PL204755B1 - Szyba antenowa - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest szyba antenowa.

Znana jest szyba antenowa zawierająca: element elektryczny wielkiej częstotliwości ułożonym trwale na jednej z jej powierzchni, przy czym ten element elektryczny wielkiej częstotliwości zawiera sprzęt elektroniczny wielkiej częstotliwości i płytkę nośną sprzętu elektronicznego wielkiej częstotliwości i strukturę przewodzącą, elektrycznie połączoną z elementem i przewodzącą sygnały antenowe wielkiej częstotliwości, przy czym element wielkiej częstotliwości i struktura przewodząca są usytuowane z tej samej strony szyby i element elektryczny wielkiej częstotliwości jest usytuowany na wierzchu struktury przewodzącej.

DE-A1-198 23 202 opisuje urządzenie antenowe dla pojazdu, w którym połączenia stopek wszystkich anten ułożonych na przezroczystej szybie (szklanej) połączonych w punktach stykowych pola stykowego są otoczone przez podstawę z tworzywa sztucznego ułożoną na powierzchni szyby, w którym element wielkiej czę stotliwoś ci, na przykł ad wzmacniacz, jest zamocowany w sposób odłączalny. Dla połączenia elektrycznego pomiędzy elementem wielkiej częstotliwości i punktami styku, wykorzystuje się styki sprężynowe. Są one łatwe do montażu i demontażu, ale są one jednocześnie stosunkowo wrażliwe na korozję i wibracje mechaniczne, które tam powstają.

DE-A1-198 56 663 ujawnia urządzenie dla połączenia anteny ułożonej na szybie okiennej z obudową wzmacniacza zamocowanego na szybie okiennej. Obszar połączenia jest otoczony warstwą klejącą, podczas gdy styki elektryczne są wykonane korzystnie przez lutowanie. USA-6.087.996 przedstawia analogiczne urządzenie ze stykami sprężynowymi, w której obudowa wzmacniacza jest zamocowana w sposób odłączalny na powierzchni szyby za pomocą montażu velcro.

Z DE-A1-197 35 395, jest znane połączenie płaskiej warstwy przewodzącej służącej jako antena na szybie (szklanej) przezroczystej w sposób pojemnościowy z przewodem łączącym, z której sygnał antenowy jest kierowany do odbiornika radiowego. W tym przypadku, sprzężenie pojemnościowe jest realizowane w taki sposób, że elektroda w postaci taśmy jest drukowana na powierzchni szyby wielowarstwowej zwróconej w stronę kabiny, podczas gdy warstwa przewodząca jest ułożona na powierzchni znajdującej się wewnątrz kompozytu. Długość elektrody w postaci taśmy powinna być większa od 5 cm, a jej szerokość od 5 do 10 mm.

Dokument DE-A1-198 58 299 przedstawia system antenowy dla urządzenia do przesyłania danych w pojeździe: dwie strony dielektrycznej powierzchni montażowej takiej jak szyba, mogą być połączone ze sobą przez sprzężenie pojemnościowe elementów systemu antenowego ułożonych na płaskich elektrodach sprzęgających.

Dokumenty US-4,931,805 i US-4,931,806 opisują antenę telefoniczną, umieszczoną na szybie pojazdu. Moduł zewnętrzny podtrzymuje antenę, podczas gdy moduł wewnętrzny jest połączony z anteną przez pojemnościową transmisję sygnału. Szyba jest stosowana jako dielektryk. Dwa moduły są mocowane do powierzchni szyby dwustronnymi taśmami klejącymi.

Dokument DE 1 9627052A1 opisuje połączenie pojemnościowe według stanu techniki.

Dokument US 6164984 opisuje element elektroniczny z połączeniem galwanicznym przy wykorzystaniu kleju.

Celem wynalazku jest zaproponowanie, dla szyby i znanego elementu wielkiej częstotliwości innej odmiany połączenia elementu wielkiej częstotliwości ułożonego na powierzchni szyby.

Szyba antenowa zawierająca:

element elektryczny wielkiej częstotliwości ułożony trwale na jednej z jej powierzchni, przy czym ten element elektryczny wielkiej częstotliwości zawiera sprzęt elektroniczny wielkiej częstotliwości i pł ytkę noś n ą sprzę tu elektronicznego wielkiej czę stotliwoś ci i strukturę przewodzącą, elektrycznie połączoną z elementem i przewodzącą sygnały antenowe wielkiej częstotliwości, przy czym element wielkiej częstotliwości i struktura przewodząca są usytuowane z tej samej strony szyby i element elektryczny wielkiej częstotliwości jest usytuowany na wierzchu struktury przewodzącej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wspomniane połączenie elektryczne jest utworzone przez sprzężenie pojemnościowe, bez styku galwanicznego, przy czym płaska struktura przewodząca, tworząca pierwszą elektrodę tego sprzężenia pojemnościowego, jest utrzymywana w okreś lonej odległo ści od drugiej pł askiej elektrody tego sprzężenia, za pomocą poś redniej warstwy dielektrycznej, utworzonej przez dwustronną taśmę klejącą o określonej grubości, zaś druga elektroda sprzężenia jest wystarczająco cienka, by odwzorowywać zakrzywienie powierzchni szyby, a ponadto

PL 204 755 B1 element wielkiej częstotliwości zawiera płytkę nośną utrzymującą na jednej ze swoich powierzchni drugą elektrodę sprzężenia, zaś na drugiej powierzchni płytki nośnej jest zamocowana płytka nośna.

Element wielkiej częstotliwości przymocowany na szybie jest zalany, hermetycznie dla powietrza i pary wodnej za pomocą utwardzalnej masy przylegającej do powierzchni szyby.

Płaska struktura przewodząca składa się z wypalanej pasty przewodzącej elektrycznie, która jest drukowana i wypalana na powierzchni szyby.

Szyba zawiera elementy antenowe składające się z wypalanej pasty przewodzącej elektrycznie, która jest drukowana i wypalana.

Płaska struktura przewodząca jest połączona, w sposób elektryczny albo pojemnościowy, z elementami antenowymi, które są uł o ż one na drugiej powierzchni szyby, zwł aszcza wewną trz szyby wielowarstwowej.

Płaska struktura przewodząca jest podzielona na wiele części przewodzących sygnały, oddalonych i elektrycznie oddzielonych od siebie nawzajem, z którymi jest połączona odpowiednia liczba elektrod sprzęgających elementu wielkiej częstotliwości, tworząc w ten sposób liczne punkty sprzężenia.

Struktura przewodząca na powierzchni szyby, która jest wykorzystywana jako punkt sprzężenia, jest utworzona z powierzchnią większą od powierzchni drugiej płaskiej elektrody sprzężenia połączonej z elementem wielkiej częstotliwości.

Wiele sygnałów antenowych może być transmitowanych drogą pojemnościową w elemencie wielkiej częstotliwości, z pomijalnymi stratami tłumienia, nawet bez wyraźnych punktów styku, za pomocą elektrody płaskiej. W tym celu, należy najpierw przewidzieć na szybie strukturę przewodzącą płaską przewodzącą sygnały antenowe. Mogą to w tym przypadku być sygnały różne antenowe dla odbioru radia i TV. Mogą to być także sygnały bardziej złożone radio/TV i radiotelefonii, GPS i analogiczne. Te sygnały mogą być filtrowane i wykorzystywane oddzielnie w elemencie wielkiej częstotliwości za pomocą odpowiednich elementów, zwłaszcza wzmacniane i następnie odtwarzane.

Naturalnie, dwie elektrody sprzężenia powinny się całkowicie pokrywać, ponieważ pojemność jest proporcjonalna do powierzchni elektrod. Niepełne pokrycie prowadzi do umniejszenia pojemności sprzężenia a w ten sposób do zwiększenia tłumienia przy niskich częstotliwościach. Można zapewnić takie pokrycie ogólnie w taki sposób, że struktura przewodząca wykorzystywana jako punkt sprzężenia jest realizowana w sposób rozłożony na powierzchni szyby w postaci elektrody sprzężenia, odpowiednio do związanej powierzchni, w taki sposób, że małe rozsunięcie położenia jest nieszkodliwe.

Wielką zaletą tego urządzenia jest to, że element wielkiej częstotliwości może być wykonany w postaci prostej płyty, bez galwanicznego styku z szybą.

Pośrednią warstwą dielektryczną może być warstwa powietrza o określonej grubości, jeżeli jest możliwe trwałe zachowanie jej stałej wielkości, po mocowaniu elementu wielkiej częstotliwości na szybie antenowej. To może być wykonane na przykład za pomocą odpowiednich urządzeń montażowych z elementami przekładkowymi. Ogólnie, przykleja się element wielkiej częstotliwości na powierzchni szyby. Gdy ma on swoją własną obudowę, tylko połączenia elektryczne zewnętrzne powinny być wykonane po klejeniu. Gdy element wielkiej częstotliwości nie ma własnej obudowy, może on być, naturalnie po dokładnym sprawdzeniu działania, trwale zalany odpowiednią masą. Odcina się go w sposób praktycznie hermetyczny od wp ł ywów otoczenia, chociaż element wielkiej czę stotliwo ś ci nie musi mieć własnej obudowy. To przyczynia się do zmniejszenia jego odstawania ponad powierzchnię szyby. W przypadku zastosowania szyby antenowej w pojeździe, pewna ochrona przed wilgocią i parą wodną jest niezbędna.

Szerokość obszaru przenoszenia pojemnościowego może, w korzystnej odmianie, być wykonane za pomocą taśmy klejącej (dwustronnej) o określonej grubości, która tworzy z jednej strony bezpośrednio pośrednią warstwę dielektryczną pomiędzy strukturą przewodzącą od strony szyby i elektrodą sprzężenia elementu wielkiej częstotliwości. Z drugiej strony, mocowanie elementu wielkiej częstotliwości jest w ten sposób bardzo uproszczone. Materiał taśmy klejącej zapewnia trwałe zachowania pożądanej szerokości, niezależnie od odległości elektrod od obszaru przenoszenia pojemnościowego.

Inną zaletą tego urządzenia jest krótka droga sygnału od anteny do elementu wielkiej częstotliwości, zwłaszcza gdy zawiera on wzmacniacz, ponieważ także straty jak i zakłócenia pozostają w ten sposób bardzo małe. Element wielkiej częstotliwości może także zawierać na przykład jeden lub wiele tunerów i elementów analogicznych, ponadto jeden lub wiele wzmacniaczy.

Również ewentualna zamiana elementu uszkodzonego nie jest szczególnie trudna. Można ewentualnie zdjąć masę zalewową, gdy element okazuje się nieprzydatny i wyjąć przyklejony zespół, żadna szczególna operacja nie jest potrzebna dla rozłączenia styków, tak jak przy stykach sprężynowych.

PL 204 755 B1

Jest zrozumiałe, że opisane tu urządzenie z elementem wielkiej częstotliwości na szybie antenowej może być zastosowane zarówno na szybach szklanych jak i na szybach z tworzywa sztucznego, naturalnie także na szybach monolitycznych jak i na szybach wielowarstwowych.

Połączenie pomiędzy strukturą przewodzącą i elementami antenowym jak również rodzaj i sposób wytwarzania tych ostatnich nie będą tu omawiane, ponieważ liczne wykonania i połączenia są opisane w stanie techniki.

Należy jednak stwierdzić, że przenoszenie sygnałów ze struktury przewodzącej do elektrody sprzężenia pod elementem wielkiej częstotliwości nie jest ograniczona do jednego obszaru albo pojemności przewodzącej. Jest również możliwe podzielenie struktury przewodzącej (drukowanej albo klejonej) na wiele części elektrycznie rozdzielonych, z których każda jest połączona z polem antenowym albo analogicznym obszarem. Inaczej mówiąc, wiele punktów sprzężenia może być umiejscowionych blisko siebie na powierzchni szyby. Sygnały przewodzone przez nie są sprzęgane równolegle z elementem wielkiej czę stotliwo ś ci przykrywają cym wiele pojemnoś ci przenoszą cych za pomocą odpowiedniej liczby elektrod sprzęgających połączonych indywidualnie w układzie przestrzennym i funkcjonalnym.

Można w ten sposób łączyć lokalnie, na przykład w jednym punkcie na powierzchnia szyby, sygnały ze struktur antenowych, które są rozłożone na kilku szybach (na przykład szybach bocznych i tylnej samochodu), jak to może być przewidziane zwłaszcza w antenowych systemach zbiorczych, należy jednak spodziewać się, że w tych rozwiązaniach wielokrotnych, zbyt małe odległości styków (części struktury przewodzącej jedne w stosunku do drugich) mogą prowadzić do przesłuchu sygnałów. Dla zmniejszenia albo uniknięcia tego objawu, odległość pomiędzy dwoma powierzchniami styku powinna być większa niż długości krawędzi styków oddalonych od siebie o tą odległość.

Inne szczegóły i zalety wynalazku zostaną ujawnione w poniższym szczegółowym opisie powiązanym z załączonym rysunkiem przykładu wykonania wynalazku.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, którego jedna figura przedstawia, w sposób uproszczony (bez zachowania skali), przekrój przez obszar krawędzi szyby antenowej, na której element wielkiej częstotliwości jest zamocowany trwale za pomocą dwustronnej taśmy klejącej.

Szklana, monolityczna, przezroczysta, szyba 1 niesie przy krawędzi jednej ze swoich powierzchni, zarówno nieprzezroczyste pokrycie 2 jak i strukturę elektrycznie przewodzącą 3 ułożoną na tym ostatnim. Nieprzezroczyste pokrycie i struktura przewodząca są korzystnie wykonane w sposób znany metodą sitodruku za pomocą odpowiednich past, które mogą być następnie wypalane (na szybie szklanej). Nieprzezroczyste pokrycie 2 nie powinno być przewodnikiem elektrycznym. Struktura przewodząca 3 jest natomiast korzystnie wykonana w sposób znany z pasty do sitodruku o dużej zawartości srebra, jak to jest znane dla szyn zbiorczych prądu dla przewodów grzewczych drukowanych i wypalanych albo także dla warstw grzejnych na szybach samochodowych. W sposób idealny, struktura przewodząca 3 może także w przypadku tego zastosowania, być szyną zbiorczą tego typu. W sposób znany, struktury antenowe mogą także być wykorzystywane jako elementy grzewcze, gdy łączy się je z napięciem zasilania sieci pokładowej.

Na strukturze przewodzącej 3 jest przymocowany, za pomocą cienkiej, dwustronnej taśmy klejącej 4, element wielkiej częstotliwości HF, do którego jeszcze wrócimy w dalszej części opisu.

Pomiędzy strukturą przewodzącą 3 i taśmą klejącą może się znajdować, według życzenia finalnego klienta, nieprzezroczysta warstwa maskująca, która nie jest elektrycznie przewodząca.

W stanie zamontowanym szyby antenowej 1 w karoserii pojazdu (niepokazanej), to urządzenie jest na ogół umieszczone na powierzchni zwróconej w stronę przestrzeni zewnętrznej pojazdu i jest maskowane od wewnątrz przez pokrycie wewnętrzne. Nieprzezroczyste pokrycie 2 maskuje strukturę przewodząca 3 i element wielkiej częstotliwości HF od zewnątrz.

Cienka elektroda płaska 5 z metalu dobrze przewodzącego, na przykład z miedzi, jest połączona bezpośrednio z taśmą klejącą 4.

Taśma klejącą 4 tworzy dielektryczną warstwę rozdzielającą o określonej grubości pomiędzy strukturą przewodząca 3 i elektrodą płaską 5. Jej grubość określa odległość między dwoma elektrodami, która nie powinna przekraczać około 0,5 mm i bierze w ten sposób decydujący dział w określeniu parametrów przenoszenia pojemnościowego rządzenia.

Nie powinno być styku galwanicznego pomiędzy strukturą przewodząca 3 i elementem wielkiej częstotliwości HP. Przeciwnie, struktura przewodząca 3 służy jako pierwsza elektroda sprzężenia pojemnościowego sygnałów w elemencie wielkiej częstotliwości HF z elektrodą płaską 5. Grubość

PL 204 755 B1 elektrody może być zawarta pomiędzy 10 i 100 μm, a powierzchnia wynosi około 900 mm². W tym przykładzie, ta ostatnia ma długość około 100 mm, szerokość 10 mm i grubość 35 μm. Struktura przewodząca ma w tym miejscu szerokość ponad 10 mm i grubość od 4 do 15 μm z zawartością srebra > 70% i rezystancją właściwą 2,85 do 5,45 * 10^-6 [Ω*αη]. Uzyskuje się w ten sposób zadowalające parametry przenoszenia w zakresach częstotliwości większych od 40 MHz, więc sygnały VHF, FM, UHF, itd., są przenoszone w sposób pewny i z dobrą jakością. Tłumienie jest małe, zmierzone tłumienie wynosiło tylko 0,69 dB pomiędzy 76 MHz i 860 MHz (są to częstotliwości sygnałów FM i UHF).

Wymiary geometryczne elementów sprzętu mogą być utrzymane stałe w wąskim zakresie tolerancji. Jest ważne, aby warstwa klejąca nie umożliwiała wnikania wilgoci. Wykorzystuje się korzystnie klej akrylowy w postaci folii albo pianki, o przenikalności zawartej pomiędzy 2 i 4.

Tworzy się w ten sposób w całości pojemność odpowiednią dla przenoszenia sygnałów wielkiej częstotliwości ze struktury przewodzącej 3 do elektrody płaskiej 5 i odpowiednio dalszych elementów wielkiej częstotliwości HF.

Elektroda płaska 5 jest z drugiej strony połączona ze stosunkowo grubą warstwą elastyczną 6, korzystnie dodatkowo klejoną, która może i powinna kompensować lekkie zakrzywienia powierzchni szyby 1. Sama elektroda płaska 5 jest wystarczająco cienka aby odwzorowywać każde zakrzywienie powierzchni istotne w praktyce. Te zakrzywienia mają tylko nieistotny wpływ na szerokość szczeliny odpowiadający grubości taśmy klejącej 4. Płytka nośna 7, tworzy tylny osprzęt mechaniczny elementu wielkiej częstotliwości HF. W zależności od warunków montażu, ta płytka nośna może być sztywna albo elastyczna. Na niej jest zamocowana płytka nośna 8 ze sprzętem elektronicznym, który nie będzie dalej omawiany. Może ona również, jak płytka nośna, być sztywna albo elastyczna w zależności od narzuconych wymagań, jeżeli warunki montażu tego wymagają (na przykład bardzo małe promienie krzywizny powierzchni szyby w miejscu montażu) albo jeżeli element wielkiej częstotliwości ma stosunkowo duże wymiary powierzchniowe.

Na koniec, kabel sygnałowy 9 jest połączony elektrycznie z płytą nośną, odpowiednio do torów przewodzących utworzonych na niej. Sygnały są przenoszone przez ten kabel sygnałowy 9 (ekranowany) o grubości większej od 5 μm do aparatury umieszczonej dalej, niepokazanej (odbiorniki radiowe albo TV, aparaty telefoniczne, itp.); ponadto, służy dla zasilania elementu wielkiej częstotliwości HF w prąd elektryczny i ewentualnie da połączenia z masą.

Całe urządzenie jest otoczone masą zalewową 10, która ściśle przylega do powierzchni szyby antenowej 1, zwłaszcza osłony nieprzezroczystej 2 i chroni hermetycznie element wielkiej częstotliwości HF przed wilgocią i zabrudzeniem.

Połączenie pomiędzy elementem wielkiej częstotliwości i struktura przewodzącą zostało opisane powyżej jako pojemnościowe. W odmianie, może ono być typu indukcyjnego i zawierać dwie cewki.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Szyba antenowa (1) zawierająca: element elektryczny wielkiej częstotliwości (HF) ułożony trwale na jednej z jej powierzchni, przy czym ten element elektryczny wielkiej częstotliwości (HF) zawiera sprzęt elektroniczny wielkiej częstotliwości i płytkę nośną (8) sprzętu elektronicznego wielkiej częstotliwości i strukturę przewodzącą (3), elektrycznie połączoną z elementem (HF) i przewodzącą sygnały antenowe wielkiej częstotliwości, przy czym element wielkiej częstotliwości (HF) i struktura przewodząca (3) są usytuowane z tej samej strony szyby i element elektryczny wielkiej częstotliwości (HF) jest usytuowany na wierzchu struktury przewodzącej (3), znamienna tym, że wspomniane połączenie elektryczne jest utworzone przez sprzężenie pojemnościowe, bez styku galwanicznego, przy czym płaska struktura przewodząca (3), tworząca pierwszą elektrodę tego sprzężenia pojemnościowego, jest utrzymywana w określonej odległości od drugiej płaskiej elektrody (5) tego sprzężenia, za pomocą pośredniej warstwy dielektrycznej (4), utworzonej przez dwustronną taśmę klejącą (4) o określonej grubości, zaś druga elektroda (5) sprzężenia jest wystarczająco cienka, by odwzorowywać zakrzywienie powierzchni szyby, a ponadto element wielkiej częstotliwości (HF) zawiera płytkę nośną (7) utrzymującą na jednej ze swoich powierzchni drugą elektrodę (5) sprzężenia, zaś na drugiej powierzchni płytki nośnej (7) jest zamocowana płytka nośna (8).
2. 2. Szyba według zastrz. 1, znamienna tym, że element wielkiej częstotliwości (HF) przymocowany na szybie (1) jest zalany, hermetycznie dla powietrza i pary wodnej za pomocą utwardzalnej masy (10) przylegającej do powierzchni szyby (1).

   PL 204 755 B1
3. 3. Szyba według zastrz. 1, znamienna tym, że płaska struktura przewodząca (3) składa się z wypalanej pasty przewodzącej elektrycznie, która jest drukowana i wypalana na powierzchni szyby (1).
4. 4. Szyba według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera elementy antenowe składające się z wypalanej pasty przewodzącej elektrycznie, która jest drukowana i wypalana.
5. 5. Szyba według zastrz. 1, znamienna tym, że płaska struktura przewodząca (3) jest połączona, w sposób elektryczny albo pojemnościowy, z elementami antenowymi, które są ułożone na drugiej powierzchni szyby, zwłaszcza wewnątrz szyby wielowarstwowej.
6. 6. Szyba według zastrz. 1, znamienna tym, że płaska struktura przewodząca (3) jest podzielona na wiele części przewodzących sygnały, oddalonych i elektrycznie oddzielonych od siebie nawzajem, z którymi jest połączona odpowiednia liczba elektrod sprzęgających elementu wielkiej częstotliwości (HF), tworząc w ten sposób liczne punkty sprzężenia.
7. 7. Szyba według zastrz. 1 albo 6, znamienna tym, że struktura przewodząca (3) na powierzchni szyby (1), która jest wykorzystywana jako punkt sprzężenia, jest utworzona z powierzchnią większą od powierzchni drugiej płaskiej elektrody sprzężenia połączonej z elementem wielkiej częstotliwości (HF).