DE202020005661U1

DE202020005661U1 - Antennenscheibe mit Antenne planarer Bauart

Info

Publication number: DE202020005661U1
Application number: DE202020005661.8U
Authority: DE
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2020-08-17
Publication date: 2021-12-15
Anticipated expiration: 2030-08-18
Also published as: WO2021032655A1; CN112714981A

Abstract

Antennenscheibe (1) mit mindestens einer Antenne (15) planarer Bauart, umfassend:
- mindestens ein elektrisch isolierendes Substrat (2, 2'),
- eine auf dem Substrat (2) angeordnete dielektrische Folie (3),
- eine erste elektrisch leitfähige Schicht (4) auf einer ersten Oberfläche (5) der dielektrischen Folie (3) und eine zweite elektrisch leitfähige Schicht (4') auf einer der ersten Oberfläche (5) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (5') der dielektrischen Folie (3), wobei in der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (4) eine Sende-/Empfangsschicht (6) der Antenne (15) und ein mit der Sende-/Empfangsschicht (6) galvanisch verbundener Signalleiter (8) für von der Antenne (15) zu empfangende/sendende Antennensignale ausgebildet ist, und in der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (4') eine Grundschicht (7) der Antenne (15) und ein mit der Grundschicht (7) galvanisch verbundener Grundleiter (9) für die Bereitstellung eines Bezugspotentials für die Antennensignale ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Scheibenfertigung und betrifft eine Antennenscheibe mit mindestens einer Antenne planarer Bauart und eine Antennenscheibenanordnung.
Moderne Kraftfahrzeuge verfügen über eine Vielzahl technischer Einrichtungen zum Senden und Empfangen von hochfrequenten elektromagnetischen Strahlungen, insbesondere um den Betrieb von Grunddiensten wie Rundfunkempfang, Mobiltelefonie, satellitengestütze Navigation (GPS) und drahtloses Internet (WLAN) zu ermöglichen. So ist insbesonders in der Mobiltelefonie die Einführung des Standards 5G vorgesehen, bei dem im Vergleich zum bisherigen Standard 4G vielfach höhere Datenraten und Kapazitäten erreicht werden können, was jedoch auch die Fahrzeughersteller vor neue Herausforderungen stellt, da für die Datenübermittlung mehrere Sende- und Empfangsantennen genutzt werden. Zwar können entsprechende Antennen außen am Fahrzeug befestigt werden, jedoch stellen solche zusätzlichen Einrichtungen in mehrfacher Hinsicht ein Problem dar. Zum einen erfordern die entsprechenden Einrichtungen Durchbrüche am Fahrzeug, die anfällig gegen Korrosion sind. Zum anderen stören sie häufig den optischen Eindruck, stellen eine Geräuschquelle dar und verursachen einen erhöhten Windwiderstand. Zudem sind sie auch Ziel von Vandalismus.
Ausgehend hiervon hat sich in der Vergangenheit ein Trend dahin entwickelt, Antennen an anderen Orten, insbesondere im Fahrzeuginnenraum, beispielsweise unterhalb des Armaturenbretts oder unterhalb der Windschutzscheibe bereitzustellen. Nachteilig hierbei ist, dass Fahrzeugverglasungen aktueller Fahrzeuge zunehmend vollflächige, elektrisch leitfähige und für sichtbares Licht transparente Schichten aufweisen. Diese elektrisch leitfähigen Schichten dienen beispielsweise für den Schutz der Fahrzeuginnenräume vor Überhitzung durch Sonnenlicht, indem sie einfallende Wärmestrahlung reflektieren, wie beispielsweise aus EP 378917 A bekannt ist. Andererseits können elektrisch leitfähige Schichten durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine gezielte Erwärmung der Scheibe bewirken, um Eis oder Beschlag zu entfernen, wie beispielsweise aus WO 2010/043598 A1 bekannt ist. Jedoch sind elektrisch leitfähige Schichten undurchlässig für elektromagnetische Strahlung im Hochfrequenzbereich. Ist die Verglasung eines Fahrzeugs allseitig und vollflächig mit elektrisch leitfähigen Schichten ausgestattet, ist das Senden und Empfangen von elektromagnetischer Strahlung im Innenraum des Kraftfahrzeugs nicht mehr möglich. Weitere Nachteile fahrzeuginnenraumseitig angeordneter Antennen sind fehlender Bauraum und Probleme im Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit.
Bekannt ist es, für den Betrieb von fahrzeuginnenraumseitig angeordneten Antennen, Sensoren oder Kamerasystemen örtlich begrenzte Bereiche der elektrisch leitfähigen Schicht zu entschichten. Diese entschichteten Bereiche werden als Kommunikations- oder Datenübertragungsfenster bezeichnet und sind beispielsweise aus EP 1605729 A2 bekannt. Sie beeinträchtigen jedoch die Farbgebung und Reflexionswirkung der Scheibe und sind optisch sehr auffällig. Zudem können sich durch entschichtete Bereiche optische Störungen ergeben, so dass eine Positionierung im Sichtfeld des Fahrers zu vermeiden ist, wenn die Fahrsicherheit nicht beeinträchtigt werden soll. Je nach Anwendung können Kommunikations- oder Datenübertragungsfenster zu klein sein, um das Senden und Empfangen hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung zu ermöglichen, wie es beispielsweise für Mobiltelefonie und satellitengestützte Navigation notwendig ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn die dafür notwendige Antenne von der Scheibe weit entfernt angeordnet ist und durch ein kleines Kommunikationsfenster nur wenig Signalintensität in den Empfangsbereich der Antenne gelangen beziehungsweise nur wenig Signalintensität durch das Kommunikationsfenster nach außen gesendet werden kann.
Um sowohl Außen- als auch Innenantennen zu vermeiden, ist beispielsweise aus DE 10106125 A1 , DE 10319606 A1 , EP 0720249 A2 und US 2003/0112190 A1 bekannt, eine transparente, elektrisch leitfähige Schicht der Fahrzeugscheibe als Flächenantenne einzusetzen. Dazu wird die elektrisch leitfähige Schicht mit einer Koppelelektrode galvanisch oder kapazitiv gekoppelt und das Antennensignal im Randbereich der Scheibe zur Verfügung gestellt. Das von der Flächenantenne ausgekoppelte Antennensignal wird einem Antennenverstärker zugeführt, der in Kraftfahrzeugen mit der metallischen Karosserie verbunden ist, wodurch ein hochfrequenztechnisch wirksames Bezugspotenzial für das Antennensignal vorgegeben wird. Die nutzbare Antennenspannung ergibt sich aus der Differenz zwischen dem Bezugspotenzial der Fahrzeugkarosserie und dem Potenzial des Antennensignals.
US 2019/0165447 A1 offenbart eine Flächenantenne mit einer Sende- und Grundschicht, die ko-planar angeordnet und galvanisch miteinander verbunden sind. Die Sendeschicht ist über Durchkontaktierungen („Vias“) mit einem Signalleiter verbunden. Gezeigt ist die auch eine kapazitive Kopplung zwischen Sendeschicht und Signalleiter.
WO 2016/162251 A1 offenbart eine Fahrzeugantennenscheibe, die eine Antennenstruktur und eine Grundplatte aufweist, wobei ein Dielektrikum zwischen der Antennenstruktur und der Grundplatte angeordnet ist.
US 6 313 796 B1 offenbart eine Verbundscheibe mit einer Antenne, die einen durch ein Dielektrikum von einer Masseebene getrennten Mikrostreifen aufweist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Scheibe (im Weiteren zur einfacheren Bezugnahme als „Antennenscheibe“ bezeichnet) mit einer oder mehreren integrierten Antennen planarer Bauart (Flächenantennen) zur Verfügung zu stellen, die einen guten Empfang hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung ermöglicht und einfach und kostengünstig herzustellen ist. Insbesondere soll auf die Verwendung von Durchkontaktierungen zur elektrischen Verbindung von Sendefläche und Signalleiter sowie auf eine kapazitive Kopplung von Sendefläche und Signalleiter verzichtet werden können.
Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine Antennenscheibe gemäß dem unabhängigen Schutzanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist eine Antennenscheibe gezeigt, welche der Abtrennung eines Innenraums von einer äußeren Umgebung dient. Vorzugsweise ist die Antennenscheibe eine Fahrzeugscheibe eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eine Windschutzscheibe.
Die Antennenscheibe weist mindestens eine Antenne planarer Bauart (Flächenantenne oder Patch-Antenne) auf, welche vorzugsweise in die Antennenscheibe flächig integriert ist. Die Antenne planarer Bauart verfügt über eine Sende-/Empfangsfläche zum Abstrahlen und/oder Empfangen von Antennensignalen, sowie über eine Grundfläche für die Bereitstellung eines Bezugspotentials für die Antennensignale.
Die Antennenscheibe umfasst mindestens ein elektrisch isolierendes Substrat sowie eine auf dem Substrat angeordnete dielektrische Folie. Die dielektrische Folie verfügt über eine erste Seite bzw. erste Oberfläche und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite bzw. zweite Oberfläche auf. Auf der ersten Oberfläche der dielektrischen Folie befindet sich eine erste elektrisch leitfähige Schicht auf der zweiten Oberfläche der dielektrischen Folie befindet sich eine zweite elektrisch leitfähige Schicht. Die erste elektrisch leitfähige Schicht und/oder die zweite elektrisch leitfähige Schicht sind beispielsweise direkt auf die Folie aufgebracht. Möglich ist jedoch auch, dass sich zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und/oder der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht und der jeweiligen Oberfläche der dielektrischen Folie eine oder mehrere weitere Schichten aus von den elektrisch leitfähigen Schichten und der dielektrischen Folie verschiedenen Materialien befinden.
In der ersten elektrisch leitfähigen Schicht ist eine die Sende-/Empfangsfläche bildende Sende-/Empfangsschicht der mindestens einen Antenne und ein mit der Sende-/Empfangsschicht galvanisch verbundener Signalleiter (Speise- oder Anschlußleiter) für von der Antenne zu empfangende und/oder zu sendende Antennensignale ausgebildet. In der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht ist eine die Grundfläche bildende Grundschicht der Antenne und ein mit der Grundschicht galvanisch verbundener Grundleiter für die Bereitstellung eines Bezugspotentials für die Antennensignale ausgebildet. Die Sende-/Empfangsschicht und die Grundschicht der Antenne sind somit nicht ko-planar, sondern befinden sich auf zwei verschiedenen Seiten der dielektrischen Folie, mithin in verschiedenen Ebenen der Antennenscheibe. Die Sende-/Empfangsschicht und die Grundschicht sind flächige Gebilde, wobei die Abmessung der Sende-/Empfangsschicht und Grundschicht in der Ebene der elektrisch leitfähigen Schichten um ein Vielfaches größer ist als in einer hierzu senkrechten Richtung. In einer Näherung können die Sende-/Empfangsschicht und die Grundschicht auch als Fläche aufgefasst werden. Die nutzbare Antennenspannung ergibt sich aus der Differenz zwischen dem Bezugspotenzial und dem Potenzial der Antennensignale.
Vorzugsweise sind die Sende-/Empfangsschicht und der Signalleiter sowie die Grundschicht und der Grundleiter in die jeweilige elektrisch leitfähige Schicht durch Strukturieren eingearbeitet, wobei es grundsätzlich aber auch möglich ist, sie in der jeweiligen Form auf die dielektrische Folie aufzubringen. Entsprechende Techniken des lokalen Aufbringens (z.B. durch Abscheiden) insbesondere durch Einsatz von Masken sind dem Fachmann bekannt, so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss.
Die Antenne dient zum Senden und/oder Empfangen hochfrequenter Antennensignale. Im Sinne vorliegender Erfindung sollen hochfrequente Antennensignale im Frequenzbereich von 600 MHz bis 6 GHz liegen. Vorteilhaft dient die Antenne zum Empfang von Signalen zur satellitengestützten Navigation, insbesondere zum Empfang von GNSS-Signalen. Alternativ oder zusätzlich dient sie zum Empfang von Signalen eines Mobilkommunikationssystems, insbesondere eines Mobilkommunikationssystems der 2., 3., 4. oder 5. Generation.
Die Sende-/Empfangsschicht und Grundschicht, die auf beiden Seite der dielektrischen Folie angeordnet sind, sind galvanisch nicht miteinander verbunden. Der durch die Dicke der dielektrischen Folie bedingte räumliche Abstand zwischen der Sende-/Empfangsschicht und der Grundschicht ist so gewählt, dass ein Gleichstromwiderstand von beispielsweise mindestens 10 kOhm vorliegt.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Anordnung der beiden Funktionsflächen der Antenne, namentlich Sende-/Empfangsfläche und Grundfläche, auf verschiedenen Ebenen der dielektrischen Folie, sowie die direkte galvanische Verbindung der Sende-/Empfangsschicht mit dem Signalleiter und die direkte galvanische Verbindung der Grundschicht mit dem Grundleiter die Verwendung von Durchkontaktierungen zur elektrischen Verbindung von Sende-/Empfangsfläche und Signalleiter überflüssig macht, so dass die Herstellung der Antennenscheibe einfacher, schneller und kostengünstiger erfolgen kann. Zudem ist vorteilhaft, dass der Signalleiter mit der Sende-/Empfangsschicht nicht kapazitiv, sondern galvanisch verbunden ist, wodurch die Signalqualität verbessert werden kann.
Die Sende-/Empfangsschicht und der Signalleiter sowie die Grundschicht und der Grundleiter können in einfacher Weise durch Strukturieren von elektrisch leitfähigen Schichten ausgebildet werden. Die Integration in Verbundscheiben ist problemlos möglich.
Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenscheibe weist die Antenne eine Dipolcharakteristik oder eine Breitbandcharakteristik auf und ist insbesondere in Form einer Vivaldi-Antenne (Antenne mit sich erweiterndem Schlitz) ausgebildet. Mittels Dipolcharakteristik lassen sich besonders einfach Antennen, z.B. Dipol- oder Yagiantennen, mit ausgezeichneten Vorzugsrichtungen realisieren. Mittels Breitbandcharakteristik lassen sich besonders einfach Antennen, z.B. Multibanddipol, Vivaldi-Antennen, für eine Mehrzahl von Frequenzbereichen zur Verfügung stellen, so dass mittels einer Antenne eine Vielzahl von unterschiedlichen Geräten versorgt werden kann. Möglich ist auch, die Antenne in Form einer Monopolantenne auszubilden.
Die Sende-/Empfangsschicht und die Grundschicht sind in senkrechter Sicht durch das Substrat (d.h. bei orthogonaler Projektion auf das Substrat) beispielsweise jeweils mit Ellipsenform ausgebildet und, mit oder ohne Überlapp, jedoch stets einander benachbart angeordnet, insbesondere zur Ausbildung einer Vivaldi-Antenne.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenscheibe ist die dielektrische Folie flexibel. Die flexible Folie kann sowohl als Trägermaterial für dünne biegsame Schichten dienen und sich somit Konturen einer Scheibe gut anpassen. Zudem können durch dielektrische Eigenschaften der flexiblen Folie die hochfrequenten Eigenschaften wie z.B. Bandbreite beeinflußt werden. Insbesondere kann ein Material verwendet werden, das während der Herstellung als Träger für Antennen/Leiterstrukturen geeignet ist und gegebenenfalls optisch transparent und/oder gegebenenfalls leicht mit einem Substrat verbindbar ist.
Insbesondere kann die dielektrische Folie zumindest ein Material, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyimid, Polyurethan, Polymethylenmetacrylsäure, Polykarbonat, Polyethylenterephthalat, Polyvinylbutyral, FR6, Acrylnitril-butadien-Styrol-Copolymerisat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polybutylenterephthalat und Polyamid, enthalten oder hieraus bestehen. Vorzugsweise enthält oder besteht die Folie aus Polyimid. Falls die dielektrische Folie aus einem Material besteht, können Verunreinigungen vorhanden sein, welche jedoch in aller Regel nicht mehr als 5 Atom-% betragen. Vorzugsweise liegt die Dicke der dielektrischen Folie im Bereich von 10 µm bis 100 µm.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenscheibe weisen die erste elektrisch leitfähige Schicht und/oder die zweite elektrisch leitfähige Schicht jeweils eine Schichtdicke von 10 µm bis 75 µm auf. Dies ermöglicht eine dünne Ausgestaltung der mit elektrischen Strukturen versehenen Folie, die auch in eine Verbundscheibe integriert bzw. an eine gebogene Oberfläche angepasst werden kann.
Die dielektrische Folie ist somit auf ihren beiden Oberflächen jeweils mit einer Antennenstruktur versehen, wobei sich auf der einen Oberfläche (Seite) die Sende-/Empfangsschicht und der Signalleiter und auf der anderen Oberfläche (Seite) die Grundfläche und der Grundleiter befinden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenscheibe weisen die erste elektrisch leitfähige Schicht und/oder die zweite elektrisch leitfähige Schicht jeweils eine elektrisch isolierende Deckschicht auf. Die Deckschicht kann Polyimid enthalten oder hieraus bestehen. Die Deckschicht kann insbesondere durch einen Kleber, z.B. ein Acrylatkleber, mit der elektrisch leitfähigen Schicht verbunden sein. Die Deckschicht hat beispielsweise eine Dicke von 25 µm bis 50 µm. Durch die Deckschichten(en) können die Antennenstrukturen auf der dielektrischen Folie geschützt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenscheibe ist zwischen der dielektrischen Folie (mit elektrisch leitfähigen Antennenstrukturen und gegebenenfalls Deckschichten) und dem mindestens einen Substrat eine Haftvermittlungsschicht angeordnet. Die Haftvermittlungsschicht ist beispielsweise eine thermoplastische Zwischenschicht, insbesondere gebildet aus einer oder mehreren thermoplastischen Folie.
Vorzugsweise weist die Antennenscheibe mindestens zwei Substrate auf, die durch mindestens eine Haftvermittlungsschicht, vorzugsweise eine thermoplastische Zwischenschicht, fest miteinander verbunden sind, wobei die dielektrische Folie (mit elektrisch leitfähigen Antennenstrukturen und gegebenenfalls Deckschichten) zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist. Vorzugsweise ist beiderseitig der dielektrischen Folie jeweils eine Haftvermittlungsschicht angeordnet.
Die dielektrische Folie kann demnach sowohl auf einer Scheibenaußenfläche angeordnet wie auch zwischen die Scheiben einer Verbundglasscheibe eingebracht sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenscheibe weist die erste elektrisch leitfähige Schicht benachbart zum Signalleiter angeordnete und parallel zu diesem verlaufende Grundleiter auf, wobei die dielektrische Folie Durchkontaktierungen zwischen den benachbart zum Signalleiter angeordneten Grundleitern und dem von zweiten elektrisch leitfähigen Schicht geformten Grundleiter aufweist. Mittels der Durchkontaktierungen kann eine verbesserte Potentialgleichheit erreicht werden, so dass die hochfrequenten Eigenschaften verbessert werden können.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenscheibe ist auf einer Seite der dielektrischen Folie, insbesondere auf beiden Seiten der dielektrischen Folie, eine Maskierung angeordnet, z.B. ein Schwarzdruck, so dass Teile der Antenne und/oder der Zuleitungen verdeckt bereitgestellt werden können ohne den optischen Eindruck im Rest der Antennenscheibe zu beeinträchtigen.
Das mindestens eine Substrat enthält oder besteht bevorzugt aus Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas, oder klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon. Geeignete Gläser sind beispielsweise aus EP 0 847 965 B1 bekannt.
Die Dicke des mindestens einen Substrats kann breit variieren und den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Substrate mit den Standardstärken von 1,0 mm bis 25 mm und bevorzugt von 1,4 mm bis 2,1 mm verwendet. Die Größe des Substrats kann breit variieren und richtet sich nach der Verwendung.
Das Substrat kann eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen. Vorzugsweise hat die dreidimensionale Form keine Schattenzonen, so dass es beispielsweise durch Kathodenzerstäubung beschichtet werden kann. Bevorzugt ist das Substrat planar oder leicht oder stark in eine Richtung oder in mehrere Richtungen des Raumes gebogen. Das Substrat kann farblos oder gefärbt sein.
Die Antennenscheibe ist beispielsweise in Form eines Einscheibensicherheitsglases oder einer Verbundscheibe ausgebildet. Die Verbundscheibe umfasst in der Regel zwei vorzugsweise transparente Substrate, welche einer Innen- und Außenscheibe entsprechen, die durch zumindest eine thermoplastische Klebeschicht (Haftvermittlungsschicht) fest miteinander verbunden sind.
Die thermoplastische Zwischenschicht enthält oder besteht aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und/oder Polyethylenterephthalat (PET). Die thermoplastische Zwischenschicht kann aber auch beispielsweise Polyurethan (PU), Polypropylen (PP), Polyacrylat, Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polymethylmetacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, Gießharz, Acrylat, fluorinierte Ethylen-Propylen, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen, oder ein Copolymer oder Gemisch davon enthalten. Die thermoplastische Zwischenschicht kann durch eine oder mehrere übereinander angeordnete thermoplastische Folien ausgebildet werden, wobei die Dicke ein thermoplastischen Folie bevorzugt von 0,25 mm bis 1 mm beträgt, typischerweise 0,38 mm oder 0,76 mm.
Die elektrisch leitfähigen Schichten haben vorzugsweise eine hohe elektrische Leitfähigkeit von 1*10⁶ S/m bis 10*10⁷ S/m und bevorzugt von 3,5*10⁷ S/m bis 6,5*10⁷ S/m. Beispielsweise bestehen die elektrisch leitfähigen Schichten aus einem Metall, beispielsweise Kupfer, Silber, Gold oder Aluminium. Die elektrisch leitfähigen Schichten weisen vorteilhaft eine Dicke von 3 µm bis 20 µm und/oder einen Flächenwiderstand von 0,001 Ohm/Quadrat bis 0,03 Ohm/Quadrat, bevorzugt von 0,002 Ohm/Quadrat bis 0,018 Ohm/Quadrat, auf. Derartige elektrisch leitfähige Schichten sind im industriellen Fertigungsprozeß leicht zu integrieren und kostengünstig herzustellen.
Die elektrisch leitfähigen Schichten sind vorzugsweise transparent für sichtbares Licht. Vorzugsweise sind auch das Substrat sowie die Antennenscheibe insgesamt transparent für sichtbares Licht. Im Sinne vorliegender Erfindung bedeutet „transparent“, dass die Gesamttransmission der Antennenscheibe den gesetzlichen Bestimmungen für Windschutzscheiben und vordere Seitenscheiben entspricht und für sichtbares Licht bevorzugt eine Durchlässigkeit von mehr als 70% und insbesondere von mehr als 75% aufweist. Für hintere Seitenscheiben und Heckscheiben kann „transparent“ auch 10% bis 70% Lichttransmission bedeuten. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Funktionsschicht eine Einzelschicht oder ein Schichtaufbau aus mehreren Einzelschichten mit einer Gesamtdicke von kleiner oder gleich 2 µm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 1 µm. Vorzugsweise hat die Antennenscheibe eine Transparenz für sichtbares Licht von mehr als 85%.
Der Signalleiter und der Grundleiter sind vorzugsweise jeweils als Streifenleiter ausgebildet. Der Signalleiter hat beispielsweise eine Breite quer zu seiner Erstreckung, die im Bereich von 10 bis 500 µm liegt. Der Grundleiter hat beispielsweise eine Breite quer zu seiner Erstreckung, die im Bereich von 2 mm bis 16 mm liegt.
Die vorzugsweise flexible Folie mit Signal- und Grundleiter(n) kann in einfacher Weise bis jenseits des mindestens einen Substrats geführt werden, insbesondere aus dem Verbund einer Verbundscheibe herausgeführt werden. Dies ermöglicht eine einfache und zuverlässige elektrische Kontaktierung von Signal- und Grundleiter, beispielsweise durch ein herkömmliches Anschlussstück für einen Koaxialleiter, bei dem Signal- und Grundleiter durch Pins kontaktiert werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Antennenscheibe weist diese eine Mehrzahl von Antennen auf. Die Antennen sind galvanisch voneinander getrennt, wobei die hochfrequenztechnische Entkopplung wenigstens -20 dB beträgt.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf eine Antennenscheibenanordnung, welche eine vorstehend beschriebene Antennenscheibe, sowie eine Sende-/Empfangselektronik, die über den Signalleiter mit der Sende-/Empfangsschicht und über den Grundleiter mit der Grundschicht elektrisch verbunden ist, aufweist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Antennenscheibe umfasst einen Schritt, bei dem mindestens ein Substrat bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst einen weiteren Schritt, bei dem eine dielektrische Folie bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst einen weiteren Schritt, bei dem eine erste elektrisch leitfähige Schicht auf einer ersten Seite (Oberfläche) der Folie und eine zweite elektrisch leitfähige Schicht auf einer hierzu gegenüberliegenden zweiten Seite (Oberfläche) der Folie aufgebracht wird. Das Verfahren umfasst einen weiteren Schritt, bei dem die erste elektrisch leitfähige Schicht zum Ausbilden einer Sende-/Empfangsschicht der Antenne und eines mit der Sende-/Empfangsschicht galvanisch verbundenen Signalleiters für von der Antenne zu empfangend/sendende Antennensignale strukturiert wird. Das Verfahren umfasst einen weiteren Schritt, bei dem die zweite elektrisch leitfähige Schicht zum Ausbilden einer Grundschicht der Antenne und eines mit der Grundschicht galvanisch verbundenen Grundleiters für die Bereitstellung eines Bezugspotentials für die Antennensignale strukturiert wird. Das Verfahren umfasst einen weiteren Schritt, bei dem die Folie mit strukturierter erster elektrisch leitfähiger Schicht und strukturierter zweiter elektrisch leitfähiger Schicht auf dem Substrat angeordnet wird.
Das Aufbringen der elektrisch leitfähigen Schichten kann durch an sich bekannte Verfahren erfolgen, bevorzugt durch magnetfeldunterstützte Kathodenzerstäubung. Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine einfache, schnelle, kostengünstige und gleichmäßige Beschichtung der Folie. Die elektrisch leitfähigen Schichten können aber auch beispielsweise durch Aufdampfen, chemische Gasphasenabscheidung (chemical vapour deposition, CVD), plasmagestützte Gasphasenabscheidung (PECVD) oder durch nasschemische Verfahren aufgebracht werden. Möglich ist es auch, die elektrisch leitfähigen Schichten in Form einer Folie aufzubringen.
Das Strukturieren der elektrisch leitfähigen Schichten erfolgt durch teilweises Entschichten, d.h. die Sende-/Empfangsschicht und der Signalleiter sowie die Grundschicht und der Grundleiter werden durch teilweises Entschichten der jeweiligen elektrisch leitfähigen Schicht hergestellt. Die Entschichtung erfolgt beispielsweise durch einen Laserstrahl. Die elektrischen Strukturen können durch Isolationslinien in die jeweilige elektrisch leitfähige Schicht eingeformt werden. Die Entschichtung einer Linie mit einer Breite, die breiter ist als die Breite eines Laserstrahlkegels, kann durch mehrmaliges Abfahren der Linie mit dem Laserstrahl erfolgen. Möglich ist auch das vollständige Entfernen der nicht zu den jeweiligen elektrischen Strukturen gehörenden Bereiche der elektrisch leitfähigen Schichten. Die Entschichtung kann insbesondere durch mechanisches Abtragen sowie durch chemisches oder physikalisches Ätzen erfolgen.
Beispielsweise besteht die erste elektrisch leitfähige Schicht aus der Sende-/Empfangsschicht und dem Signalleiter, und gegebenenfalls benachbart zum Signalleiter angeordnete und parallel zu diesem verlaufende Grundleiter. Beispielsweise besteht die zweite elektrisch leitfähige Schicht aus der Grundschicht und dem Grundleiter.
Für die Herstellung einer Verbundscheibe werden mindestens zwei Scheiben (Substrate) bevorzugt unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck durch mindestens eine thermoplastische Klebeschicht (Haftvermittlungsschicht) miteinander verbunden (laminiert). Es können an sich bekannte Verfahren zur Herstellung einer Verbundscheibe verwendet werden. Es können beispielsweise sogenannte Autoklavverfahren bei einem erhöhten Druck von etwa 10 bar bis 15 bar und Temperaturen von 130 °C bis 145 °C über etwa 2 Stunden durchgeführt werden. An sich bekannte Vakuumsack- oder Vakuumringverfahren arbeiten beispielsweise bei etwa 200 mbar und 130 °C bis 145 °C. Die beiden Scheiben und die thermoplastische Zwischenschicht können auch in einem Kalander zwischen mindestens einem Walzenpaar zu einer Verbundscheibe verpresst werden. Anlagen dieser Art sind zur Herstellung von Verbundscheiben bekannt und verfügen normalerweise über mindestens einen Heiztunnel vor einem Presswerk. Die Temperatur während des Pressvorgangs beträgt beispielsweise von 40 °C bis 150 °C. Kombinationen von Kalander- und Autoklavverfahren haben sich in der Praxis besonders bewährt. Alternativ können Vakuumlaminatoren eingesetzt werden. Diese bestehen aus einer oder mehreren beheizbaren und evakuierbaren Kammern, in denen die beiden Scheiben innerhalb von beispielsweise etwa 60 Minuten bei verminderten Drücken von 0,01 mbar bis 800 mbar und Temperaturen von 80°C bis 170°C laminiert werden können.
Grundsätzlich kann die Antennenscheibe für beliebige Verwendungen vorgesehen sein, beispielsweise als Verglasung in Gebäuden, insbesondere im Zugangsbereich, Fensterbereich, Dachbereich oder Fassadenbereich, als Einbauteil in Möbeln und Geräten, in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Zügen, Schiffen und Kraftfahrzeugen beispielsweise als Windschutzscheibe, Heckscheibe, Seitenscheibe und/oder Dachscheibe.
Bevorzugt ist die Verwendung der Antennenscheibe in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen beispielsweise als Windschutzscheibe, Heckscheibe, Seitenscheiben und/oder Dachscheibe.
Die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung können einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein. Insbesondere sind die vorstehend genannten und nachstehend zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Figuren genommen wird. Es zeigen in vereinfachter, nicht maßstabsgetreuer Darstellung:

1 eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenscheibe in einer Schnittansicht,
2 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts der dielektrischen Folie mit elektrischen Strukturen von 1 in einer perspektivischen Ansicht,
3 eine schematische Darstellung der dielektrischen Folie mit elektrischen Strukturen von 1 in einer Ansicht von einer Seite her,
4 eine schematische Darstellung der dielektrischen Folie mit elektrischen Strukturen von 1 in einer Ansicht von der anderen Seite her,
5 eine schematische Darstellung der dielektrischen Folie mit elektrischen Strukturen von 1 in einer weiteren perspektivischen Ansicht,
6 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung der Antennenscheibe.

Sei zunächst 1 betrachtet. 1 veranschaulicht anhand einer stark vereinfachten, schematischen Darstellung in einer Schnittansicht den Aufbau einer beispielhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenscheibe 1.
Die Antennenscheibe 1 weist hier beispielsweise ein erstes Substrat 2 (z.B. Innenscheibe) auf, das mit einem zweiten Substrat 2' (z.B. Außenscheibe) durch zwei Haftvermittlungsschichten 11, 11' (thermoplastische Zwischenschichten, insbesondere thermoplastische Folien) zu einer Verbundscheibe laminiert ist. Die beiden Substrate 2, 2' bestehen jeweils aus Glas, vorzugsweise thermisch vorgespanntem Kalk-Natron-Glas und sind für sichtbares Licht transparent. Die Haftvermittlungsschichten 11, 11' bestehen aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und/oder Polyethylenterephthalat (PET). Die beiden Substrate 2, 2' können gleichermaßen aus einem Kunststoff bestehen. Im Grunde sind für die Substrate 2, 2' alle elektrisch isolierenden Materialien geeignet, die unter den Bedingungen der Herstellung und der Verwendung der erfindungsgemäßen Antennenscheibe 1 thermisch und chemisch stabil sind. Die Haftvermittlungsschichten 11, 11' weisen beispielsweise eine Dicke von jeweils etwa 15 µm auf. Möglich wäre, dass die Antennenscheibe 1 nur eine einzige Haftvermittlungsschicht aufweist, beispielsweise die in 1 obere Haftvermittlungsschicht 11'.
Die Antennenscheibe 1 kann in ein Gebäude oder in ein Kraftfahrzeug eingebaut werden und trennt einen Innenraum von einer äußeren Umgebung ab. Die Außenflächedes zweiten Substrats 2' ist der äußeren Umgebung zugewandt und ist gleichzeitig die Außenfläche der Antennenscheibe 1. Die Innenfläche des zweiten Substrats 2' sowie die Innenfläche des ersten Substrats 2 sind jeweils den Zwischenschichten zugewandt. Die Außenfläche des ersten Substrats 2 ist einem Innenraum, z.B. Fahrzeuginnenraum, zugewandt und ist gleichzeitig die Innenfläche der Antennenscheibe 1. Es versteht sich, dass die Antennenscheibe 1 jede beliebige geeignete geometrische Form und/oder Krümmung aufweisen kann. Als Windschutzscheibe weist die Antennenscheibe 1 typischer Weise eine konvexe Wölbung auf.
Zwischen den beiden Substraten 2, 2' und hier beispielsweise auch zwischen den beiden Haftvermittlungsschichten 11, 11' befindet sich eine dielektrische Folie 3. Die dielektrische Folie 3 verfügt über eine erste Folienoberfläche 5 und eine der ersten Folienoberfläche gegenüberliegende zweite Folienoberfläche 5'. Auf der ersten Folienoberfläche 5 befindet sich eine erste elektrisch leitfähige Schicht 4, auf der zweiten zweiten Folienoberfläche 5' befindet sich eine zweite elektrisch leitfähige Schicht 4'. Zwischen der jeweiligen Folienoberfläche 5, 5' und der darauf befindlichen elektrisch leitfähigen Schicht 4, 4' können sich eine oder mehrere weitere Schichten befinden. Grundsätzlich ist der Begriff „Folienoberfläche“ als „Folienseite“ zu verstehen.
Die dielektrische Folie 3 weist beispielsweise eine Dicke h_F von 10 µm bis 100 µm auf. Die dielektrische Folie 3 mit aufgebrachten elektrisch leitfähigen Schichten 4, 4' kann so dünn ausgebildet sein, dass sie eine Gesamtdicke von circa 250 µm und weniger, insbesondere von 225 µm bis 175 µm aufweist.
Die dielektrische Folie 3 ist vorzugsweise flexibel und dient bevorzugt als Trägermaterial für dünne biegsame elektrisch leitfähige Schichten 4, 4' und kann sich somit auch gebogenen Konturen der Antennenscheibe 1 gut anpassen. Zudem können durch die dielektrischen Eigenschaften auch die hochfrequenten Eigenschaften wie z.B. Bandbreite beeinflußt werden. Die dielektrische Folie 3 enthält oder besteht aus Polyimid, Polyurethan, Polymethylenmetacrylsäure, Polykarbonat, Polyethylenterephthalat, Polyvinylbutyral, FR6, Acrylnitril-butadien-Styrol-Copolymerisat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polybutylenterephthalat und/oder Polyamid.
Beispielsweise weist die erste elektrisch leitfähige Schicht 4 eine Dicke h_LS1 von 10 µm bis 75 µm und die zweite elektrisch leitfähige Schicht 4' eine Dicke h_LS2 von 10 µm bis 75 µm auf. Bevorzugt weisen die erste elektrisch leitfähige Schicht 4 und die zweite elektrisch leitfähige Schicht 4' jeweils eine Dicke von etwa 35 µm auf. In der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 4 und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 4' ist eine insgesamt mit der Bezugszahl 15 bezeichnete Antenne nebst Zuleitungsstruktur 16 ausgebildet (siehe 5).
Wird die dielekrische Folie 3 vorkonfektioniert, so können die elektrisch leitfähigen Schichten 4, 4' vor Beschädigung beim Transport oder Konfektionieren oder beim Einbau oder vor Umwelteinflüssen geschützt werden. Bevorzugt ist auf der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 4 (in Richtung erstes Substrat 2) eine erste Deckschicht 17 und auf der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 4' (in Richtung zweites Substrat 2') eine zweite Deckschicht 17' angeordnet, beispielsweise aufgeklebt durch einen Kleber, wie ein Acrylatkleber. Zwischen den beiden Deckschichten 17, 17' ist die dielektrische Folie 3 mit der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 4 und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 4' angeordnet. Die beiden Deckschichten 17, 17', welche beispielsweise aus Polyimid (PI) bestehen, sind in 1 nicht näher dargestellt. Die Folie 3, die erste elektrisch leitfähige Schicht 4, die erste Deckschicht 17, die zweite elektrisch leitfähige Schicht 4' und die zweite Deckschicht 17' können ein vorkonfektionierter Verbund sein.
Zwischen einer jeweiligen Haftvermittlungsschicht 11, 11' und dem benachbarten Substrat 2, 2' befindet sich eine Maskierungschicht 12, 12'. Die Maskierungsschicht 12, 12' kann z.B. ein Schwarzdruck sein, so dass Teile der Antenne 15 und/oder der Zuleitungsstruktur 16 verdeckt bereitgestellt werden können, ohne den optischen Eindruck im Rest der Antennenscheibe 1 zu beeinträchtigen.
Die anhand von 1 veranschaulichte Antennenscheibe 1 ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Beispielsweise weist die Antennenscheibe 1 gemäß einer Ausgestaltung nur die zwischen der dielektrischen Folie 3 und dem zweiten Substrat 2' angeordnete Haftvermittlungsschicht 11' auf, sowie optional die Maskierungsschicht 12', wohingegen die zwischen der dielektrischen Folie 3 und dem ersten Substrat 2 angeordnete Haftvermittlungsschicht 11 sowie die Maskierungsschicht 12 nicht vorhanden sind. Beispielsweise weist die Antennenscheibe 1 ausgehend von dem ersten Substrat 2 folgende Schichtenfolge auf (in 1 von unten nach oben):

Substrat 2 - Deckschicht 17 (optional) - Kleber (optional) - erste elektrisch leitfähige Schicht 4 - dielelektrische Folie 3 - zweite elektrisch leitfähige Schicht 4' - Kleber (optional) Deckschicht 17' - Haftvermittlungsschicht 11' - Maskierungsschicht (optional) - Substrat 2'.

In einer alternativen Ausgestaltung kann die Antennenscheibe 1 auch lediglich ein einziges Substrat 2 umfassen. Dann erübrigen sich die beiden Haftvermittlungsschichten 11, 11'.
Es sei nun ergänzend 5 betrachtet, worin anhand einer schematischen Darstellung die dielektrische Folie 3 mit der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 4 und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 4' von 1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt ist. Im Unterschied zur Ansicht von 1 befindet sich die zweite dielektrische Schicht 4' unten und die erste dielektrische Schicht 4 oben. Aus zeichnerischen Gründen ist die Folie 3 selbst nicht dargestellt, sondern nur die erste elektrisch leitfähige Schicht 4 sowie die zweite elektrisch leitfähige Schicht 4' bzw. die hieraus geformten elektrischen Strukturen, zwischen denen sich die Folie 3 befindet.
Demnach formen die beiden elektrisch leitfähigen Schichten 4, 4' gemeinsam eine Antenne 15 und eine Zuleitungsstruktur 16. Die erste elektrisch leitfähige Schicht 4 formt und besteht aus einer Sende-/Empfangsschicht 6 und einem Signalleiter 8 sowie benachbart zum Signalleiter 8 angeordneten Grundleitern 9', 9". Die zweite elektrisch leitfähige Schicht 4 formt und besteht aus einer Grundschicht 7 und einem Grundleiter 9. Die Antenne 15 besteht aus der Sende-/Empfangsschicht 6 und der Grundschicht 7. Die Zuleitungsstruktur 16 besteht aus dem Signalleiter 8 und dem Grundleiter 9, sowie den Grundleitern 9', 9". Die Sende-/Empfangsschicht 6 und der Signalleiter 8 sind als ein zusammenhängender Bereich der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 4 ausgebildet und somit galvanisch miteinander verbunden. Die beiden benachbart zum Signalleiter 8 angeordneten Grundleiter 9', 9" sind mit dem Signalleiter 8 nicht galvanisch verbunden. Die Grundschicht 7 und der Grundleiter 9 sind als ein zusammenhängender Bereich der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 4' ausgebildet und somit galvanisch miteinander verbunden. Da sie in derselben elektrisch leitfähigen Schicht 4 ausgebildet sind, sind die Sende-/Empfangsschicht 6 und der Signalleiter 8 ko-planar. Gleichermaßen sind die Grundschicht 7 und der Grundleiter 9, da sie in derselben elektrisch leitfähigen Schicht 4' ausgebildet sind, ko-planar. Die Sende-/Empfangsschicht 6 und der Signalleiter 8 einerseits und die Grundschicht 7 und der Grundleiter 9 anderseits befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der dielektrischen Folie 3 und sind somit in verschiedenen Ebenen der Antennenscheibe 1 angeordnet. Die Sende-/Empfangsschicht 6 und die Grundschicht 7 sind nicht galvanisch miteinander verbunden, sondern durch die dielektrische Folie 3 elektrisch voneinander getrennt. Die Sende-/Empfangsschicht 6 kann in Näherung funktionell und strukturell als Fläche aufgefasst werden und formt eine Sende-/Empfangsfläche. Gleichermaßen kann die Grundschicht 7 in Näherung funktionell und strukturell als Fläche aufgefasst werden und bildet eine Grundfläche. Die Sende-/Empfangsschicht 6 dient zum Senden und/oder Empfangen von Antennensignalen. Die Grundschicht 7 soll mit elektrischer Masse verbunden werden und dient für die Bereitstellung eines Bezugspotentials für die Antennensignale.
Beispielhaft werden die Sende-/Empfangsschicht 6 und der Signalleiter 8 durch die erste elektrisch leitfähige Schicht 4 und die Grundschicht 7 und der Grundleiter 9 durch die zweite elektrisch leitfähige Schicht 4' geformt, was erfindungsgemäß bevorzugt ist. Denkbar wäre jedoch auch, dass die Sende-/Empfangsschicht 6 und der Signalleiter 8 durch die zweite elektrisch leitfähige Schicht 4' und die Grundschicht 7 und der Grundleiter 9 durch die erste elektrisch leitfähige Schicht 4 geformt werden.
In Sicht senkrecht durch bzw. in Projektion auf die Antennenscheibe 1 oder einer der Oberflächen 5, 5' der dielektrischen Folie 3 sind die Sende-/Empfangsschicht 6 und die Grundschicht 7 unmittelbar benachbart, nebeneinander angeordnet und weisen einen geringen Überlapp 13 auf. Die Sende-/Empfangsschicht 6 und die Grundschicht 7 sind hier beispielsweise rechteckförmig ausgebildet, können aber jede für die Antennenfunktion geeignete Form aufweisen, beispielsweise eine Ellipsenform (siehe 3 und 4). Möglich wäre auch, dass die Sende-/Empfangsschicht 6 und die Grundschicht 7 keinen Überlapp 13 in Projektion aufweisen.
Der Grundleiter 9 und der Signalleiter 8 sind jeweils in Form von Streifenleitern ausgebildet, nicht ko-planar und mit einem parallelen Verlauf übereinander liegend angeordnet. In Sicht senkrecht durch bzw. in Projektion auf die Antennenscheibe 1 oder einer der Oberflächen 5, 5' der dielektrischen Folie 3 sind der Grundleiter 9 und der Signalleiter 8 zumindest abschnittsweise in Überdeckung angeordnet.
Wie in 5 gezeigt, sind benachbart, parallel und mit Abstand zum Signalleiter 8 die Grundleiter 9', 9" ausgebildet, die mittels Durchkontaktierungen (Vias) 14 mit dem Grundleiter 9 der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 4 galvanisch elektrisch verbunden sind. Hierdurch kann die Signalqualität verbessert werden. Für das Verständnis der Erfindung ist dies ohne Belang, so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss. Die Grundleiter 9', 9" könnten auch weggelassen werden.
In 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt der dielektrischen Folie 3 im Bereich der Zuleitungsstruktur 16 anhand einer perspektivischen Ansicht veranschaulicht. Gut erkennbar sind der Signalleiter 8 und die beiden benachbarten Grundleiter 9', 9", die jeweils als Streifenleiter auf der ersten Oberfläche 5 der dielektrischen Folie 3 ausgebildet sind, sowie der Grundleiter 9 auf der zweiten Oberfläche 5' der dielektrischen Folie 3. Weiterhin gezeigt sind die auch in 5 erkennbaren Durchkontaktierungen (Vias) 14, die nur im Bereich der Zuleitungsstruktur 16 ausgebildet sind.
3 zeigt eine Ansicht der dielekrische Folie 3. Erkennbar ist die Sende-/Empfangsschicht 6, die mit dem Signalleiter 8 direkt galvanisch verbunden ist. Die beiden Grundleiter 9', 9" sind mit der Sende-/Empfangsschicht 6 und dem Signalleiter 8 nicht galvanisch verbunden. Die Grundschicht 7 befindet sich auf der hier nicht erkennbaren anderen Seite der dielektrischen Folie 3, was durch eine gestrichelte Darstellung veranschaulicht ist. Die Sende-/Empfangsschicht 6 und die Grundschicht 7 sind hier beispielswiese ellipsenförmig ausgebildet.
In 4 ist eine weitere Ansicht der dielektrischen Folie 3 gezeigt. Die Grundschicht 7 ist mit dem ko-planaren Grundleiter 9 direkt galvanisch verbunden. Die Sende-/Empfangsschicht 6 befindet sich auf der hier nicht erkennbaren anderen Seite der dielektrischen Folie 3, was durch eine gestrichelte Darstellung veranschaulicht ist. Die Sende-/Empfangsschicht 6 und die Grundschicht 7 sind hier beispielswiese ellipsenförmig ausgebildet und weisen jeweils eine Aussparung auf.
Die Antenne 15 ist beispielsweise als eine monopole Flächenantenne ausgebildet, vorzugsweise als Dipolantenne, insbesondere als Vivaldi-Antenne.
Ein elektrischer Außenanschluss der Antenne 15 erfolgt über den Signalleiter 8 und den Grundleiter 9. Die vorzugsweise flexible dielektrische Folie 3 mit Signalleiter 8 und Grundleiter 9 wird hierzu zwischen den Substraten 2, 2' aus der Antennenscheibe 1 herausgeführt und umgelegt. Eine elektrische Kontaktierung des Signalleiters 8 erfolgt an einer Signalleiter-Anschlussstelle 19, eine elektrische Kontaktierung des Grundleiters 9 an Grundleiter-Anschlussstellen 18 (siehe 5). Die kann beispielsweise durch jeweilige Pins erfolgen, die in einem herkömmlicher Weise eingesetzten Anschlussstück bereitgestellt werden. Das Anschlussstück ist mit einem Koaxialkabel verbunden, das mit einer Sender-/Empfängerelektronik verbindbar ist. Die Verwendung von zusätzlichen Flachbandleitern ist vorteilhaft nicht erforderlich. Die Antennenscheibe 1 und die Sender-/Empfängerelektronik sind Bestandteile einer erfindungsgemäßen Antennenscheibenanordnung.
6 veranschaulicht anhand eines Ablaufdiagramms ein Verfahren Herstellung einer Antennenscheibe. Hierbei wird in einem ersten Schritt I mindestens ein Substrat 2 bereitgestellt. In einem zweiten Schritt wird eine dielektrische Folie 3 bereitgestellt. In einem dritten Schritt wird eine erste elektrisch leitfähige Schicht 4 auf einer ersten Oberfläche 5 der Folie 3 und eine zweite elektrisch leitfähige Schicht 4' auf einer hierzu gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 5' der Folie 3 aufgebracht. In einem vierten Schritt wird die erste elektrisch leitfähige Schicht 4 zum Ausbilden einer Sende-/Empfangsschicht 6 der Antenne 15 und eines mit der Sende-/Empfangsschicht 6 galvanisch verbundenen Signalleiters 8 für von der Antenne 15 zu empfangende/sendende Antennensignale strukturiert. In einem fünften Schritt wird die zweite elektrisch leitfähige Schicht 4' zum Ausbilden einer Grundschicht 7 der Antenne 15 und eines mit der Grundschicht 7 galvanisch verbundenen Grundleiters 9 für die Bereitstellung eines Bezugspotentials für die Antennensignale strukturiert. In einem sechsten Schritt wird die Folie 3 mit strukturierter erster leitfähigen Schicht 4 und strukturierter zweiter elektrisch leitfähigen Schicht 4' auf dem Substrat 2 angeordnet.
Aus obigen Ausführungen ergibt sich, dass die Erfindung eine verbesserte Antennenscheibe mit einer oder mehreren vorzugsweise integrierten Antennen zur Verfügung stellt. Die Antennenscheibe kann unter Anwendung bekannter Herstellungsverfahren einfach und kostengünstig produziert werden. Die Verwendung von Durchgangskontaktierungen ist nicht erforderlich. Hochfrequente Antennensignale können mit guter Signalstärke empfangen/gesendet werden. Eine Mehrzahl von Antennen kann in einfacher Weise ausgebildet werden. Zudem können Verbundscheiben in herkömmlicher Technik realisiert werden, ohne dass die Gefahr von schlechter Laminierung oder Glasbrüchen besteht. Die Antenne kann insbesondere eine Dipolcharakteristik oder eine Breitbandcharakteristik aufweisen. Durch die Integration von Antenne und Zuleitungsstruktur können Probleme des Verbindens dieser beiden Strukturen vermieden werden. Insbesondere können die spezifischen Eigenschaften von Antenne und Zuleitungsstruktur in Bezug auf den Wellenwiderstand und/oder Symmetrie gut aufeinander abgestimmt werden, so dass die Empfangsergebnisse im gewünschten Wellenlängenbereich von guter bis bester Qualität sind. Die Integration vermeidet dabei insbesondere die klassischen Interface-Probleme, die sich durch die sonst notwendigen Verbindungstechniken ergäben.
Bezugszeichenliste

1: Antennenscheibe
2, 2': Substrat
3: Folie
4, 4': elektrisch leitfähige Schicht
5, 5': Folienoberfläche
6: Sende-/Empfangsschicht
7: Grundschicht
8: Signalleiter
9, 9', 9'': Grundleiter
11, 11': Haftvermittlungsschicht
12, 12': Maskierungsschicht
13: Überlapp
14: Durchkontaktierung
15: Antenne
16: Zuleitungsstruktur
17, 17': Deckschicht
18: Grundleiter-Anschlussstelle
19: Signalleiter-Anschlussstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 378917 A [0003]
WO 2010/043598 A1 [0003]
EP 1605729 A2 [0004]
DE 10106125 A1 [0005]
DE 10319606 A1 [0005]
EP 0720249 A2 [0005]
US 2003/0112190 A1 [0005]
US 2019/0165447 A1 [0006]
WO 2016/162251 A1 [0007]
US 6313796 B1 [0008]
EP 0847965 B1 [0032]

Claims

Antennenscheibe (1) mit mindestens einer Antenne (15) planarer Bauart, umfassend: - mindestens ein elektrisch isolierendes Substrat (2, 2'), - eine auf dem Substrat (2) angeordnete dielektrische Folie (3), - eine erste elektrisch leitfähige Schicht (4) auf einer ersten Oberfläche (5) der dielektrischen Folie (3) und eine zweite elektrisch leitfähige Schicht (4') auf einer der ersten Oberfläche (5) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (5') der dielektrischen Folie (3), wobei in der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (4) eine Sende-/Empfangsschicht (6) der Antenne (15) und ein mit der Sende-/Empfangsschicht (6) galvanisch verbundener Signalleiter (8) für von der Antenne (15) zu empfangende/sendende Antennensignale ausgebildet ist, und in der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (4') eine Grundschicht (7) der Antenne (15) und ein mit der Grundschicht (7) galvanisch verbundener Grundleiter (9) für die Bereitstellung eines Bezugspotentials für die Antennensignale ausgebildet ist.
Antennenscheibe (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Antenne (15) eine Dipolcharakteristik oder eine Breitbandcharakteristik aufweist und insbesondere in Form einer Vivaldi-Antenne ausgebildet ist.
Antennenscheibe (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die dielektrische Folie (3) flexibel ist.
Antennenscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die erste elektrisch leitfähige Schicht (4) und/oder die zweite elektrisch leitfähige Schicht (4') jeweils eine Dicke von 10 µm bis 75 µm aufweisen.
Antennenscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die dielektrische Folie (3) Polyimid enthält.
Antennenscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher zwischen der ersten Oberfläche der dielektrischen Folie und/oder zwischen der zweiten Oberfläche der dielektrischen Folie eine Haftvermittlungsschicht (11, 11') angeordnet ist.
Antennenscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die erste elektrisch leitfähige Schicht (4) und/oder die zweite elektrisch leitfähige Schicht (4') eine elektrisch isolierende Deckschicht (17, 17') aufweisen.
Antennenscheibe (1) nach Anspruch 7, bei welcher die Deckschicht (17, 17') Polyimid enthält.
Antennenscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher die erste elektrisch leitfähige Schicht (4) benachbart zum Signalleiter (8) angeordnete und parallel zu diesem verlaufende Grundleiter (9', 9') aufweist und die dielektrische Folie (3) zumindest eine Durchkontaktierung (14) zwischen den benachbart zum Signalleiter (8) angeordneten Grundleitern (9', 9') und dem von der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (4') geformten Grundleiter (9) aufweist.
Antennenscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, welche mindestens zwei Substrate (2, 2') aufweist, die durch mindestens eine Haftvermittlungsschicht (11, 11') fest miteinander verbunden sind, wobei die dielektrische Folie (3) zwischen dem ersten Substrat (2) und dem zweiten Substrat (2') angeordnet ist.
Antennenscheibe (1) nach Anspruch 10, bei welcher die erste elektrisch leitfähige Schicht (4) aus der Sende-/Empfangsschicht (6) und dem Signalleiter (8), und gegebenenfalls benachbart zum Signalleiter (8) angeordnete und parallel zu diesem verlaufende Grundleiter (9', 9'), besteht, und/oder bei welcher die zweite elektrisch leitfähige Schicht (4') aus der Grundschicht (7) und dem Grundleiter (9) besteht.
Antennenscheibenanordnung, welche umfasst: - eine Antennenscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, - eine Sender-/Empfängerelektronik, die über den Signalleiter (8) mit der Sende-/Empfangsschicht (6) und über den Grundleiter (9) mit der Grundschicht (7) elektrisch verbunden ist.