DE19832228C2 - Antennenscheibe für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Antennenscheibe für KraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Antennenscheibe für
Kraftfahrzeuge, mit einer als Antennenleiter dienenden
elektrisch leitenden Beschichtung.
Antennenscheiben mit transparenten elektrisch leitfähigen
Beschichtungen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.
Bei den Beschichtungen handelt es sich in der Regel um
IR-reflektierende Beschichtungen, die in erster Linie eine
Sonnenschutzfunktion haben. Solche IR-reflektierende
Beschichtungen weisen meist eine oder mehrere
Funktionsschichten aus Silber auf und haben einen
elektrischen Flächenwiderstand von etwa 4 Ω/ bei einer
Lichttransmission von 75%. Derartige Schichten können
wegen ihrer elektrischen Leitfähigkeit als Empfangsantenne
für den Rundfunkempfang verwendet werden.
Die leitfähigen Schichten, bei denen es sich hauptsächlich
um aufgesputterte Mehrfachschichten handelt, befinden sich
üblicherweise im Innern einer Verbundglasscheibe. Sie
können entweder unmittelbar auf der Oberfläche einer der
beiden Glasscheiben, oder aber auf der Oberfläche einer
dünnen transparenten Trägerfolie angeordnet sein, die über
zwei thermoplastische Klebefolien mit den beiden
Glasscheiben verbunden ist.
In der DE 38 08 401 A1 ist eine Antennenscheibe für
Kraftfahrzeuge mit einer elektrisch leitenden Beschichtung
als Antennenleiter beschrieben, bei der der Innenleiter
eines Koaxialkabels an die elektrisch leitende Schicht
durch direkten Kontakt galvanisch angeschlossen ist.
Aus der DE 197 35 395 A1 ist es bekannt, eine als Antenne
dienende leitfähige Schicht kapazitiv an den Anschlußleiter
anzukoppeln, mit dem das Antennensignal an den
Rundfunkempfänger weitergeleitet wird. Dabei erfolgt die
kapazitive Ankopplung in der Weise, daß eine streifenförmig
ausgebildete Elektrode auf der dem Fahrgastraum zugewandten
Seite der Verbundglasscheibe aufgedruckt wird, während die
leitfähige Schicht im Innern der Verbundglasscheibe
angeordnet ist. Die Länge der streifenförmigen Elektrode
soll mehr als 5 cm betragen, und ihre Breite 5 bis 10 mm.
Die Koppelelektrode muß in einem möglichst großen Abstand
zum leitenden Fensterrahmen, das heißt innerhalb der
Sichtfläche der Glasscheibe, angeordnet sein. Wenn man den
dadurch bedingten optisch störenden Eindruck vermeiden
will, muß der üblicherweise am Rand auf die Glasscheiben
aufgedruckte Dekorrahmen aus lichtundurchlässiger
Einbrennfarbe entsprechend breit ausgeführt werden. Dadurch
wird wiederum die Fensterfläche verkleinert, und der
verbreiterte Dekorrand stellt ebenfalls eine
Beeinträchtigung des Erscheinungsbildes der Autoscheibe
dar.
In der DE 39 14 424 C2 ist eine Antennenscheibe aus
Verbundglas beschrieben, bei der auf der einen Seite der
isolierenden Zwischenschicht dünne, als Heizleiter dienende
Drähte in die Zwischenschicht eingebettet sind, und auf der
anderen Seite der Zwischenschicht eine
Antennenleiterkonfiguration auf der Oberfläche der
Glasscheibe aufgedruckt ist. Um die kapazitive Verkopplung
zwischen den Heizleitern und den Antennenleitern zu
vergrößern, ist der senkrecht zu den Heizleitern
verlaufende Ast des Antennenleiters mit einer Reihe von
parallel zu den Heizleitern verlaufenden Leitern versehen.
Auf eine Glasoberfläche aufgedruckte Leiter haben aus
drucktechnischen Gründen eine Breite von wenigstens etwa
0,4 mm.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
Antennenscheibe für Kraftfahrzeuge mit einer leitenden
Schicht als Antennenelement und einer kapazitiven Koppel
elektrode anzugeben.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen
das Patentanspruchs 1 gelöst.
Wenn Drähte von zum Beispiel 10 bis 100 µm Durchmesser
innerhalb einer Verbundglasscheibe oder auf deren Ober
fläche angeordnet werden, sind sie unter normalen Bedin
gungen als solche gar nicht zu erkennen, es sei denn,
sie werden in sehr geringen Abständen voneinander
angeordnet. Wenn dagegen ihr gegenseitiger Abstand
wenigstens etwa das Zehnfache ihres Durchmessers beträgt,
sind sie als solche nur dann zu sehen, wenn man mit den
Augen sehr nah an die Glasscheibe herangeht. Diesen Effekt
macht sich die Erfindung zunutze. Überraschenderweise hat
sich gezeigt, daß verglichen mit einer flächigen
Koppelelektrode, beispielsweise aus einem
Metallfolienstreifen, die Koppelkapazität bei der
erfindungsgemäßen Ausführung für die Übertragung des
Antennensignals durchaus ausreicht. Vergleicht man zum
Beispiel die Koppelkapazität einer Koppelelektrode, die aus
drei im Abstand von 3 mm parallel zueinander angeordneten,
jeweils 5 cm langen Wolframdrähten von 20 µm Durchmesser
besteht, mit einer gleich langen 6 mm breiten
Kupferelektrode, dann zeigen die Messungen, daß die
Koppelkapazität nur um 40% geringer ist. Durch Erhöhung
der Anzahl der Drähte und ihrer Länge kann die
Koppelkapazität erforderlichenfalls auf den gleichen Wert
angehoben werden, wie er durch die bekannten vollflächigen
Koppelelektroden erreicht wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der
nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand
der Zeichnungen.
Von den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen
Windschutzscheibe im Bereich des
Antennenanschlusses;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 im
oberen Randbereich der Windschutzscheibe;
Fig. 3 einen Schnitt im oberen Randbereich einer anderen
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Windschutzscheibe, und
Fig. 4 eine Windschutzscheibe mit mehreren
Ankoppelungsstellen für die Anwendung als
Diversity-Antenne.
Grundsätzlich kann die Erfindung nicht nur bei
Verbundglasscheiben, sondern auch bei monolithischen
Fahrzeugscheiben Anwendung finden, bei denen die leitfähige
Schicht auf der dem Fahrgastraum zugewandten Oberfläche
angeordnet ist und insbesondere aus pyrolytisch
aufgebrachtem, mit Fluor dotiertem Zinnoxid besteht. In
diesem Fall sind die die Koppelelektrode bildenden Drähte
zwischen dielektrischen Folien aus einem transparenten
Polymer eingebettet. Die der leitfähigen Schicht zugewandte
Folie besteht vorzugsweise aus einem Klebematerial oder ist
mit einer Kleberschicht versehen, mit deren Hilfe die
Koppelelektrode auf die Glasscheibe aufgeklebt wird.
In erster Linie findet die Erfindung jedoch hauptsächlich
bei Verbundglasscheiben Anwendung. Infolgedessen wird sie
hier anhand von Ausführungsbeispielen für
Verbundglasscheiben beschrieben. Während die
Windschutzscheiben für Kraftfahrzeuge fast ausschließlich
aus Verbundglas bestehen, wird Verbundglas in zunehmendem
Maße auch für Heckscheiben eingesetzt, so daß
erfindungsgemäße Antennenscheiben grundsätzlich nicht auf
Windschutzscheiben beschränkt sind, sondern
selbstverständlich für alle Autoscheiben verwendbar sind.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht eine
Windschutzscheibe aus Verbundglas in ihrer einfachsten
Ausführung aus zwei Glasscheiben 1 und 2, die über eine
thermoplastische Zwischenschicht 3, in der Regel aus
Polyvinylbutyral, miteinander verbunden sind.
Die innere Glasscheibe 2 ist auf ihrer dem Fahrgastraum
zugewandten Oberfläche mit einem Dekorrahmen 4 aus einer
lichtundurchlässigen Einbrennfarbe versehen. Die äußere
Glasscheibe 1 ist auf der an der thermoplastischen
Zwischenschicht 3 anliegenden Seite mit einer elektrisch
leitenden Schicht 5 versehen. Bei dieser Schicht 5 handelt
es sich vorzugsweise um eine Mehrfachschicht mit dem
grundsätzlichen Aufbau Metalloxid - Metall - Metalloxid,
die nach dem Verfahren der magnetfeldunterstützten
Katodenzerstäubung auf die Glasoberfläche aufgebracht
werden. Der Randbereich der Glasscheibe ist auf einer
Breite B von etwa 2 bis 4 cm frei von der leitenden
Schicht, um die kapazitive Koppelung der Schicht mit dem
Befestigungsflansch der Fahrzeugkarosserie zu unterbinden,
die die Wirkung der leitenden Schicht 5 als Antenne
erheblich verschlechtern würde. Der Dekorrahmen 4 überragt
die Begrenzung 6 der Schicht 5, so daß die Schichtgrenze
als solche vom Auge nicht wahrgenommen wird. Um die
Glasscheibe 1 am Rand von der Schicht 5 freizuhalten, kann
entweder vor dem Aufbringen der Schicht der Rand der
Glasscheibe abgedeckt, oder aber die Schicht in diesem
Randbereich nachträglich entfernt werden.
Zum Zweck der kapazitiven Ankoppelung der Schicht 5 an das
Rundfunk-Empfangsgerät wird vor der Herstellung der
Verbundglasscheibe, das heißt vor dem Zusammenlegen der die
Verbundglasscheibe bildenden Schichten, auf der Glasscheibe
2 am Rand die Koppelelektrode 9 befestigt. Die eigentliche
Koppelelektrode besteht aus mehreren dünnen Metalldrähten
10, beispielsweise aus drei Wolframdrähten mit einem
Durchmesser von 20 µm, die in einem gegenseitigen Abstand
von etwa 2 bis 5 mm parallel zueinander verlaufen. Die
Wolframdrähte sind vorzugsweise oberflächlich geschwärzt
und sind für das Auge praktisch nicht sichtbar. Die Drähte
10 sind an einem Ende mit einem Metallfolienband 11
elektrisch leitend verbunden. Das Metallfolienband 11 wird
um die Umfangsfläche der Glasscheibe 2 herumgelegt und mit
der Glasoberfläche verklebt. Es ist an seinem Ende mit
einer Anschlußfahne oder einem Kontaktelement 12 versehen,
das zum Anschluß an das zum Rundfunkempfänger führende
Antennenkabel dient. Die Metalldrähte 10 und das
Metallfolienband 11 werden mit Hilfe einer geeigneten
Kleberschicht mit der Glasscheibe 2 verklebt.
Die aus den Drähten 10 und dem mit diesen verbundenem
Metallfolienband 11 bestehende Koppelelektrode 9 wird als
vorgefertigtes Bauteil beispielsweise nach dem in der
DE 43 32 320 C1 beschriebenen Verfahren hergestellt, indem
die Drähte in der gewünschten geometrischen Anordnung auf
einer Zwischenträgerfolie abgelegt und fixiert werden. Zur
Fixierung der Drähte auf der Zwischenträgerfolie dient
beispielsweise eine thermoplastische Klebeschicht,
insbesondere aus dem gleichen thermoplastischen Material,
aus dem die thermoplastische Folie 3 der Verbundglasscheibe
besteht.
Mit Hilfe der Zwischenträgerfolie wird die Koppelelektrode
auf die Glasscheibe 2 aufgebracht und auf dieser fixiert.
Nach Abziehen der Zwischenträgerfolie werden die
Glasscheiben 1 und 2 und die thermoplastische
Zwischenschicht 3 in üblicher Weise durch Anwendung von
Wärme und Druck zu der Verbundglasscheibe
weiterverarbeitet.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Antennenscheibe. In diesem Fall ist die
elektrisch leitende Schicht 15 nicht auf der äußeren
Glasscheibe 16 angeordnet, sondern auf einer dünnen
transparenten Folie 17, beispielsweise aus
Polyethylenterephthalat (PET). Die beschichtete Folie 17
ist insgesamt kleiner als die Glasscheiben 16, 18, so daß
der Randbereich der Verbundglasscheibe wiederum frei von
der Schicht ist, um eine kapazitive Randverkoppelung mit
der metallischen Fahrzeugkarosserie zu verhindern. Die
beschichtete Folie 17 wird zwischen zwei Folien aus
Polyvinylbutyral eingebettet, die beim Verbundprozeß sich
mit der beschichteten Folie verbinden und im Randbereich zu
einer homogenen Zwischenschicht 19 miteinander
verschmelzen.
Die kapazitive Ankoppelung der leitenden Schicht 15 an das
zum Rundfunkempfänger führende Antennenkabel erfolgt über
die aus den Drähten 10 und dem Metallfolienband 11
bestehende Koppelelektrode in der gleichen Weise, wie es
anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurde, so daß insoweit
hierauf Bezug genommen wird.
Fig. 4 zeigt eine für die Verwendung als Diversity-Antenne
geeignete Antennen-Windschutzscheibe mit insgesamt vier
Koppelelektroden 20 bis 23 in einer Vorderansicht.
Bekanntlich hängen bei Schichtantennen die Höhe des
Antennensignals und seine Rundempfangscharakteristik von
der Lage der Ankoppelungsstelle und der jeweiligen
Ausrichtung der Antennenscheibe zum Sender ab, so daß durch
die Anordnung mehrerer Koppelelektroden an verschiedenen
Stellen der Schicht und durch die Auswahl der jeweils
günstigsten Ankoppelungsstelle durch einen Diversity-
Prozessor die Antennenleistung optimiert werden kann. Bei
dem dargestellten Beispiel ist die Windschutzscheibe mit
insgesamt vier Koppelelektroden versehen, nämlich einer
Koppelelektrode 20 im linken oberen Eckbereich, einer
Koppelelektrode 21 im linken unteren Eckbereich, einer
weiteren Koppelelektrode 22 in der Mitte des unteren
Randbereichs und einer Koppelelektrode 23 im rechten oberen
Eckbereich.
Die Länge der die Koppelelektrode bildenden dünnen Drähte
bestimmt die Kapazität des Koppelkondensators und kann nach
den Gesichtspunkten einer möglichst geringen Dämpfung
dimensioniert werden; sie sollte wenigstens etwa 5 cm, und
vorzugsweise 10 bis 30 cm betragen. Ebenso ist die Anzahl
der Drähte für die Koppelkapazität von Bedeutung; durch
eine Erhöhung der Anzahl der Drähte läßt sich die Stärke
des nutzbaren Antennensignals ebenfalls erhöhen.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf
Verbundglasscheiben, bei denen sich die elektrisch leitende
Schicht auf einer inneren Fläche der Verbundglasscheibe
befindet. Wie jedoch bereits erwähnt, ist es
selbstverständlich auch möglich, eine elektrisch leitende
Schicht auf einer äußeren Oberfläche einer
Verbundglasscheibe oder einer monolithen Glasscheibe,
beispielsweise eine pyrolytisch aufgebrachte Schicht aus
Zinn-Indium-Oxid auf der dem Fahrgastraum zugewandten
Oberfläche der Windschutzscheibe, auf die erfindungsgemäße
Weise kapazitiv an das Antennenkabel anzukoppeln. In diesem
Fall ist eine Ausführung der Koppelelektroden zu wählen,
bei der die Koppeldrähte mit einer Isolationsschicht
umgeben oder zwischen Isolationsschichten eingebettet sind.
Claims (7)
1. Antennenscheibe für Kraftfahrzeuge, mit folgenden
Merkmalen:
- a) als ein Antennenleiter dient eine elektrisch lei tende Beschichtung (5), die sich flächig über die Scheibenfläche bis zu einem von der Beschichtung frei en, von einem lichtundurchlässigen Dekorrahmen (4) überdeckten Randbereich erstreckt,
- b) die elektrisch leitende Beschichtung (5) ist unter Zwischenschaltung einer isolierenden Schicht (3) an eine mit einem Anschlußelement (12) versehene Koppel elektrode kapazitiv angekoppelt,
- c) die Koppelelektrode besteht aus galvanisch mitein ander verbundenen dünnen Drähten (10) von 10 bis 100 µm Durchmesser,
- d) die Drähte (10) der Koppelelektrode weisen eine Länge von wenigstens 5 cm auf und sind in einem im Vergleich zu ihrem Durchmesser großen Abstand Vonein ander angeordnet,
- e) die Drähte (10) der Koppelelektrode erstrecken sich etwa senkrecht vom Scheibenrand geradlinig in den vom Dekorrahmen (4) umschriebenen Flächenbereich der Scheibe hinein.
2. Antennenscheibe nach Anspruch 1, deren Koppelelektrode
(9) zwei bis zehn Drähte umfaßt, die in einem gegen
seitigen Abstand von 1-5 mm parallel zueinander an
geordnet und an ihrem anschlußseitigen Ende mitein
ander verbunden sind.
3. Antennenscheibe nach Anspruch 1 oder 2, bei der die
Drähte (10) eine Länge von 10 bis 30 cm aufweisen.
4. Antennenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
deren Koppelelektrode (9) ein vorgefertigtes, die
Drähte (10), ein mit den Drähten (10) galvanisch
verbundenes Metallfolienband (11) und ein Kontakt
element (12) umfassendes Bauteil ist.
5. Antennenscheibe nach Anspruch 4, deren Koppelelektrode
(9) mit einer Klebeschicht für die Klebebefestigung
auf der Glasscheibe (2, 18) versehen ist.
6. Antennenscheibe nach Anspruch 5 aus Verbundglas, deren
Klebeschicht im Bereich der Drähte (10) aus dem glei
chen thermoplastischen Polymer wie die thermoplasti
sche Zwischenschicht (3) der Verbundglasscheibe
besteht.
7. Antennenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit
mehreren Koppelelektroden (20, 21, 22, 23) zum Anschluß
an einen Diversity-Prozessor.
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