dünnschicht-Flächenelement
auf einer innen in einem Scheibenverbund liegenden Fläche einer
starren Scheibe angeordnet ist, das kapazitiv mit einer auf einer
Außenfläche der
Scheibe vorgesehenen gedruckten Leiterstruktur gekoppelt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu
Grunde, ausgehend von dem erstgenannten Stand der Technik eine weitere
Antennenscheibe in Verbundbauweise zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche geben
vorteilhafte Weiterbildungen dieses Gegenstands an.
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Unter bewusster Abkehr von der im
Stand der Technik angestrebten starken kapazitiven Verkopplung der
Antennen- und den je Längeneinheit
relativ hochohmigen Draht-Heizleitern wird eine Antennenscheibe
vorgeschlagen, die einerseits eine ähnliche funktechnische Leistungsfähigkeit
besitzt, andererseits bei der Fertigung der Verbundscheibe einfacher
zu behandeln ist.
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Letzteres ist nicht unwesentlich
vor dem Hintergrund, dass man die zu einer (gebogenen) Verbundscheibe
zusammen zu fassenden Einzelglasscheiben in aller Regel gemeinsam
biegt, damit sie paarweise eine möglichst identische Biegekontur
erhalten. Sieht man dabei aber die Antennenleiter bzw. das entsprechende
Siebdrucklayout auf einer im Verbund innenliegenden, z. B. konkav
gewölbten
Scheibenfläche
vor, wie es beim Stand der Technik der Fall ist, so geht man ein
gewisses Risiko ein, beim Aufeinanderlegen der nicht bedruckten
Scheibe auf die bedruckte Fläche
der zweiten Scheibe das nur vorgetrocknete Druckmuster zu beschädigen. Denn
letzteres wird erst beim Erhitzen der Scheiben auf ihre Erweichungstemperatur
im Verlauf des Biegeprozesses eingebrannt.
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Auch die elektrisch-galvanische Kontaktierung
der Antennenleiter ist hier etwas einfacher als beim Stand der Technik,
da letztere mit Anschlusspunkten auf der offen liegenden Fläche der
bedruckten Scheibe versehen werden können.
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Es versteht sich, dass es für die reale
Ausführung
der erfindungsgemäßen Antennenscheibe unerheblich
ist, ob die Heizdrähte
im Einbauzustand horizontal oder vertikal verlaufen; es ist lediglich wichtig,
dass die Antennenleiter orthogonal zu den Heizdrähten verlaufen, um eine möglichst
gute Hochfrequenz-Entkopplung zwischen den Antennenleitern und dem
Heizfeld zu erzielen, da dieses wegen der je Längeneinheit relativ hochohmigen
Heizdrähte,
aus dem es gebildet wird, eher als Absorber denn als Antenne wirkt.
Wenn die Antennenleiter auch parallel zu den Heizdrähten verlaufende
Abschnitte umfassen sollten, so sind diese zweckmäßig außerhalb
des Heizfeldes anzuordnen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile
des Gegenstands der Erfindung gehen aus der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels
und deren sich im folgenden anschließender eingehender Beschreibung hervor.
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Es zeigen in vereinfachter und nicht
maßstäblicher
Darstellung
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1 eine
Ansicht einer erfindungsgemäßen Antennenscheibe,
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2 einen
Querschnitt durch eine erfindungsgemäßen Antennenscheibe im Bereich
der Linie II-II in 1,
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3 eine
Ansicht einer Variante der erfindungsgemäßen Antennenscheibe,
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4 einen
Querschnitt durch eine Variante der erfindungsgemäßen Antennenscheibe
im Bereich der Linie IV-IV in 3.
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Gemäß 1 ist
eine vereinfacht rechteckig und eben gezeichnete Verbundscheibe 1 in
an sich bekannter Weise mit einem gestrichelt gezeichneten Heizfeld 2 versehen.
Wie aus 2 besser ersichtlich
wird, ist das Heizfeld zwischen zwei starren Scheiben 1.1 und 1.2 eingebettet.
Es besteht im Wesentlichen aus feinen, je Längeneinheit relativ hochohmigen
Metalldrähten 3,
welche in bekannter Weise auf einer Klebeschicht 4 aufgebracht
sind, die wiederum auf der Oberfläche der starren Scheibe 1.1 fixiert
wurde. Die Klebeschicht 4 ist zwischen den beiden starren
Scheiben 1.1 und 1.2 eingeschlossen und mit deren
beiden ihr zugewandten Flächen
flächig-adhäsiv verbunden.
Bevorzugt und in an sich bekannter Weise wird sie in Form einer
thermoplastischen Folie ausgeführt,
auf welche die Heizdrähte 3 aufgelegt
werden können.
Deren Enden sind durch bandförmige
Sammelleiter 5 miteinander verbunden. An die Sammelleiter 5 sowie
an die elektrisch parallel geschalteten Einzeldrähte 3 des Heizfelds 2 kann über bekannte,
in den Scheibenverbund eingelegte und randseitig herausgeführte Flachbandanschlüsse 6 eine
elektrische Speisespannung angelegt werden. Abweichend von dieser
nur symbolischen Darstellung kann das Heizfeld 2 eine sehr
viel höhere
Anzahl von Drähten 3 umfassen,
die vorzugsweise, jedoch nicht notwendig, parallel zueinander verlaufen.
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Die Figuren lassen des Weiteren erkennen, dass
auf die äußere Oberfläche der
Glasscheibe 1.2, die zumeist im Einbauzustand der Verbundscheibe 1 innen
liegt, eine (durchgezogen gezeichnete) Antennenstruktur 7 in
Gestalt von schmalen Bahnen aufgebracht ist, die sich quer, d. h.
orthogonal, zu den Metalldrähten 3 erstrecken
und diese, in zur Scheibenoberfläche
senkrechter Projektion betrachtet (1), kreuzen.
Diese aus einem elektrisch leitfähigen
Material bestehenden Bahnen bilden Antennenleiter 8 der
Antennenstruktur 7. Sie können jeweils eigenständige Antennen
mit entsprechenden Fußpunkten 9 bilden,
oder können
zu mehreren oder sämtlich
miteinander gekoppelt sein. Die schmalen Antennenleiter 8 könnten ihrerseits
aus dünnen,
auf der Scheibenoberfläche
in geeigneter Weise befestigten, möglichst niederohmigen Drähten bestehen.
Bevorzugt wird man sie jedoch im Siebdruckverfahren aus einer Siebdruckpaste
mit hohem Metall-, vorzugsweise Silberanteil herstellen und anschließend einbrennen. Letzteres
kann in bekannter Weise mit einem etwaigen Erhitzen der tragenden
Scheibe 1.2 vor einem Biegevorgang einhergehen.
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Oberhalb der Sammelleiter 5 können auch
in der Antennenstruktur 7 rechts und links bandförmig verbreiterte
Bahnen 10 vorgesehen werden. Sie werden bevorzugt ebenfalls aufgedruckt,
was in demselben Arbeitsgang wie das Aufdrucken der schmalen Antennenleiter
geschehen kann. Die Bahnen 10 können sowohl selbst als Antennenleiter
dienen als auch als Anschlussflächen
genutzt werden. In der gezeigten Ausführung können in den Sammelleitern 5 geführte hochfrequente
Signale bei Bedarf kapazitiv in die Bahnen 10, frequenzabhängig von
deren flächenhafter
Ausführung,
eingekoppelt werden.
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Das gezeichnete Ausführungsbeispiel
umfasst drei schmale Antennenleiter 8 und zwei Bahnen 10,
wobei der mittlere schmale Antennenleiter 8 sich etwa in
der Mitte der Scheibe 1 befindet, an seinem oberen Ende
einen Fußpunkt 9 aufweist
und an seinem unteren Ende mit einem sich parallel zu den Heizdrähten 3 erstreckenden
Abschnitt 11a leitend verbunden ist. Demgegenüber sind
die beiden schmalen Antennenleiter 8 beidseits des mittleren über ebenfalls
parallel zu den Heizdrähten 3 verlaufende
Abschnitte 11b mit den Bahnen 10 leitend verbunden.
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Die Verbundscheibe 1 wird
vorzugsweise als Heckscheibe in ein Fahrzeug eingebaut. Anstelle
der hier gezeigten einschichtigen Klebefolie 4 kann auch ein
Folienlaminat aus einer ersten Klebefolie, einer wärmedämmenden
Folie und einer zweiten Klebefolie verwendet werden, ohne die Funktionsweise
der Antenne zu beeinträchtigen.
Die wärmedämmende Folie
kann eine mit einem Schichtsystem des Infrarotlicht reflektierenden
Typs versehene Trägerfolie oder
auch eine organische dielektrische Folie des Typs 3M SRF sein.
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Wird die Verbundscheibe 1 in
ein Kraftfahrzeug eingebaut, so wird man ihren Randbereich in der
allgemein üblichen
Weise mit einem opaken Randstreifen 12 versehen, der die
Sammelleiter 5 und die Bahnen 10 optisch kaschiert.
Der Randstreifen 12 ist hier nur durch einen strichpunktiert
gezeichneten Rahmen 13 angedeutet, der den inneren Rand des
Randstreifens 12 repräsentiert
und das Sichtfeld der Scheibe 1 umschreibt. Dieser Randstreifen
ist hochfrequenztechnisch ohne Funktion, da er aus elektrisch nicht
leitendem Material besteht.
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Somit besteht grundsätzlich die
Option, die parallel zu den Heizdrähten 3 verlaufenden
Leiter 11a bzw. 11b in diesem opaken Bereich verlaufen
zu lassen, um diese ebenfalls optisch zu kaschieren bzw. damit diese
Leiter außerhalb
des Sichtbereiches der Scheibe verlaufen.
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Eine dem entsprechende Variante der
vorstehend beschriebenen Konfiguration ist in 3 gezeigt, in der zusätzlich das Heizfeld 2 am
unteren Rand der Scheibe gegenüber
der Ausführung
in 1 etwas verkürzt ist,
bzw. weiter vor dem Scheibenrand endet. Gleiche Elemente haben dieselben Bezugszeichen
wie in 1.
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Die parallel zu den Heizdrähten 3 des
Heizfeldes 2 geführten
Leiterabschnitte 11a und 11b der Antennenstruktur 7 erstrecken
sich hier in dem Scheibenbereich, der, in senkrechter Projektion
zur Scheibenoberfläche
betrachtet, nicht vom Heizfeld 2 überdeckt ist (bzw. außerhalb
des Heizfeldes 2 liegt). Damit wird die in diesem Fall
unerwünschte
hochfrequente Kopplung zwischen der Antennenstruktur 7 und
dem Heizfeld 2 weiter bis auf vernachlässigbare Werte verringert.
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Die Antennenleiter-Abschnitte 11a und 11b liegen
ferner in dieser Ausführungsform
außerhalb des
Heizfeldes 2 und in dem vom Rahmen 12/13 überdeckten
Flächenbereich.
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4 stellt
schließlich
eine weitere Variante im Querschnitt dar, bei der die Heizdrähte 3 und
die Antennenstruktur 7/8 nur durch die starre
Scheibe 1.1 voneinander getrennt sind. Diese Konfiguration wird
vor allem dann angewendet, wenn es beim Beheizen der Verbundscheibe 1 hauptsächlich auf
ein rasches Entfernen von Feuchtigkeit (Beschlag) auf deren dem
Fahrgastraum zugewandten Oberfläche ankommt
(in diesem Fall die Außenfläche der
Scheibe 1.1). Ferner können
die Außenanschlüsse 6 des Heizfeldes 2 in
dieser Variante unmittelbar um die Kante der starren Scheibe 1.1 geführt werden,
ohne noch die Klebeschicht überbrücken zu
müssen.
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Im Ergebnis werden die Heizdrähte 3,
die im Einbauzustand der Verbundscheibe 1 horizontal ausgerichtet
sind, bevorzugt horizontal polarisierte hochfrequente Felder empfangen,
während
die im Einbauzustand vertikal orientierten Antennenleiter 8 bevorzugt
vertikal polarisierte hochfrequente Felder empfangen. Die hier bei
allen Ausführungsbeispielen gezeigte
Mehrzahl von separaten Antennenleitern 8 kann im Rahmen
einer Diversity-Antennenschaltung verwendet werden.
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Abweichend von diesem bevorzugten
Aufbau könnte
die Verbundscheibe auch noch mehr starre Scheiben umfassen, wobei
diese ggf. als weitere Dielektrika zwischen den Heizdrähten und
der Antennenstruktur angeordnet werden können. Denkbar ist auch, den
Verbund aus einer die Heizdrähte
fixierenden Klebeschicht oder -Folie und nur einer einzelnen starren
Scheibe als Antenne zu verwenden; eine solche Konfiguration könnte z.
B. auch in Isolierglasscheiben eingebaut werden, wobei die Folienseite zum
Scheibenzwischenraum hin orientiert wird.