DE19513263A1 - Antenna arrangement on a window with high heat transmission loss - Google Patents
Antenna arrangement on a window with high heat transmission lossInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Fensterscheibenantennenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 Solche Antennen finden vielfach Verwendung auf der Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs, die von einem metallischen Rahmen umgeben ist.The invention relates to a window pane antenna arrangement according to the preamble of Claim 1 Such antennas are widely used on the window pane Motor vehicle, which is surrounded by a metallic frame.
Antennen dieser Art sind bekannt aus DEP 33 15 458, DEP 34 10 415 und DEP 44 06 240. Bei allen Antennen dieser Art werden die Antennenleiter als drahtförmige Leiter ausge bildet, welche entweder auf das Einscheiben-Sicherheitsglas aufgedruckt sind oder als Drahtstrukturen zwischen die Glasscheiben einer Verbundsicherheitsscheibe eingebracht sind.Antennas of this type are known from DEP 33 15 458, DEP 34 10 415 and DEP 44 06 240. With all antennas of this type, the antenna conductors are made as wire-shaped conductors forms, which are either printed on the single-pane safety glass or as Wire structures introduced between the glass panes of a composite safety pane are.
Ein Nachteil solcher Antennen-Fensterscheiben ist die Wärmestrahlung, die in das Innere des Fahrzeugs gelangt und dieses aufheizt. Aus diesem Grund wurden in der Vergangenheit transmissionsmindernde Beschichtungen entwickelt, welche ein- oder mehrschichtig aufgebaut sein können. Eine derartige Beschichtung ist insbesondere bei hoher Trans missionsdämpfung häufig elektrisch sehr niederohmig und der Oberflächenwiderstand beträgt oft nur einige Ohm. Antennenleiter, welche auf eine derart beschichtete Glasscheibe aufgebracht sind, werden durch die galvanische Verbindung oder bei kapazitiver hoch frequenter Verkopplung mit dieser leitenden Schicht in ihrer Funktion durch Abschirmung und Verstimmung stark beeinträchtigt.A disadvantage of such antenna window panes is the heat radiation that enters the interior of the vehicle and heats it up. Because of this, have been in the past Transmission-reducing coatings developed, which have one or more layers can be built. Such a coating is particularly useful at high trans Mission damping is often very low-resistance electrically and the surface resistance is often only a few ohms. Antenna conductor, which on such a coated glass sheet are applied through the galvanic connection or with capacitive high frequency coupling with this conductive layer in its function by shielding and badly detuned.
In der Deutschen Offenlegungsschrift DE 37 21 934 A1 wird eine Kraftfahrzeug- Glasfenster-Antenne mit einer transparenten leitfähigen Schicht vorgeschlagen. Hierbei ist das Hauptelement der Antenne durch den transparenten und elektrisch leitfähigen Film selbst gebildet und am Fensterglas flächig aufgebracht. Der gravierende Nachteil dieser Technik ist die Einschränkung, die sich bei der Gestaltung der Antennenleiter durch die dünne und damit aufgrund der Kanteneffekte stark verlustbehaftete Schicht insbesondere auch bei Frequenzen im UHF-Bereich ergibt. Es lassen sich deshalb ausschließlich flächenhafte Antennenleiter einfachster Strukturen gestalten, welche im Interesse der Entkopplung voneinander große Abstände (50 mm) zwischen den Antennenflächen und den ihnen benachbarten Flächen benötigen. Feiner gestaltete leistungsfähige Antennenstruk turen, wie sie z. B. im UHF-Bereich und darüber notwendig werden, können in dieser Technik nicht realisiert werden. In the German patent application DE 37 21 934 A1 a motor vehicle Glass window antenna with a transparent conductive layer is proposed. Here is the main element of the antenna through the transparent and electrically conductive film self-made and applied to the window glass. The serious disadvantage of this Technology is the limitation that affects the design of the antenna conductors thin layer, and thus particularly lossy due to the edge effects also results in frequencies in the UHF range. Therefore, it can only be to design flat antenna conductors of the simplest structures, which are in the interest of the Decoupling large distances (50 mm) between the antenna surfaces and the neighboring areas. Finely designed powerful antenna structure doors such as z. B. in the UHF range and above may be necessary in this Technology cannot be realized.
Aus diesem Grund werden nach dem Stande der Technik die Antennenleiter meist als drahtförmig gedruckte oder durch Drähte gebildete, oft komplexe Leiterstrukturen realisiert. Die flächige Aufbringung einer die Wärmestrahlungstransmission dämpfende elektrisch leitende Schicht beeinträchtigt dann die Antennenfunktion. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die leitende Schicht niederohmig ist.For this reason, according to the state of the art, the antenna conductors are mostly used as often complex conductor structures printed in wire form or formed by wires realized. The flat application of a heat radiation transmission damping The electrically conductive layer then affects the antenna function. This is true especially when the conductive layer is low-resistance.
In der Europäischen Offenlegungsschrift 0 358 090 wird deshalb vorgeschlagen, diese leitende Beschichtung hinreichend hochohmig zu gestalten, um die Funktion der Antennen auf der Fensterscheibe nicht zu stark zu beeinträchtigen. Aus diesem Grund wird hierfür ein Oberflächenwiderstand von 20 kOhm gefordert. Schichten von derartiger Hochohmigkeit besitzen jedoch eine vergleichsweise niedrige Transmissionsdämpfung für die Wärmestrahlung.The European patent application 0 358 090 therefore proposes this conductive coating to be sufficiently high-resistance to ensure the function of the antennas on the window pane not too bad. For this reason, one is for this Surface resistance of 20 kOhm required. Layers of such high impedance however have a comparatively low transmission loss for the Heat radiation.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei niederohmiger, die Wärmestrahlungstrans mission dämpfende elektrisch leitender Beschichtung, diese derart zu gestalten, daß die Funktion der Antennen auf der Fensterscheibe möglichst wenig beeinträchtigt wird und bezüglich der Wärmestrahlungstransmission ein möglichst hoher Flächenabdeckungsgrad erreicht wird.The object of the invention is therefore, with low-resistance, the heat radiation trans mission damping electrically conductive coating, to design it in such a way that the Function of the antennas on the window pane is affected as little as possible and With regard to the heat radiation transmission, the highest possible degree of area coverage is achieved.
Diese Aufgabe wird bei Antennen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch das Kennzeichen dieses Anspruchs gelöst.This object is achieved by antennas according to the preamble of claim 1 Characteristic of this claim solved.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Diese zeigen:The invention is explained in more detail below using the drawings as an example. These demonstrate:
Fig. 1 Eine drahtförmige flächenhaft ausgestaltete Antenne für den LMK-Empfang auf der Fensterscheibe eines Fahrzeugs mit durch schmale horizontale Streifen 6 getrennten nieder ohmig beschichteten Teilflächen 12 zur hochfrequenzmäßigen Entkopplung der Antenne vom Fensterrahmen 2 und einer niederohmig leitenden Schicht 5 im unteren Bereich des Lichttransmissionsbereichs der Fensteröffnung 14. Fig. 1 A wire-shaped antenna for LMK reception on the window pane of a vehicle with narrow horizontal strips 6 separated low-resistance coated areas 12 for high-frequency decoupling of the antenna from the window frame 2 and a low-resistance conductive layer 5 in the lower region of the light transmission area Window opening 14 .
Fig. 2 LMK-Antenne, wie in Fig. 1, in der Rückfensterscheibe eines Autos mit hochfrequenzmäßig geerdeten Heizleitern 9. Fig. 2 LMK antenna, as in Fig. 1, in the rear window of a car with high-frequency grounded heating conductors 9th
Fig. 3 Eine durch gedruckte Leiter 3 flächenhaft ausgestaltete Antenne für den LMK-Empfang und mit flächenhaft ausgestalteten Heizfeldantennen für den UKW-Empfang mit durch schmale und vertikale Streifen 6 getrennte elektrisch niederohmig beschichtete Teilflächen 12 zur hochfrequenzmäßigen Entkopplung der Antennen untereinander. Fig. 3 A flat printed antenna 3 for LMK reception and with flat heating field antennas for VHF reception with narrow and vertical strips 6 separated electrically low-resistance coated areas 12 for high-frequency decoupling of the antennas from each other.
Fig. 4 LMKU-Antenne als drahtförmiger Antennenleiter 3 auf oder über einer durch schmale zweidimensional verlaufende Streifen 6 getrennte elektrisch niederohmig leitende Teilflächen 12 zur hochfrequenzmäßigen Entkopplung der einzelnen Drahtabschnitte voneinander. Fig. 4 LMKU antenna as a wire-shaped antenna conductor 3 separate on or above a line passing through two-dimensional narrow strips 6 electrically low-conductive part surfaces 12 for high-frequency decoupling of the individual wire portions from each other.
Fig. 5 Autofensterscheibenantennenanordnung mit einer Vielzahl von Antennen mit im gesamten Lichttransmissionsbereich der Fensteröffnung 14 elektrisch leitenden quadra tischen Teilflächen 12 von z. B. etwa je 10 mm Kantenlänge und einer Streifenbreite b von 0,2 mm bei einer Dicke s der leitenden Schicht von von s = 50 µm. Fig. 5 car window antenna assembly with a plurality of antennas with in the entire light transmission region of the window opening 14 electrically conductive quadratic sub-areas 12 of z. B. about 10 mm edge length and a strip width b of 0.2 mm with a thickness s of the conductive layer of s = 50 microns.
Fig. 6 Beispiele für die Anordnung der in elektrisch leitende Teilflächen 12 unterteilten elektrisch leitenden Schicht 5 und der Antennenleiter 3: Fig. 6 examples of the arrangement of the subdivided in electrically conductive part surfaces 12 electrically conductive layer 5 and the antenna conductor 3:
- a) auf derselben Fläche eines Einscheibenglasesa) on the same surface of a single-pane glass
- b) die in Teilflächen 12 unterteilten elektrisch leitende Schicht 5 auf der lichtdurchläs sigen Folie 4 im Verbundglas und die Antennenleiter 3 auf einer äußeren Glasfläche 1b.b) the divided into sub-areas 12 electrically conductive layer 5 on the translucent film 4 in the laminated glass and the antenna conductor 3 on an outer glass surface 1 b.
- c) wie b) jedoch die Antennenleiter 3 auf einer inneren Glasfläche 1a.c) as b) but the antenna conductor 3 on an inner glass surface 1 a.
Fig. 7 Einfluß der Breite b eines nichtleitenden Streifens 6 zwischen zwei Teilflächen 12 der Schichtdicken s auf die Kapazität zwischen den Teilflächen 12 als Funktion von b/s. Fig. 7 Influence of the width b of a non-conductive strip 6 between two partial surfaces 12 of the layer thicknesses s of the capacity between the partial surfaces 12 as a function of b / s.
Fig. 8 Hochfrequenzmäßige kapazitive Verbindung zwischen den Außenseiten der Fen sterscheibe durch die zweidimensional strukturierte elektrisch leitende Schicht hindurch. Fig. 8 high-frequency capacitive connection between the outer sides of the window by the two-dimensionally structured electrically conductive layer.
Fig. 1 zeigt eine Antennenanordnung nach der Erfindung, welche aus einer Drahtstruktur 3, wie sie aus der DEP 34 10 415 bekannt ist, besteht und im niederfrequenten LMK-Bereich in Verbindung mit der Fensteröffnung 14 üblicher Automobile gute Empfangseigenschaften aufweist. Fig. 1 shows an antenna arrangement according to the invention, which consists of a wire structure 3 , as known from DEP 34 10 415, and has good reception properties in the low-frequency LMK range in connection with the window opening 14 of conventional automobiles.
Um diese Antenne in ihrem physikalischen Wirken durch die die Wärmestrahlung dämpfen de elektrisch leitende Schicht 5 im LMK-Frequenzbereich nicht zu beeinträchtigen, wird die aufgrund der Wärmetransmissionsminderung erforderliche niederohmige Beschichtung in Teilflächen 12 aufgeteilt, welche mit Hilfe von schmalen nichtleitenden Streifen 6 von einander getrennt angeordnet sind derart, daß nach wie vor praktisch die gesamte Fläche der Fensteröffnung 14 mit der elektrisch leitenden Schicht 5 überdeckt ist und bezüglich der Wärmestrahlungstransmission ein möglichst hoher Flächenabdeckungsgrad erreicht wird. In order not to impair the physical effectiveness of this antenna due to the heat radiation attenuating de electrically conductive layer 5 in the LMK frequency range, the low-resistance coating required due to the reduction in heat transmission is divided into partial areas 12 , which are arranged separately from one another with the aid of narrow, non-conductive strips 6 are such that practically the entire surface of the window opening 14 is still covered with the electrically conductive layer 5 and the highest possible degree of surface coverage is achieved with regard to the heat radiation transmission.
In den Bereichen, in denen die schmalen nichtleitenden Streiten b vorhanden sind, wird die ursprünglich durchgehend elektrisch leitende Schicht 5 damit zur strukturierten elektrisch leitenden Schicht 10, wie dies in Fig. 1 oberhalb und unterhalb der LMK-Antennenleiter 3 durch die unter 45 Grad schraffierten Flächen gekennzeichnet ist. In der Lupendarstellung in Fig. 1 ist ein Ausschnitt der strukturierten elektrisch leitenden Schicht 10 vergrößert dargestellt. Die elektrisch leitenden Teilflächen 12 füllen dann im Beispiel der Fig. 1 streifenförmig den Bereich zwischen den Streifen 6 aus und besitzen die Querabmessung d.In the areas in which the narrow non-conductive stripes b are present, the originally continuously electrically conductive layer 5 thus becomes the structured electrically conductive layer 10 , as is shown in FIG. 1 above and below the LMK antenna conductor 3 by the hatched at 45 degrees Is marked. In the magnifying glass in FIG. 1, a section of the structured electrically conductive layer 10 is shown enlarged. In the example of FIG. 1, the electrically conductive partial surfaces 12 then fill the area between the strips 6 in strips and have the transverse dimension d.
Durch die geringe Breite b der nichtleitenden Streifen 6 ist der unbedeckt bleibende Bereich hinsichtlich der Wärmedämmung unerheblich. Wichtig für die unveränderte Funktion der Antenne durch Einbringung der elektrisch leitenden Schicht 5 bereichsweise in Form der strukturierten elektrisch leitenden Schicht 10 ist die Vermeidung von Dimensionen der Teilflächen 12, welche die Ausbildung von elektrischen Resonanzen bei den Betriebs frequenzen der Antenne 3 oder der Antennen 3 vermeiden. Die derart gebildete strukturierte elektrisch leitende Schicht 10 ist somit für die Betriebsfrequenzen der Antenne hochfrequent transparent, läßt jedoch die Wärmestrahlung nur entsprechend gedämpft hindurch.Due to the small width b of the non-conductive strips 6 , the area that remains uncovered is insignificant with regard to thermal insulation. Important for the unchanged function of the antenna by introducing the electrically conductive layer 5 in some areas in the form of the structured electrically conductive layer 10 is the avoidance of dimensions of the partial areas 12 , which avoid the formation of electrical resonances at the operating frequencies of the antenna 3 or the antennas 3 . The structured electrically conductive layer 10 formed in this way is thus high-frequency transparent for the operating frequencies of the antenna, but only allows the heat radiation to be adequately attenuated.
Resonanzen auf den Teilflächen 12 können sicher dadurch vermieden werden, daß keine ihrer Abmessungen größer ist als Lambda/10. Bei einer LMK-Antenne. deren kleinste Be triebswellenlänge ca. 50 m beträgt, sind alle Abmessungen klein im Vergleich zu Lambda/10.Resonances on the sub-areas 12 can certainly be avoided by none of their dimensions being greater than lambda / 10. With an LMK antenna. whose smallest operating wavelength is approx. 50 m, all dimensions are small compared to Lambda / 10.
Dennoch müssen die Teilflächen 12 in unmittelbarer Nachbarschaft der Antennenleiter 3 in vertikaler Richtung hinreichend kleine Abmessungen besitzen, so daß zwischen jedem Punkt auf einem der drahtförmigen Antennenleiter 3 und dem metallischen Rahmen 2 sowie der im unteren Bereich des Lichttransmissionsbereichs der Fensteröffnung 14 befindlichen zusammenhängend elektrisch niederohmig leitenden Schicht 5 (gepunktete Fläche) eine Vielzahl, jedoch mindestens drei nichtleitende Streifen 6 vorzugsweise etwa äquidistant voneinander gebildet sind, wodurch sich die strukturierte elektrisch leitende Teilfläche 10 ausbildet, mit dem Ziel, daß die kapazitive Verkopplung zwischen den Antennenleitern 3 und dem metallischen Rahmen 2 sowie der zusammenhängend niederohmig leitenden Schicht 5 ausreichend klein ist.Nevertheless, the partial areas 12 in the immediate vicinity of the antenna conductors 3 must have sufficiently small dimensions in the vertical direction, so that between each point on one of the wire-shaped antenna conductors 3 and the metallic frame 2 as well as the coherent, electrically low-impedance conductors located in the lower region of the light transmission region of the window opening 14 Layer 5 (dotted area) a plurality, but at least three non-conductive strips 6 are preferably formed approximately equidistantly from one another, as a result of which the structured electrically conductive partial area 10 is formed, with the aim that the capacitive coupling between the antenna conductors 3 and the metallic frame 2 as well the coherently low-resistance layer 5 is sufficiently small.
Die Wärmeschutzschicht endet im Bereich des Schwarzdrucks 8, so daß die Antennen funktion nicht durch Kontakt mit der gegebenenfalls hochfrequenzbedämpfenden Kleberraupe 7, die die Fensterscheibe mit dem Fahrzeug verbindet, beeinträchtigt ist. The heat protection layer ends in the area of black printing 8 , so that the antenna function is not impaired by contact with the possibly high-frequency-damping adhesive bead 7 , which connects the window pane to the vehicle.
In Fig. 2 ist die gleiche LMK-Antenne wie in Fig. 1, jedoch in der Rückfensterscheibe eines Autos, über hochfrequenzmäßig geerdeten Heizleitern 9 angeordnet. Eine LMK-Antenne wie in Fig. 1 und in Fig. 2 wirkt als flächige Antenne, so daß die niederohmig leitende Schicht 5 zwischen den beiden äußeren Leitern 3 wahlweise als zusammenhängend oder als Teilflächen 12 mit dazwischenliegenden nichtleitenden Streifen 6 ausgeführt werden kann. Wesentlich ist es also, die elektrisch leitende Schicht 5, also die Wärme schutzschicht, in der Umgebung der flächenhaft gestalteten Antenne durch nichtleitende Streifen 6 in der beschriebenen Weise aufzutrennen, wodurch sich wieder die strukturierte elektrisch leitende Schicht 10 ergibt. Diese hebt die Verkopplung zwischen den Antennen leitern 3 der LMK-Antenne und dem Rahmen 2 und ebenfalls den Heizleitern 9, die in diesem Beispiel andere Leiterteile 13 auf der Fahrzeugscheibe bilden, weitgehend auf.In Fig. 2 is the same LMK antenna as shown in FIG. 1, but located in the rear window of a car via grounded high-frequency-heating conductors. 9 An LMK antenna as in Fig. 1 and in Fig. 2 acts as a flat antenna, so that the low-resistance conductive layer 5 between the two outer conductors 3 can be designed either as a coherent or as partial surfaces 12 with non-conductive strips 6 in between. It is therefore essential to separate the electrically conductive layer 5 , that is to say the heat protection layer, in the vicinity of the planar antenna by means of non-conductive strips 6 in the manner described, as a result of which the structured electrically conductive layer 10 again results. This largely eliminates the coupling between the antenna conductors 3 of the LMK antenna and the frame 2 and also the heating conductors 9 , which in this example form other conductor parts 13 on the vehicle window.
Fig. 3 zeigt eine Weiterentwicklung der Erfindung für höhere Frequenzen, bei denen die Fahrzeugabmessungen nicht klein sind im Vergleich zur Wellenlänge. Hier wird eine erfindungsgemäße Fensterscheibenantennenanordnung mit einer oben angeordneten Antenne für den LMK-Empfang und darunter zwei Antennen für den UKW-Empfang, welche aus den Heizfeldern abgeleitet sind, betrachtet. Alle der dargestellten Antennen können wahlweise flächenhaft ausgestaltet sein. Die einfach schraffierten Bereiche kennzeichnen wieder die in diesem Beispiel durch schmale horizontale und vertikale Streifen 6 getrennten elektrisch niederohmig beschichteten Teilflächen 12 zur hochfrequenzmäßigen Entkopplung der Antennen untereinander. In diesem Beispiel ist also eine zweidimensional strukturierte elektrisch leitende Schicht 10 in Form einer Gitterstruktur aus schmalen elektrisch nicht leitenden Streifen 6 für die erfindungsgemaße Antennenanordnung verwendet. Fig. 3 shows a further development of the invention for higher frequencies at which the vehicle dimensions are not small compared to the wavelength. Here, a window pane antenna arrangement according to the invention with an antenna arranged above for LMK reception and below that two antennas for FM reception, which are derived from the heating fields, is considered. All of the antennas shown can optionally be flat. The simply hatched areas again characterize the electrically low-resistance coated partial areas 12 separated by narrow horizontal and vertical strips 6 in this example for high-frequency decoupling of the antennas from one another. In this example, a two-dimensionally structured electrically conductive layer 10 in the form of a lattice structure made of narrow electrically non-conductive strips 6 is therefore used for the antenna arrangement according to the invention.
Die zweidimensionale Gitterstruktur gewährt dabei die Durchlässigkeit dieser Bereiche für Radiowellen und die hochfrequenzmäßige Entkopplung der Antennen untereinander infolge der ausreichenden Hochohmigkeit der resukierenden Oberflächenimpedanz, welche sich auch bei sehr kleinen Breiten b der Streifen 6 ergibt. Soll das Antennenverhalten im wesent lichen weitgehend ausschließlich durch die drahtförmig ausgeführten Antennenleiter 3 be stimmt werden und die Wärmedämmung nur wenig Einfluß auf das Antennenverhalten er halten, dann ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zweckmäßig, auch die gepunktet gekennzeichneten Flächen in Fig. 3 mit der zweidimensional strukturierten elek trisch leitenden Schicht zu versehen, also durch schmale horizontale und vertikale Streifen 6 getrennte niederohmig beschichtete Teilflächen 12 auch z. B. im Bereich der Heizleiter 9 zu verwenden. Dieses Vorgehen ist sinngemäß bis an die Ränder des Fensterrahmens 2 fortzusetzen, sofern die Wärmedämmung aufgrund des dort häufig aufgebrachten ebenfalls wärmedämmenden Schwarzdrucks 8 nicht gänzlich entfallen kann. The two-dimensional lattice structure allows the permeability of these areas for radio waves and the high-frequency decoupling of the antennas from one another as a result of the sufficient high impedance of the resulting surface impedance, which results even with very small widths b of the strips 6 . If the antenna behavior in wesent union is largely determined exclusively by the wire-shaped antenna conductors 3 and the thermal insulation has little influence on the antenna behavior, then it is appropriate in a further embodiment of the invention to include the dotted areas in FIG. 3 with to provide the two-dimensionally structured electrically conductive layer, that is to say by narrow horizontal and vertical strips 6, separate low-resistance coated partial areas 12 also, for. B. in the area of the heat conductor 9 to use. This procedure is to be continued analogously to the edges of the window frame 2 , provided that the thermal insulation cannot be completely omitted due to the likewise thermally insulating black printing 8 applied there.
Wesentlich ist hierbei und bei allen folgenden Ausführungen auch über die höchsten betrachteten Frequenzen hinaus, daß die Zunahme der Kapazität zwischen den einzelnen Teilflächen mit kleiner werdendem Abstand voneinander relativ klein ist, d. h. mit kleiner werdender Streifenbreite b steigt die Kapazität zwischen den Teilflächen 12 nur wenig an. Dies ist beispielhaft für zwei koplanare Leiterflächen der Dimension d mit Abstand b voneinander in Fig. 7 dargestellt.It is important here and in all of the following explanations, even beyond the highest frequencies considered, that the increase in the capacitance between the individual partial areas is relatively small as the distance between them becomes smaller, ie the capacitance between the partial areas 12 increases only slightly as the strip width b becomes smaller . This is shown by way of example for two coplanar conductor surfaces of dimension d at a distance b from one another in FIG. 7.
Der Einfluß der Breite b eines nichtleitenden Streifens 6 zwischen zwei Teilflächen 12 der Schichtdicken s auf die Kapazität zwischen den Teilflächen 12 als Funktion von b/s variiert dabei um nicht mehr als den Faktor 2.5, wenn ein Verhältnis b/s von 2 nicht unterschritten wird. Hierdurch ist es möglich, aufgrund der Kleinheit der üblichen Schichtdicke von s < 100 µm selbst bei einer Dimension d der Teilflächen von nur einigen Millimetern ein großes Verhältnis d/b von z. B. 10 zu realisieren, womit ein Abdeckungsgrad bezüglich der Wärmedämmung von mehr als 90% realisiert wird. Die Kleinheit der Streifenbreite b ist in der Praxis weniger durch die Divergenz der Kapazität als durch die Sicherheit hinsichtlich der Vermeidung von Kontaktbrücken bei der Her stellung begrenzt; Werte von b/s = 2 lassen sich sicher realisieren.The influence of the width b of a non-conductive strip 6 between two partial surfaces 12 of the layer thicknesses s on the capacitance between the partial surfaces 12 as a function of b / s does not vary by more than a factor of 2.5 if a ratio b / s of 2 is not undershot . This makes it possible, owing to the smallness of the usual layer thickness of s <100 μm, even with a dimension d of the partial areas of only a few millimeters, to have a large ratio d / b of z. B. 10 to realize, with which a degree of coverage with respect to thermal insulation of more than 90% is realized. The smallness of the stripe width b is limited in practice less by the divergence of the capacitance than by the safety with regard to the avoidance of contact bridges during manufacture; Values of b / s = 2 can certainly be realized.
Nachteilig an den bekannten, zusammenhängend leitenden Schichten in der Nachbarschaft von Antennen ist der Sachverhalt, daß diese Schichten insbesondere bei kleinem Ober flächenwirkwiderstand R große eingekoppelte Ströme führen, welche Verluste mit sich bringen und die Schichten eine abschirmende Wirkung besitzen. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die zweidimensionale erfindungsgemäße Rasterstruktur im Gegensatz zu den bekannten zusammenhängend leitenden Schichten einen flächigen kapazitiven Blind widerstand bildet, welcher praktisch verlustfrei ist. Dieser bewirkt bei hinreichender Hoch ohmigkeit im Vergleich zum Wellenwiderstand des freien Raumes (E/H = Zo = 377 Ohm) auf die nachbarschaftlich angeordneten Antennen lediglich eine in der Frequenz leicht verstimmende Wirkung, welche in die Auslegung der Antennen auf einfache Weise mit einbezogen werden kann.A disadvantage of the known, coherently conductive layers in the neighborhood The fact of antennas is that these layers are particularly small in size surface active resistance R lead large coupled currents, which losses with it bring and the layers have a shielding effect. The advantage of the invention is that the two-dimensional raster structure according to the invention in contrast to the known coherently conductive layers a flat capacitive blind forms resistance, which is practically lossless. This causes a sufficient high ohms compared to the impedance of the free space (E / H = Zo = 377 ohms) on the neighboring antennas only one light in frequency detuning effect, which in the design of the antennas in a simple manner can be included.
Eine Grobabschätzung ergibt für eine quadratische Rasterstruktur der leitenden Teilflächen mit einer Kantenlänge von 10 mm bei b = 0,1 mm bei der Frequenz 1 GHz einen Ober flächenblindwiderstand X von ca. 500 Ohm und ist bei niedrigeren Frequenzen ent sprechend hochohmiger. In der Umgebung von Antennen im Frequenzbereich bis 2 GHz ist deshalb eine feinere Rasterung mit etwa d = 5 mm vorzuziehen. Deshalb kann die gesamte Antennenanordnung durch eine derartige Rasterstruktur abgedeckt werden, ohne die dahinterliegenden Antennen abzuschirmen oder zu bedämpfen. Die hierbei für die Funktion der Antennen zulässigen kleinen Breiten b der nichtleitenden Streifen lassen sowohl die praktisch vollkommene Abschirmung der im Vergleich zu den Abmessungen der Teilflächen 12 kurzwelligen Wärmestrahlung zu als auch die ästhetische Beeinträchtigung der Fensterscheibe durch breite Streifen 6 zu vermeiden.A rough estimate results in a surface raster resistance X of approx. 500 ohms for a square grid structure of the conductive subareas with an edge length of 10 mm at b = 0.1 mm at the frequency 1 GHz and is accordingly higher at lower frequencies. In the vicinity of antennas in the frequency range up to 2 GHz, a finer screening with approximately d = 5 mm is therefore preferable. The entire antenna arrangement can therefore be covered by such a raster structure without shielding or attenuating the antennas behind it. The small widths b of the non-conductive strips that are permitted for the function of the antennas allow both the practically complete shielding of the short-wave heat radiation compared to the dimensions of the partial areas 12 and the aesthetic impairment of the window pane by wide strips 6 to be avoided.
Die Herstellung solcher strukturierter Schichten kann auf an sich bekannte Weise durch Aufbringen der zunächst homogenen Schicht, z. B. mit Hilfe eines üblichen Kathoden zerstäubungsverfahren, erfolgen und die Einbringung der nichtleitenden Streifen 6 kann mit Hilfe eines lichtempfindlichen Lacks und der üblichen Fotoätztechnik, oder mit Laserverfahren bzw. Ionenstrahlätzung erfolgen.The production of such structured layers can be carried out in a manner known per se by applying the initially homogeneous layer, e.g. B. using a conventional cathode sputtering process, and the introduction of the non-conductive strips 6 can be done with the help of a light-sensitive lacquer and the usual photo-etching technology, or with laser processes or ion beam etching.
Fig. 4 zeigt eine drahtförmige Antenne 3, wie sie vorteilhaft für dem LMKU-Bereich, z. B. in Fahrzeugfrontscheiben, verwendet wird. Eine derartige Antenne ist bekannt aus der DEP 33 15 458. Um die Antenne in ihrer Wirkungsweise durch die Maßnahmen zur Wärme dämmung nicht zu stark zu beeinflussen, ist es notwendig, die pro Langeneinheit des Drahts wirksame Induktivität bzw. Kapazität um wesentlich weniger als eine Größenordnung zu verändern. Ferner ist es notwendig, die einzelnen Leiterabschnitte z. B. des horizontal verlaufenden Leiterteils und die des vertikal verlaufenden Leiterteils durch die wärme dämmende Schicht nicht unzulässig zu verkoppeln. Dies wird erfindungsgemäß durch schmale zweidimensional verlaufende Streifen, welche z. B. wieder horizontal und vertikal orientiert sein können, erreicht. Dies ergibt wiederum eine zweidimensional strukturierte elektrisch leitende Schicht 10. Fig. 4 shows a wire-shaped antenna 3 , as advantageous for the LMKU area, for. B. is used in vehicle windshields. Such an antenna is known from DEP 33 15 458. In order not to influence the antenna too strongly in its mode of action by means of the thermal insulation measures, it is necessary to reduce the effective inductance or capacitance per unit length of wire by considerably less than an order of magnitude to change. Furthermore, it is necessary to z. B. the horizontal conductor part and that of the vertically running conductor part through the heat-insulating layer not inadmissible coupling. This is according to the invention by narrow two-dimensional strips which z. B. can again be oriented horizontally and vertically. This in turn results in a two-dimensionally structured electrically conductive layer 10 .
Dies ergibt wiederum eine Gitterstruktur, wie sie in Fig. 4 durch die einfach schraffierte Fläche gekennzeichnet ist. Auch hier ist es wieder notwendig, die Breite b der nichtleiten den Streifen 6 im Verhältnis zur Breite d der leitenden Teilflächen 12 möglichst klein zu gestalten. Mit größer werdender Anzahl der Unterteilungen sinkt der Einfluß der wärme dämmenden Maßnahme auf die Antennenfunktion. Hierbei ist es nur in zweiter Linie wesentlich, ob der Antennenleiter 3 mit den leitenden Teilflächen 12 im galvanischen Kontakt steht, oder lediglich kapazitiv mit diesen Teilflächen 12 verkoppelt ist.This in turn results in a lattice structure, as is characterized in FIG. 4 by the single hatched area. Again, it is necessary to make the width b of the non-conductive strip 6 as small as possible in relation to the width d of the conductive sub-areas 12 . As the number of subdivisions increases, the influence of the heat-insulating measure on the antenna function decreases. Here it is only of secondary importance whether the antenna conductor 3 is in galvanic contact with the conductive sub-areas 12 or is only capacitively coupled to these sub-areas 12 .
Durch die Unterteilung der leitenden Schicht 5 in Teilflächen 12 wird die Abschirm wirkung, welche eine einheitlich zusammenhängende Schicht besäße, aufgehoben, so daß bei Ausbildung der nichtleitenden Streifen 6 lediglich ein elektrischer Verstimmungseffekt der Antenne bewirkt wird, welche bei hinreichend großer Anzahl der Streifen 6 durch geringfügige Änderung der Abmessungen des Antennenleiters 3 oder durch Anpaß maßnahmen im Antennenanschlußpunkt 18 erreicht werden kann.By dividing the conductive layer 5 into sub-areas 12 , the shielding effect, which would have a uniformly coherent layer, is eliminated, so that when the non-conductive strips 6 are formed, only an electrical detuning effect of the antenna is brought about, which occurs with a sufficiently large number of strips 6 slight change in the dimensions of the antenna conductor 3 or by adaptation measures in the antenna connection point 18 can be achieved.
Bei modernen Fahrzeugen werden häufig komplexe Antennensysteme mit Antennendiversity für UKW und Fernsehen, welche eine Vielzahl von Antennen beinhalten, meist auch für beheizbare Heckfensterscheiben eingesetzt. Fig. 5 zeigt beispielhaft eine Ausführungsform eines solchen Antennensystems auf der Rückfensterscheibe eines Fahrzeugs, wie sie aus der DEP 44 06 240 bekannt ist. Hierbei stellen die Klemmen 18 Endpunkte der Antennenleiter 3 als Anschlußpunkte für die UKW- und TV-Antennen dar. 17 kennzeichnet der Montage bereich einer Funkantenne 15, die in der Fenstermitte oben montiert ist.In modern vehicles, complex antenna systems with antenna diversity for VHF and television, which contain a large number of antennas, are often also used for heated rear window panes. Fig. 5 shows an exemplary embodiment of such an antenna system on the rear window glass of a vehicle, as known from the DEP 44 06 240. Here, the terminals 18 represent the end points of the antenna conductor 3 as connection points for the FM and TV antennas. 17 denotes the mounting area of a radio antenna 15 which is mounted in the middle of the window above.
In diesem Fall ist es in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zweck mäßig, den gesamten Lichttransmissionsbereich mit zweidimensional strukturierter elektrisch leitender Schicht 10 auszubilden. Bei hinreichend kleinen Abmessungen d für eine quadratisch ausgeführte Struktur ist auch der Einfluß dieser Struktur auf das Verhalten der bis 900 MHz arbeitenden TV-Antennen hinreichend klein. Versuche mit Abmessungen d = 10 mm und b = 0.2 mm haben dies bestätigt.In this case, in a particularly advantageous embodiment of the invention, it is expedient to form the entire light transmission region with a two-dimensionally structured electrically conductive layer 10 . With sufficiently small dimensions d for a square structure, the influence of this structure on the behavior of the TV antennas operating up to 900 MHz is also sufficiently small. Tests with dimensions d = 10 mm and b = 0.2 mm have confirmed this.
In Fig. 6 sind einige Beispiele für die Anordnung der die Wärmetransmission dämpfenden elektrisch leitenden Schicht 5 und ihre spezielle erfindungsgemäße Ausführungsform als strukturierte elektrisch leitende Schicht 10 und die Antennenleiter 3 dargestellt. Fig. 6a zeigt die gemeinsame Aufbringung auf einer Seite eines Einscheibenglases. In diesem Fall stehen die leitenden Teilflächen mit den Antennenleitern in galvanischem Kontakt.In FIG. 6, some examples of the arrangement of the heat transmission are absorbing electrically conductive layer 5 and its particular embodiment according to the invention as structured electrically conductive layer 10 and the antenna conductor 3 is shown. FIG. 6a shows the common application to one side of a single pane. In this case, the conductive subareas are in galvanic contact with the antenna conductors.
Vorteilhafter ist es, wie in Fig. 6c dargestellt, die elektrisch leitende Schicht 5 bzw. die strukturierte elektrisch leitende Schicht 10 und die Antennenleiter 3 nicht auf derselben Fläche, sondern auf einander gegenüberliegenden Flächen anzuordnen, welche z. B. durch die dünne lichtdurchlässige Kunststoff-Folie 4 im Verbundglas getrennt sind. Dadurch wird die sehr enge galvanische Verkopplung der Antennenleiter 3 mit den Teilflächen 12 durch eine weniger wirksame kapazitive Kopplung ersetzt und der Verstimmungseffekt wird dadurch reduziert.It is more advantageous, as shown in FIG. 6c, to arrange the electrically conductive layer 5 or the structured electrically conductive layer 10 and the antenna conductors 3 not on the same surface but on mutually opposite surfaces which, for. B. are separated by the thin translucent plastic film 4 in the laminated glass. As a result, the very close galvanic coupling of the antenna conductors 3 to the partial areas 12 is replaced by a less effective capacitive coupling, and the detuning effect is thereby reduced.
Diese Reduzierung wird bei einer Anordnung nach Fig. 6b durch den größeren Abstand weiter vergrößert, wenn die elektrisch leitende Schicht 5 oder die strukturierte elektrisch leitende Schicht 10 und die Antennenleiter 3 auf unterschiedlichen Seiten einer Glasscheibe angebracht sind. This reduction is further increased in an arrangement according to FIG. 6b by the greater distance if the electrically conductive layer 5 or the structured electrically conductive layer 10 and the antenna conductors 3 are attached on different sides of a glass pane.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus dem Sachverhalt, daß die so gebildete strukturierte wärmedämmende Schicht 10 in ihrer Lage zu den Antennenleitern keine bestimmte Position einnehmen muß. Dies gilt insbesondere bei hinreichend kleinen Abmessungen d der leitenden Teilflächen 12. Daraus ergibt sich die Möglichkeit der besonders einfachen Herstellung bei der Serienfertigung von Antennen-Fensterscheiben.A particular advantage of the present invention results from the fact that the structured heat-insulating layer 10 thus formed does not have to assume a specific position in relation to the antenna conductors. This applies in particular in the case of sufficiently small dimensions d of the conductive partial surfaces 12 . This results in the possibility of particularly simple manufacture in the series production of antenna window panes.
Wird z. B. die für die Verbundglasfertigung vorgesehene Kunststoff-Folie 4 mit einer Rasterstruktur gemäß den Fig. 4 und 5 links aufgebracht, und werden die Antennenleiter 3 wie in Fig. 6b und c auf das Fensterglas aufgedruckt, so kann die Kunststoff-Folie 4 bei der Herstellung des Verbundglases zwischen die Scheiben ohne Beachtung der Position des Rasters in Bezug auf die Antennenleiter 3 eingelegt werden. Die Exemplarstreuungen der Antenneneigenschaften, welche sich bei der Serienfertigung durch unterschiedliche Lagen des Rasters zu den Antennenleitern 3 ergeben, sind aufgrund der Feinheit des Rasters tolerierbar.Is z. B. the plastic film 4 intended for laminated glass production with a raster structure according to FIGS. 4 and 5 is applied on the left, and if the antenna conductors 3 are printed on the window glass as in FIGS. 6b and c, the plastic film 4 can be used for the Production of the laminated glass can be inserted between the panes regardless of the position of the grid with respect to the antenna conductor 3 . The specimen scatter of the antenna properties, which result from the different positions of the grid relative to the antenna conductors 3 in series production, can be tolerated due to the fineness of the grid.
Versuche mit einer Breite d = 5 mm für quadratische leitende Teilbereiche mit einer Breite b = 0,1 mm für die nichtleitenden Streifen haben dies für eine Fensterantennenanlage mit Antennen für den Frequenzbereich 100 kHz bis zu 2 GHz bestätigt. Diese Technik besitzt den Vorteil, daß sie ungeachtet der Art der aufzubringenden Antennen angewandt werden kann. Z.B. kann auch die aus anderen Gründen notwendige zusammenhängend leitende Fläche 11 in Fig. 5 als gedruckte leitende Fläche auf das Fensterglas auf der Seite der Antennenleiter aufgedruckt sein, wo sie z. B. als elektrisches Gegengewicht und als geerdete Abschirmfläche gegen in das Fahrzeuginnere eindringende Funkfelder wirken kann. Eine kapazitive Durchführung eines hochfrequenten Funksignals aus dem Inneren des Fahrzeugs heraus zu einer auf der Fensterscheibe außen angebrachten Funkantenne 15 für deren Anschlußstelle 18 durch die so strukturierte wärmedämmende Schicht hindurch, ist mit der in Fig. 8 dargestellten Anordnung ebenso möglich. Hierzu sind auf den Außenseiten der Verbundglasscheibe zwei einander gegenüberliegende leitende Flächen 17 aufgebracht, an welche auf der einen Seite die Antenne und auf der anderen Seite z. B. eine Hochfrequenzleitung 16 angeschlossen ist.Tests with a width d = 5 mm for square conductive sections with a width b = 0.1 mm for the non-conductive strips have confirmed this for a window antenna system with antennas for the frequency range 100 kHz to 2 GHz. This technique has the advantage that it can be used regardless of the type of antennas to be applied. For example, the contiguously conductive surface 11 required in FIG. 5 as a printed conductive surface can also be printed on the window glass on the side of the antenna conductor, where it is e.g. B. can act as an electrical counterweight and as a grounded shielding surface against intruding radio fields. A capacitive implementation of a high-frequency radio signal from inside the vehicle to a radio antenna 15 mounted on the outside of the window pane for its connection point 18 through the heat-insulating layer structured in this way is also possible with the arrangement shown in FIG. 8. For this purpose, two mutually opposite conductive surfaces 17 are applied to the outside of the laminated glass pane, to which on one side the antenna and on the other side z. B. a high-frequency line 16 is connected.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |