DE19832228C2 - Antennenscheibe für Kraftfahrzeuge - Google Patents

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.