DE4237818C3 - Scheibenantenne für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenantenne für Kraftfahrzeuge für den Funktelefonver­ kehr, bei der auf der Oberfläche oder inner­ halb einer Autoglasscheibe ein Antennenleiter angeord­ net 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.

Damit die Sendeleistung von der Antenne abgestrahlt wird, müssen solche Antennen präzise abge­ stimmt sein. Sie benötigen zu diesem Zweck eine defi­ nierte 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 Anten­ ne, die als Funkantenne vorzugsweise für den Frequenz­ bereich von 890 bis 960 MHz vorgesehen ist, besteht der Antennenleiter aus einem geradlinigen Leiter mit frei­ em Ende, der vom Rand der Glasscheibe aus in das Sichtfeld der Glasscheibe hineinragt. Der Antennenlei­ ter und die als Bezugsebene wirkende leitfähige Fläche können wie die Heizleiter von Heizscheiben auf der dem Innenraum des Fahrzeugs zugewandten Oberflä­ che der Glasscheibe aufgedruckt und eingebrannt sein.

Eine Scheibenantenne der gattungsgemäßen Art ist auch aus der EP 0500380 A1 bekannt. Bei dieser be­ kannten Scheibenantenne hat der Antennenleiter meh­ rere in einem gemeinsamen Scheitelpunkt mündende Arme. Der Scheitelpunkt bildet den Antennenfußpunkt und ist in der Nähe einer auf der Glasscheibe in Randnä­ he angeordneten leitfähigen Fläche angeordnet, die die elektrische Bezugsebene darstellt. Der Antennenleiter und die als Bezugsebene dienende leitfähige Fläche kön­ nen 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 geo­ metrischen 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 sol­ len.

Aus der DE 36 30 519 A1 ist eine Fensterscheibenan­ tenne 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 Fensterrah­ mens verlaufen. Die beiden Enden der Leiterschleife sind über Verbindungsleitungen mit einer in der Nähe des metallischen Rahmens angebrachten Antennenan­ schlußeinheit verbunden, die ihrerseits mit dem metalli­ schen Rahmen verbunden ist, und von der eine aus ei­ nem Koaxialkabel bestehende Ausgangsleitung zum Rundfunkempfänger geführt ist. Bei dieser bekannten Scheibenantenne ist der schleifenförmige Antennenlei­ ter nur ein Teil einer komplexen Antennenstruktur, bei der die verschiedenen Teile in gezielter Weise zusam­ menwirken.

Aus der DE-OS 21 36 759 ist eine Fensteran­ tenne für Kraftfahrzeuge bekannt, die die Form eines gefalteten Monopols aufweist, der zusammen mit dem Metallrahmen des Fensters ein Schwin­ gungsgebilde darstellt. Bei dieser bekannten Antenne wird die Resonanzwirkung des Metall­ rahmens in die Antennenabstimmung mit einbe­ zogen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Scheibenantenne anzugeben.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.

Der Antennenleiter der erfindungsgemäßen Anten­ nenstruktur ist also als Faltunipol ausgebildet, dessen eines Ende unmittelbar mit der das Bezugspotential bil­ denden leitfähigen Fläche verbunden ist. Die erfin­ dungsgemäße Antennenstruktur ist wesentlich unemp­ findlicher 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 Impe­ danzanpassung über die Schleifenbreite aufweist.

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

Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Heckscheibe aus Einscheibensicherheits­ glas 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 vor­ gespannte Glasscheibe 1, die als Heckscheibe Verwen­ dung 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 Siebdruckver­ fahrens auf die Glasoberfläche aufgedruckt und im Zu­ ge 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 Glasober­ fläche aufgedruckt und ebenfalls bei der Biege- bzw. Vorspanntemperatur eingebrannt. Die Antennenstruk­ tur besteht aus dem schleifenförmig angeordneten etwa 0,5 mm breiten Antennenleiter 6 mit dem Antennenfuß­ punkt 7 in Form einer verbreiterten Fläche, mit der der Mittelleiter des als Koaxialkabels ausgebildeten Zulei­ tungskabels verbunden wird. Die Länge L der Leiter­ schleife beträgt beispielsweise 120 mm, während die Breite B der Leiterschleife, das heißt der Abstand der beiden parallel zueinander angeordneten geradlinigen Leiterabschnitte, etwa 10 mm beträgt. Der schleifenför­ mige Antennenleiter 6 ist im dargestellten Feld in einem oberen Eckbereich der Glasscheibe 1 unter einem Win­ kel von etwa 45 Grad zur Horizontalen angeordnet, doch kann er selbstverständlich an jeder anderen Stelle der Glasscheibe angeordnet und grundsätzlich unter ei­ nem beliebigen Winkel zur Horizontalen ausgerichtet sein. Wenn es die Verhältnisse gestatten, ist der Anten­ nenleiter 6 vorzugsweise unter einem rechten Winkel zur Horizontalen ausgerichtet.

Das elektrische Gegengewicht zu dem als Faltunipol ausgebildeten Antennenleiter 6 bildet die leitfähige Flä­ che 8, die ebenfalls aus der gleichen elektrisch leitenden Einbrennfarbe besteht wie die Heizleiter 2 und der An­ tennenleiter 6, und die gleichfalls in demselben Verfah­ rensschritt aufgebracht wurde wie die anderen leiten­ den Strukturen auf der Glasoberfläche. Die leitfähige Fläche 8 besteht aus einem 1 bis 3 cm breiten Streifen entlang des Scheibenrandes. Die Länge l dieser streifen­ förmigen Fläche 8 ist nicht kritisch, beträgt aber wenigstens 120 mm. 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 aus­ gerichteten Schlitz 11 versehen, innerhalb dessen der Antennenleiter 6 angeordnet ist, dessen Fußpunkt 7 in­ nerhalb der kreisförmigen Fläche 10 konzentrisch zu dieser angeordnet ist. Der Endbereich 6' des schleifen­ förmigen Antennenleiters 6 ist mit dem flächigen Vor­ sprung 9 der Leitfläche 8 verbunden.

Die Heizleiterstruktur und die Antennenleiterstruk­ tur befinden sich auf der dem Fahrgastraum zugewand­ ten Seite der Glasscheibe. Wenn die Glasscheibe nach der heute weitgehend üblichen Klebetechnik im Fen­ sterrahmen 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 elektri­ sche Leitfähigkeit aufweisen, ist auf diese Weise die Leitfläche 8 mit der Karosserie elektrisch leitend ver­ bunden. 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 Einzel­ glasscheibe 16, der zum Fahrgastraum hin gerichteten Einzelglasscheibe 17 und der die beiden Einzelglasschei­ ben 16, 17 miteinander verbindenden thermoplastischen Zwischenschicht 18. Die innere Einzelglasscheibe 17 ist am unteren Rand mit einer Randausnehmung 19 verse­ hen. In der thermoplastischen Zwischenschicht 18 befin­ det 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 bei­ spielsweise wiederum 120 mm, während die Breite B der Drahtschleife 20 wiederum etwa 10 mm beträgt.

Entlang des unteren Scheibenrandes ist auf der freien Oberfläche 22 der Verbundglasscheibe eine streifenför­ mige elektrisch leitende Fläche 23 angeordnet. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Schicht einer elek­ trisch leitenden Farbe oder elektrisch leitenden Ein­ brennfarbe handeln. Zweckmäßigerweise wird die elek­ trisch 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 beträgt die Länge der Metallfolie wenigstens 120 mm.

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

Innerhalb der Randausnehmung 19 ist das Ende eines Antennenzuleitungskabels 25 in Form eines Koaxialka­ bels angeordnet. Das eine Ende der Leiterschleife 20, das heißt der Fußpunkt der Antenne, ist mit dem Mittel­ leiter 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 Anschlußstel­ le zu schützen und um das Koaxialkabel 25 an der Glas­ scheibe zu befestigen.

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

Claims (5)

1. Scheibenantenne für Kraftfahrzeuge für den Funktelefonverkehr, 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, die eine Länge von wenigstens 120 mm aufweist,
wobei 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,
und daß der Fußpunkt (7) des Antennen­ leiters (6) innerhalb eines kreisringförmigen Flä­ chenabschnittes (10) der leitfähigen Fläche (8) an­ geordnet, und der mit dem Fußpunkt (7) verbun­ dene Antennenleiter (6) durch einen Schlitz (11) aus dem kreisringförmigen Flächenabschnitt (10) her­ ausgeführt ist.

2. Scheibenantenne für Kraftfahrzeuge für den Funktelefonverkehr, 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, die eine Länge von wenigstens 120 mm aufweist, und 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 zu­ gewandten freien Oberfläche (22) angeordnet sind.

3. Scheibenantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Fläche (23) aus ei­ ner mit der Glasoberfläche (22) verklebten Metall­ folie besteht.

4. Scheibenantenne nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß mit der Antenne ein An­ tennenanschlußkabel (25) in Form eines Koaxialka­ bels verbunden ist, wobei der Mittelleiter (26) des Koaxialkabels mit dem einen Ende des Antennen­ leiters (20), und der Mantel (27) des Koaxialkabels einerseits mit dem anderen Ende (20') des Anten­ nenleiters (20) und andererseits über einen Metall­ folienstreifen (28) mit der leitenden Fläche (23) ver­ bunden ist.

5. Scheibenantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im eingebauten Zu­ stand die leitfähige Fläche (8; 23) über eine die Glasscheibe in der Fensteröffnung befestigende Kleberschicht großflächig mit dem metallischen Fensterrahmen der Fahrzeugkarosserie verbunden ist.