CN101687394A - 减少功能窗的射频干扰 - Google Patents
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Abstract
公开了一种机动车辆,车身中含有窗装配在其中的孔,所述窗包含夹在至少两层中间层材料之间的可切换膜。所述至少两层中间层材料夹在面向车辆外部的优选琉璃的第一层窗材料与面向车辆内部的优选玻璃的第二层窗材料之间。所述可切换膜包含两者都与电源电连接的第一电极和第二电极。所述第一电极与车身上的电接地电容性地连接。
Description
本发明涉及来自内含在机动车窗(glazing)中的可切换膜的干扰的减小,尤其涉及由可切换膜引起的在射频上的干扰的减小。
内含某种功能膜,例如,液晶器件(LCD)或悬浮颗粒器件(SPD)的窗已经成为包括在机动车辆中的抢手产品。这样的窗是可切换的:具有透明或透光状态,可切换到不透明或黑暗状态。可切换膜夹在通常包含两层玻璃和可切换膜夹在其间的两层中间层材料的窗结构内。尤其,可切换窗可以像公开在US 5,111,329中那样,作为采光天窗,或者,在外部,作为采光侧窗,或在内部,在驾驶室与乘客室之间,作为保密玻璃得到应用。
尽管在车辆中使用可切换窗存在许多优点,但引起了车辆还要装有合并到像采光后窗那样的另外窗中的用于接收无线电信号的天线的一个问题。对于包含SPD可切换膜的窗,这是特别令人担心的。射频(RF)信号在105Hz(赫兹)到109Hz的频率范围内,覆盖长波到FM(调频)和TV(电视)频带。
图1是作为采光天窗安装在车辆中的包含可切换膜的窗的示意性表示。窗1包含含有上透明电极2和下透明电极3的功能膜,上透明电极2和下透明电极3两者都与DC/AC(直流电/交流电)转换器4电连接。转换器4本身与地5和车辆电池6(未示出)电连接。窗1装配在车身8中的孔7(显示成虚线)内。转换器4将12V(伏)的DC转换成在10到1000Hz的频率范围内的大约100V的AC。这个频率范围远离上面定义的射频范围,因此,理论上应该不会干扰车辆内的无线电接收。
然而,大多数DC/AC转换器,并且的确一些车辆电子设备不是产生光滑的正弦波形,而是产生非正弦或不完美的波形。这样的波形还包含达到无线电频带的高阶频率。可以以使这种影响最小的方式,例如,通过使用脉宽调制(PWM)设计DC/AC转换器。然而,作为一种可替***法,或与PWM技术一起,可以过滤DC/AC转换器的输出。LC(电感电容)电路或铁氧体材料可以用于减少高阶频率。
为了评估来自转换器的电子噪声耦合到玻璃天线中的路径,有必要评估正在使用时围绕窗产生的电场。图2是示出两种不同电场影响、作为采光天窗安装在车辆中的包含可切换膜的窗的示意性表示。电场A在可切换膜的两个电极2、3之间由来自DC/AC转换器的电压生成。然而,由于两个电极2、3之间的距离较小,一般小于1mm(毫米),这些电场不会在车身8的开孔之外太远的地方穿过,并且不会干扰通常放在相隔10cm(厘米)或更远的地方的装在玻璃上天线。
用于对电极2、3供电的DC/AC转换器4有时被设计成具有浮置输出端,其中输入端与输出端电绝缘。这意味着输出端未与车身接地。如果以非平衡方式将包括高阶频率的AC电压从转换器电路输送到转换器的两个输出端,可切换膜的两个电极2、3将具有包括高阶频率的相对于地的AC电压。在这种情况下,两个电极2、3将用作辐射AC电压的天线。这样就产生了比电场A更远地穿入车身8、显示在图2中的电场B。如果像采光后窗天线那样的天线就在附近,这个电场将严重干扰它的接收。转换器4内的单纯寄生电容或转换器4内的印刷电路板本身也可以引起电场B的产生。仅需少量寄生电容,例如,100pF(皮法)就会发生射频干扰。然而,对转换器4使用浮置模式的优点在于,使电击装配了窗的车辆中的乘客的风险最小。
因此,尽管可以将各个部件设计成使这样窗引起的射频干扰最小,但仍然存在产生以相当大的距离穿入装配了窗的车辆的车身的电场的问题。
本发明旨在通过提供这样的机动车辆来解决这些问题,所述机动车辆的车身中含有孔,在所述孔中装配窗,所述窗包含夹在至少两层中间层材料之间的可切换膜,所述至少两层中间层材料夹在面向车辆外部的第一层窗材料与面向车辆内部的第二层窗材料之间,所述可切换膜包含两者都与电源电连接的第一电极和第二电极,其中,所述第一电极与车身上的电接地(electrical ground)电容性地连接。
通过设置成电容性地连接,不仅避免了杂散场,而且没有电击伤害车辆内乘客风险地避免了用于向像SPD那样的所述可切换膜供电的转换器的浮置状态。
优选地,所述可切换膜的所述第二电极也与所述车身上的电接地连接。
优选地,所述可切换膜的所述第一电极与电容器电连接,所述电容器与所述车身上的电接地连接。
优选地,至少一层窗材料在一个表面的一部分上含有功能涂层。所述第一层窗材料在一个表面的一部分上可以含有红外线反射涂层。或者,所述第一层窗材料在一个表面的一部分上可以含有低发射率涂层。所述第二层窗材料在一个表面的一部分上可以含有低发射率涂层。
或者,含有红外线反射功能涂层的聚合物材料层可以夹在所述可切换膜与所述第一层窗材料之间。
所述夹层窗优选地包含插在所述电极与所述功能涂层之间的至少一层中间层材料。
所述功能涂层优选地设有母线。最好是,所述母线与所述车身上的电接地连接。在这种状况下,所述电极和所述功能涂层形成电容器。
优选地,所述功能涂层具有小于等于30Ω/□(欧姆每平方)的薄层电阻。
优选地,所述窗基本上是有四个边的长方形,且所述母线沿着所述窗的至少一个边与电接地连接。
另外,或可替代地,所述第一电极可以与车身中的孔的边缘重叠。在这种情况下,所述车身被所述电极重叠的区域形成电容器。
优选地,所述可切换膜设有与所述第一电极和第二电极连接的第一母线和第二母线、和与所述电极的非导电表面连接的第三母线,形成电容器。
优选地,所述可切换膜是SPD膜或LCD膜之一。
优选地,所述窗材料是玻璃。更优选地,所述玻璃可以是钢化玻璃、半钢化玻璃或退火硅酸盐浮法玻璃。
或者,所述窗材料可以是塑料。
所述中间层材料、所述数层窗材料或两者可以是有色的。
另外,对所述第一电极供电的供电装置还可以通过电容器与所述电源的地连接。
本发明还提供了减小射频信号中的由包含可切换膜的窗引起的干扰的方法,所述可切换膜包含与电源电连接的第一电极和第二电极,所述方法包含至少将所述第一电极与电接地电容性地连接。
现在参照附图,只通过举例的方式描述本发明,在附图中:
图1是作为采光天窗安装在车辆中的包含可切换膜的窗的示意性表示;
图2是示出两种不同电场影响、作为采光天窗安装在车辆中的包含可切换膜的窗的示意性表示;
图3是按照本发明第一实施例安装在车辆中的包含可切换膜的窗的示意性表示;
图4是按照本发明第二实施例安装在车辆中的包含可切换膜的窗的示意性表示;
图5是例示本发明第三实施例的窗结构的示意性剖面图;
图6是例示本发明第四实施例的窗结构的示意性剖面图;
图7是例示本发明第五实施例的窗结构的示意性剖面图;
图8是依照显示在图5,6和7中的结构的任何一种的窗的示意性平面图;
图9是按照本发明第六实施例安装在车辆中的包含可切换膜的窗的示意性剖面图;
图10是例示出第三母线布置的本发明第七实施例的示意性剖面图;
图11是框架状第三母线的示意性平面图;和
图12是T字形第三母线的示意性平面图。
本发明采取在防止对车辆乘客造成可能电击伤害的同时,通过提供窗1和车身8之间的适当电连接,优选避免DC/AC转换器4的浮置模式的手段。
在如下的描述中,将公式:
和
I=2UπfC
分别用于计算电容和电流强度,
其中,
C | 电容(F) | |
A | 面积(m2) | |
d | 板之间的距离(m) | |
ε | 介电常数 | |
ε0 | 介电常数(真空) | 8.854×10-12As/Vm |
εr | 相对介电常数 | 2(PVB)6.5(玻璃)1(空气) |
f | 频率(Hz) | |
U | 电压(V) |
图3是按照本发明第一实施例安装在车辆中的包含可切换膜的窗的示意性表示。与前面一样,窗1包含含有上透明电极2和下透明电极3的可切换膜,上透明电极2和下透明电极3两者都与DC/AC转换器4电连接。转换器4本身与地5和车辆电池(未示出)电连接。窗1装配在车身8中的孔7(显示成虚线)内。电极3与车身8中窗1装配在其中的孔7附近的车身上的地9连接。在本实施例中,将电容器10设置在可切换膜的第二电极3的供电线与车身之间的电连接中。该电容器可以是用于向可切换膜的电极供电的电缆装置的一部分。作为一种稍作修改的变体,理想地可以使用两个电极2、3与地电容性地连接的平衡接地布置。这可以通过在第二电极2与地5之间连接附加电容器11(未示出)来实现。平衡接地的好处是对显示在图2中的电场“B”的抑制较大。
图4是按照本发明第二实施例安装在车辆中的包含可切换膜的窗的示意性表示。在这个实施例中,将电容器11设置成电源的一部分,提供到可切换膜的输出端与地5之间的连接。尽管所示的窗基本上是长方形(像采光天窗和采光后窗那样),但本发明可应用于具有至少三个边(像采光侧窗和通风窗那样)的其它窗。并且,作为一种稍作修改的变体,理想地可以使用两个电极2、3与地电容性地连接的平衡接地布置。这可以通过在第二电极2与地5之间连接附加电容器11来实现。
电容耦合所需的值通过考虑两个因素来决定:所选的电容必须大到足以有效抑制不平衡的高阶频率;必须适合将感应到与车身接触的人中的电流限制到安全极限,例如,10mA(毫安)以下。
如上所述,如果无线电信号中的干扰由100pF的杂散寄生电容引起,将可切换膜接地所需的电容的适合最小值是10nF(纳法)。在100V的电压和400Hz的频率下,10nF将把电流限制在近似0.25mA上。
图5是例示本发明第三实施例的窗结构的示意性剖面图。窗1包含含有上电极2和下电极3的可切换膜12,上电极2包含在像聚对苯二甲酸乙二醇酯那样的聚合物衬底13上的导电膜,下电极3也包含在像聚对苯二甲酸乙二醇酯那样的聚合物衬底14上的导电膜。可切换膜12作为相框装置15的一部分夹在窗内。这种相框装置15包含夹在第一层中间层材料16和第二层中间层材料17之间、且位于第三层中间层材料18内的膜12,第三层中间层材料18被切割成框架来接纳膜12和电极2、3。相框装置15夹在第一层玻璃19和第二层玻璃20之间。
第一层玻璃19在它与相框装置15相邻的下表面上设有红外线反射金属膜21。如下面参照图8所述,膜21可以用于窗的电容性接地。
图6是例示本发明第四实施例的窗结构的示意性剖面图。窗1包含含有上电极2和下电极3的可切换膜12,上电极2包含在像聚对苯二甲酸乙二醇酯那样的聚合物衬底13上的导电膜,下电极3也包含在像聚对苯二甲酸乙二醇酯那样的聚合物衬底14上的导电膜。可切换膜12作为相框装置15的一部分夹在窗内。这种相框装置15包含夹在第一层中间层材料16和第二层中间层材料17之间、且位于第三层中间层材料18内的膜12,第三层中间层材料18被切割成框架来接纳膜12和电极2、3。相框装置15夹在第一层玻璃19和第二层玻璃20之间。优选地,使用的涂层是银或锡氧化物涂层,有时称为阳光控制涂层,但也可以用其他红外线反射膜或涂层来取代。
然而,在本实施例中,不是像在第三实施例中那样,将红外线反射膜21设置在第一层玻璃19上,而是将像ITO(氧化铟锡)那样的红外线反射膜22设置在聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底23上,和第一层玻璃19与红外线反射膜22之间的作为附加层的中间层材料24一起夹在窗1中。如下面参照图8所述,膜22可以用于窗的电容性接地。
图7是例示本发明第五实施例的窗结构的示意性剖面图。窗1包含含有上电极2和下电极3的可切换膜12,上电极2包含在像聚对苯二甲酸乙二醇酯那样的聚合物衬底13上的导电膜,下电极3也包含在像聚对苯二甲酸乙二醇酯那样的聚合物衬底14上的导电膜。可切换膜12作为相框装置15的一部分夹在窗内。这种相框装置15包含夹在第一层中间层材料16和第二层中间层材料17之间、且位于第三层中间层材料18内的膜12,第三层中间层材料18被切割成框架来接纳膜12和电极2、3。相框装置15夹在第一层玻璃19和第二层玻璃20之间。
在本实施例中,电容性接地通过低发射率涂层25、26提供。低发射率涂层是当涂敷于3mm厚的透明浮法玻璃时、导致所涂覆的玻璃具有在0.05到0.45范围内的发射率的涂层,发射率的实际值依照EN12898(平板玻璃制造商欧洲协会的公布标准)来测量。涂层可以在线或离线设置,各个生产程序提供不同发射率。硬(或热解)低发射率涂层可以包含单层金属氧化物,优选的是,透明导电氧化物。像锡、锌、铟、钨和钼那样的金属的氧化物可以存在于金属氧化物层中。通常,该涂层包含像氟、氯、锑、锡、铝、钽、铌、铟或镓那样的附加掺杂物,例如,可以使用掺氟氧化锡或掺锡氧化铟。这样的涂层一般设有像硅或氧氮化硅那样的底层。底层起阻挡层的作用,以控制来自玻璃的碱金属离子的迁移和/或抑制低发射率层的厚度变化引起的彩虹反射色。
离线(通常溅射)低发射率涂层通常包含多层涂层叠层,一般包括至少一个金属层或导电金属化合物层、和介电层。银、金、铜、镍或铬可以用作金属层,而氧化铟、氧化锑等可以用作导电化合物。典型的多层叠层包含沉积在像硅、铝、钛、钒、锡或锌的氧化物那样的介电层之间的一层或两层银。这样涂层的各个层通常几十纳米厚。取决于所使用的中间层的组合和所希望的热性能,低发射率涂层可以设置在夹层窗结构中的上层和下层玻璃的任一表面上。
涂层可以设置在第一层玻璃19上,与相框装置相邻;或设置在第二层玻璃20上,当装配在上面时在面向车辆的玻璃表面上;或设置在这两层玻璃上。如果两层玻璃都设有涂层,可以将这些涂层的每一个接地,利用上面讨论过的平衡接地效应。如下面参照图8所述,膜25和/或26可以用于窗的电容性接地。
图8是依照显示在图5,6和7中的结构的任何一种的窗的示意性平面图。每个涂层(红外线反射或低发射率)21、22、25、26设置在相应层玻璃19、20的整个表面上,除了围绕窗1周边的边缘区域之外。母线27设置在涂层21、22、25、26上,从涂层21、22、25、26的边缘开始并围绕涂层21、22、25、26的周边,母线27可以是连续的,也可以是分段的。母线形成与要用于电极2、3的电容性接地的涂层21、22、25、26的电连接。在窗1的至少一侧上,母线27经由车身与地电连接。在理想情况下,对于连续母线27,在窗的每一侧上将母线27与地电连接,或者,对于分段母线27,将每段与地电连接。优选地,母线27是一条像铜那样的金属或其它导电材料。
在图5、6和7的每一个中,涂层26远离可切换膜12的任一电极2、3,相隔至少一层的中间层材料。这使得能够形成电容器。优选地,所使用的涂层21、22、25、26具有小于形成电极2、3的材料的薄层电阻。期望该薄层电阻应该小于30Ω/□。例如,如果含有ITO(氧化铟锡)涂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底用在显示在图7中的结构中,则该涂层的薄层电阻通常在5到6Ω/□的区域内。低发射率涂层的典型薄层电阻小于20Ω/□。
像SIGLASOLTM样,薄层电阻小于30Ω/□的其它适合低发射率和红外线反射涂层和涂膜中间层材料在本领域是众所周知的。
对于面积为0.5m2(平方米)、薄层电阻为30Ω/□、且在涂层与可切换膜的电极之间有一层聚乙烯醇缩丁醛中间层材料的低发射率涂层,提供的电容是17nF。作为一种比较,考虑金属红外线反射涂层细条的情况。这个细条具有0.02m2的面积,0.05mm厚度的塑料膜将给出7.1nF的电容。
在显示在图5,6和7中的每种窗结构中,使用的中间层材料优选的是PVB(聚乙烯醇缩丁醛)或EVA(乙烯醋酸乙烯酯)之一,但在机动车窗产业内已知的其它中间层也是适用的。优选地,窗材料是玻璃,该玻璃优选的是厚度在1.0到5.0mm范围内的钢化玻璃、半钢化玻璃或退火硅酸盐浮法玻璃。该玻璃可以像可从皮尔金顿集团有限公司(Pikington Group Limited)获得的GALAXSEETM和SUNDYMTM那样,是着色的以降低透光率,或者是透明的(没有额外色彩或颜色)。使用的中间层材料可以是透明的,或者,通过染色或印刷,可以是色的。适合用在本发明中的其它窗材料包括像聚碳酸酯那样的塑料。
图9是按照本发明第六实施例安装在车辆中的包含可切换膜的窗的示意性剖面图。在这个实施例中,电容由窗处在上面的车辆的车身提供。这可以通过保证电极2、3与窗1处在上面的车身的凸缘28重叠来实现。通过保证凸缘被设计成保证最小重叠量t,提供足够的电容耦合来保证无线电信号干扰得到消除。
取得的电容可以按如下估计。在车身设计中,作为重叠量的典型值,t是重叠10mm。在近似2m长度的窗的四周都是这样。所得电容器具有0.02m2的面积。电极与车身的凸缘之间的距离近似4mm,电容器的介电常数近似2。获得的电容是88.5pF。然而,取决于车身中的孔的设计,t可以是实现必要最小电容耦合的任何适当值。尽管图9指示围绕孔的整个周边t具有相同值,但t值在孔的不同点上可以变化。
图10是例示出第三母线布置的本发明第七实施例的示意性剖面图。与显示在图9中的第六实施例一样,电容通过有效扩展车身以形成电容器的板,然后将其与地连接来提供。与前面一样,夹层窗1包含将可切换膜12夹在其间的第一层玻璃19和第二层玻璃20。含有上电极2和下电极3的可切换膜12保持在夹在两层中间层材料16、17之间的相框结构15内。每个电极包含在一个表面上含有导电涂层的一层聚合物材料,并且含有与每个导电表面连接以便将可切换膜12连接到车辆的线束的母线29、30。为了形成电容器,设置与未设有导电涂层的一个电极的表面接合的第三母线31。这个母线31形成电容器的一个板,电容器的另一个板由与第二母线29接合的电极2的导电表面形成。第三母线包含像镀锡铜条或金属带那样的一条导电材料,并且具有确定成给出适当电容值的尺寸。例如,为了达到10nF的电容,第三母线31需要近似2820mm2的面积。并且,最好是通过放置与未设有导电涂层的第二电极3的表面接合的第四母线,并且经由这条第四母线与电接地电容性地连接应用平衡接地。
图11和12例示了设计成给出适当电容的第三母线布置。图11是框架状第三母线32的示意性平面图,其中窗1设有形成电容器板的导电条的连续框架。图12是T字形第三母线33的示意性平面图,其中T字形的相交部分与窗1的一边平行地延伸。在每种情况下,以与将可切换膜的电极与车辆的线束连接的两条母线相同的方式通过遮掩带(未示出)将第三母线隐藏起来不让看见。
这些近似显示,选择使用哪种电容性接地方法取决于不平衡高频源的阻抗。最好是将上述的实施例相互结合,或与电源的同时滤波,或电源的电容性接地结合。通过向在玻璃(像采光后窗那样)上包含可切换膜和天线两者的车身提供电容性接地,可以避免接收的无线电信号中的干扰。
Claims (25)
1.一种机动车辆,在车身中含有孔,在所述孔中装配窗,所述窗包含夹在至少两层中间层材料之间的可切换膜,所述至少两层中间层材料夹在面向车辆外部的第一层窗材料与面向车辆内部的第二层窗材料之间,所述可切换膜包含第一电极和第二电极,第一电极和第二电极都与电源电连接,其中,所述第一电极与车身上的电接地电容性地连接。
2.如权利要求1所述的机动车辆,其中,所述可切换膜的所述第二电极也与所述车身上的电接地连接。
3.如权利要求1所述的机动车辆,其中,所述可切换膜的所述第一电极与电容器电连接。
4.如权利要求1或2所述的机动车辆,其中,至少一层窗材料在一个表面的一部分上含有功能涂层。
5.如权利要求4所述的机动车辆,其中,所述第一层窗材料在一个表面的一部分上含有红外线反射涂层。
6.如权利要求4所述的机动车辆,其中,所述第一层窗材料在一个表面的一部分上含有低发射率涂层。
7.如权利要求4、5或6所述的机动车辆,其中,所述第二层窗材料在一个表面的一部分上含有低发射率涂层。
8.如权利要求1或2所述的机动车辆,其中,含有红外线反射能涂层的聚合物材料层夹在所述可切换膜与所述第一层窗材料之间。
9.如权利要求4到8的任何一项所述的机动车辆,其中,所述夹层窗包含插在所述电极与所述功能涂层之间的至少一层中间层材料。
10.如权利要求9所述的机动车辆,其中,所述功能涂层设有母线。
11.如权利要求10所述的机动车辆,其中,所述母线与所述车身上的电接地连接。
12.如权利要求11所述的机动车辆,其中,所述电极和所述功能涂层形成电容器。
13.如权利要求12所述的机动车辆,其中,所述功能涂层具有小于等于30Ω/□的薄层电阻。
14.如权利要求11、12或13所述的机动车辆,其中,所述窗具有至少三个边,且所述母线沿着所述窗的至少一个边与电接地连接。
15.如权利要求1或2所述的机动车辆,其中,所述第一电极与所述车身中的孔的边缘重叠。
16.如权利要求15所述的机动车辆,其中,所述车身被所述电极重叠的区域形成电容器。
17.如权利要求1或2所述的机动车辆,其中,所述可切换膜设有与所述第一电极和第二电极连接的第一母线和第二母线、以及与所述电极的非导电表面连接的第三母线,形成电容器。
18.如前面任何一项权利要求所述的机动车辆,其中,所述可切换膜是SPD膜或LCD膜之一。
19.如前面任何一项权利要求所述的机动车辆,其中,所述中间层材料是PVB或EVA之一。
20.如前面任何一项权利要求所述的机动车辆,其中,所述窗材料是玻璃。
21.如权利要求19所述的机动车辆,其中,所述玻璃是钢化玻璃、半钢化玻璃或退火硅酸盐浮法玻璃。
22.如权利要求1到19的任何一项所述的机动车辆,其中,所述窗材料是塑料。
22.如权利要求19、20、21或22所述的机动车辆,其中,所述中间层材料和/或所述至少两层窗材料是有色的。
24.如前面任何一项权利要求所述的机动车辆,其中,对所述第一电极供电的供电装置还通过电容器与所述电源的地连接。
25.一种减小射频信号中的由包含可切换膜的窗引起的干扰的方法,所述可切换膜包含与电源电连接的第一电极和第二电极,所述方法包含至少将所述第一电极与电接地电容性地连接。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant |