DE4237818C2

DE4237818C2 - Scheibenantenne für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4237818C2
Application number: DE4237818A
Authority: DE
Inventors: Gerd Sauer
Original assignee: Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH
Current assignee: Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 1992-11-10
Filing date: 1992-11-10
Publication date: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2012-11-11
Also published as: ES2146604T3; PT597757E; DE69328339T2; DE69328339D1; EP0597757A2; DE4237818A1; DE4237818C3; ATE191816T1; JPH06199184A; EP0597757B1; US6198447B1; EP0597757A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenantenne für Kraftfahrzeuge, bei der auf der Oberfläche oder innerhalb einer Autoglasscheibe ein Antennenleiter angeordnet ist, dessen mit dem Mittelleiter eines Koaxialkabels verbundener Antennenfußpunkt in der Nähe einer im Randbereich der Glasscheibe auf dieser angeordneten und mit dem Mantel des Koaxialkabels verbundenen leitfähigen Fläche angeordnet ist.

Antennenstrukturen dieser Art eignen sich insbesondere als Sendeantennen für den Funkbetrieb, beispielsweise als Antennen für den Funktelefonverkehr im Digital-Netz. Damit die Sendeleistung von der Antenne abgestrahlt wird, müssen solche Antennen präzise abgestimmt sein. Sie benötigen zu diesem Zweck eine definierte Bezugsebene, auf die alle elektrischen Parameter bezogen werden. Als Bezugsebene wird deshalb eine streifenförmige elektrisch leitende Schicht unmittelbar auf dem Randbereich der Glasscheibe angeordnet.

Eine Antennenstruktur dieser Art ist aus der WO 88/09569 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Antenne, die als Funkantenne vorzugsweise für den Frequenzbereich von 890 bis 960 MHz vorgesehen ist, besteht der Antennenleiter aus einem geradlinigen Leiter mit freiem Ende, der vom Rand der Glasscheibe aus in das Sichtfeld der Glasscheibe hineinragt. Der Antennenleiter und die als Bezugsebene wirkende leitfähige Fläche können wie die Heizleiter von Heizscheiben auf der dem Innenraum des Fahrzeugs zugewandten Oberfläche der Glasscheibe aufgedruckt und eingebrannt sein.

Eine Scheibenantenne der gattungsgemäßen Art ist auch aus der EP 0500380 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Scheibenantenne hat der Antennenleiter mehrere in einem gemeinsamen Scheitelpunkt mündende Arme. Der Scheitelpunkt bildet den Antennenfußpunkt und ist in der Nähe einer auf der Glasscheibe in Randnähe angeordneten leitfähigen Fläche angeordnet, die die elektrische Bezugsebene darstellt. Der Antennenleiter und die als Bezugsebene dienende leitfähige Fläche können wiederum nach dem Druckverfahren auf derselben Oberfläche der Glasscheibe angeordnet sein.

Diese bekannten Antennenstrukturen zeigen immer noch eine gewisse Abhängigkeit der Resonanzfrequenz von den Materialien der Glasscheibe und von den geometrischen Toleranzen beim Einbau der Glasscheibe. Es ist daher auch bei diesen bekannten Antennen weiterhin erforderlich, sie nach dem Einbau erneut abzustimmen, wenn sie einen optimalen Wirkungsgrad aufweisen sollen.

Aus der DE 36 30 519 A1 ist eine Fensterscheibenantenne insbesondere für den UKW-Rundfunkempfang bekannt, bei der der Antennenleiter in Form einer Schleife mit zwei parallelen Leiterteilen ausgebildet ist, die parallel zu einem Teil des metallischen Fensterrahmens verlaufen. Die beiden Enden der Leiterschleife sind über Verbindungsleitungen mit einer in der Nähe des metallischen Rahmens angebrachten Antennenanschlußeinheit verbunden, die ihrerseits mit dem metallischen Rahmen verbunden ist, und von der eine aus einem Koaxialkabel bestehende Ausgangsleitung zum Rundfunkempfänger geführt ist. Bei dieser bekannten Scheibenantenne ist der schleifenförmige Antennenleiter nur ein Teil einer komplexen Antennenstruktur, bei der die verschiedenen Teile in gezielter Weise zusammenwirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenantenne der eingangs genannten Art dahingehend weiter zu verbessern, daß die Abhängigkeit der Resonanzfrequenz von den verwendeten Materialien und von den geometrischen und mechanischen Toleranzen der Glasscheibe und des Fensterrahmens der Fahrzeugkarosserie weiter verringert und die Fußpunktimpedanz der Antenne auf das weiterführende Koaxialkabel präzise abgestimmt wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Antennenleiter die Form einer Schleife aufweist, deren eines Ende den Antennenfußpunkt bildet und deren anderes Ende auf oder innerhalb der Glasscheibe unmittelbar mit der leitfähigen Fläche versehen ist.

Der Antennenleiter der erfindungsgemäßen Antennenstruktur ist also als Faltunipol ausgebildet, dessen eines Ende unmittelbar mit der das Bezugspotential bildenden leitfähigen Fläche verbunden ist. Die erfindungsgemäße Antennenstruktur ist wesentlich unempfindlicher gegen Einbautoleranzen, weil sie infolge ihrer unmittelbaren Verbindung mit der leitfähigen Fläche eindeutig geerdet ist. Sie hat darüber hinaus den Vorteil, daß sie infolge der Möglichkeit, die Schleifenbreite zu variieren, den zusätzlichen Freiheitsgrad einer Impedanzanpassung über die Schleifenbreite aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von verschiedenen Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.

Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Heckscheibe aus Einscheibensicherheitsglas mit einer auf einer Oberfläche aufgedruckten und eingebrannten Antennenstruktur;

Fig. 2 eine Ausschnittvergrößerung aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Windschutzscheibe aus Verbundglas mit einem eingelegten Antennendraht in der Ansicht, und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.

In Fig. 1 und 2 ist eine monolithische thermisch vorgespannte Glasscheibe 1, die als Heckscheibe Verwendung findet, mit einer Heizleiterstruktur versehen. Die Heizleiterstruktur umfaßt eine Reihe von Heizleitern 2, die sich quer über die Glasscheibe erstrecken, sowie zwei seitlich am Rand der Glasscheibe angeordnete Sammelleiter 3, 4. Heizleiter 2 und Sammelleiter 3, 4 bestehen aus einer elektrisch leitenden Einbrennfarbe, sogenanntem Leitsilber, das mit Hilfe des Siebdruckverfahrens auf die Glasoberfläche aufgedruckt und im Zuge des Biege- und/oder des Vorspannprozesses in die Glasoberfläche eingebrannt wurde.

Im oberen Bereich der Glasscheibe 1 ist zusätzlich zu der Heizleiterstruktur ohne Verbindung mit dieser eine für den Funkbetrieb bei einer Frequenz im 900 MHz-Bereich geeignete Antennenstruktur angeordnet. Diese Antennenstruktur besteht aus demselben Material wie die Heizleiter 2 und die Sammelschienen 3, 4 und wird im gleichen Druckvorgang wie diese auf die Glasoberfläche aufgedruckt und ebenfalls bei der Biege- bzw. Vorspanntemperatur eingebrannt. Die Antennenstruktur besteht aus dem schleifenförmig angeordneten etwa 0,5 mm breiten Antennenleiter 6 mit dem Antennenfußpunkt 7 in Form einer verbreiterten Fläche, mit der der Mittelleiter des als Koaxialkabels ausgebildeten Zuleitungskabels verbunden wird. Die Länge L der Leiterschleife beträgt beispielsweise 120 mm, während die Breite B der Leiterschleife, das heißt der Abstand der beiden parallel zueinander angeordneten geradlinigen Leiterabschnitte, etwa 10 min beträgt. Der schleifenförmige Antennenleiter 6 ist im dargestellten Feld in einem oberen Eckbereich der Glasscheibe 1 unter einem Winkel von etwa 45 Grad zur Horizontalen angeordnet, doch kann er selbstverständlich an jeder anderen Stelle der Glasscheibe angeordnet und grundsätzlich unter einem beliebigen Winkel zur Horizontalen ausgerichtet sein. Wenn es die Verhältnisse gestatten, ist der Antennenleiter 6 vorzugsweise unter einem rechten Winkel zur Horizontalen ausgerichtet.

Das elektrische Gegengewicht zu dem als Faltunipol ausgebildeten Antennenleiter 6 bildet die leitfähige Fläche 8, die ebenfalls aus der gleichen elektrisch leitenden Einbrennfarbe besteht wie die Heizleiter 2 und der Antennenleiter 6, und die gleichfalls in demselben Verfahrensschritt aufgebracht wurde wie die anderen leitenden Strukturen auf der Glasoberfläche. Die leitfähige Fläche 8 besteht aus einem 1 bis 3 cm breiten Streifen entlang des Scheibenrandes. Die Länge l dieser streifenförmigen Fläche 8 ist nicht kritisch, sollte zweckmäßigerweise aber wenigstens etwa 120 mm betragen. Etwa in der Mitte weist die leitfähige Fläche 8 einen zur Scheibenfläche hin gerichteten flächigen Vorsprung 9 auf, der am Ende eine kreisringförmige Fläche 10 bildet. Die kreisringförmige Fläche 10 ist mit einem radial ausgerichteten Schlitz 11 versehen, innerhalb dessen der Antennenleiter 6 angeordnet ist, dessen Fußpunkt 7 innerhalb der kreisförmigen Fläche 10 konzentrisch zu dieser angeordnet ist. Der Endbereich 6′ des schleifenförmigen Antennenleiters 6 ist mit dem flächigen Vorsprung 9 der Leitfläche 8 verbunden.

Die Heizleiterstruktur und die Antennenleiterstruktur befinden sich auf der dem Fahrgastraum zugewandten Seite der Glasscheibe. Wenn die Glasscheibe nach der heute weitgehend üblichen Klebetechnik im Fensterrahmen der Autokarosserie eingebaut wird, steht die leitfähige Fläche 8 mit der Kleberraupe, und über die Kleberraupe mit dem metallischen Befestigungsflansch der Autokarosserie in großflächiger Verbindung. Da die zur Zeit üblichen Klebermassen eine gewisse elektrische Leitfähigkeit aufweisen, ist auf diese Weise die Leitfläche 8 mit der Karosserie elektrisch leitend verbunden. Auf diese Weise ist die Antenne unmittelbar an die Karosserie angebunden.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Verbundglasscheibe 15 mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Drahtantenne dargestellt. Die Verbundglasscheibe 15 besteht aus der im eingebauten Zustand nach außen gerichteten Einzelglasscheibe 16, der zum Fahrgastraum hin gerichteten Einzelglasscheibe 17 und der die beiden Einzelglasscheiben 16, 17 miteinander verbindenden thermoplastischen Zwischenschicht 18. Die innere Einzelglasscheibe 17 ist am unteren Rand mit einer Randausnehmung 19 versehen. In der thermoplastischen Zwischenschicht 18 befindet sich ein schleifenförmig, das heißt in Form eines gefalteten Unipols angeordneter Metalldraht 20, dessen beide Enden in den Bereich der Randausnehmung 19 hineinragen. Die Länge L der Drahtschleife 20 richtet sich wiederum nach der Sendefrequenz und beträgt beispielsweise wiederum 120 min, während die Breite B der Drahtschleife 20 wiederum etwa 10 min beträgt.

Entlang des unteren Scheibenrandes ist auf der freien Oberfläche 22 der Verbundglasscheibe eine streifenförmige elektrisch leitende Fläche 23 angeordnet. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Schicht einer elektrisch leitenden Farbe oder elektrisch leitenden Einbrennfarbe handeln. Zweckmäßigerweise wird die elektrisch leitende Fläche 23 jedoch von einer Metallfolie gebildet, die fest und dauerhaft mit der Glasoberfläche 23 verklebt ist. Die Flächenabmessungen der elektrisch leitenden Fläche 23 sind wiederum nicht kritisch, doch sollte die Länge der Metallfolie wenigstens etwa 120 min betragen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Antenne zwar am unteren Scheibenrand angeordnet, doch kann sie selbstverständlich an einer beliebigen Stelle der Verbundglasscheibe angeordnet werden. Es hat sich gezeigt, daß besonders gute Ergebnisse erzielt werden, wenn die Antenne im oberen Randbereich der Verbundglasscheibe angeordnet wird.

Innerhalb der Randausnehmung 19 ist das Ende eines Antennenzuleitungskabels 25 in Form eines Koaxialkabels angeordnet. Das eine Ende der Leiterschleife 20, das heißt der Fußpunkt der Antenne, ist mit dem Mittelleiter 26 des Koaxialkabels verbunden, das andere Ende 20′ mit dem Mantel 27 des Koaxialkabels 25 und der leitenden Fläche 23. Um die elektrische Verbindung des Mantels 27 mit der Metallfolie 23 herzustellen, wird ein Metallfolienstreifen 28 einerseits mit der Metallfolie 23 und andererseits mit dem Mantel 27 des Koaxialkabels 25 durch Löten verbunden. Die Randausnehmung 19 wird anschließend mit einem geeigneten aushärtenden Polymer ausgefüllt und versiegelt, um die Anschlußstelle zu schützen und um das Koaxialkabel 25 an der Glasscheibe zu befestigen.

Im eingebauten Zustand der Verbundglasscheibe steht die elektrisch leitende Fläche 23 wiederum großflächig über die Kleberraupe mit dem Metallrahmen der Karosserie in elektrisch leitender Verbindung, wodurch die Antenne ein eindeutiges Bezugspotential erhält.

Claims

1. Scheibenantenne für Kraftfahrzeuge, bei der auf der Oberfläche oder innerhalb einer Autoglasscheibe ein Antennenleiter angeordnet ist, dessen mit dem Mittelleiter eines Koaxialkabels verbundener Antennenfußpunkt in der Nähe einer im Randbereich der Glasscheibe auf dieser angeordneten und mit dem Mantel des Koaxialkabels verbundenen leitfähigen Fläche angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenleiter (6; 20) die Form einer Schleife aufweist, deren eines Ende den Antennenfußpunkt (7) bildet und deren anderes Ende (6′; 20′) auf oder innerhalb der Glasscheibe unmittelbar mit der leitfähigen Fläche (8; 23) verbunden ist.

2. Scheibenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenleiter (6) und die leitfähige Fläche (8) in derselben Ebene auf der Oberfläche der Glasscheibe (1) angeordnet sind und aus einer elektrisch leitfähigen Einbrennfarbe bestehen.

3. Scheibenantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußpunkt (7) des Antennenleiters (6) innerhalb eines kreisringförmigen Flächenabschnittes (10) der leitfähigen Fläche (8) angeordnet, und der mit dem Fußpunkt (7) verbundene Antennenleiter (6) durch einen Schlitz (11) aus dem kreisringförmigen Flächenabschnitt (10) herausgeführt ist.

4. Scheibenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Verbundglasscheibe (15) der Antennenleiter in Form einer Drahtschleife (20) in der thermoplastischen Zwischenschicht (18), und die leitfähige Fläche (23) im Randbereich der Verbundglasscheibe auf der dem Fahrgastraum zugewandten freien Oberfläche (22) angeordnet sind.

5. Scheibenantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Fläche (23) aus einer mit der Glasoberfläche (22) verklebten Metallfolie besteht.

6. Scheibenantenne nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Antenne ein Antennenanschlußkabel (25) in Form eines Koaxialkabels verbunden ist, wobei der Mittelleiter (26) des Koaxialkabels mit dem einen Ende des Antennenleiters (20), und der Mantel (27) des Koaxialkabels einerseits mit dem anderen Ende (20′) des Antennenleiters (20) und andererseits über einen Metallfolienstreifen (28) mit der leitenden Fläche (23) verbunden ist.

7. Scheibenantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im eingebauten Zustand die leitfähige Fläche (8; 23) über eine die Glasscheibe in der Fensteröffnung befestigende Kleberschicht großflächig mit dem metallischen Fensterrahmen der Fahrzeugkarosserie verbunden ist.