WO2004105180A2 - Fahrzeugantenne - Google Patents

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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/44—Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect
    • H—ELECTRICITY
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a vehicle antenna according to the preamble of claim 1.
  • the edge parts of the pane mentioned have a so-called black print made of non-conductive material, which, with its completely blackened surface, hides the antennas so that they do not appear visually disruptive and do not provide third parties with information about their existence or any existing give devices operated together with the antennas.
  • a privacy screen consisting of a black print attached to the edge of the pane and a gray print adjoining it towards the center of the pane, which as a raster-like, blackened area from black print to the center of the pane has increasingly larger recesses and thereby has an optical appearance forms smooth transition.
  • the antenna structures in these privacy screens - just as with pure black printing - are arranged within the completely blackened area and thus close to the metallic body. There- however, the electrical adaptation of the antenna is reduced to an intolerable extent for many applications.
  • the object of the invention is therefore to develop a vehicle antenna of the type mentioned at the outset in such a way that the antenna structure is completely covered by the privacy screen and is therefore invisible and, at the same time, good electrical adaptation values of the antenna are achieved in the simplest and cheapest possible way.
  • the antenna structure is thus completely invisible, as in the known arrangement on black printing, but the disruptive influence of the metal body on the antenna adaptation is substantially improved due to the greater distance from the body made possible by the arrangement of the antenna structure in gray printing.
  • the greatest possible distance is limited by the required area of the conductors of the antenna structure on the one hand and the intermediate areas that become smaller towards the center of the pane on the other.
  • the degree of freedom with regard to the shape of the antenna structure is limited in principle in the solution according to the invention in comparison to the arrangement on black printing, but enables all practical practical configurations and is considerably greater in comparison with the direct arrangement in the viewing area of vehicle windows.
  • the invention can of course also be used when the screen surface consists only of a gray print, provided this is large enough to allow a sufficient distance between the antenna structure and the body with regard to the desired electrical adaptation of the vehicle antenna.
  • Advantageous designs, refinements and developments of the invention are specified in the subclaims.
  • the antenna structure does not have to be black; rather it is invisible from the outside regardless of the color of the alite structure applied to the screen. This enables an optimal selection of materials for the antenna structure with regard to its electrical and mechanical properties and the costs.
  • a rational and stable position-exact and exact attachment of the antenna structure on the screen surface according to claim 3 consists in printing it (for example in the screen printing process).
  • Claims 4 and 5 specify two alternative options for the formation of the antenna structure.
  • the intermediate surfaces available in the area of the gray print for covering the antenna structure are optimally utilized with the advantage of a large antenna surface and the lowest possible contact resistance of the intermediate surfaces in their narrow regions and thus overall low losses.
  • relatively small manufacturing tolerances are to be maintained in the successive manufacturing steps of applying the privacy screen to the pane and the antenna structure to the privacy screen so that the antenna structure is really completely optically covered by the intermediate surfaces.
  • secure coverage is also provided with relatively coarse tolerances of the two production steps mentioned (e.g. screen printing process) with regard to accurate mutual positioning achieved.
  • the recesses of the gray print can have any different shapes.
  • Practical tests have shown that, in particular, the shapes and combinations thereof (for example square recesses with rounded corners) appear inconspicuously in an advantageous manner and are easy to manufacture and are particularly suitable for practically sensible designs of antenna structures.
  • the structures specified in claims 9 and 10 are much better suited for invisible arrangement even in areas of the gray dirt that are far from the body. They also have the advantage of an additional inductance, which can be used to improve the decoupling from other independent window antennas (e.g. heating conductor antennas in vehicle rear windows). Finally, the meandering or sawtooth-shaped design causes an electrical extension of the antenna, which therefore requires a shorter length for the same frequency range.
  • a design specified in spoke 11 not only achieves a low contact resistance of the antenna conductor in the area of the narrow intermediate surfaces, but also high contact reliability.
  • FIG. 1 is a perspective view of a vehicle with a screen in the edge area of the rear window
  • Fig. 2 - a schematic view of the privacy screen
  • Fig. 3 - a schematic view of this privacy screen without blackening and therefore visible vehicle antenna.
  • the vehicle antenna consists of an antenna structure formed by an approximately meandering conductor track 2 and a feed conductor track 3 which is connected to a receiver connection cable 4.
  • the all-antenna structure is applied by screen printing to the surface of a non-conductive screen surface 7 facing the interior of the vehicle 5 with a metal body 6, which is printed on the inside of the rear window 8 of the vehicle 5.
  • the privacy screen 7 consists of a black print 9 running along the edge of the pane and a gray print 10 adjoining it towards the center of the pane.
  • the black print 9 consists of a completely blackened area, while the gray print 10 is designed as a blackened area broken open by square recesses 11 with rounded corners is, the row-shaped recesses 11 become larger towards the center of the window, resulting in a visually smooth transition from black printing 9 to the rear window 8.
  • the recesses 11 of adjacent rows are arranged offset from one another and, in the outer rows facing the center of the pane, each protrude into the space between adjacent recesses of the next row due to their size.
  • the conductor track 2 of the antenna structure runs in a meandering manner between the two outermost rows of recesses 11 of the gray print 10 and thus at a maximum distance from the roof edge 12 of the metallic body surface 6 (here the roof surface of the vehicle 5), which thus has the least possible interference with the antenna structure , so that the best possible electrical adaptation of the vehicle antenna 1 is achieved.
  • the width of the conductor track 2 is dimensioned such that it corresponds to the smallest distance between two recesses 11 of adjacent rows. Due to this greatest possible width in the narrow areas of the intermediate surface 13, the intermediate surface 13 available for covering the antenna structure is optimally utilized without the antenna structure being visible in recesses 11. In addition, a large antenna area and a low transition resistance of the intermediate surfaces 13 are achieved in their narrow areas.
  • the conductor track 2 could be enlarged in the wider areas of the intermediate surfaces 13 until they also adjoin the recesses 11 of the next row (s). This would involve a further enlargement of the antenna area but also an undesirable reduction in the distance to the body.
  • the described configuration of the sample embodiment represents a favorable compromise with which both an adequate antenna efficiency and a good electrical adaptation are achieved.
  • the meandering shape of the conductor track 2 achieves an electrical extension of the antenna, which can be shorter compared to a straight antenna conductor at the same frequency.
  • the meandering structure has a higher inductance, which brings about better decoupling from a heating conductor antenna 14 likewise attached to the rear window 8.

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Abstract

Meinem Fahrzeug (5) ist im Randbereich einer Scheibe (8) eine einen vollständig undurchsichtigen Schwarzdruck (9) sowie einen sich daran zur Scheibenmitte hin anschliessenden, durch Ausnehmungen (11) rasterartig durchbrochenen Graudruck (10) aufweisende Sichtschutzfläche (7) vorgesehen, auf deren zum Fahrzeuginneren weisenden Seite eine aus einer Antennenstruktur (2) und einer Zuleitung (3) bestehende Fahrzeugantenne (1) angebracht ist. Erfindungsgemäss ist die Antennenstruktur (2) wenigstens teilweise im Bereich des Graudrucks (10) angeordnet und derart ausgebildet, dass sie von der durch die Ausnehmungen (11 ) gebildeten Zwischenfläche (13) vollständig abgedeckt ist. Dadurch ist auf einfache Weise erreicht, dass unter Wahrung des Vorteils der Unsichtbarkeit der Antenne von aussen ein grösserer Abstand der Antennenstruktur von der Karosserie und damit eine günstigere elektrische Antennenanpassung erreicht ist. Weitere Vorteile ergeben sich aus den in den Unteransprüchen beschriebenen Aus- bzw. Weiterbildungen der Erfindung.

Description

Fahrzeugantenne
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugantenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der DE 44 03 643 AI ist es bekannt, Antennen in Kehlungen oder Kalotten von metallischen Fahrzeugkarosserien insbesondere im oberen Randbereich von zur Aufnahme von Scheiben bestimmten Karosserieöffnungen anzuordnen. Bei montierten Scheiben sind die Kehlungen oder Kalotten und damit auch die Antennen von den zugeordneten oberen Randteilen der Scheiben überdeckt und dadurch mechanisch geschützt sowie feuchtigkeitsdicht angebracht.
Die genannten Scheiben-Randteile weisen an ihrer Innenseite einen sogenannten Schwarzdruck aus nicht leitendem Material auf, der mit seiner vollständig geschwärz- ten Fläche die Antennen verdeckt, so dass sie optisch nicht störend in Erscheinung treten und Dritten keinen Aufschluss über ihre Existenz sowie etwa vorhandene, zusammen mit den Antennen betriebene Geräte geben.
Zum gleichen Zweck ist es auch bekannt, Antennenstrukturen direkt auf den Schwarz- druck anzubringen.
Aufgrund des starken Kontrastunterschieds zwischen dem Scheibenglas und dem Schwarzdruck ist dieser in störender Weise optisch auffällig. Zur Vermeidung dieses Effekts ist es weiterhin bekannt, eine Sichtschutzfläche vorzusehen, die aus einem am Scheibenrand angebrachtem Schwarzdruck und einem sich daran zur Scheibenmitte hin anschließenden Graudruck besteht, welcher als rasterartig durchbrochener geschwärzter Bereich vom Schwarzdruck zur Scheibenmitte hin zunehmend größere Ausnehmungen aufweist und dadurch einen optisch weichen Übergang bildet. Zur vollständigen optischen Abdeckung sind die Antennenstrukturen bei diesen Sicht- schutzflächen - ebenso wie bei reinen Schwarzdrucken - innerhalb der vollständig geschwärzten Fläche und somit nahe an der metallischen Karosserie angeordnet. Da- durch ist jedoch die elektrische Anpassung der Antenne in für viele Anwendungsfälle untragbarem Maße verringert.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fahrzeugantenne der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Antennenstruktur vollständig von der Sichtschutzfläche abgedeckt und damit unsichtbar ist und zugleich auf möglichst einfache und kostengünstige Weise gute elektrische Anpassungswerte der Antenne erreicht sind.
Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Damit ist die Antennenstruktur, wie bei der bekannten Anordnung auf dem Schwarzdruck auch, vollständig unsichtbar, der störende Einfluss der Metallkarosserie auf die Antennenanpassung jedoch aufgrund des durch die Anordnung der Antennenstruktur im Graudruck ermöglichten größeren Abstandes von der Karosserie wesentlich verbes- seit.
Der größtmögliche Abstand ist dabei begrenzt durch die erforderliche Fläche der Leiter der Antennenstruktur einerseits und den zur Scheibenmitte hin kleiner werdenden Zwischenflächen andererseits.
Der Freiheitsgrad bezüglich der Formgebung der Antennenstruktur ist bei der erfindungsgemäßen Lösung im Vergleich zur Anordnung auf dem Schwarzdruck zwar prinzipiell eingeschränkt, ermöglicht aber alle praktisch sinnvollen Gestaltungen und ist im Vergleich zur direkten Anordnung im Durchsichtbereich von Fahrzeugscheiben erheblich größer.
Die Erfindung ist selbstverständlich auch dann anwendbar, wenn die Sichtschutzfläche nur aus einem Graudruck besteht, sofern dieser groß genug ist, um einen hinsichtlich der angestrebten elektrischen Anpassung der Fahrzeugantenne ausreichenden Abstand der Antennenstruktur von der Karosserie zu ermöglichen. Vorteilhafte Ausführungen, Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einer Ausführung gemäß Anspruch 2 muss die Antennenstruktur nicht schwarz sein; vielmehr ist sie unabhängig von der Farbe der auf die Sichtschutzfläche aufgebrachten Alitennenstruktur von außen unsichtbar. Dadurch ist eine optimale Materialauswahl für die A itennenstruktur hinsichtlich ihrer elektrischen und mechanischen Eigenschaften sowie der Kosten ermöglicht.
Eine ebenso rationelle wie dauerhaft lagestabile und -exakte Anbringung der Antennenstruktur auf der Sichtschutzfläche besteht gemäß Anspruch 3 darin, sie (etwa im Siebdruckverfahren) aufzudrucken.
In den Ansprüchen 4 und 5 sind zwei alternative Möglichkeiten für die Ausbildung der Antennenstruktur angegeben.
Bei einer Ausführung nach Anspruch 4 sind die im Bereich des Graudrucks für die Abdeckung der Antennenstruktur zur Verfügung stehenden Zwischenflächen optimal ausgenutzt mit dem Vorteil einer großen Antennenfläche sowie dem geringstmöglichen Übergangswiderstands der Zwischenflächen in ihren schmalen Bereichen und damit insgesamt geringen Verlusten. Allerdings sind dabei relativ kleine Fertigungstoleranzen bei den nacheinander erfolgenden Fertigungsschritten des Aufbringens der Sichtschutzfläche auf die Scheibe und der Antennenstruktur auf die Sichtschutzfläche einzuhalten, damit die Antennenstrul tur von den Zwischenflächen wirklich vollständig optisch abgedeckt ist. Demgegenüber ist bei einer Ausfuhrung nach Anspruch 5 eine sichere Abdeckung auch bei verhältnismäßig groben Toleranzen der beiden genannten Fertigungsschritte (z.B. Siebdruckverfahren) bezüglich der. genauen gegenseitigen Positionierung erzielt.
Die Ausnehmungen des Graudrucks können im Prinzip beliebige unterschiedliche Formen aufweisen. Im Hinblick auf eine möglichst geringe störende optische Auffälligkeit ist es jedoch gemäß Anspruch 6 zweckmäßig, für alle Ausnehmungen eines Graudrucks lediglich eine Form vorzusehen. Praktische Versuche haben ergeben, dass insbesondere die in den Ansprüchen 7 und 8 angeführten Formen sowie Kombinationen davon (beispielsweise quadratische Ausnehmungen mit abgerundeten Ecken) in vorteilhafter Weise unauffällig wirken sowie unkompliziert herstellbar und für praktisch sinnvolle Ausbildungen von Antennen- Strukturen besonders geeignet sind.
Im Vergleich zu Antennenstrukturen mit geraden (gestreckten) Leitern eignen sich die in den Ansprüchen 9 und 10 angegebenen Strukturen wesentlich besser zur unsichtbaren Anordnung auch in weit von der Karosserie entfernten Bereichen des Graudracks. Außerdem weisen sie den Vorteil einer zusätzlichen Induktivität auf, mit der etwa die Entkopplung von anderen unabhängigen Scheibenantennen (z.B. Heizleiterantennen in Fahrzeug-Heckscheiben) verbessert werden kann. Schließlich bewirkt die mäander- oder sägezahnförmige Ausbildung eine elektrische Verlängerung der Antenne, die somit bei gleichem Frequenzbereich eine geringere Länge benötigt.
Durch eine in Ansprach 11 angegebene Ausbildung ist nicht nur ein geringer Übergangswiderstand des Antennenleiters im Bereich der schmalen Zwischenflächen erreicht sondern auch eine hohe Kontaktsicherheit.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in den Figuren weiter erläutert. Es zeigen ausschnittsweise:
Fig. 1 - eine perspektivische Darstellung eines Fahrzeuges mit im Randbereich der Heckscheibe angeordneter Sichtschutzfläche,
Fig. 2 - eine Prinzipansicht der Sichtschutzfläche und
Fig. 3 - eine Prinzipansicht dieser Sichtschutzfläche ohne Schwärzung und dadurch sichtbarer Fahrzeugantenne.
Die Fahrzeugantenne besteht aus einer durch eine etwa mäanderförmige Leiterbahn 2 gebildeten Antennenstruktur und einer Zuleitungs-Leiterbahn 3, die mit einem Empfängeranschlusskabel 4 verbunden ist. Die Alltennenstruktur ist im Siebdruckverfahren auf der dem Innenraum des Fahrzeugs 5 mit Metallkarosserie 6 zugewandten Fläche einer nicht leitenden Sichtschutzfläche 7 aufgebracht, die im Randbereich der Heckscheibe 8 des Fahrzeugs 5 auf deren Innen- seite aufgedruckt ist.
Die Sichtschutzfläche 7 besteht aus einem am Scheibenrand entlang verlaufenden Schwarzdruck 9 und einem sich daran zur Scheibenmitte hin anschließenden Graudruck 10. Der Schwarzdruck 9 besteht aus einer vollständig geschwärzten Fläche, während der Graudruck 10 als rasterartig von quadratischen Ausnehmungen 11 mit gerundeten Ecken durchbrochener geschwärzter Bereich ausgebildet ist, wobei die reihenförmig angeordneten Ausnehmungen 11 zur Scheibenmitte hin größer werden, wodurch sich ein optisch weicher Übergang vom Schwarzdruck 9 zur Heckscheibe 8 ergibt. Die Ausnehmungen 11 benachbarter Reihen sind gegeneinander versetzt angeordnet und ragen in den äußeren, zur Scheibenmitte hin weisenden Reihen aufgrund ihrer Größe jeweils in den Zwischenraum benachbarter Ausnehmungen der jeweils nächsten Reihe hinein. Die Leiterbahn 2 der Antennenstruktur verläuft mäanderförmig zwischen den beiden äußersten Reihen von Ausnehmungen 11 des Graudrucks 10 und somit in einem maximalen Abstand von der Dachkante 12 der metallischen Karosseriefläche 6 (hier der Dachfläche des Fahrzeugs 5), die somit den geringstmöglichen Störeinfluss auf die Antennenstruktur hat, so dass insoweit die bestmögliche elektrische Anpassung der Fahrzeugantenne 1 erreicht ist. Außerdem ist die Breite der Leiterbahn 2 so bemessen, dass sie den geringsten Abstand zweier Ausnehmungen 11 benachbarter Reihen entspricht. Durch diese größtmögliche Breite in den schmalen Bereichen der Zwischenfläche 13 ist die zur Abdeckung der Ai tennenstruktur zur Verfugung stehende Zwischenfläche 13 optimal ausgenützt, ohne dass die Antennenstruktur in Ausnehmungen 11 sichtbar wird. Darüber hinaus ist hierdurch eine große Antennenfläche sowie ein geringer Übergangs widerstand der Zwischenflächen 13 in ihren schmalen Bereichen erreicht. Die Leiterbahn 2 könnte in den breiteren Bereichen der Zwischenflächen 13 noch so weit vergrößert werden bis sie auch an die Ausnehmungen 11 der nächsten Reihe(n) angrenzen. Damit wäre, zwar eine weitere Vergrößerung der Antennenfläche aber andererseits auch eine unerwünschte Verringerung des Abstands zur Karosserie verbun- den. Die beschriebene Ausbildung des Ausfülirungsbeispiel stellt demgegenüber einen günstigen Kompromiss dar, mit dem sowohl ein ausreichender Antennenwirkungsgrad als auch eine gute elektrische Anpassung erzielt ist.
Durch die Mäanderform der Leiterbahn 2 ist eine elektrische Verlängerung der Anten- ne erreicht, die dadurch im Vergleich zu einem gestreckten Antennenleiter bei gleicher Frequenz kürzer bemessen sein kann. Überdies weist die mäanderförmige Struktur eine höhere Induktivität auf, welche eine bessere Entkopplung von einer ebenfalls an der Heckscheibe 8 angebrachten Heizleitertantenne 14 bewirkt.
Bezugszeichenliste
I - Fahrzeugantenne 2 - Leiterbahn der Antennenstruktur
3 - Zuleitungsleiterbahn
4 - Empfängeranschlusskabel
5 - Fahrzeug
6 - Metallkarosserie 7 - Sichtschutzfläche
8 - Heckscheibe
9 - Schwarzdruck
10 - Graudruck
I I - Ausnehmungen des Graudrucks 12 - Dachkante der Metallkarosserie
13 - Zwischenfläche
14 - Heizleiterantenne

Claims

Patentansprtiche
1. Fahrzeugantenne (1) mit wenigstens einer Antennenstruktur (2), die an einer in einer Öffnung einer metallischen Fahrzeugkarosserie (6) angebrachten Fahrzeugscheibe (8) angeordnet ist, welche in einem Randbereich eine Sichtschutzfläche (7) aus nicht leitendem Material aufweist, die aus einem Schwarzdruck (9) und einem sich daran zur Scheibenmitte hin anschließenden Graudruck (10) besteht, wobei der Schwarzdruck (9) als vollständig geschwärzter Bereich und der Graudruck (10) als rasterartig durchbrochener geschwärzter Bereich mit zur Scheibenmitte hin zunehmend größeren Ausnehmungen (11) und entsprechend kleiner werdenden Zwischenflächen (13) ausgebildet ist, und wobei die Antennenstruktur (2) auf der Sichtschutzfläche (7) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstruktur (2) wenigstens teilweise im
Bereich des Graudrucks (10) angeordnet und derart ausgebildet ist, dass sie von den Zwischenflächen (13) vollständig abgedeckt ist.
2. Fahrzeugantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen- Struktur (2) auf der dem Fahrzeuginneren zugewandten Innenseite der Sichtschutzfläche (7) angeordnet ist.
3. Fahrzeugantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstruktur (2) auf die Sichtschutzfläche (7) aufgedruckt ist.
4. Fahrzeugantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstruktur (2) aus wenigstens einer Leiterbahn (2) besteht, welche zumindest an den Ausnehmungen (11) mit dem geringsten gegenseitigen Abstand angrenzt.
5. Fahrzeugantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstruktur (2) aus wenigstens einer Leiterbahn (2) besteht, die von den Ausnehmungen (11) des Graudrucks (10) beabstandet ist.
6. Fahrzeugantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle Ausnehmungen (11) eines Graudrucks (10) die gleiche Form aufweisen.
7. Fahrzeugantenne nach Ansprach 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmun- gen (11) rechteckig, insbesondere quadratisch sind.
8. Fahrzeugantenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (11) kreisförmig sind.
9. Fahrzeugantenne nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Leiterbahn (2) mäanderförmig ausgebildet ist.
10. Fahrzeugantenne nach dem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Leiterbahn (2) sägezahnförmig ausgebildet ist.
11. Fahrzeugantenne nach dem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die schmalen Bereiche der Zwischenflächen (13) zwischen den Ausnehmungen (11) mit dem geringsten gegenseitigen Abstand möglichst kurz und breit sind.
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