EP2984707A1 - Verspiegelte fensterscheibe, insbesondere für schienenfahrzeuge - Google Patents

Verspiegelte fensterscheibe, insbesondere für schienenfahrzeuge

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EP2984707A1
EP2984707A1 EP14718024.4A EP14718024A EP2984707A1 EP 2984707 A1 EP2984707 A1 EP 2984707A1 EP 14718024 A EP14718024 A EP 14718024A EP 2984707 A1 EP2984707 A1 EP 2984707A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
structural elements
radio communication
window pane
sei
Prior art date
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Granted
Application number
EP14718024.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2984707B1 (de
Inventor
Lukas Walter Mayer
Andreas DEMMER
Andreas Hofmann
Martin Schiefer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP2984707A1 publication Critical patent/EP2984707A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2984707B1 publication Critical patent/EP2984707B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • 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
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a mirrored window pane for use in vehicles, in particular rail vehicles such. Trains or trams, and a vehicle equipped with such windows.
  • the window pane has a transparent, structured and electrically conductive metallization.
  • Mirroring is used as a sunscreen and is intended to prevent a vehicle from being heated up by heat radiation. However, not only the heat radiation or the sun's rays are reflected by the mirroring of the window panes, but also other electromagnetic waves such. the electromagnetic waves for mobile communication services of radio communication devices.
  • the vehicle thus has a high transmission loss for electromagnetic waves and acts like a Faraday 'shear Cage.
  • the attenuation is around 30 dB.
  • the shielding is thus about 99, 9%.
  • a renunciation or a reduction of the mirroring and thus a reduction or a cancellation of the (thermal) insulation effect are known from the prior art such as from htt: // de. wikipedia. org / wiki / Intra-repeater so-called Intra-Repeater to overcome the fürgangsdämp- known.
  • Intrain repeater is intended to improve communication between a mobile terminal (eg mobile phone, tablet PC, smartphone, etc.) and a radio communication device which is located outside the vehicle (eg mobile radio network, etc.) and to ensure a communication link that is as trouble-free as possible be enabled.
  • a mobile terminal eg mobile phone, tablet PC, smartphone, etc.
  • a radio communication device which is located outside the vehicle (eg mobile radio network, etc.) and to ensure a communication link that is as trouble-free as possible be enabled.
  • window panes for use in vehicles are known from document DE 195 03 892 C1 or from document EP 2 586 610 A1, by means of which the reception quality for mobile terminals (eg mobile phones, etc.) in the Interior of a vehicle - even without the use of a repeater - is increased.
  • This window pane is provided with an electrically conductive, transparent layer.
  • This layer is, for example by means of metallic vapor deposition on the Was applied, wherein the layer is patterned during vapor deposition.
  • the structuring of the layer is designed so that signals from certain radio communication devices (eg GSM, UMTS, radio waves, etc.) and thus can pass as unhindered at certain frequencies. However, signals are not frequency-selectively transmitted through these windows, which can be disturbed, for example, located in the interior of the vehicle radio communication facilities.
  • a wireless Internet access is nowadays offered for example in these vehicles.
  • the vehicle or the train is equipped with wireless local area network or WLAN technology, so that the mobile data services or the wireless Internet in all cars of the train is available - even if the train is traveling outside of areas, which for these services have adequate network coverage.
  • a corresponding infrastructure or radio communication device such as WLAN hotspots is mounted within the vehicle.
  • signals from radio communication devices which are located outside the vehicle and use a same frequency range are not kept away from the interior of the vehicle. These signals can then interfere with the radio communication device inside the vehicle or the services offered. Furthermore, for example, offered in a vehicle communication services, which are eg offered to the passengers for free, could also be used from outside the vehicle. In addition, radio communication equipment radio communication system outside the vehicle may be disturbed by the radio signals of the vehicle mounted. Presentation of the invention
  • the invention is therefore based on the object to improve a reception and connection quality of used in vehicles radio communication equipment - regardless of the attachment of the radio communication device.
  • the metallization frequency is carried out selectively.
  • the metallization has a filter characteristic in such a way that signals or frequency ranges of signals from and to radio communication systems which are arranged outside the vehicle are transmitted, and in that signals or frequency ranges of signals from and to radio communication devices which are arranged inside the vehicle are blocked, or strongly attenuated.
  • the main aspect of the window pane according to the invention is that the window pane is frequency-selective. Due to the corresponding properties of the window panes, signals or frequency ranges of communication services whose radio communication devices are located outside the vehicle are transmitted as unhindered as possible. It can provide communication services without strong
  • Losses are used by a damping when passing through the window pane. It is thus possible, for example, to use communication services of GSM, UMTS, in the future also LTE radio communication equipment in the interior of the vehicle trouble-free. It is also conceivable that signals from GSM-R (GSM-Railway), DVB-T, radio waves or BOS-radio like e.g. TETRA can pass through the windowpane as unhindered as possible.
  • GSM-R GSM-Railway
  • DVB-T radio waves or BOS-radio like e.g. TETRA
  • Window pane is that due to the special frequency-selective design signals or frequency ranges of wireless communication devices (eg WLAN), which in the interior of the Vehicle are attached, locked. This allows undisturbed operation of these radio communication devices in the interior of the vehicle and further reduces interference with radio communication devices arranged outside the vehicle. In addition, a use of these located in the interior of the vehicle radio communication facilities from the outside is considerably more difficult.
  • wireless communication devices eg WLAN
  • the window pane Due to the corresponding filter characteristic of the metallization, the window pane has an effect similar to a band-stop filter for specific frequency ranges predetermined by radio communication devices used in the interior of the vehicle. Furthermore, a heat radiation is held by the metallization. The interior of the vehicle is thus better thermally insulated and is e.g. better protected from being heated by sunlight.
  • the metallization is patterned by a pattern having at least two different structural elements.
  • the pattern or structure of the metallization formed by the features is ideally optimized to provide low attenuation in the desired passbands and high attenuation in the desired stopper regions.
  • an insulating spacing is provided between the structural elements.
  • the exact resonance frequencies of the structural elements are detuned by the proximity to adjacent structural elements.
  • the detuning distance represents a significant influencing factor for detuning the juxtaposed or adjacent structural elements.
  • Detuning is understood, for example, in electrical engineering to be a relative representation of a frequency ratio, wherein one of the frequencies is predetermined and regarded as fixed.
  • the predetermined frequency is usually a resonant frequency, e.g. the structural elements used in each case.
  • the detuning thus describes in standardized form how a current frequency deviates from the expected resonance or filter frequency.
  • the degree of detuning is influenced by the insulation distance or by its width.
  • the isolation distance also influences a degree of coverage of the metallization and thus the transmission at frequencies in frequency ranges outside the blocking regions determined by the structure.
  • a special embodiment variant of the window pane according to the invention is ideally provided for the pattern of metallization cross-shaped and rectangular, in particular square, structural elements.
  • the cross-shaped structural elements are advantageously periodically repeatedly arranged in two spatial directions in such a way that the horizontally and vertically aligned ends of the cross-shaped structural elements are adjacent to one another, and that of the empty spaces lying between each four cross-shaped structural elements, the rectangular or square structural elements be formed.
  • a lower stop band can be determined by a length of the cross-shaped structural elements and an upper stop band by a side length of the rectangular or square structural elements.
  • the corresponding frequencies are then reflected to a greater extent and thus a transmission of these frequencies or of the associated frequency ranges is greatly reduced by the window pane according to the invention.
  • the exact resonance frequencies of cross-shaped or rectangular structural elements are detuned by the proximity to adjacent cross-shaped or rectangular structural elements.
  • the degree of detuning can be influenced - i. E.
  • the cross-shaped and rectangular or square structural elements are changed in their respective lengths or the width of the insulating spacing is varied so that the detuning between adjacent structural elements is compensated. That by a suitable choice of the structural element parameters, e.g. Shape, length of the structural elements, width of the isolation distance, etc. can be found for the desired passable and to be blocked frequency ranges an optimal structure of the metallization, by which an optimal reception quality for communication services of radio communication devices inside and outside the vehicle is made possible.
  • the metallization is additionally provided with a fine structure. Due to the fine structure, the properties of the window pane in the optical and thermal range can be improved in a simple manner. Ie radiation in the visible frequency spectrum and / or heat radiation are better reflected or the transmission is reduced. Furthermore, with the help of the fine structure and a visually appealing appearance of the window can be achieved. For example, targeted lettering or shapes (eg logos, etc.) can be applied to the window pane.
  • a preferred embodiment of the subject invention provides that a so-called wireless local area network or WLAN can be used as the radio communication device arranged in the interior of the vehicle.
  • a so-called wireless local area network or WLAN can be used as the radio communication device arranged in the interior of the vehicle.
  • WLAN wireless local area network
  • vehicles such as e.g. Trains, Wi-Fi technology or infrastructure (e.g., Wi-Fi hotspots, etc.) used to offer passengers mobile data services.
  • Wi-Fi technology or infrastructure e.g., Wi-Fi hotspots, etc.
  • wireless networks For the operation of wireless networks (WLAN according to IEEE standards 802.11a / h and 802.11 ⁇ ), two license-free frequency bands have been released from the ISM bands at present - these are the ranges of 2.45 GHz - 2.48 GHz and of 5, 2 GHz to 5.8 GHz.
  • GSM Global System for Mobile communications
  • UMTS Long Term Evolution
  • LTE Long Term Evolution
  • GSM-R a GSM standard, which has been adapted to the railway
  • DVB-T DVB-T
  • FM radio waves FM radio waves
  • / or BOS radio eg TETRA
  • This can eg TV broadcasts, radio broadcasts, etc. of passengers or official direction radio received by emergency services in vehicles without interference and used.
  • FIG. 1 shows schematically and by way of example a section of the mirrored window pane according to the invention with an exemplary pattern structure of the metallization.
  • FIG. 2 shows by way of example and schematically a rail vehicle with window panes mirrored according to the invention.
  • FIG. 1 shows schematically and by way of example a section of the mirrored window pane FS according to the invention, which in vehicles F such as e.g. Rail vehicles can be used.
  • the exemplified window pane FS has a transparent and electrically conductive metallization ME, which is frequency-selective due to structuring.
  • the radio-communication device such as e.g. Mobile radio networks according to the GSM, UMTS or in the future according to the LTE standard or possibly also signals from GSM-R networks, DVB-T, FM radio waves or BOS radio system such.
  • TETRA which are outside the vehicle F are allowed to pass.
  • the exemplary window pane FS is structured by a pattern with at least two different structural elements SEI, SE2. Between the structural elements, an insulating gap IS is provided, which has no metallization ME.
  • the pattern of structuring comprises a first structural element SEI, which is designed as a cross-shaped structural element SEI.
  • the cross-shaped structural element SEI is arranged in two spatial directions - horizontal and vertical - periodically repeating, the cross ends of the adjacent cross-shaped structural elements SEI show each other in both vertical and vertical spatial direction.
  • a second structural element SE2 insulated by the insulating spacing IS is formed.
  • the second structural element is rectangular or square as shown in FIG.
  • a frequency-selective blocking of two frequency bands with significant different center frequency allows - such as the two royalty-free shared frequency ranges from the ISM bands of 2, 45GHz - 2.48 GHz and 5.2 GHz to 5.8 GHz, which are used for the operation of wireless networks or wireless LAN.
  • a lower blocking band is essentially determined by a length of the first, cross-shaped structural element SEI.
  • the length of the cross-shaped structural element SEI is in the order of half a wavelength of the selected lower frequency.
  • An incident radio wave causes the cross-shaped structural elements SEI to oscillate in the selected frequency range.
  • An upper stop band is realized in the pattern of the metallization ME shown by way of example in FIG. 1 through the second, rectangular or square structural element SE2.
  • the upper stopband is determined by a side length of the second structural element SE2.
  • the page length is on the order of half the wavelength of the selected upper frequency.
  • the pattern is identical for both spatial directions. This is e.g. achieved a similar effect for two orthogonally polarized, incident radio waves.
  • an effect of the structural elements SE1, SE2 becomes independent or invariant, at least for vertically incident radio waves, from their polarization.
  • the exact resonant frequencies of the cross and square structural elements SEI, SE2 are then e.g.
  • the cross-shaped structural elements SEI as the rectangular or square structural elements SE2 in the respective side lengths are changed until a detuning of an adjacent or adjacent structural element SEI, SE2 is compensated.
  • the degree of coverage of the metallization ME and thus transmission of signals at frequencies outside the selected stop bands can also be affected by the insulating spacing IS. be flown.
  • the parameters such as side length, etc. of the structural elements SEI, SE2 optimized structures of the metallization ME can be found for the respectively to be blocked frequency range or for the corresponding arranged in the interior of the vehicle F radio communication devices. That is, the metallization can be optimally adjusted to the requirements as to which radio communication devices or which frequencies are to be passed or blocked.
  • the metallization ME of the window panes FS can still be provided with a fine structure, by means of which the properties in the optical and thermal range are improved.
  • the fine structure for example, an appearance of the window panes FS can be designed accordingly. For example, attractive structural patterns, shapes, logos, etc. can be realized.
  • the mirrored windows FS can be arranged distributed over the sides of the vehicle. In this way, the reception conditions for both the radio communication devices arranged outside the vehicle F and for the radio communication devices arranged inside the vehicle F are optimized or improved.
  • the window panes FS according to the invention are particularly suitable for use in rail vehicles, in particular in trains and / or trams.
  • the windows of the present invention may be used in other vehicles (e.g., buses, etc.) and in mirrored windows.

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verspiegelte Fensterscheibe (FS) für einen Einsatz in Fahrzeugen (F), insbesondere Schienenfahrzeugen wie z. B. Zügen oder Straßenbahnen, sowie ein mit derartigen Fensterscheiben (FS) ausgestattetes Fahrzeug (F). Die Fensterscheibe (FS) weist dabei eine transparente, strukturierte und elektrisch leitfähige Metallisierung (ME) auf. Dabei ist die Metallisierung (ME) frequenzselektiv ausgeführt und weist eine derartige Filtercharakteristik (SE1, SE2, IS) auf, dass Signale von und zu Funkkommunikationseinrichtungen, welche außerhalb des Fahrzeugs (F) angeordnet sind, durchgelassen werden, aber Signale von und zu Funkkommunikationseinrichtungen, welche innerhalb des Fahrzeugs (F) angeordnet sind, gesperrt werden. Auf diese Weise können eine Durchgangsdämpfung verspiegelter Fenster (FS) für Signale von und zu Funkkommunikationseinrichtungen außerhalb des Fahrzeugs (F) reduziert und Funkkommunikationseinrichtungen innerhalb des Fahrzeugs (F) sehr einfach abgeschirmt werden. Weiterhin wird auch eine Wärmeeinstrahlung in einen Innenraum des Fahrzeugs (F) abgedämpft.

Description

Besehreibung
Verspiegelte Fensterscheibe, insbesondere für Schienenfahrzeuge
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine verspiegelte Fensterscheibe für einen Einsatz in Fahrzeugen, insbesondere Schie- nenfahrzeugen wie z.B. Zügen oder Straßenbahnen, sowie ein mit derartigen Fensterscheiben ausgestattetes Fahrzeug. Die Fensterscheibe weist dabei eine transparente, strukturierte und elektrisch leitfähige Metallisierung auf. Stand der Technik
In Fahrzeugen wie z.B. Schienenfahrzeugen für den Personenverkehr wird eine Verfügbarkeit von aktuellen Kommunikationsdiensten wie z.B. mobile Sprachkommunikation, mobile Daten- kommunikation , etc. auf Basis von GSM, UMTS und in Zukunft auch auf Basis von Long Term Evolution (LTE) , einem Mobilfunkstandard der vierten Generation, immer stärker gefordert. Daher sind eine gute Netzabdeckung sowie eine entsprechende Empfangsqualität auch in Fahrzeugen, insbesondere des öffent- liehen Verkehrs wie z.B. Zügen, Straßenbahnen, etc. gefragt.
Ein Hindernis für einen guten Empfang stellen dabei verspiegelte Fensterscheiben in diesen Fahrzeugen dar. Die
Verspiegelung wird als Sonnenschutz eingesetzt und soll ver- hindern, dass ein Fahrzeug durch Wärmestrahlung unerwünscht aufgeheizt wird. Allerdings werden von der Verspiegelung der Fensterscheiben nicht nur die Wärmestrahlung bzw. die Sonnenstrahlen reflektiert, sondern auch andere elektronmagnetische Wellen wie z.B. die elektromagnetischen Wellen für mobile Kommunikationsdienste von Funkkommunikationseinrichtungen.
Das Fahrzeug weist damit für elektromagnetische Wellen eine hohe Durchgangsdämpfung auf und wirkt wie ein Faraday' scher Käfig. Beispielsweise beträgt beim Intercity-Express oder ICE die Dämpfung rund 30 dB. Die Abschirmung beträgt somit ca. 99, 9%. Anstatt einem Verzicht oder einer Reduktion der Verspiegelung und damit einer Reduktion bzw. eines Aufhebens der (thermischen) Isolationswirkung sind aus dem Stand der Technik wie z.B. aus htt : //de . wikipedia . org/wiki/Intrain-Repeater so genannte Intrain-Repeater zur Überwindung der Durchgangsdämp- fung bekannt. Durch Intrain-Repeater soll eine Kommunikation zwischen einem mobilen Endgerät (z.B. Mobiltelefon, Tablet- PC, Smartphone, etc.) und einer Funkkommunikationseinrichtung, welche sich außerhalb des Fahrzeugs befindet (z.B. Mobilfunknetz, etc.), verbessert und eine möglichst störungs- freie Kommunikationsverbindung ermöglicht werden.
Ohne einen Intrain-Repeater wäre eine störungsfreie Nutzung von mobilen Kommunikationsdiensten bzw. eine störungsfreie Verbindung ohne Abbrüche nur in jenen Gebieten möglich, wel- che eine ausreichend hohe Feldstärke aufweisen, um die Abschirmung von Fahrzeugen wie z.B. von modernen Reisezügen zu überwinden. Dies ist üblicherweise in Ballungsgebieten und in den Bahnhöfen der Fall. Gerade im ländlichen Raum sind die Funkkommunikationseinrichtungen wie z.B. Mobilfunknetze auf Basis des GSM- oder UMTS-Standards nicht so stark bzw. dicht ausgebaut. Dadurch ist eine Versorgung bzw. entsprechende Verbindung zu Funkkommunikationseinrichtungen von Fahrzeugen oder einzelnen Wagen ohne Intrain-Repeater nicht immer gewährleistet .
Aus der Schrift DE 195 03 892 Cl oder aus der Schrift EP 2 586 610 AI sind ist z.B. Fensterscheiben für den Einsatz in Fahrzeugen (z.B. Kraftzeugen, etc.) bekannt, durch welche die Empfangsqualität für mobile Endgeräte (z.B. Mobiltelefone, etc.) im Innenraum eines Fahrzeugs - auch ohne Einsatz eines Repeaters - erhöht wird. Diese Fensterscheibe ist mit einer elektrisch leitenden, transparenten Schicht versehen. Diese Schicht wird z.B. mittels metallischen Bedampfens auf die Scheibe aufgebracht, wobei beim Bedampfen die Schicht strukturiert wird. Die Strukturierung der Schicht ist dabei so ausgeformt, dass Signale von bestimmten Funkkommunikationseinrichtungen (z.B. GSM, UMTS, Radiowellen, etc.) und damit bei bestimmten Frequenzen möglichst ungehindert passieren können. Allerdings werden von diesen Fensterscheiben Signale nicht frequenzselektiv durchgelassen, wodurch z.B. im Innenraum des Fahrzeugs befindliche Funkkommunikationseinrichtungen gestört werden können.
Um Kommunikationsdienste, insbesondere mobile Datendienste, in Fahrzeugen wie z.B. dem ICE der Deutschen Bahn oder dem railjet der Österreichischen Bundesbahn, etc. anbieten zu können, wird heutzutage beispielsweise in diesen Fahrzeugen ein drahtloser Internetzugang angeboten. Dazu wird z.B. das Fahrzeug bzw. der Zug mit Wireless Local Area Network- oder WLAN-Technik ausgerüstet, sodass die mobilen Datendienste bzw. das drahtlose Internet in allen Wagons des Zuges verfügbar ist - auch wenn der Zug außerhalb von Gebieten unterwegs ist, welche für diese Dienste ausreichende Netzversorgung aufweisen. Dazu ist innerhalb des Fahrzeugs eine entsprechende Infrastruktur bzw. Funkkommunikationseinrichtung wie z.B. WLAN-Hotspots angebracht. Allerdings werden Signale von Funkkommunikationseinrichtungen, die außerhalb des Fahrzeuges liegen und eine selben Frequenzbereich nützen, von Fensterscheiben wie z.B. in den Schriften DE 195 03 892 Cl oder EP 2 586 610 AI beschrieben, nicht aus dem Innenraum des Fahrzeugs ferngehalten. Diese Signale können dann die Funkkommunikationseinrichtung im Inneren des Fahrzeugs bzw. die angebotenen Dienste stören. Weiterhin könnten beispielsweise in einem Fahrzeug angebotene Kommunikationsdienste, welche z.B. den Fahrgästen gratis angeboten werden, auch von außerhalb des Fahrzeugs genutzt werden. Außerdem können auch Funkkommunikationseinrichtung Funkkommunikationssystem außerhalb des Fahrzeugs durch den Funksignale der im Fahrzeug angebrachten gestört werden. Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Empfangs- und Verbindungsqualität von in Fahrzeugen genutzten Funkkommunikationseinrichtungen zu verbessern - unabhängig von der Anbringung der Funkkommunikationseinrichtung.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt, durch eine verspiegelte Fensterscheibe der eingangs angegebenen Art, bei welcher die Metallisierung frequenz selektiv ausgeführt ist. Die Metallisierung weist dabei eine Filtercharakteristik derart auf, dass Signale bzw. Frequenzbereiche von Signalen von und zu Funkkommunikationssystemen, welche außerhalb des Fahrzeugs angeordnet sind, durchgelassen, und dass Signale bzw. Fre- quenzbereiche von Signale von und zu Funkkommunikationseinrichtungen, welche innerhalb des Fahrzeugs angeordnet sind, gesperrt bzw. sehr stark abgedämpft werden.
Der Hauptaspekt der erfindungsgemäßen Fensterscheibe besteht darin, dass das die Fensterscheibe frequenzselektiv ausgestaltet ist. Durch die entsprechenden Eigenschaften der Fensterscheiben werden Signale bzw. Frequenzbereiche von Kommunikationsdiensten, deren Funkkommunikationseinrichtungen außerhalb des Fahrzeugs gelegen sind, möglichst ungehindert durch- gelassen. Es können damit Kommunikationsdienste ohne starke
Einbußen durch eine Dämpfung beim Passieren der Fensterscheibe genutzt werden. Es ist damit möglich, beispielsweise Kommunikationsdienste von GSM-, UMTS-, in Zukunft auch LTE- Funkkommunikationseinrichtungen im Innenraum des Fahrzeugs störungsfrei zu nutzen. Es ist auch denkbar, dass Signale von GSM-R (GSM-Railway) , DVB-T, Radiowellen oder BOS-Funk wie z.B. TETRA möglichst ungehindert die Fensterscheibe passieren können . Ein weiterer, vorteilhafter Aspekt der erfindungsgemäßen
Fensterscheibe ist, dass durch die spezielle frequenzselektive Ausgestaltung Signale bzw. Frequenzbereiche von Funkkommunikationseinrichtungen (z.B. WLAN) , welche im Inneren des Fahrzeugs angebracht sind, gesperrt werden. Dies ermöglicht einen ungestörten Betrieb dieser Funkkommunikationseinrichtungen im Innenraum des Fahrzeugs und vermindert weiterhin Interferenzen mit außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Funkkommunikationseinrichtungen. Außerdem wird einen Nutzung dieser im Innerraum des Fahrzeugs befindlichen Funkkommunikationseinrichtungen von außerhalb erheblich erschwert.
Durch die entsprechende Filtercharakteristik der Metallisierung weist die Fensterscheibe eine Wirkung ähnlich einer Bandsperre für bestimmte, durch im Innenraum des Fahrzeugs genutzte Funkkommunikationseinrichtungen vorgegebene Frequenzbereiche auf. Weiterhin wird durch die Metallisierung eine Wärmestrahlung abgehalten. Der Innenraum des Fahrzeugs ist damit besser thermisch isoliert und wird z.B. vor einem Aufheizen durch Sonneneinstrahlung besser geschützt.
Zum Erzielen der entsprechenden Filtercharakteristik ist es von Vorteil, wenn die Metallisierung durch ein Muster mit zumindest zwei unterschiedlichen Strukturelementen strukturiert wird. Das Muster bzw. die Struktur der Metallisierung, welche durch die Strukturelemente gebildet wird, wird idealer Weise so optimiert, dass in den gewünschten Durchlassbereichen eine geringe Dämpfung und in den gewünschten Sperrbereichen einen hohe Dämpfung vorliegt. Durch die jeweils einfallenden Funkwellen werden die jeweiligen Strukturelemente z.B. zum
Schwingen angeregt. Im Bereich der Resonanzfrequenz des jeweiligen Strukturelements kommt es zu einer verstärkten Reflexion der jeweiligen Funksignale. Die Transmission dieser Signale bzw. dieses Frequenzbereichs nimmt gleichzeitig ab. D.h. der entsprechende Frequenzbereich, welcher durch geeignete Wahl des Strukturelements bzw. seiner Parameter (z.B. Länge, Breite, etc.) definiert wird, wird stark gedämpft bzw. gesperrt .
Durch entsprechende Strukturelemente bzw. Strukturierung der Metallisierung wird auf einfache Weise ein weitgehend stö- rungsfreier Empfang von Signalen von jeweiligen Funkkommuni- kationseinrichtungen, welche innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs angebracht sind, erzielt. Durch die Strukturierung werden die gewünschten Frequenzbereiche entweder durchgelassen oder gesperrt. Durch die Metallisierung der Fensterscheiben wird das Innere des Fahrzeugs besser thermisch isoliert.
Es ist weiterhin günstig, wenn zwischen den Strukturelementen ein Isolierabstand vorgesehen ist. Die genauen Resonanzfrequenzen der Strukturelemente werden durch die Nähe zu benachbarten Strukturelementen verstimmt. Der Isolierabstand stellt dabei einen maßgeblichen Einflussfaktor für eine Verstimmung der nebeneinander liegenden bzw. benachbarten Strukturelemente dar. Unter Verstimmung wird beispielsweise in der Elektrotechnik eine relative Darstellung eines Frequenzverhältnisses verstanden, wobei ein der Frequenzen vorgegeben und als fest angesehen wird. Die vorgegebene Frequenz ist üblicherweise eine Resonanzfrequenz z.B. der jeweils verwendeten Strukturelemente. Die Verstimmung beschreibt damit in normierter Form wie eine aktuelle Frequenz von der zu erwarteten Resonanzoder Filterfrequenz abweicht. Durch den Isolierabstand bzw. durch seine Breite wird der Grad der Verstimmung beeinflusst. Weiterhin werden vom Isolationsabstand auch ein Abdeckungsgrad der Metallisierung und damit die Transmission bei Frequenzen in Frequenzbereichen außerhalb der durch die Struktur bestimmten Sperrbereichen beeinflusst.
Eine spezielle Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Fensterscheibe sind für das Muster der Metallisierung idealerweise kreuzförmige und rechteckige, insbesondere quadratische, Strukturelemente vorgesehen. Die kreuzförmigen Strukturelemente sind vorteilhafter Weise derart in zwei Raumrichtungen periodisch wiederholt angeordnet, dass die waagrecht- und senkrecht-ausgerichteten Enden der kreuzförmigen Strukturelemente zueinander zeigen bzw. benachbart sind, und dass von den zwischen jeweils vier kreuzförmigen Strukturelementen liegenden Leerräumen die rechteckigen bzw. quadratischen Strukturelemente gebildet werden. Durch eine Auswahl von kreuzförmigen und rechteckigen Strukturelementen können mit- tels Auswahl zugehöriger Strukturelementparameter zwei Frequenzbänder mit deutlich unterschiedlichen Mittelfrequenzen gesperrt werden. Damit können idealer Weise jene Frequenzbänder ausgewählt werden, welche von im Innerraum des Fahrzeugs angebrachten Funkkommunikationseinrichtungen genutzt werden.
So kann beispielsweise ein unteres Sperrband durch eine Länge der kreuzförmigen Strukturelemente und eine oberes Sperrband durch eine Seitenlänge der rechteckigen bzw. quadratischen Strukturelemente bestimmt werden. Im Bereich der jeweiligen Resonanzfrequenz werden dann die entsprechenden Frequenzen verstärkt reflektiert und damit eine Transmission dieser Frequenzen bzw. der zugehörigen Frequenzbereiche durch die erfindungsgemäße Fensterscheibe stark reduziert. Die genauen Resonanzfrequenzen von kreuzförmigen bzw. rechteckigen Strukturelementen werden allerdings durch die Nähe zu benachbarten kreuzförmigen oder rechteckigen Strukturelementen verstimmt. Durch eine entsprechende Wahl des Isolierabstandes zwischen den Strukturelementen kann der Grad der Verstimmung beein- flusst werden - d.h. um die gewünschten Sperrbänder zu erreichen, werden die kreuzförmigen und rechteckigen bzw. quadratischen Strukturelement in ihren jeweiligen Längen so verändert bzw. die Breite des Isolierabstands so variiert, dass die Verstimmung zwischen nebeneinander liegenden Strukturelementen ausgeglichen wird. D.h. durch einen geeignete Auswahl der Strukturelementparameter wie z.B. Form, Länge der Strukturelemente, Breite des Isolierabstandes, etc. kann für die gewünschten durchzulassenden und zu sperrenden Frequenzbereiche eine optimale Struktur der Metallisierung gefunden werden, durch welche eine optimalen Empfangsqualität für Kommunikationsdienste von Funkkommunikationseinrichtungen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs ermöglicht wird.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Metallisierung zusätzlich mit einer Feinstruktur versehen ist. Durch die Feinstruktur können auf einfache Weise die Eigenschaften der Fensterscheibe im optischen und thermischen Bereich verbessert werden. D.h. Strahlung im sichtbaren Frequenzspektrum und/oder Wärmestrahlung werden besser reflektiert bzw. die Transmission reduziert. Weiterhin kann mit Hilfe der Feinstruktur auch ein optisch ansprechendes Erscheinungsbild der Fensterscheibe erzielt werden. Es können so z.B. gezielt Schriftzüge oder Formen (z.B. Logos, etc.) auf die Fensterscheibe aufgebracht werden.
Eine bevorzugte Ausbildung der gegenständlichen Erfindung sieht vor, dass als im Innenraum des Fahrzeugs angeordnete Funkkommunikationseinrichtung ein so genanntes Wireless Local Area Network oder WLAN einsetzbar ist. Häufig wird im Innenraum von Fahrzeugen, wie z.B. Zügen, WLAN-Technik bzw. - Infrastruktur (z.B. WLAN-Hotspots , etc.) eingesetzt, um den Fahrgästen mobile Datendienste anzubieten. Für einen störungsfreien Betrieb im Inneren des Fahrzeugs ist es daher günstig, wenn die Signale bzw. die Frequenzbereiche des eingesetzten WLANs von der erfindungsgemäßen Fensterscheibe gesperrt werden. Für den Betrieb von drahtlosen Netzwerken (WLAN nach IEEE-Standards 802.11a/h und 802.11η) sind derzeit zwei lizenzfreie Frequenzbereiche aus dem ISM-Bändern freigegebenen worden - das sind die Bereiche von 2,45GHz - 2,48 GHz und von 5,2 GHz bis 5,8 GHz.
Als durchlassbare Signale von Funkkommunikationseinrichtun- gen, welche außerhalb des Fahrzeugs angeordnet sind, sind vorteilhafter Weise Signale bzw. die Frequenzbereiche von Signalen von Funkkommunikationseinrichtungen nach dem GSM, UMTS oder LTE-Mobilfunkstandards vorgesehen. Damit können mobile Kommunikationsdienste wie z.B. Sprachtelefonie , Übertra- gen von Kurznachrichten, etc. mit mobilen Endgeräten (z.B. Mobiltelefon, Smartphone, etc.) in Fahrzeugen während einer gesamten Strecke mit optimaler Empfangsqualität und annähernd störungsfrei genutzt werden. Weiterhin ist auch denkbar, dass Signale von GSM-R (ein GSM-Standard, welcher auf die Eisen- bahn angepasst worden ist), DVB-T, UKW-Radiowellen und/oder BOS-Funk (z.B. TETRA) ebenfalls von der erfindungsgemäßen Fensterscheibe durchgelassen werden. Damit können z.B. Fernsehübertragungen, Radiosendungen, etc. von Fahrgästen oder behördlicher Richtfunk von Einsatzkräften in Fahrzeugen ohne Störungen empfangen und genutzt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend schematisch in beispielhafter Weise anhand der beigefügten Figuren erläutert. Figur 1 zeigt dabei schematisch und beispielhaft einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen verspiegelten Fensterscheibe mit einer bei- spielhaften Musterstruktur der Metallisierung. Figur 2 zeigt beispielhaft und schematisch ein Schienenfahrzeug mit erfindungsgemäß verspiegelten Fensterscheiben.
Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt in schematischer Weise und beispielhaft einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen verspiegelten Fensterscheibe FS, welche in Fahrzeugen F wie z.B. Schienenfahrzeugen eingesetzt werden kann. Die beispielhaft dargestellte Fenster- Scheibe FS weist eine transparente und elektrisch leitfähige Metallisierung ME auf, welche aufgrund einer Strukturierung frequenzselektiv ist. Durch die Strukturierung der Metallisierung ME werden von der Fensterscheibe FS einerseits Signalen von und zu Funkkommunikationseinrichtungen wie z.B. Mo- bilfunknetzen nach dem GSM-, UMTS oder zukünftig nach dem LTE-Standard oder gegebenenfalls auch Signale von GSM-R- Netzen, DVB-T, UKW-Radiowellen oder BOS-Funksystem wie z.B. TETRA durchgelassen, welche sich außerhalb des Fahrzeugs F befinden. Andererseits werden Signale von und zu Funkkommuni- kationseinrichtungen wie z.B. Wireless LAN gesperrt, wenn diese innerhalb des Fahrzeugs F angeordnet sind.
Die beispielhafte Fensterscheibe FS ist dazu durch ein Muster mit zumindest zwei unterschiedlichen Strukturelemente SEI, SE2 strukturiert. Zwischen den Strukturelementen ist ein Isolierabstand IS vorgesehen, welcher keine Metallisierung ME aufweist . Bei dem in Figur 1 beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Muster der Strukturierung ein erstes Strukturelement SEI, welches als kreuzförmiges Strukturelement SEI ausgeführt ist. Das kreuzförmige Strukturelement SEI ist in zwei Raumrichtungen - waagrecht und senkrecht - periodisch wiederholend angeordnet, wobei die Kreuzenden der nebeneinander liegenden kreuzförmigen Strukturelemente SEI sowohl in vertikaler als auch in senkrechter Raumrichtung zueinander zeigen. Von den zwischen den kreuzförmigen Strukturelemente SEI entstehenden Leerräumen wird ein zweites, durch den Isolierabstand IS isoliertes Strukturelement SE2 gebildet. Das zweite Strukturelement ist rechteckig oder wie in Figur 1 dargestellt quadratisch. Von einer derartig ausgebildete Metallisierung wird beispielsweise ein frequenzselektives Sperren von zwei Frequenzbändern mit deutliche unterschiedlicher Mittelfrequenz ermöglicht - wie z.B. den zwei lizenzfrei freigegebenen Frequenzbereichen aus dem ISM-Bändern von 2, 45GHz - 2,48 GHz und von 5,2 GHz bis 5,8 GHz, welche für den Betrieb von drahtlosen Netzwerken bzw. Wireless LAN genutzt werden.
Durch das in Figur 1 beispielhaft dargestellte Muster der Metallisierung ME wird ein unteres Sperrband im Wesentlichen durch eine Länge des ersten, kreuzförmigen Strukturelements SEI bestimmt. Dabei liegt die Länge des kreuzförmigen Strukturelements SEI in einer Größenordnung einer halben Wellenlänge der ausgewählten unteren Frequenz. Durch eine einfallende Funkwelle werden die kreuzförmigen Strukturelemente SEI im ausgewählten Frequenzbereich zur Schwingung angeregt. Im Bereich einer Resonanzfrequenz der kreuzförmigen Strukturelemente SEI kommt es zu einer verstärkten Reflexion der einfallenden Funkwellen bzw. der Signale jener Funkkommunikationseinrichtung, von welcher diese Frequenz genutzt wird. Damit wird gleichzeitige eine Transmission reduziert.
Ein oberes Sperrband wird bei dem beispielhaft in Figur 1 dargestellten Muster der Metallisierung ME durch das zweite, reckeckige bzw. quadratische Strukturelement SE2 realisiert. Dabei wird das obere Sperrband durch eine Seitenlänge des zweiten Strukturelements SE2 bestimmt. Die Seitenlänge liegt beispielsweise in einer Größenordnung der halben Wellenlänge der ausgewählten oberen Frequenz . Durch eine einfallende Funkwelle werden dann im ausgewählten Frequenzbereich die zweiten, reckeckigen bzw. quadratischen Strukturelemente SE2 in eine Schwingung versetzt. Im Bereich der Resonanzfrequenz der zweiten Strukturelemente SE2 kommt es wiederum zu einer verstärkten Reflexion von Funksignalen bzw. einer Abnahme der Transmission .
Durch eine laufende, wiederholende Anordnung - Periodizität - der Strukturelemente SEI, SE2 ist das Muster für beide Raumrichtungen identisch. Damit wird z.B. eine gleichartige Wirkung für zwei orthogonal polarisierte, einfallende Funkwellen erzielt. Eine Wirkung der Strukturelemente SEI, SE2 wird beispielsweise zumindest für senkrecht einfallende Funkwellen von deren Polarisation unabhängig bzw. invariant. Die genauen Resonanzfrequenzen der kreuzförmigen und rechteckigen bzw. quadratischen Strukturelemente SEI, SE2 werden dann z.B.
durch die Nähe zu den jeweils benachbarten kreuzförmigen und rechteckigen bzw. quadratischen Strukturelemente SEI, SE2 verstimmt. Vom Isolationsabstand IS zwischen den Strukturelementen SEI, SE2 wird damit eine wesentlicher Einflussfaktor auf die jeweilige Verstimmung gebildet. Um die ausgewählten Sperrbänder wie z.B. die Frequenzbereiche der innerhalb des Fahrzeugs F angeordneten Funkkommunikationseinrichtungen zu erreichen, werden die kreuzförmigen Strukturelemente SEI wie die rechteckigen bzw. quadratischen Strukturelemente SE2 in den jeweiligen Seitenlängen derart verändert, bis eine Verstimmung eines benachbarten bzw. danebenliegenden Strukturelements SEI, SE2 ausgeglichen wird.
Weiterhin kann vom Isolierabstand IS neben einem Grad der Verstimmung der kreuzförmigen und rechteckigen bzw. quadratischen Strukturelemente SEI, SE2 auch ein Abdeckungsgrad der Metallisierung ME und damit eine Transmission von Signalen bei Frequenzen außerhalb der ausgewählten Sperrbänder beein- flusst werden. Durch eine geeignete Wahl der Parameter wie z.B. Seitenlänge, etc. der Strukturelemente SEI, SE2 können für die jeweils zu sperrenden Frequenzbereich bzw. für die entsprechenden im Innenraum des Fahrzeugs F angeordneten Funkkommunikationseinrichtungen optimierte Strukturen der Metallisierung ME gefunden werden. D.h. die Metallisierung kann auf die Anforderungen, welche Funkkommunikationseinrichtungen bzw. welche Frequenzen durchgelassen bzw. gesperrt werden sollen, optimal eingestellt werden.
Weiterhin kann die Metallisierung ME der Fensterscheiben FS noch mit einer Feinstruktur versehen werden, durch welche die Eigenschaften im optischen und thermischen Bereich verbessert wird. Mittels der Feinstruktur kann beispielsweise auch ein Erscheinungsbild der Fensterscheiben FS entsprechend gestaltet werden. Es können beispielsweise ansprechende Strukturmuster, Forme, Schriftzüge, Logos, etc. realisiert werden.
Wie in Figur 2 dargestellt, können bei einem Fahrzeug F die verspiegelten Fensterscheiben FS über die Fahrzeugseiten verteilt angeordnet werden. Auf diese Weise werden die Empfangsverhältnisse sowohl für die außerhalb des Fahrzeugs F angeordneten Funkkommunikationseinrichtungen als auch für die innerhalb des Fahrzeugs F angeordneten Funkkommunikationseinrichtungen optimiert bzw. verbessert. Die erfindungsgemäßen Fensterscheiben FS sind dabei besonders für einen Einsatz in Schienenfahrzeugen, insbesondere in Zügen und/oder Straßenbahnen geeignet.
In gleicher Weise können die erfindungsgemäßen Fenstersche ben auch in anderen Fahrzeugen (z.B. Bussen, etc . ) und in bäuden mit verspiegelten Fenstern zum Einsatz kommen .

Claims

Patentansprüche
1. Verspiegelte Fensterscheibe (FS) für einen Einsatz in einem Fahrzeug (F) , insbesondere für Schienenfahrzeuge, wobei die Fensterscheibe (FS) eine transparente, strukturierte und elektrisch leitfähige Metallisierung (ME) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung (ME) frequenzselektiv ausgestaltet ist, und dass die Metallisierung (ME) eine Filtercharakteristik (SEI, SE2, IS) derart aufweist, dass Signale von und zu Funkkommunikationseinrichtungen, welche außerhalb des Fahrzeugs (F) angeordnet sind, durchgelassen und Signale von und zu Funkkommunikationseinrichtungen, welche innerhalb des Fahrzeugs (F) angeordnet sind, gesperrt werden.
2. Verspiegelte Fensterscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung (ME) durch ein Muster mit zumindest zwei unterschiedlichen Strukturelementen (SEI, SE2) strukturiert ist.
3. Verspiegelte Fensterscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Strukturelementen (SEI, SE2) ein Isolationsabstand (IS) vorgesehen ist.
4. Verspiegelte Fensterscheibe nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das Muster der Metallisierung (ME) kreuzförmige und rechteckige, insbesondere quadratische, Strukturelemente (SEI, SE2) eingesetzt sind.
5. Verspiegelte Fensterscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kreuzförmigen Strukturelemente (SEI) in zwei Raumrichtungen periodisch wiederholenden derart angeordnet sind, dass jeweilige Enden der kreuzförmigen Strukturelemente (SEI) zueinander zeigen, und dass vom jeweiligen Leerraum zwischen jeweils vier kreuzförmigen Strukturelementen (SEI) die rechteckigen Strukturelemente (SE2), insbesondere ein Quadrat, gebildet werden.
6. Verspiegelte Fensterscheibe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Metallisierung (ME) weiterhin mit einer Feinstruktur versehen ist.
7. Verspiegelte Fensterscheibe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als im
Innerraum des Fahrzeugs (F) angeordnete Funkkommunikationseinrichtung ein so genanntes Wireless Local Area Network oder WLAN einsetzbar ist.
8. Verspiegelte Fensterscheiben nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Signale von Funkkommunikationseinrichtungen nach dem GSM, UMTS und/oder LTE Mobilfunkstandards als durchlassbare Signale vorgesehen sind.
9. Fahrzeug (F) mit verspiegelten Fensterscheiben (FS) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die verspiegelten Fensterscheiben (FS) über beide Fahrzeuglängsseiten verteilt angeordnet sind.
10. Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (F) als Schienenfahrzeug, insbesondere Zug und/oder Straßenbahn, ausgeführt ist.
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