EP0613205A1 - Vitre dans laquelle est incorporé un montage radioélectrique et véhicule comportant une telle vitre - Google Patents

Vitre dans laquelle est incorporé un montage radioélectrique et véhicule comportant une telle vitre Download PDF

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EP0613205A1
EP0613205A1 EP94400356A EP94400356A EP0613205A1 EP 0613205 A1 EP0613205 A1 EP 0613205A1 EP 94400356 A EP94400356 A EP 94400356A EP 94400356 A EP94400356 A EP 94400356A EP 0613205 A1 EP0613205 A1 EP 0613205A1
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EP
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antenna
layer
window
electronic
window glass
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Withdrawn
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EP94400356A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Francis Azan
Jean-François Vidalou
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/1271—Supports; Mounting means for mounting on windscreens
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them

Definitions

  • the present invention relates to panes inside which are incorporated radio assemblies; it mainly but not only relates to vehicle windows and radio assemblies which are part of assemblies intended to be mounted on vehicles in particular for carrying out control or toll operations without requiring the stop at the control or toll stations vehicles fitted with them.
  • the invention also relates to vehicles comprising such windows.
  • a radio assembly which is limited to one or more antennas; it is also known to incorporate defrosting conductors inside a vehicle window; the window chosen is generally the windshield or the rear window of a vehicle in the case of an antenna and almost only, at least for a land vehicle, the rear window in the case of defrost conductors.
  • the present invention aims, in particular, to avoid or at least reduce this drawback.
  • a window inside which is incorporated an antenna this antenna being intended to form part of a radio assembly, characterized in that an electronic circuit formed of electronic components and which, with the 'antenna, constitutes a radio assembly intended to form part of the radio assembly, is also incorporated inside the window.
  • Figure 1 shows, seen in section, the edge of a window V; it is here a window of the type of those which constitute the laminated windshields of vehicles.
  • This window has three transparent layers: a layer of glass V1 which constitutes the so-called outer layer insofar as, when the window is intended to be mounted on a vehicle, this layer constitutes one of the outer walls, a layer of glass V2 which constitutes the so-called inner layer, and an intermediate layer V3 which constitutes an assembly joint between the layers V1 and V2; this joining joint is a flexible material, generally butival polivynil also known by the acronym P.V.B.
  • the antenna A and the electronic components of the circuit E are interconnected by wire conductors while a set of conductive wires forming a cable C electrically connects the electronic circuit to the remainder, not shown, of a radio assembly.
  • This radio assembly which comprises on the one hand a radio assembly with the antenna A and the circuit electronics E and on the other hand a part intended to be mounted inside the vehicle fitted with the window, constitutes a transceiver station whose E0 chip is the modulator-demodulator.
  • the electronic circuit E can be designed so as to emit an identification signal specific to a vehicle equipped with the window in question; thus an almost inviolable electronic tattoo can be produced for the vehicle.
  • the antenna A consists of a thin metal plate and is intended to work at 5.8 GHz.
  • Components E are commercial components capable of working at more than 200 ° C; they therefore do not risk being damaged during the assembly of the three layers of the glass since this assembly is carried out by temperature rise without exceeding 140 ° C.
  • FIG. 2 resembles FIG. 1 but with the components of the electronic circuit E mounted on an insulating substrate S.
  • FIGS. 1 and 2 correspond to initial studies having resulted in the panes according to FIGS. 5 to 8 with, in the case of the window according to FIG. 5, an inclusion constituted by a printed circuit shown seen from above and seen from the side respectively in FIGS. 3 and 4.
  • Figures 3 and 4 show a printed circuit whose substrate S consists of an insulating plate 52 by 42 by 0.38 mm.
  • substrate S consists of an insulating plate 52 by 42 by 0.38 mm.
  • antenna A and conductive connections are deposited by screen printing.
  • the antenna consists of two 16 by 16 mm squares joined by one of the conductive connections.
  • Discrete components such as E1, E2 are mounted on the upper face of the plate and joined together using conductive connections; three of these conductive connections end at the edge of the substrate and are extended by three conductive wires which, with a fourth coming from the other side of the substrate, constitute a cable C.
  • a metal layer M intended to constitute a ground plane; from this ground plan leaves the fourth thread which was discussed in the previous paragraph.
  • An electronic chip E0 is placed on the ground plane and is connected to the antenna A and to the discrete components of the face upper of the substrate by metallized holes, T1 to T5; these holes open from the underside in places that the metal layer M does not cover, so as not to be short-circuited.
  • the electronic chip E0 and the discrete electronic components of the printed circuit according to FIGS. 3 and 4 constitute an electronic circuit which, like those of FIGS. 1 and 2, forms, with the antenna A, part of a transceiver station; the same will apply to the electronic circuits E and the antennas A which will be described with the aid of FIGS. 6 to 8.
  • the thickness of the substrate S and of the various metallic deposits has been very greatly enlarged so that the holes in the substrate and the deposits on the substrate appear.
  • FIG. 5 shows the printed circuit of FIGS. 3 and 4 after it has been installed in a window with three transparent layers; it is a layout identical to those shown in Figures 1 and 2 and therefore does not require additional comments.
  • Figures 6, 7 and 8 illustrate variants of the window according to Figure 5, variants in which the window again includes three transparent layers V1, V2, V3 and in which a printed circuit is incorporated in the intermediate layer V3.
  • the difference with FIG. 5 comes only from the printed circuit with in particular the antenna A which comprises two radiating elements arranged on either side of the substrate so as to be able to radiate on both sides. of the glass.
  • the differences with FIG. 5 relate to the printed circuit and the glass layer V2: - the antenna A and the electronic circuit E, with its chip E0 which constitutes a modulator-demodulator, are disposed entirely on the face of the substrate S facing the glass layer V1 - the glass layer V2 is loaded with microscopic metallic particles, P, in the case of FIG. 7 while, in the case of FIG. 8, the layer V2 is covered, on its side contiguous to the layer V3, by a very thin metallic layer, R; in both cases there is thus the creation of a ground plan.
  • the particles P and the very thin layer R only very slightly reduce the passage of light in the visible spectrum; it is the treatment technique used in so-called athermic windows which have the role of attenuating the passage of infrared and therefore to limit the rise in temperature inside the vehicles fitted with it; but, unlike conventional thermal windows, the treatment is not applied here to the outer glass layer V1 so as not to cause a significant weakening of the microwave signal transmitted or received by the antenna A.
  • the present invention is not limited to the examples described, it is thus in particular that for non-laminated panes the radio assembly comprising the electronic circuit and the antenna can be incorporated directly into the glass layer.
  • the mounting incorporated into the window may include all kinds of electronic components and in particular photoelectric components.
  • the accesses of the assembly incorporated into the glass they can be done by wires, as in the examples described, but also by capacitive coupling or by antenna operating at low frequency for the data to be transmitted between the radio assembly and the rest of the station, by inductive or microwave coupling for power provided that there is rectification and filtering inside the glass, by solar cells always for powering the assembly, etc.

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Abstract

L'invention concerne les vitres, et en particulier les vitres de véhicules, à l'intérieur desquelles est incorporé un montage radioélectrique. A côté de l'antenne (A) qui est parfois incorporée à une vitre (V) telle qu'un pare-brise d'automobile, il est proposé d'incorporer également une partie (E) de l'électronique du poste destiné à fonctionner avec l'antenne. Une telle mesure rend le vol et surtout la réutilisation du poste volé très difficiles. Application, en particulier, aux pare-brise de voitures. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne les vitres à l'intérieur desquelles sont incorporés des montages radioélectriques; elle concerne principalement mais pas uniquement les vitres pour véhicules et les montages radioélectriques qui font partie d'ensembles destinés à être montés sur des véhicules en particulier pour assurer des opérations de contrôle ou de péage sans nécessiter l'arrêt aux postes de contrôle ou de péage des véhicules qui en sont munis. L'invention concerne également les véhicules comportant de telles vitres.
  • Il est connu d'incorporer, à l'intérieur d'une vitre, un montage radioélectrique qui se limite à une ou plusieurs antennes ; il est également connu d'incorporer des conducteurs de dégivrage à l'intérieur d'une vitre de véhicule ; la vitre choisie est généralement le pare-brise ou la vitre arrière d'un véhicule dans le cas d'une antenne et presque uniquement, au moins pour un véhicule terrestre, la vitre arrière dans le cas de conducteurs de dégivrage.
  • Il est connu d'utiliser une antenne ainsi incorporée à une vitre, comme antenne d'un poste récepteur d'émissions radiophoniques ou comme antenne d'un poste émetteur-récepteur disposé à l'intérieur du véhicule. De tels postes peuvent être facilement volés pour être remontés sur un autre véhicule.
  • La présente invention a pour but, en particulier, d'éviter ou pour le moins de réduire cet inconvénient.
  • Ceci est obtenu en incorporant à la vitre, en plus d'une antenne, une partie des composants de l'ensemble électronique constitué par le poste.
  • Selon l'invention il est proposé une vitre à l'intérieur de laquelle est incorporée une antenne, cette antenne étant destinée à faire partie d'un ensemble radioélectrique, caractérisée en ce qu'un circuit électronique formé de composants électroniques et qui, avec l'antenne, constitue un montage radioélectrique destiné à faire partie de l'ensemble radioélectrique, est également incorporé à l'intérieur de la vitre.
  • Il est à noter qu'il est d'autre part connu de plaquer contre une vitre, éventuellement dans un renfoncement prévu à cet effet, divers éléments d'un montage radioélectrique ; dans de telles réalisations la surface de la vitre présente des variations qui peuvent être gênantes et les éléments du montage électronique qui sont plaqués sur la vitre sont mal protégés et peuvent donc être endommagés.
  • La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent :
    • les figures 1, 2 et 5 à 8 des vues partielles, par la tranche de vitres selon l'invention,
    • les figures 3 et 4 des vues de dessus et de côté d'un circuit imprimé incorporé à la vitre selon la figure 5.
  • Sur les différentes figures les éléments correspondants sont désignés par les mêmes repères.
  • Pour permettre de distinguer correctement certains éléments, les proportions n'ont pas toujours été respectées dans les figures.
  • La figure 1 représente, vu en coupe, le bord d'une vitre V ; il s'agit ici d'une vitre du type de celles qui constituent les pare-brise feuilletés de véhicules. Cette vitre comporte trois couches transparentes : une couche de verre V1 qui constitue la couche dite extérieure dans la mesure où, quand la vitre est destinée à être montée sur un véhicule, cette couche en constitue une des parois extérieures, une couche de verre V2 qui constitue la couche dite intérieure, et une couche intermédiaire V3 qui constitue un joint d'assemblage entre les couches V1 et V2 ; ce joint d'assemblage est une matière souple, généralement du polivynil butival aussi connu sous le sigle P.V.B.
  • Dans l'épaisseur de la couche V3 sont disposés une antenne hyperfréquence A et un circuit électronique E formé de composants électroniques incluant une puce électronique E0. L'antenne A et les composants électroniques du circuit E sont reliés entre eux par des conducteurs filaires tandis qu'un ensemble de fils conducteurs formant un câble C relie électriquement le circuit électronique au reste non représenté d'un ensemble radioélectrique. Cet ensemble radioélectrique qui comprend d'une part un montage radioélectrique avec l'antenne A et le circuit électronique E et d'autre part une partie destinée à être montée à l'intérieur du véhicule équipé de la vitre, constitue un poste émetteur-récepteur dont la puce E0 est le modulateur-démodulateur.
  • Il est à noter que le circuit électronique E peut être conçu de manière à émettre un signal d'identification propre à un véhicule équipé de la vitre considérée ; ainsi peut être réalisé un tatouage électronique, quasi inviolable, pour le véhicule.
  • L'antenne A, selon la figure 1, est constituée par une plaque métallique mince et est destinée à travailler à 5,8 GHz. Les composants E sont des composants du commerce capables de travailler à plus de 200°C ; ils ne risquent donc pas d'être endommagés lors de l'assemblage des trois couches de la vitre étant donné que cet assemblage s'effectue par montée en température sans dépasser 140°C.
  • La figure 2 ressemble à la figure 1 mais avec les composants du circuit électronique E montés sur un substrat isolant S. Les figures 1 et 2 correspondent à des études initiales ayant abouti aux vitres selon les figures 5 à 8 avec, dans le cas de la vitre selon la figure 5, une inclusion constituée par un circuit imprimé représenté vu de dessus et vu de côté respectivement sur les figures 3 et 4.
  • Les figures 3 et 4 représentent un circuit imprimé dont le substrat S est constitué par une plaque isolante de 52 par 42 par 0,38 mm. Sur la face supérieure du substrat, celle qui sera tournée vers l'extérieur du véhicule lorsque la vitre sera installée, sont déposés par sérigraphie une antenne A et des liaisons conductrices. L'antenne est constituée de deux carrés de 16 par 16 mm réunis par l'une des liaisons conductrices. Des composants discrets tels que E1, E2 sont montés sur la face supérieure de la plaque et réunis entre eux à l'aide des liaisons conductrices ; trois de ces liaisons conductrices aboutissent au bord du substrat et sont prolongées par trois fils conducteurs qui, avec un quatrième provenant de l'autre côté du substrat, constituent un câble C.
  • Sur la face inférieure du substrat S est déposée par sérigraphie une couche métallique M destinée à constituer un plan de masse ; de ce plan de masse part le quatrième fil conducteur dont il a été question au paragraphe précédent. Une puce électronique E0 est disposée sur le plan de masse et est reliée à l'antenne A et aux composants discrets de la face supérieure du substrat par des trous métallisés, T1 à T5 ; ces trous débouchent de la face inférieure en des endroits que la couche métallique M ne recouvre pas, de manière à ne pas être mis en court-circuit.
  • La puce électronique E0 et les composants électroniques discrets du circuit imprimé selon les figures 3 et 4 constituent un circuit électronique qui, comme ceux des figures 1 et 2, forme, avec l'antenne A, une partie d'un poste émetteur-récepteur ; il en ira de même pour les circuits électroniques E et les antennes A qui seront décrits à l'aide des figures 6 à 8.
  • Au sujet de la figure 4 il est à noter que l'épaisseur du substrat S et des différents dépôts métalliques a été très fortement agrandie de manière que les trous dans le substrat et les dépôts sur le substrat apparaissent.
  • La figure 5 montre le circuit imprimé des figures 3 et 4 après qu'il ait été implanté dans une vitre à trois couches transparentes ; il s'agit d'une implantation identique à celles représentées sur les figures 1 et 2 et ne nécessitant donc pas de commentaires supplémentaires.
  • Les figures 6, 7 et 8 illustrent des variantes à la vitre selon la figure 5, variantes dans lesquelles la vitre comporte, là encore, trois couches transparentes V1, V2, V3 et dans lesquelles un circuit imprimé est incorporé à la couche intermédiaire V3. Dans le cas de la figure 6 la différence avec la figure 5 provient uniquement du circuit imprimé avec en particulier l'antenne A qui comporte deux éléments rayonnants disposés de part et d'autre du substrat de manière à pouvoir rayonner de part et d'autre de la vitre.
  • Dans le cas des figures 7 et 8 les différences avec la figure 5 concernent le circuit imprimé et la couche de verre V2 : - l'antenne A et le circuit électronique E, avec sa puce E0 qui constitue un modulateur-démodulateur, sont disposés entièrement sur la face du substrat S tournée vers la couche de verre V1 - la couche de verre V2 est chargée de particules métalliques microscopiques, P, dans le cas de la figure 7 tandis que, dans le cas de la figure 8, la couche V2 est recouverte, sur sa face accolée à la couche V3, par une couche métallique très fine, R ; dans les deux cas il y a ainsi constitution d'un plan de masse. Les particules P et la couche très fine R ne réduisent que très faiblement le passage de la lumière dans le spectre du visible; c'est la technique de traitement employée dans les vitres dites athermiques qui ont pour rôles d'atténuer le passage des infra-rouges et donc de limiter l'élévation de température à l'intérieur des véhicules qui en sont équipés; mais, contrairement aux vitres athermiques classiques, le traitement n'est pas appliqué ici à la couche de verre extérieure V1 de manière à ne pas entraîner un affaiblissement important du signal hyperfréquence émis ou reçu par l'antenne A.
  • La présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits, c'est ainsi en particulier que pour les vitres non feuilletées le montage radioélectrique comportant le circuit électronique et l'antenne peut être incorporé directement à la couche de verre.
  • De même le montage incorporé à la vitre peut comporter toutes sortes de composants électroniques et en particulier des composants photoélectriques. Quant aux accès du montage incorporé à la vitre ils peuvent se faire par fils, comme dans les exemples décrits, mais aussi par couplage capacitif ou par antenne fonctionnant en basse fréquence pour les données à transmettre entre le montage radioélectrique et le reste du poste, par couplage inductif ou hyperfréquence pour l'alimentation à condition de prévoir un redressement et un filtrage à l'intérieur de la vitre, par cellules solaires toujours pour l'alimentation du montage, etc.

Claims (8)

1. Vitre à l'intérieur de laquelle est incorporée une antenne (A), cette antenne étant destinée à faire partie d'un ensemble radioélectrique, caractérisée en ce qu'un circuit électronique (E) formé de composants électroniques (E0, E1, E2) et qui, avec l'antenne, constitue un montage radioélectrique destiné à faire partie de l'ensemble radioélectrique, est également incorporé à l'intérieur de la vitre (V).
2. Vitre selon la revendication 1, comportant plusieurs couches transparentes (V1, V2, V3) accolées dont une première couche (V3) et au moins une deuxième couche (V1) et une troisième couche (V2) de part et d'autre de la première couche, caractérisée en ce que l'antenne (1) et le circuit électronique (E) sont incorporés à l'intérieur de la première couche (V3).
3. Vitre selon la revendication 2, caractérisée en ce que la troisième couche (V2) est chargée de particules métalliques (P).
4. Vitre selon la revendication 2, caractérisée en ce que la troisième couche (V2) est recouverte, sur sa face tournée vers la première couche (V3), d'une couche métallique très fine (R).
5. Vitre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit électronique (E) et l'antenne (A) sont réalisés sous la forme d'un circuit imprimé.
6. Vitre selon la revendication 5, caractérisée en ce que le circuit imprimé comporte un substrat (S) qui présente une première face avec l'antenne (A) et une partie (E1, E2...) des composants électroniques du circuit électronique, une seconde face avec une puce électronique (E0), une couche métallique (M) qui recouvre partiellement la seconde face et des trous métallisés (T1-T5) pour relier électriquement la puce électronique (E0) à l'antenne (A) et à la partie (E1, E2...) des composants électroniques de la première face.
7 Vitre selon la revendication 5, caractérisée en ce que le circuit imprimé comporte un substrat (S) avec un premier et un second dépôt métallique respectivement sur sa première et sur sa seconde face, le premier et le second dépôt constituant l'antenne (A).
8. Véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte une vitre (V) selon l'une des revendications précédentes.
EP94400356A 1993-02-22 1994-02-18 Vitre dans laquelle est incorporé un montage radioélectrique et véhicule comportant une telle vitre Withdrawn EP0613205A1 (fr)

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