JP6843858B2 - ２つの２次元部品で構成される多帯域アンテナおよびそのアンテナが印刷されたガラスパネル - Google Patents

Description

本発明は、建物または車両であって、パーソナルセルラー無線端末を用いた、これらの建物または車両の外側のまたはそれらに関連付けられる受信機または送信機による、無線通信のためのアンテナが印刷されたガラスパネルを含む建物または車両に関する。これらのアンテナは、ラジオ放送システム、放送テレビジョンシステム、レーダー、携帯電話端末、衛星通信システムおよび他のガレージまたは車ドア開扉装置、無線マイクロフォン、ブルートゥース（登録商標）対応機器、無線コンピュータネットワークまたは商品上のＲＦＩＤタグなど、電波を使用するあらゆる種類の機器の構成要素である。

本発明は、より詳細には、高周波（ＨＦ）および広帯域（ＷＢ）通信に関する。
標準型データ伝送線に接続された、車の後部窓に印刷されたヒーティングワイヤのようなワイヤアンテナを使用できる低周波通信と異なり、ＨＦおよびＷＢ通信は、データ伝送同軸ケーブルを備えた、２つの２次元部品で構成されたアンテナを必要とする。２次元部品とは、線状でなく、ワイヤでないが、確実な表面を有する部品を意味する。

ここで対象となるアンテナは、主にロングタームエボリューション（ＬＴＥ）アンテナとして、すなわちモバイルインターネットおよび４Ｇ携帯電話ネットワークのために提供される。

これらのアンテナの２つの部品は、それぞれ同軸ケーブルの中央ピンおよびシールドに接続される。

これらのアンテナの２つの部品は、ガラスまたはプラスチックに印刷される銀または銅の合金から作ることができる。

本発明の目的は、多帯域アンテナである上記の種類のアンテナを提供することである。

このため、本発明は、ガラスパネルに印刷されるように配置されている、２つの２次元部品で構成される多帯域アンテナであって、２つの部品がそれぞれデータ伝送同軸ケーブルの中心ピンおよびシールドに接続される、２つの２次元部品で構成される多帯域アンテナにおいて、
− ２つの部品が略矩形の形状を有し、かつ互いに対して長手方向に移動され、互いに隣接する２つの部品の２つのそれぞれの側が、それぞれ互いに向き合う大きい横断方向凹部および対応する横断方向突出部を含み、および
− 突出部を含む部品が、凹部を含む部品の、凹部に隣接する短い横断方向フィンガに面する薄い長手方向アームを突出部に隣接して含むことを特徴とする、２つの２次元部品で構成される多帯域アンテナに関する。

非常に長い試行錯誤のプロセス後、本出願人は、上で特許請求されるアンテナを定義することに成功した。このプロセスは実際に単純ではなく、特許請求されるアンテナの上記特徴は簡単に説明できない複雑な方法で相互に関連することが理解されるべきである。標準的な技術スキルの本発明の単純な結果ではない本発明の進歩性が認められるべきである。

有利には、凹部とその隣接する横断方向フィンガとが設けられたアンテナの部品は、大きい凹部の他方側において、かつ突出部を有する他方の部品に面する前記部品の長手方向側に沿って、細い歯の両側に２つの横断方向の狭い凹部を含む。

好ましくは、横断方向フィンガが設けられたアンテナの部品は、横断方向フィンガと反対の横断方向側において、大きい長手方向凹部を含む。

より好ましくは、アンテナの２つの部品は、アンテナの電気的機能を変えることなく材料を節約するための穴を含む。

本発明はまた、上記の２つの２次元部品で構成される多帯域アンテナがセリグラフィによって印刷された透明シートを含むガラスパネルに関する。

有利には、透明シートは、ガラスまたはプラスチック材料から作られる。

好ましくは、透明シートは、ガラスパネルが一体される車または建物の設計に適合するように平坦または湾曲状であり得るガラスパネルである。ガラスパネルは、安全性の基準を遵守するように強化することができる。本発明によるガラスパネルが一般に車または車両に組み込まれる場合、加熱可能なシステム、例えばコーティングまたはワイヤのネットワークをガラス板に適用して、例えば霜取り機能を付加することができる。同様に、ガラスパネルは、透明ガラスであり得、またはガラスの特定の組成で、または例えばコーティングもしくはプラスチック層を適用することによって色を付けられた着色ガラスであり得る。

本発明の１つの好ましい実施形態によれば、ガラスパネルは、自動車のためのガラス、すなわちフロントガラス、後部窓、側部窓であるか、またはルーフなどの車体に固定される。

本発明は、添付図面の補助により以下の記載を読むことでよりよく理解される。

本発明の２つの２次元部品で構成される多帯域アンテナの上面図である。 本発明のガラスパネルを作製するためのプロセスを示す断面図である。

図１に示される本発明のアンテナは、２つの２次元部品１および２を含む。アンテナは、データ伝送同軸ケーブル（不図示）に接続されるように、すなわち部品１がケーブルのシールドに、部品２がケーブルの中央ピンに接続されるように構成され、その方法について以下でより詳細に説明される。

２つの部品１および２は、略矩形の形状である。部品１は、２つの長手方向側３、４と、２つの横断方向側５、６とを有する。部品２は、２つの長手方向側７、８と、２つの横断方向側９、１０とを有する。２つの部品１、２は、互いに対して長手方向に移動される。換言すると、部品２の表面が部品１の表面よりも小さいという事実を超えて、図１を見ると、部品２の横断方向側９、１０は、部品１の横断方向側５、６に対して左に移動される。

部品２に面する部品１の長手方向側４は、大きい矩形状の横断方向凹部１１が設けられる。部品１の長手方向側４に隣接する部品２の長手方向側７は、部品１の凹部１１の前方に、凹部１１に面する矩形状突出部１２が設けられる。

中央ピンに接続され、突出部１２を含む部品２は、突出部に隣接して、横断方向側９と突出部１２との間に延在する薄い長手方向アーム１３を含む。

このアーム１３は、凹部１１に隣接し、部品１の横断方向側５と肩部１５を形成する部品１の短い横断方向フィンガ１４に面する。

アンテナの部品１は、大きい凹部１１の他方側において、かつ部品２に面する長手方向側４に沿って、２つの横断方向の深く狭い凹部１６、１７を含み、それらの間に細い歯１８がある。

部品１は、フィンガ１４と反対の他方側６において、大きい深い長手方向凹部１９を含む。

アンテナの２つの部品１、２は、銀および銅の合金から作られ、２種類の金属の一方の量は多量であり、およそかつ例えば９５％である。しかしながら、これらのアンテナの２つの部品は、本発明に適したいずれの導電性材料で作られてもよい。本発明の範囲内で、「導電性」材料とは、１０Ω／ｓｑ．未満、好ましくは５Ω／ｓｑ．未満の抵抗率を有する実質的に導電性である材料を意味する。

アンテナの電気的機能を変えることなく合金を節約するために、アンテナの２つの部品１、２は、それぞれ穴２０、２１を含む。

アンテナ１、２は、上述のように、ガラスパネル３０を形成するためにガラスまたはプラスチックのシート２２に印刷される。それは、例えば、プラスチックから作られたマスク２３を用いることによる標準的なセリグラフィプロセスによって印刷され、その際、液体合金２４がマスク２３の上にプールされ、その穴を通過して流れ、アンテナを形成する（図２）。

アンテナは、シールドによって囲まれる中央ピンを含むデータ伝送同軸ケーブルに接続されるべきである。シールドは、アンテナの部品１の横断方向フィンガ１４の２つの地点２５、２６で溶接される接続ブリッジによって接続され得る。ケーブルの中央ピンは、アンテナの部品２の突出部１２の地点２７で接続され得る。

本発明の一実施形態によれば、同軸ケーブルは、ガラス上に置かれた自動車用アンテナのために使用されるケーブルよりも良好により高い周波数の信号を搬送することを可能にするように設計されたケーブルであり、誘電要素によって分離されかつ絶縁層によって保護される少なくともピンおよびシールドを含む。

本発明の１つの好ましい実施形態によれば、導電性コネクタは、アンテナをケーブルに接続し、新たな欧州規制を遵守するために鉛を使用しないはんだ付けによってアンテナに接合される。

導電性コネクタ材料は、好ましくは、ガラスパネルと導電性コネクタ材料との熱膨張差が５×１０^−６／℃未満になるように選択される材料である。

本発明によれば、コネクタは、銅、クロム合金、ステンレス鋼合金などの鋼合金、多量のクロムまたはニッケルを含む鋼合金、またはアンテナに接続される、ケーブルを固定できるなどのコネクタ機能の制約およびこの種の材料または合金の他の利点と一致する他のいずれかの材料または合金など、異なるタイプの材料から作製することができる。

好ましくは、はんだ材料は、１５０℃を超える温度で改善された特性を有する。このようなはんだ材料は、独国特許出願公開第１０２００６０４７７６４Ａ１号明細書から知られている。このような鉛フリーはんだ材料は、８８重量％〜９８．５重量％のＳｎ、０．５重量％〜５重量％のＡｇを含むＳｎ、Ａｇのはんだ合金またはビスマス−スズ−銀（Ｂｉ−Ｓｎ−Ａｇ）合金をベースとする。好ましくは、はんだ材料は、以下の合金ＢｉｘＳｎｙＡｇｚ（ｘ、ｙ、ｚは成分の重量％を表す）（この命名法は周知である）：Ｂｉ５７Ｓｎ４２Ａｇ０、Ｂｉ５７Ｓｎ４０Ａｇ３、ＳｎＡｇ３．８Ｃｕ０．７、Ｓｎ５５Ｂｉ４４Ａｇ１、またはＳＡＣ合金（スズ−銀−銅（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）合金）を少なくともその成分として含む。より好ましくは、はんだ合金は、３重量％のＡｇ、０．５重量％のＣｕおよび９６．５重量％のＳｎからなるＳＡＣ３０５である。このはんだ材料は、それと共に使用されるコネクタの改善されたボンディング特性および高い疲労強度をもたらす。

本発明によれば、コネクタ要素は、好ましくは、鉄−ニッケル（ＦｅＮｉ）もしくは鉄−クロム（ＦｅＣｒ）合金、またはそれらの混合物から作製される。より好ましくは、コネクタ要素は、好ましくはＦｅＣｒ１０、ＦｅＣｒ１６、グレード４３０、ＦｅＮｉ４２、ＦｅＮｉ４８またはＦｅＮｉ５２から作製される。

高い周波数が使用されるため、アンテナとケーブルとの間の接続は信号の歪みを制限するために非常に正確でなければならない。この状態を達成するために、コネクタは少なくとも２つの機械的固定要素を含む。これらの機械的固定要素は、ケーブルの移動を回避しながら正しい場所にケーブルを維持することを可能にし、アンテナへの良好な電気的接続を確保する。これらの要素は、コネクタと異なる組成を有してもよい。好ましくは、シールドは、機械的固定要素の少なくとも１つを介してアンテナに接続され、アンテナへの非常に良好な電気的接続を有する。

本発明によれば、好ましくは、中央ピンは、導電性コネクタとは別に鉛を使用しないはんだ付けによってアンテナに接続される。好ましくは、中央ピンは中間伝導性要素にかしめられてもよい。この場合、鉛フリーはんだ材料は、中間要素とアンテナとの間に提供される。

本発明の一実施形態によれば、好ましくは、導電性コネクタは、機械的固定要素を固定するための少なくとも拡張領域と、鉛フリーはんだ材料によってアンテナに接合するための拡張領域に接続された少なくとも１つの足部とを含む。これらの２つの部分、すなわち少なくとも１つの足部および拡張領域は、アンテナへのコネクタのはんだ付けおよびケーブルの固定を容易にする。本発明によれば、拡張領域は、アンテナと直接接触していないが、足部を介してアンテナに電気的に接続されている領域である。好ましくは、拡張領域の形状は、長方形部分（湾曲しているまたはしていない）、または他の任意の形状であってもよい。足部は、はんだ材料を介してアンテナと接触している。好ましくは、導電性コネクタは、丸みを帯びた形状を有する少なくとも１つの足部を含む。丸みを帯びた形状という用語は、非限定的に、楕円形、卵形、円形、半円形、クローバー形、多円形、多面体、例えば切断縁部のある円の一部のような全体的に丸みを帯びた形状、または丸みを帯びた角を有する長方形のような、丸みを帯びた縁部を有する長方形を有するいずれの形状も意味する。それは単一のリング形状であってもよい。

より好ましくは、導電性コネクタは、コネクタをアンテナに取り付けるプロセス中に安定性を得るために、およびケーブルのいかなる移動も回避することによってガラスパネルの寿命までケーブルを安定させるために２つの足部を含む。

本発明によれば、導電性コネクタは、足部間に設けられた拡張領域の少なくとも一部を含む。拡張領域の少なくとも一部が足部間に設けられている場合、拡張領域の形状はＵ字型またはＴ字型である。Ｕ字型とは、２つの足部を接続する一種のブリッジを意味する。Ｔ字型とは、実質的に垂直な部分を有する一種のブリッジを意味する。この種の形状の利点は、高い安定性を有する対称的なコネクタを有することである。

本発明によれば、ケーブルをコネクタに保持するための機械的固定要素が設けられる。それらは、好ましくは拡張領域に固定される。好ましくは、機械的固定要素は、プロセス所要時間を短縮しかつかしめ工程後のケーブルの移動を回避するために、ケーブルをコネクタにかしめるためのかしめ要素である。

好ましくは、機械的固定要素は拡張領域と同じ組成を有し、拡張領域と同一部品として製造されていると好ましい。

より好ましくは、ケーブルの機械的固定による拡張領域の変形を回避するために、機械的固定要素は、導電性コネクタの拡張領域の少なくとも１つの縁部に固定される。

より好ましくは、拡張領域との不安定な同軸ケーブルの接続による挙動の揺らぎを排除するために、機械的固定要素は、導電性コネクタの拡張領域の反対側の縁部に固定される。

本発明の一実施形態では、導電性コネクタは３つの機械的固定要素を含み、機械的固定要素のうちの２つが同軸ケーブルのシールドに電気的に接続され、かつ導電性コネクタの拡張領域の反対側の縁部に固定され、および機械的固定要素のうちの１つが同軸の絶縁層に固定される。この特徴により、電気的接続を確保し、拡張領域との不安定な同軸ケーブルの接続による挙動の揺らぎを排除することができる。

本発明はまた、同軸ケーブルを導電性コネクタに保持するための少なくとも２つの機械的固定要素を含むコネクタに関する。

本発明によれば、コネクタは、好ましくは、機械的固定要素を固定するための少なくとも拡張領域と、鉛フリーはんだによってアンテナに接合するための拡張領域に接続された１つの足部とを含む。

本発明によれば、コネクタは、好ましくは２つの足部を含む。

本発明によれば、コネクタは、好ましくは、導電性コネクタの拡張領域の少なくとも１つの縁部に固定される機械的固定要素を含む。

本発明の別の実施形態によれば、本発明によるアンテナを含むアセンブリが提供された車両または建物は、リピータシステムを装備されてもよい。リピータシステムは、典型的に、ネットワークのベースステーションと通信可能である、建物または車両の外側に配置されたアンテナと、ユーザ端末と通信可能である、建物または車両の内側に配置されたアンテナと、他方のアンテナに向けられたアンテナの一方によって受信された信号を（増幅および再生する可能性によって）再送することにより、アンテナ間の界面として機能するように提供された再送手段とを含む。そのようなリピータシステムは、ネットワーク範囲が建物または車両の内側に拡張されるため、建物または車両の内側のユーザが良好なネットワーク範囲を有し得ることを可能にすることが理解され得る。モバイル電気通信ネットワークのベースステーションとユーザ端末との間のやりとりを中継するためのリピータシステムは、ベースステーションと通信できる外部アンテナと、外部アンテナに接続された再送手段とを含み、再送手段は、外部アンテナと、ユーザ端末と通信できる内部アンテナとの間の界面として機能するように設計され、他方のアンテナに向けられたアンテナの一方によって受信された信号を再送する。

アンテナは、高周波多帯域アンテナである。本発明の範囲を限定しない単なる例として、本出願人は、以下の３種類の周波数帯域で上に記載した形状のアンテナを設計したことを証する。
− Ｂ１：６９０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ
− Ｂ２：１７１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚ
− Ｂ３：２５００ＭＨｚ〜２７００ＭＨｚ

Claims (8)

1. ガラスパネル（３０）に印刷されるように配置されている、２つの２次元部品で構成される多帯域アンテナであって、２つの部品（１、２）がそれぞれデータ伝送同軸ケーブルの中心ピン（２７）およびシールド（２５、２６）に接続される、２つの２次元部品で構成される多帯域アンテナにおいて、
   − 前記２つの部品（１、２）が略矩形の形状を有し、かつ互いに対して長手方向に移動され、互いに隣接する前記２つの部品の２つのそれぞれの側（４、７）が、それぞれ互いに向き合う大きい横断方向凹部（１１）および対応する横断方向突出部（１２）を含むこと、
   − 前記突出部（１２）を含む前記部品（２）が、前記凹部（１１）を含む前記部品（１）の、前記凹部（１１）に隣接する短い横断方向フィンガ（１４）に面する薄い長手方向アーム（１３）を前記突出部に隣接して含むこと、および
   − 前記凹部（１１）とその隣接する横断方向フィンガ（１４）とが設けられた前記アンテナの前記部品（１）が、前記大きい凹部（１１）の他方側において、かつ前記突出部（１２）を有する前記他方の部品（２）に面する前記部品の長手方向側に沿って、細い歯（１８）の両側に２つの横断方向の狭い凹部（１６、１７）を含むことを特徴とする、２つの２次元部品で構成される多帯域アンテナ。
2. 前記横断方向フィンガ（１４）が設けられた前記アンテナの前記部品（１）が、前記横断方向フィンガ（１４）と反対の横断方向側（６）において、大きい長手方向凹部（１９）を含む、請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記アンテナの前記２つの部品（１、２）が、前記アンテナの電気的機能を変えることなく材料を節約するための穴（２０、２１）を含む、請求項１または２に記載のアンテナ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンテナが印刷された透明シート（２２）を含むガラスパネル。
5. 前記透明シートがガラスシートである、請求項４に記載のガラスパネル。
6. 前記ガラスパネルが自動車のガラスである、請求項４または５に記載のガラスパネル。
7. 前記ガラスパネルが後部窓、側部窓またはフロントガラスパネルである、請求項６に記載のガラスパネル。
8. 前記透明シートがプラスチックのシートである、請求項４に記載のガラスパネル。