DE19735282C1 - Verfahren zur Prüfung der Funktion einer Antennenleiterstruktur auf oder in einer Glasscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Funktion einer elektrisch leitenden Struktur innerhalb oder auf der Oberfläche einer Glasscheibe.

Elektrisch leitende Strukturen innerhalb oder auf Glasscheiben mit bestimmten Funktionen sind beispielsweise Heizleiterstrukturen und Antennenleiterstrukturen, die insbesondere bei Autoglasscheiben Anwendung finden. Derartige Leiterstrukturen sind entweder in Form dünner Drähte in der thermoplastischen Zwischenschicht von Verbundglasscheiben, oder als aufgedruckte und eingebrannte Leiter auf einer Oberfläche der Glasscheibe angeordnet.

Wenn diese Leiterstrukturen ihre Funktion erfüllen sollen, dürfen sie keine Unterbrechungen aufweisen. Eine optische Kontrolle der Leiterstrukturen führt häufig nicht zu dem gewünschten Ergebnis. Deshalb werden solche Kontrollen bisher durch Prüfung des direkten Stromdurchgangs durch die Leiterstruktur durchgeführt. Das setzt allerdings voraus, daß alle Enden der Leiterstruktur durch galvanischen Kontakt erreichbar sind. Ebenfalls ist es bekannt und üblich, die Kontrollen nach dem Prinzip der Erfassung des sich um die Leiter ausbildenden elektromagnetischen Feldes durchzuführen, indem ein Wechselstrom in die Leiterstruktur eingekoppelt und das elektromagnetische Feld gemessen wird. Für Heizleiterstrukturen sind solche Prüfverfahren in den Druckschriften DE-PS 18 07 643 und DE-OS 19 60 103 beschrieben, während die Prüfung von Antennenscheiben nach diesem Prinzip aus der US 4,276,509 bekannt ist.

Für eine Serienüberwachung beispielsweise von Antennenscheiben sind diese bekannten Verfahren nicht geeignet. Zum einen sind nämlich bei Antennenscheiben, bei denen die Antennenleiter in der Zwischenschicht der Verbundglasscheibe eingebettet sind, die Enden der Leiterstruktur in der Regel nicht für einen galvanischen Kontakt zugänglich. Bei der Erfassung des elektromagnetischen Feldes muß andererseits ein Tastkopf an der Leiterstruktur entlanggeführt werden, was mit einem verhältnismäßig großen Aufwand verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, das es gestattet, auf möglichst einfache und kostengünstige Weise die volle Funktionsfähigkeit einer vorgegebenen Leiterstruktur auf oder innerhalb einer Glasscheibe zu überprüfen.

Die Erfindung besteht darin, daß zunächst bei einer Glasscheibe mit einer vorgegebenen fehlerfreien elektrisch leitenden Struktur in die elektrisch leitende Struktur eine hochfrequente Wechselspannung galvanisch eingekoppelt und unter Veränderung der Frequenz der Wechselspannung über einen Frequenzbereich von wenigstens 500 MHz die Resonanzstellen der elektrisch leitenden Struktur ermittelt werden, daß von den ermittelten Resonanzstellen eine Resonanzstelle ausgewählt wird, deren Resonanz sich bei einer fehlerbehafteten Struktur signifikant ändert, und daß die zu prüfenden Strukturen im Bereich dieser ausgewählten Resonanzstelle auf Resonanz überprüft werden.

Bei Antennenscheiben sind die Antennenleiter üblicherweise auf einen bestimmten Frequenzbereich abgestimmt. Für das erfindungsgemäße Prüfverfahren ist diese Resonanzfrequenz jedoch nicht zwangsläufig die entscheidende Resonanzstelle, vielmehr kann es sich auch um eine Resonanzstelle handeln, die von dieser Arbeitsresonanz der Antenne weit entfernt ist. Wesentlich für die Auswahl der Resonanzstelle ist vielmehr der Gesichtspunkt, daß es sich um eine Resonanzstelle handelt, die sich bei einer Unterbrechung der Leiterstruktur signifikant ändert. Welche der verschiedenen Resonanzstellen der Leiterstruktur im Einzelfall als charakteristische Resonanzstelle anzusehen ist, muß gegebenenfalls durch weitere Versuche ermittelt werden, bei denen die Leiterstruktur gezielt mit Unterbrechungen versehen wird.

Nachdem auf diese Weise die charakteristische Resonanzfrequenz ermittelt wurde, erfolgt erfindungsgemäß die Überprüfung der Leiterstrukturen in der Weise, daß nunmehr lediglich in einem verhältnismäßig schmalen Frequenzband beiderseits der Resonanzstelle die Resonanz kontrolliert wird. Dabei genügt es in der Regel, wenn das Frequenzband bei dieser Messung sich nur über einen Frequenzbereich erstreckt, der größenordnungsmäßig nur etwa 10% des Frequenzbandes umfaßt, das für die Auswahl der charakteristischen Resonanzstelle erforderlich war.

In zweckmäßiger Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Kontrolle des Resonanzverhaltens ebenfalls dadurch, daß eine Wechselspannung mit sich ändernder Frequenz galvanisch in die Leiterstruktur eingekoppelt wird. In Weiterbildung der Erfindung wird am Einkoppelungspunkt der Wechselspannung die Änderung der durch die leitende Struktur reflektierten elektrischen Leistung in dem ausgewählten Frequenzband ermittelt. Dabei wird eine konstante Wechselspannung eingekoppelt, und die reflektierte elektrische Leistung mit Hilfe eines Richtkopplers ermittelt.

Grundsätzlich können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens beliebige elektrische Leiterstrukturen auf ihre Funktion, insbesondere auf Unterbrechungen in einem oder in mehreren Leitern, überprüft werden. Mit besonderem Vorteil findet das Verfahren jedoch Anwendung für die Kontrolle von Antennenscheiben.

Die Erfindung wird nachfolgend für die Anwendung zum Prüfen von Antennenscheiben anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Windschutzscheibe mit einer Antennenstruktur;

Fig. 2 eine Einrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens, und

Fig. 3 ein konkretes Meßdiagramm für eine bestimmte Antenne bei fehlerfreien und bei fehlerbehafteten Antennenstrukturen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Antennenscheibe handelt es sich um eine Autoglasscheibe 1, auf deren dem Fahrgastraum zugewandten Oberfläche eine Leiterstruktur 2 nach dem Siebdruckverfahren aufgedruckt und anschließend eingebrannt wurde. Die einzelnen Zweige der Leiterstruktur bilden ein Geäst aus offenen Leitern und Schleifen, die in ihrer geometrischen Anordnung im Hinblick auf eine gute Impedanzanpassung und eine ausgeglichene Empfangsleistung optimiert wurden. Der Leiterabschnitt 3 der Antennenstruktur 2 führt zu dem Anschlußpunkt 4, mit dem ein geeignetes Anschlußelement verbunden ist.

Da es beim Druckvorgang der Antennenstruktur vorkommen kann, daß eine oder mehrere Leiterbahnen der Antennenstruktur, bei denen es sich um sehr schmale Leiter mit einer Breite von 0,3 bis 0,5 mm handelt, eine mit dem Auge möglicherweise nicht sichtbare Unterbrechung aufweisen, soll bei der Serienfertigung der Antennenscheiben jede Antennenstruktur auf ihre Funktion überprüft werden.

Zu diesem Zweck wird zunächst eine Antennenscheibe mit der betreffenden Leiterstruktur ausgewählt, die keine Unterbrechungen aufweist und die ihre Antennenfunktion voll erfüllt. Diese ausgewählte Antennenscheibe wird nun mit Hilfe einer in Fig. 2 dargestellten Meßanordnung auf ihre Resonanzfrequenzen überprüft, und zwar über einen verhältnismäßig großen Frequenzbereich von wenigstens 500 MHz, und zwar vorzugsweise im Bereich von 1 MHz bis 1 GHz. Die Resonanzfrequenzen, die für die Überprüfung von Bedeutung sind, müssen nicht mit dem Arbeitsfrequenzbereich der Antenne identisch sein, sie müssen nur signifikante Änderungen der Resonanz bei Fehlern aufweisen und dürfen durch wechselnde Umgebungsbedingungen oder durch Abweichungen der Leitergeometrie und der Leiterwiderstände innerhalb der zulässigen Toleranzen nicht beeinflußt werden. In der Regel genügt es, wenn eine einzelne signifikante Resonanzfrequenz unter den festgestellten Resonanzfrequenzen ausgewählt, und diese ausgewählte Resonanzfrequenz als charakteristische Resonanzfrequenz bei der laufenden Prüfung der Antennenscheiben zugrundegelegt wird.

Die Meßanordnung, die sowohl für die Ermittlung der signifikanten Resonanzfrequenz an der fehlerfreien Antennenscheibe als auch für die laufende Kontrolle der Antennenscheiben eingesetzt wird, ist mit ihren wesentlichen Schaltelementen in Fig. 2 dargestellt. Sie umfaßt einen Wobbelgenerator 8 und einen Richtkoppler 10, dessen Eingang 11 mit dem Ausgang 12 des Wobbelgenerators 8 verbunden ist. Der Ausgang 13 des Richtkopplers 10 wird mit dem Anschlußpunkt 4 der Antennenstruktur 2 verbunden. Die am Ausgang 13 des Richtkopplers 10 entstehende Wechselspannung wird von einem Meßgerät 15 angezeigt oder auf andere Weise ausgewertet.

Wenn als signifikante Resonanzfrequenz der fehlerfreien Scheibe beispielsweise eine Resonanzfrequenz von 130 MHz ausgewählt wurde, wird bei der laufenden Überprüfung der Wobbelgenerator 8 beispielsweise bei einer Mittelfrequenz von 130 MHz um einen Betrag von etwa 20 MHz gewobbelt. Der Richtkoppler 10 gibt dann bei einer Scheibe mit einwandfreier Antennenfunktion eine Spannung aus, die der reflektierenden Leistung entspricht, das heißt eine Spannung, die im Resonanzfall ein Minimum hat. Die beim Durchwobbeln der Resonanzstelle am Ausgang des Richtkopplers entstehende Wechselspannung wird also unmittelbar für die Beurteilung der Funktionstüchtigkeit der Antennenscheibe benutzt.

Fig. 3 zeigt ein mit der beschriebenen Einrichtung erstelltes konkretes Meßdiagramm, nämlich den Spannungsverlauf am Ausgang des Richtkopplers in Form der Rückflußdämpfung in dB bei der Prüfung von Antennenscheiben aus Verbundglas, bei denen die Antennenstruktur aus drei parallel angeordneten und am Fußpunkt zusammengeschalteten dünnen Drähten besteht. Bei intakter Antennenstruktur zeigt die Kurve 20 der Rückflußdämpfung bei etwa 127 MHz ein ausgeprägtes Minimum. Die Meßkurve 22 gibt den Verlauf der Rückflußdämpfung bei einer derartigen Antennenstruktur wieder, bei der einer der drei Antennendrähte unterbrochen ist. Das für die volle Funktionstüchtigkeit der Antenne erforderliche Minimum ist bei der Meßkurve 22 nur noch andeutungsweise vorhanden. Die Kurve 24 schließlich ist das Ergebnis der Prüfung der gleichen Antennenstruktur, bei der zwei der drei Antennendrähte unterbrochen sind. Man sieht, daß das an sich erforderliche Minimum ganz verschwunden ist.

Claims (5)

1. Verfahren zur Prüfung der Funktion einer elektrisch leitenden Struktur innerhalb oder auf der Oberfläche einer Glasscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst bei einer Glasscheibe mit einer vorgegebenen fehlerfreien elektrisch leitenden Struktur in die elektrisch leitende Struktur eine hochfrequente Wechselspannung galvanisch eingekoppelt und unter Veränderung der Frequenz der Wechselspannung über einen Frequenzbereich von wenigstens 500 MHz die Resonanzstellen der elektrisch leitenden Struktur ermittelt werden, daß von den ermittelten Resonanzstellen eine Resonanzstelle ausgewählt wird, deren Resonanz sich bei einer fehlerbehafteten Struktur signifikant ändert, und daß die zu prüfenden Strukturen im Bereich dieser ausgewählten Resonanzstelle auf Resonanz überprüft werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfung der ausgewählten Resonanzstelle unter galvanischer Einkopplung einer Wechselspannung durch Veränderung der Frequenz im Bereich der Resonanzfrequenz erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfung der Struktur im Bereich der ausgewählten Resonanzstelle erfolgt, indem am Einkoppelungspunkt der Wechselspannung die Änderung der durch die leitende Struktur reflektierten elektrischen Leistung im Frequenzbereich mit sich ändernder Frequenz ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine konstante hochfrequente Wechselspannung in die Leiterstruktur eingekoppelt, und die reflektierte elektrische Leistung mit Hilfe eines Richtkopplers ermittelt wird.

5. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Prüfung einer Antennenstruktur auf oder innerhalb einer Autoglasscheibe auf Unterbrechungen in den Antennenleitern.