EP3966890A1 - Fahrzeugscheibe - Google Patents

Fahrzeugscheibe

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EP3966890A1
EP3966890A1 EP20719470.5A EP20719470A EP3966890A1 EP 3966890 A1 EP3966890 A1 EP 3966890A1 EP 20719470 A EP20719470 A EP 20719470A EP 3966890 A1 EP3966890 A1 EP 3966890A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle window
area
carrier
film
contact area
Prior art date
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Granted
Application number
EP20719470.5A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3966890B1 (de
Inventor
Varun RAMESH KUMAR
Guillaume Francois
Thomas HOLTSTIEGE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Sekurit France SAS
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=66476395&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP3966890(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP3966890A1 publication Critical patent/EP3966890A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3966890B1 publication Critical patent/EP3966890B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/02—Coupling devices of the waveguide type with invariable factor of coupling
    • H01P5/022—Transitions between lines of the same kind and shape, but with different dimensions
    • H01P5/028—Transitions between lines of the same kind and shape, but with different dimensions between strip lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/1271—Supports; Mounting means for mounting on windscreens
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/3208—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used

Definitions

  • Vehicles are increasingly being equipped with electrical components.
  • Navigation systems can e.g. be a satellite navigation satellite system (GNSS).
  • GNSS satellite navigation satellite system
  • Systems in operation are, for example, the Global Positioning System (GPS) or the GLObal Navigation Satellite System (GLONASS).
  • GPS Global Positioning System
  • GLONASS GLObal Navigation Satellite System
  • Other navigation systems are e.g. possible on the basis of mobile radio systems.
  • Communication systems can e.g. Short-range radio systems for car-to-car or car-to-infrastructure or mobile radio communication systems, e.g. 2nd / 3rd / 4th or 5th generation mobile communication systems.
  • Corresponding antennas can be attached to the outside of the vehicle, but such additional devices present a problem in several respects.
  • GNSS antennas can be arranged inside the vehicle interior, for example below the dashboard or below the windshield.
  • electrically conductive layers such as infrared-reflecting layers or low-E layers can prevent the transmission of electromagnetic radiation through the pane and block the GNSS signal.
  • Typical GPS antennas are implemented as plane antennas and typically as patch antennas and are known, for example, from WO 00/22695 A1, DE 202006011919 U1 or DE 202010011837 U1.
  • a planar metallic antenna structure is arranged on one side of a printed circuit board or a ceramic carrier.
  • a flat base plate is arranged as a ground plane on the opposite side.
  • the antenna structure and base plate are connected to an electrical receiving unit via electrical lines. Due to the material thickness of the printed circuit board or the ceramic carrier, the antenna has a certain thickness and is clearly visible and not very aesthetic when it is arranged directly on the windshield.
  • a Vivaldi antenna is known which can be attached to a vehicle window.
  • a patch antenna that can be attached to a vehicle window is known from WO 2005/091827 A2.
  • a crossed dipole antenna arrangement that can be attached to a vehicle window is known from US 2008/029619 A1.
  • antennas that are attached to the pane surface have been connected with a coaxial cable.
  • a so-called low-profile blanket antenna is known from the Chinese patent application CN 106450690 A1. Although this is broadband, it cannot be integrated into a vehicle window.
  • US patent application US 2015/0102 874 A1 discloses an expansion of a flexible circuit board in order to provide better RF decoupling.
  • the invention enables an antenna to be integrated into a vehicle window, while devices for signal processing, such as filters / amplifiers, are provided on a rigid support close to the antenna.
  • devices for signal processing such as filters / amplifiers
  • the transmission can be impedance-adapted to the respective line areas. This means that the signal-to-noise ratio can be largely maintained. That is, the invention allows extensive integration with a cost-effective manufacturing method at the same time.
  • the first contact area and the second contact area have three or more electrical contact points.
  • Structures can be realized that require a plurality of structured conductor layers.
  • a well-shielded, low-attenuation transmission to the contact area can be implemented in a particularly simple manner.
  • the carrier has FR4.
  • a rigid (partial) arrangement can thus be made available in a particularly simple manner.
  • the carrier has at least one via.
  • Waveguide structures or stripline structures are provided.
  • a vehicle with a glass pane according to the invention in particular a land, sea, air or space vehicle, is provided.
  • the glass pane according to the invention is used to receive signals for satellite-based navigation, in particular to receive GNSS signals from Navstar GPS, Galileo, Glonass, Beidou, Navic, QZSS.
  • the glass pane according to the invention is used to receive signals from a mobile communication system, in particular a mobile communication system of the 2nd, 3rd, 4th or 5th generation.
  • the vehicle window can be a windshield, a rear window, a side window or a roof window.
  • Show it: 1 shows a schematic overview with regard to the arrangement of foils, glass layer (s) to illustrate aspects according to the prior art and the invention
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration through embodiments of a carrier according to embodiments of the invention
  • FIG. 5 shows a schematic perspective view of contact areas according to embodiments of the invention.
  • a vehicle window 1 with a first substrate GS1 and with at least one antenna structure ANT and a connection area AB is provided.
  • the antenna structure ANT is arranged on a flexible film F. Furthermore, a first line area GCPW1 is provided on the flexible film F.
  • the flexible (dielectric) film F can have at least one material selected from the group consisting of polyimide, polyurethane, polymethylene methacrylic acid, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyvinyl butyral, FR6, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polybutylene terephthalate, polyamide.
  • connection area AB is arranged on a carrier T that can be produced separately.
  • a second line area GCPW2 is also provided on the carrier T.
  • the carrier T can be made of a material corresponding to the film F, or it can also have a different material, such as a rigid plate, for example made of FR4.
  • the flexible film F has a first contact area C1 and the carrier T has a second contact area C2 for the mutual connection of the first line area GCPW1 to the second line area GCPW2.
  • the flexible film F is guided around one end of the first substrate GS1.
  • the invention enables an antenna ANT to be integrated into a vehicle window 1, while devices for signal processing, such as filters / amplifiers, can be provided close to the antenna ANT on a (rigid) carrier T that can be produced separately.
  • devices for signal processing such as filters / amplifiers
  • the forwarding can take place in an impedance-adjusted manner on the respective line areas GCPW1, GCPW2. This means that the signal-to-noise ratio can be largely maintained. That is, the invention allows extensive integration with a cost-effective manufacturing method at the same time.
  • the carrier T is rigid.
  • the invention can e.g. use circuit boards.
  • electronic components EK can be fitted using conventional technology. This allows such devices to be manufactured inexpensively, which can be arranged close to the antenna ANT, so that the attenuation of the useful signal prior to amplification / filtering is minimal. This allows e.g. cheap amplifiers are used.
  • first contact area C1 and the second contact area C2 each have three or more electrical contact points.
  • a connection for co-planar waveguides can be made available.
  • a connection of a ground potential to the external contact points can be achieved Are made available, while the central contact point provides a connection for the useful signal.
  • the first contact area C1 and the second contact area C2 each have five (as shown in FIG. 5) or more electrical contact points.
  • a connection of a ground potential can be made available with the outer contact points, while the central contact point provides a connection for the useful signal.
  • With a higher number of contact points, e.g. better shielding can be provided in the contact area.
  • the film F and the carrier T - as shown in FIG. 6 - are arranged in an essentially overlapping manner in the area of the first contact area C1 and the second contact area C2.
  • the overlapping area e.g. Structures can be realized that require a plurality of structured conductor layers.
  • a first substrate GS1 of a vehicle window 1 can also be seen in FIG. If the vehicle window 1 is made available as a composite window, e.g. a connecting film VF and a second substrate GS2 can be provided.
  • the substrate GS1, GS2 preferably contains glass, particularly preferably flat glass, float glass, quartz glass, borosilicate glass, soda-lime glass or clear plastics, preferably rigid clear plastics, in particular polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyamide, polyester, polyvinyl chloride and / or mixtures thereof.
  • the film F can have a first electrically conductive layer LS1 and a second electrically conductive layer LS2.
  • a barrier layer B for example a (flexible) solder stop layer.
  • additional layer (s) ZS can be provided, for example a (glued) cover layer.
  • the cover layer can, for example, also consist of a film material.
  • the (first and / or the second) electrically conductive layer has a height hi_si, hi_s2 of 10 pm-75 pm.
  • FIG. 1 A sectional view through a carrier T is shown in FIG.
  • the carrier T can have a third electrically conductive layer LS3 and an (optional) fourth electrically conductive layer LS4.
  • a connection area AB and a second lead structure GPCW2 can be made available in these two electrically conductive layers by structuring.
  • the carrier T can also be provided with a barrier layer B, e.g. a (flexible) solder stop layer.
  • the (third and / or the fourth) electrically conductive layer has a height hi_s3, hi_s4 of 10 pm-75 pm.
  • the electrically conductive layers LS1, LS2, LS3, LS4 have silver and / or copper and / or gold and / or aluminum and / or indium and / or graphenes. It should be noted here that the electrically conductive layers LS1, LS2 can have different materials. Prefers however, they have the same materials. That is, the conductor structures can also be adapted to electrical and / or thermal and / or mechanical boundary conditions.
  • the carrier T can cover the film F in a partial area or in the full area.
  • one or more plated-through holes VIA - as indicated in FIG. 4 - are arranged at least between one of the lateral conductors L1 and the conductor ground potential plane GP which is opposite with respect to the film F.
  • the vias VIA can be arranged at a predetermined distance.
  • plated-through holes VIA can also be provided in an analogous manner with respect to the second lateral conductor L2 and the opposite ground potential plane GP. The distance can be based on the wavelength of the signals to be conducted.
  • the wave impedance of the line area GCPW1, GCPW2 can be adapted by means of such vias VIA.
  • the carrier T can be equipped with VIAs that can perform the same function.
  • the arrangement has - as indicated in FIG. 1 - a connection area AB for an electromechanical High-frequency connector S on.
  • the high-frequency connection element S can have or consist of an SMA socket.
  • the SMA socket can e.g. B. have an angle arrangement so that a low overall height is made available in the connection area.
  • vehicle windows are equipped as a built-in part / replacement part with an electromechanical high-frequency connecting element S in order to enable quick installation and secure contact.
  • the antenna and one or more electronic components can now be brought closer to one another. In this way, the signal-to-noise ratio can be favorably influenced early on.
  • a vehicle with a glass pane 1 according to the invention in particular a land, sea, air or space vehicle, is provided.
  • the glass pane 1 according to the invention is used to receive signals for satellite-based navigation, in particular to receive GNSS signals from Navstar GPS, Galileo, Glonass, Beidou, Navic, QZSS.
  • the glass pane 1 according to the invention is used to receive signals from a mobile communication system, in particular a mobile communication system of the 2nd, 3rd, 4th or 5th generation.
  • the amplifier can be arranged close to the antenna.
  • the antenna or the antennas can / can between substrates GS1, GS2 of a laminated glass pane 1 be arranged.
  • the antenna (s) ANT are arranged on a flexible film F, the antenna ANT can adapt to the curvature of the vehicle window.
  • a feed structure for example as a coplanar (grounded) waveguide, GCPW1 can be made available. Since the film F is flexible, the film can, for example, be guided around one end of a substrate GS1.
  • the electronics for an amplifier and / or filter can be provided on a carrier T that can be produced separately.
  • the carrier T and the film F can be made available as an integrated element - as shown in FIG. 6 - or as shown in FIG. 5 via contact elements.
  • the high-frequency part can be implemented without substantial changes in geometry, so that the impedance remains essentially unchanged.
  • connection area AB can be designed like a contact area C1 / C2 (for example as shown in FIG. 5).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Waveguides (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugscheibe mit einem ersten Substrat (GS1) und mit zumindest einer Antennenstruktur (ANT) und einem Anschlussbereich (AB), wobei die Antennenstruktur (ANT) auf einer flexiblen Folie (F) angeordnet ist, wobei auf der flexiblen Folie (F) weiterhin ein erster Leitungsbereich (GPCW1) vorgesehen ist, wobei der Anschlussbereich (AB) auf einem Träger (T) angeordnet ist, wobei auf dem Träger (T) weiterhin ein zweiter Leitungsbereich (GPCW2) vorgesehen ist, wobei die flexibel Folie (F) einen ersten Kontaktbereich (C1) und der Träger einen zweiten Kontaktbereich (C2) zur wechselseitigen Verbindung des ersten Leitungsbereiches (GPCW1) mit dem zweiten Leitungsbereich (GPCW2) aufweist, wobei die flexible Folie (F) um ein Ende des ersten Substrates (GS1) herumgeführt ist.

Description

Fahrzeugscheibe
Fahrzeuge werden zunehmend mit elektrischen Komponenten ausgestattet. Neben den klassischen Radiogeräten finden sich in zunehmender Anzahl Geräte in einem Fahrzeug wieder, die Hochfrequenzsignale empfangen oder auch senden können.
Beispielhaft sei an dieser Stelle der Empfang von Signalen eines Navigationssystems oder aber auch Signale von Kommunikationssystemen angeführt.
Navigationssysteme können dabei z.B. ein satellitengestütztes Navigationssatellitensystem (GNSS) sein. In Betrieb befindliche Systeme sind beispielsweise das Global Positioning System (GPS) oder das GLObal Navigation Satellite System (GLONASS). Andere Navigationssysteme sind z.B. auf Basis von Mobilfunksystemen möglich.
Kommunikationssysteme können z.B. Nahbereichsfunksysteme für Car-to-Car oder Car- to-lnfrastructure oder auch Mobilfunkkommunikationssysteme, z.B. Mobilkommunikationssysteme der 2. / 3. / 4. oder 5. Generation sein.
Zwar können entsprechende Antennen außen am Fahrzeug befestigt werden, jedoch stellen solche zusätzlichen Einrichtungen in mehrfacher Hinsicht ein Problem dar.
Beispielhafte Anordnungen sind aus der Veröffentlichung US 20140176374 A1 bekannt.
Zum einen erfordern die entsprechenden Einrichtungen Durchbrüche, die anfällig gegen Korrosion sind. Zum anderen stören solche Einrichtungen häufig den optischen Eindruck. Häufig stellen solche Einrichtungen aber auch eine Geräuschquelle als auch einen erhöhten Windwiderstand bereit. Zudem sind solche Antennen auch Ziel von Vandalismus.
Ausgehend hiervon hat sich in der Vergangenheit ein Trend dahin entwickelt, Antennen an anderen Orten bereitzustellen.
Beispielsweise können GNSS-Antennen innerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet werden, beispielsweise unterhalb des Armaturenbretts oder unterhalb der Windschutzscheibe.
Dabei ist es schwierig, eine geeignete Position mit guter Sicht der Antenne auf die GNSS-Satelliten zu finden und gleichzeitig EMC-Probleme durch elektrische Geräte im Armaturenbrett und durch den Fahrzeugmotor zu vermeiden.
Des Weiteren können elektrisch leitfähige Schichten wie infrarotreflektierende Schichten oder Low-E-Schichten die Transmission elektromagnetischer Strahlung durch die Scheibe verhindern und das GNSS-Signal blockieren.
Typische GPS-Antennen werden als plane Antennen und typischerweise als Patch- Antennen realisiert und sind beispielsweise aus der WO 00/22695 A1 , der DE 202006011919 U1 oder der DE 202010011837 U1 bekannt. Dabei wird eine plane metallische Antennenstruktur auf einer Seite einer Leiterplatte oder eines keramischen Trägers angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite wird eine plane Grundplatte als Massefläche angeordnet. Antennenstruktur und Grundplatte werden über elektrische Leitungen mit einer elektrischen Empfangseinheit verbunden. Aufgrund der Materialstärke der Leiterplatte beziehungsweise des keramischen Trägers weist die Antenne eine gewisse Dicke auf und ist bei einer Anordnung unmittelbar an der Windschutzscheibe deutlich sichtbar und wenig ästhetisch. Aus der US 9,257,747 B2 ist eine Vivaldi-Antenne bekannt, die auf eine Fahrzeugscheibe anbringbar ist. Aus WO 2005/091827 A2 ist eine Patch-Antenne bekannt, die auf eine Fahrzeugscheibe anbringbar ist. Aus der US 2008 / 0 129 619 A1 ist eine gekreuzte Dipolantennenanordnung bekannt, die auf eine Fahrzeugscheibe anbringbar ist.
Weiterhin ist aus der US Patentanmeldung US 201 1 / 121 924 A1 eine auf einer Fahrzeugscheibe aufgebrachte Antenne mit einem Koaxialkabelanschluss bekannt.
Bisher wurden Antennen, die auf der Scheibenoberfläche angebracht sind, mit einem Koaxialkabel angeschlossen.
Aus der japanischen Veröffentlichung J P 2014- 179 858 A ist eine weitere Anordnung einer Antenne mit einem Anschluss zur Anordnung auf einer Fahrzeugscheibe bekannt.
Die I ntegration von Antennen und Zuleitung in Scheiben wird auf Grund vieler Überlegungen gewünscht. Zum einen spielen dabei Überlegungen zur Platzierung eine Rolle, zum anderen Überlegungen in Bezug auf die elektrische Anbindung der Antennen.
Zugleich muss aber für die anschließende Signalverarbeitung auch ein ausreichend starkes Signal mit möglichst wenig Rauschen zur Verfügung gestellt werden.
Daher werden Signale vor der Signalverarbeitung / Dekodierung verstärkt. Es zeigt sich jedoch, dass die Dämpfung auf den Zuleitungen zu den Verstärkern bereits zu einer starken Abschwächung der Nutzsignale geführt hat, sodass die Verstärker besonders rauscharm sein müssen, sodass das Signal/Rausch-Verhältnis wenig verschlechtert wird. Solche Verstärker sind jedoch teuer. Aus dem US Patent US 5,499,444 und ist ein Herstellungsverfahren für eine steife Platine mit flexiblen Teilen bekannt. Die so bereitgestellte Platine ist jedoch nicht geeignet in eine Fahrzeugscheibe integriert zu werden.
Ebenso ist aus dem chinesischen Gebrauchsmuster CN 203015290 eine Anordnung bekannt, bei der zwei starre Platinen mit einer flexiblen Platine verbunden werden. Die so bereitgestellte Anordnung ist jedoch nicht geeignet in eine Fahrzeugscheibe integriert zu werden.
Aus der koreanischen Patentanmeldung KR 10-2008-0029054 ist ebenfalls eine Anordnung bekannt, bei der zwei starre Platinen mit einer flexiblen Platine verbunden werden. Die so bereitgestellte Anordnung ist jedoch nicht geeignet in eine Fahrzeugscheibe integriert zu werden.
Aus der chinesischen Patentanmeldung CN 106450690 A1 ist eine sogenannte low-Profile Blanket Antenna bekannt. Diese ist zwar breitbandig, kann aber nicht in eine Fahrzeugscheibe integriert werden.
Aus der US Patentanmeldung US 2015 / 0 102 874 A1 ist eine Aufweitung einer flexiblen Platine bekannt, um eine bessere HF-Entkopplung bereitzustellen.
Allen vorgenannten Dokumenten ist es gemein, dass die dort zur Verfügung gestellten Strukturen nicht in eine Fahrzeugscheibe integriert werden können. Zudem sind die Strukturen nur mit erheblichem Aufwand herstellbar, sodass sie keine kostengünstige Lösung zur Verfügung stellen.
Ausgehend hiervon ist es eine Aufgabe der Erfindung eine Fahrzeugscheibe bereitzustellen in die eine Antenne nebst Zuleitung sicher, zuverlässig und kostengünstig integriert werden kann. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Fahrzeugscheibe mit einem ersten Substrat und mit zumindest einer Antennenstruktur und einem Anschlussbereich, wobei die Antennenstruktur auf einer flexiblen Folie angeordnet, wobei auf der flexiblen Folie weiterhin ein erster Leitungsbereich vorgesehen ist, wobei der Anschlussbereich auf einem Träger angeordnet ist, wobei auf dem Träger weiterhin ein zweiter Leitungsbereich vorgesehen ist, wobei die flexible Folie einen ersten Kontaktbereich und der Träger einen zweiten Kontaktbereich zur wechselseitigen Verbindung des ersten Leitungsbereiches mit dem zweiten Leitungsbereich aufweist, wobei die flexible Folie um ein Ende des ersten Substrates herumgeführt ist.
Mittels der Erfindung wird es ermöglicht eine Antenne in eine Fahrzeugscheibe zu integrieren während Einrichtungen zur Signalaufbereitung, wie Filter / Verstärker nahe an der Antenne auf einem starren Träger bereitgestellt werden. Durch die Bereitstellung von geeigneten Kontaktbereichen kann die Weiterleitung Impedanz-angepasst auf den jeweiligen Leitungsbereichen erfolgen. Hierdurch kann das Signal-Rausch-Verhältnis weitestgehend erhalten bleiben. D.h., die Erfindung erlaubt eine weitgehende Integration bei gleichzeitig kostengünstiger Herstellungsweise.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Träger starr. D.h. die Erfindung kann z.B. auf Platinen zurückgreifen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich drei oder mehr elektrische Kontaktstellen auf.
Hierdurch kann z.B. eine Verbindung für ko-planare Wellenleiter zur Verfügung gestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich fünf oder mehr elektrische Kontaktstellen auf.
Durch eine höhere Anzahl von Kontaktstellen kann z.B. eine bessere Abschirmung im Kontaktbereich zur Verfügung gestellt werden. Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Folie und der Träger im Bereich des ersten Kontaktbereiches und des zweiten Kontaktbereiches im Wesentlichen überlappend angeordnet.
Im Überlappbereich können z.B. Strukturen verwirklicht sein, die mehrere strukturierte Leiterschichten benötigen.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Folie eine erste strukturierte Leiterschicht und eine zweite strukturierte Leiterschicht auf, wobei der erste Leitungsbereich als Grounded coplanar waveguide ausgestaltet ist.
D.h. mittels der Erfindung kann auf besonders einfache Weise eine gut geschirmte, dämpfungsarme Weiterleitung zum Kontaktbereich realisiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Folie zumindest eine Durchkontaktierung auf.
D.h. mittels der Erfindung können auf besonders einfache Weise komplexere Strukturen, z.B. Wellenleiterstrukturen oder Streifenleiterstrukturen, bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Folie Polyimid auf. Somit kann in besonders einfacher Weise eine flexible (Teil-)Anordnung zur Verfügung gestellt werden.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Träger FR4 auf. Somit kann in besonders einfacher Weise eine starre (Teil-)Anordnung zur Verfügung gestellt werden. In noch einer weiteren Ausführungsform weist der Träger zumindest eine Durchkontaktierung auf.
D.h. mittels der Erfindung können auf besonders einfache Weise komplexere Strukturen, z.B. Wellenleiterstrukturen oder Streifenleiterstrukturen, bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Glasscheibe, insbesondere ein Land-, See-, Luft- oder Raumfahrzeug, bereitgestellt.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die erfindungsgemäße Glasscheibe zum Empfang von Signalen zur satellitengestützten Navigation, insbesondere zum Empfang von GNSS-Signalen des Navstar GPS, Galileo, Glonass, Beidou, Navic, QZSS verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird die erfindungsgemäße Glasscheibe zum Empfang von Signalen eines Mobilkommunikationssystems, insbesondere eines Mobilkommunikationssystems der 2., 3. , 4. oder 5. Generation, verwendet.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann die Fahrzeugscheibe eine Windschutzscheibe, eine Heckscheibe, eine Seitenscheibe oder eine Dachscheibe sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Übersicht in Bezug auf die Anordnung von Folien, Glasschicht(en) zur Verdeutlichung von Aspekten gemäß Stand der Technik und der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung durch Ausführungsformen einer Folie gemäß Ausführungsformen der Erfindung,
Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung durch Ausführungsformen eines Trägers gemäß Ausführungsformen der Erfindung,
Fig. 4 eine schematisch perspektivische Ansicht von Leitungsbereichen gemäß Ausführungsformen der Erfindung,
Fig. 5 eine schematisch perspektivische Ansicht von Kontaktbereichen gemäß Ausführungsformen der Erfindung, und
Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung durch Ausführungsformen eines Trägers und einer Folie gemäß Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt werden. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.
Weiterhin wird nachfolgend der Einfachheit halber in aller Regel immer nur auf eine Entität Bezug genommen. Soweit nicht explizit vermerkt, kann die Erfindung aber auch jeweils mehrere der betroffenen Entitäten aufweisen. Insofern ist die Verwendung der Wörter„ein“, „eine“ und„eines“ nur als Hinweis darauf zu verstehen, dass in einer einfachen Ausführungsform zumindest eine Entität verwendet wird.
Soweit nachfolgend Verfahren beschrieben werden, sind die einzelnen Schritte eines Verfahrens in beliebiger Reihenfolge anordbar und/oder kombinierbar, soweit sich durch den Zusammenhang nicht explizit etwas Abweichendes ergibt. Weiterhin sind die Verfahren - soweit nicht ausdrücklich anderweitig gekennzeichnet - untereinander kombinierbar. Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1 % bis zu +/- 10 %.
Soweit in dieser Anmeldung Normen, Spezifikationen oder dergleichen benannt werden, werden zumindest immer die am Anmeldetag anwendbaren Normen, Spezifikationen oder dergleichen in Bezug genommen. D.h. wird eine Norm / Spezifikation etc. aktualisiert oder durch einen Nachfolger ersetzt, so ist die Erfindung auch hierauf anwendbar.
I n den Figuren sind verschiede Ausführungsformen dargestellt.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird eine Fahrzeugscheibe 1 mit einem ersten Substrat GS1 und mit zumindest einer Antennenstruktur ANT und einem Anschlussbereich AB bereitgestellt.
Die Antennenstruktur ANT ist auf einer flexiblen Folie F angeordnet. Weiterhin ist auf der flexiblen Folie F ein erster Leitungsbereich GCPW1 vorgesehen.
Die flexible (dielektrische) Folie F kann zumindest ein Material ausgewählt aus der Gruppe Polyimid, Polyurethan, Polymethylenmetacrylsäure, Polykarbonat, Polyethylenterephthalat, Polyvinylbutyral, FR6, Acrylnitril-butadien-Styrol- Copolymerisat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polybutylenterephthalat, Polyamid aufweisen.
Der Anschlussbereich AB ist auf einem getrennt herstellbaren Träger T angeordnet. Auf dem Träger T ist weiterhin ein zweiter Leitungsbereich GCPW2 vorgesehen. Der Träger T kann aus einem Material entsprechend der Folie F hergestellt sein, oder aber auch ein anderes Material, wie z.B. eine starre Platine, z.B. aus FR4 aufweisen.
Die flexible Folie F weist einen ersten Kontaktbereich C1 und der Träger T weist einen zweiten Kontaktbereich C2 zur wechselseitigen Verbindung des ersten Leitungsbereiches GCPW1 mit dem zweiten Leitungsbereich GCPW2 auf.
Die flexible Folie F ist um ein Ende des ersten Substrates GS1 herumgeführt.
Mittels der Erfindung wird es ermöglicht eine Antenne ANT in eine Fahrzeugscheibe 1 zu integrieren während Einrichtungen zur Signalaufbereitung, wie Filter / Verstärker nahe an der Antenne ANT auf einem getrennt herstellbaren (starren) Träger T bereitgestellt werden können. Durch die Bereitstellung von geeigneten Kontaktbereichen C1 , C2 kann die Weiterleitung Impedanz-angepasst auf den jeweiligen Leitungsbereichen GCPW1 , GCPW2 erfolgen. Hierdurch kann das Signal-Rausch-Verhältnis weitestgehend erhalten bleiben. D.h., die Erfindung erlaubt eine weitgehende Integration bei gleichzeitig kostengünstiger Herstellungsweise.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Träger T starr. D.h. die Erfindung kann z.B. auf Platinen zurückgreifen. Somit kann z.B. die Bestückung mit elektronischen Komponenten EK mittels herkömmlicher Technik erfolgen. Dies erlaubt eine kostengünstige Herstellung solcher Einrichtungen, die nahe an der Antenne ANT angeordnet werden können, sodass die Dämpfung des Nutzsignales vor der Verstärkung / Filterung minimal ist. Hierdurch können z.B. günstige Verstärker eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen der erste Kontaktbereich C1 und der zweite Kontaktbereich C2 jeweils drei oder mehr elektrische Kontaktstellen auf.
Hierdurch kann z.B. eine Verbindung für ko-planare Wellenleiter zur Verfügung gestellt werden. Dabei kann z.B. mit den äußeren Kontaktstellen eine Verbindung eines Massepotentiales zur Verfügung gestellt werden, während die zentrale Kontaktstelle eine Verbindung für das Nutzsignal zur Verfügung stellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der erste Kontaktbereich C1 und der zweite Kontaktbereich C2 jeweils fünf (wie in Figur 5 gezeigt) oder mehr elektrische Kontaktstellen auf. Dabei kann z.B. mit den äußeren Kontaktstellen eine Verbindung eines Massepotentiales zur Verfügung gestellt werden, während die zentrale Kontaktstelle eine Verbindung für das Nutzsignal zur Verfügung stellt. Durch eine höhere Anzahl von Kontaktstellen kann z.B. eine bessere Abschirmung im Kontaktbereich zur Verfügung gestellt werden.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Folie F und der Träger T - wie in Figur 6 gezeigt - im Bereich des ersten Kontaktbereiches C1 und des zweite Kontaktbereiches C2 im Wesentlichen überlappend angeordnet. Im Überlappbereich können z.B. Strukturen verwirklicht sein, die mehrere strukturierte Leiterschichten benötigen.
Es sei angemerkt, dass in den Figuren auch weiter optionale Schichten aufgezeigt sind.
In Figur 1 ist auch ein erstes Substrat GS1 einer Fahrzeugscheibe 1 ersichtlich. Wird die Fahrzeugscheibe 1 als Verbundscheibe zur Verfügung gestellt so kann z.B. eine Verbindungsfolie VF und eine zweites Substrat GS2 vorgesehen sein.
Das Substrat GS1 , GS2 enthält bevorzugt Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas oder klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon.
In Figur 2 ist eine Schnittansicht durch eine Folie F gezeigt. Die Folie F kann eine erste elektrisch leitende Schicht LS1 und eine zweite elektrisch leitende Schicht LS2 aufweisen. Durch Strukturierung kann (können) in diesen zwei elektrisch leitenden Schichten eine (oder mehrere) Antenne(n) und eine erste Zuleitungsstruktur GCPW1 zur Verfügung gestellt werden. Optional kann die Folie auch mit einer Barriere-Schicht B, z.B. einer (flexiblen) Löt- Stop-Schicht ausgestattet sein. Ebenso können eine oder mehrere zusätzliche Schicht(en) ZS vorgesehen sein, z.B. eine (aufgeklebte) Deckschicht. Die Deckschicht kann z.B. auch aus einem Folienmaterial bestehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die (erste und/oder die zweite) elektrisch leitende Schicht eine Höhe hi_si , hi_s2 von 10pm - 75pm auf.
Dies ermöglicht eine dünne Anordnung, die auch in eine Verbundscheibe integriert werden kann bzw. die auch an eine gebogene Oberfläche angepasst werden kann.
In Figur 3 ist eine Schnittansicht durch einen Träger T gezeigt. Der Träger T kann eine dritte elektrisch leitende Schicht LS3 und eine (optionale) vierte elektrisch leitende Schicht LS4 aufweisen. Durch Strukturierung kann in diesen zwei elektrisch leitenden Schichten ein Anschlussberiech AB und eine zweite Zuleitungsstruktur GPCW2 zur Verfügung gestellt werden. Optional kann der Träger T auch mit einer Barriere-Schicht B, z.B. einer (flexiblen) Löt-Stop-Schicht ausgestattet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die (dritte und/oder die vierte) elektrisch leitende Schicht eine Höhe hi_s3, hi_s4 von 10pm - 75pm auf.
I n Verbindung mit einer ebenfalls dünnen Folie F (hF = 25 pm ... 75 pm) ermöglicht dies eine dünne Anordnung, die auch in eine Verbundscheibe integriert werden kann bzw. die auch an eine gebogene Oberfläche angepasst werden kann.
I n noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die elektrisch leitenden Schichten LS1 , LS2, LS3, LS4 Silber und/oder Kupfer und/oder Gold und/oder Aluminium und/oder I ndium und/oder Graphene auf. Dabei ist anzumerken, dass die elektrisch leitenden Schichten LS1 , LS2 unterschiedliche Materialien aufweisen können. Bevorzugt weisen sie jedoch gleiche Materialien auf. D.h. auch die Leiterstrukturen können an elektrische und/oder thermische und/oder mechanische Randbedingungen angepasst werden.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann der Träger T auf einem Teilbereich oder auf dem vollen Bereich die Folie F überdecken.
Während ein kleiner Überlappungsbereich vorteilhaft für geringe Baugrößen ist, kann ein größerer Überlappungsbereich für eine bessere Signalweiterleitung und/oder eine erhöhte mechanische Stabilität vorteilhaft sein. Somit werden dem Fachmann Designoptionen an die Hand gegeben, sodass unterschiedliche Bedürfnisse befriedigt werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zumindest zwischen einem der seitlichen Leiter L1 und der in Bezug auf die Folie F gegenüberliegenden Leiter Massepotential-Ebene GP eine oder mehrere Durchkontaktierungen VIA - wie in Figur 4 angedeutet - angeordnet. Die Durchkontaktierungen VIA können dabei in einem vorgegebenen Abstand angeordnet sein. Weiterhin können Durchkontaktierungen VIA in analoger Weise auch in Bezug auf den zweiten seitlichen Leiter L2 und die gegenüberliegende Massepotential-Ebene GP vorgesehen sein. Der Abstand kann sich dabei an der Wellenlänge der zu leitenden Signale orientieren. Weiterhin kann durch solche Durchkontaktierungen VIA der Wellenwiderstand des Leitungsbereiches GCPW1 , GCPW2 angepasst werden. Mittels der Durchkontaktierungen VIA wird zudem eine verbesserte Potentialgleichheit über die Ausdehnung der Anordnung erreicht, sodass die hochfrequenten Eigenschaften weiter verbessert werden können.
Das Träger T kann genau wie die Folie F mit derartigen VIA ausgestattet sein, die die gleiche Funktion übernehmen können.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Anordnung - wie in Figur 1 angedeutet - einen Anschlussbereich AB für ein elektromechanisches Hochfrequenzverbindungselement S auf. I nsbesondere kann das Hochfrequenzverbindungselement S eine SMA-Buchse aufweisen oder daraus bestehen. Die SMA-Buchse kann z. B. eine Winkelanordnung aufweisen, sodass eine geringe Bauhöhe im Anschlussbereich zur Verfügung gestellt wird. Typischerweise werden Fahrzeugscheiben als Einbauteil / Austauschteil mit einem elektromechanischen Hochfrequenzverbindungselement S ausgestattet, um einen schnellen Einbau und eine sichere Kontaktierung zu ermöglichen.
D. h. anders als im Stand der Technik können nunmehr die Antenne und eine oder mehrere elektronische Komponenten näher zueinander gebracht werden. Hierdurch kann das Signal-Rausch-Verhältnis frühzeitig günstig beeinflusst werden.
I nsbesondere die Möglichkeit zur Verwendung von sogenannten grounded coplanar waveguides für die Leitungsbereiche GCPW1 , GCPW2 erlaubt eine störungsarme und/oder verlustarme Übertragung.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Glasscheibe 1 , insbesondere ein Land-, See-, Luft- oder Raumfahrzeug, bereitgestellt.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die erfindungsgemäße Glasscheibe 1 zum Empfang von Signalen zur satellitengestützten Navigation, insbesondere zum Empfang von GNSS-Signalen des Navstar GPS, Galileo, Glonass, Beidou, Navic, QZSS verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird die erfindungsgemäße Glasscheibe 1 zum Empfang von Signalen eines Mobilkommunikationssystems, insbesondere eines Mobilkommunikationssystems der 2. , 3. 4. oder 5. Generation, verwendet.
D.h. mittels der Erfindung wird insbesondere die Integration von Antennen für Satellitennavigation ermöglicht. Dabei kann der Verstärker nahe an der Antenne angeordnet sein. Die Antenne bzw. die Antennen kann / können zwischen Substraten GS1 , GS2 einer Verbundglasscheibe 1 angeordnet sein. Da die Antenne(n) ANT auf einer flexiblen Folie F angeordnet sind kann die Antenne ANT sich einer Wölbung der Fahrzeugscheibe anpassen. Mittels der flexiblen Folie F kann eine Zuleitungsstruktur, z.B. als coplanarer (geerdeter) Wellenleiter, GCPW1 zur Verfügung gestellt werden. Da die Folie F flexibel ist, kann z.B. die Folie um ein Ende eines Substrates GS1 herumgeführt werden.
Die Elektronik für einen Verstärker und/oder Filter kann auf einem separat herstellbaren Träger T bereitgestellt werden.
Der T räger T und die Folie F können als integriertes Element - wie in Figur 6 gezeigt - oder wie in Figur 5 gezeigt über Kontaktelemente zur Verfügung gestellt werden.
Im Beispiel der Figur 6 ist es möglich z.B. eine Durchkontaktierung VIA von einer elektrisch leitenden Schicht LS3 bis zur elektrisch leitenden Schicht LS1 zur Verfügung zu stellen. Somit stellt die Durchkontaktierung VIA einen Kontaktbereich C1/C2 zur Verfügung.
Somit kann der hochfrequente Teil ohne wesentliche Geometrie-Anderungen implementiert werden, sodass die Impedanz im Wesentlichen unverändert bleibt.
Der Anschlussbereich AB kann ebenso wie ein Kontaktbereich C1 / C2 (z.B. wie in Figur 5 gezeigt) ausgestaltet sein.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeugscheibe
GS1 , GS2 Substrat
F flexible Folie
T Träger
EK elektrische Komponente
LS1 , LS2 elektrisch leitende Schicht LS3, LS4 elektrisch leitende Schicht ANT Antennenstruktur
GCPW1 Zuleitungsstruktur
GCPW2 Zuleitungsstruktur
h LS 1 h |_S2 Höhe
h |_S3 h LS4 Höhe
VIA Durchkontaktierung
VF Verbindungsfolie
AB Anschlussbereich
S Stecker
C1 , C2 Kontaktbereich
B Barriere-Schicht
ZS Weitere Schicht(en)
L1 , L2 Leiterbahnen
ML Mittlere Leiterbahn (Nutzsignal)
GP Massepotential-Ebene

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeugscheibe mit einem ersten Substrat (GS1) und mit zumindest einer Antennenstruktur (ANT) und einem Anschlussbereich (AB), wobei die Antennenstruktur (ANT) auf einer flexiblen Folie (F) angeordnet ist, wobei auf der flexiblen Folie (F) weiterhin ein erster Leitungsbereich (GPCW1) vorgesehen ist, wobei der Anschlussbereich (AB) auf einem Träger (T) angeordnet ist, wobei auf dem Träger (T) weiterhin ein zweiter Leitungsbereich (GPCW2) vorgesehen ist, wobei die flexibel Folie (F) einen ersten Kontaktbereich (C1) und der Träger einen zweiten Kontaktbereich (C2) zur wechselseitigen Verbindung des ersten Leitungsbereiches (GPCW1) mit dem zweiten Leitungsbereich (GPCW2) aufweist, wobei die flexible Folie (F) um ein Ende des ersten Substrates (GS1) herumgeführt ist.
2. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (T) starr ist.
3. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktbereich (C1) und der zweite Kontaktbereich (C2) jeweils drei oder mehr elektrische Kontaktstellen aufweist.
4. Fahrzeugscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktbereich (C1) und der zweite Kontaktbereich (C2) jeweils fünf oder mehr elektrische Kontaktstellen aufweist.
5. Fahrzeugscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (F) und der Träger (T) im Bereich des ersten Kontaktbereiches (C1) und des zweiten Kontaktbereiches (C2) im Wesentlichen überlappend angeordnet sind.
6. Fahrzeugscheibe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (F) eine erste strukturierte Leiterschicht (LS1 ) und eine zweite strukturierte Leiterschicht (LS2) aufweist, wobei der erste Leitungsbereich (GPCW1) als Grounded coplanar waveguide ausgestaltet ist.
7. Fahrzeugscheibe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (F) zumindest eine Durchkontaktierung (VIA) aufweist.
8. Fahrzeugscheibe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (F) Polyimid aufweist.
9. Fahrzeugscheibe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (T) FR4 aufweist.
10. Fahrzeugscheibe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (T) zumindest eine Durchkontaktierung (VIA) aufweist.
11. Fahrzeugscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstruktur zum Empfang von hochfrequenten Signalen ausgestaltet ist.
12. Verwendung einer Fahrzeugscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
11 , zum Empfang von Signalen zur satellitengestützten Navigation, insbesondere zum Empfang von GNSS-Signalen des Navstar GPS, Galileo, Glonass, Beidou, Navic, QZSS.
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