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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antenne nach Anspruch 1. Die vorliegende Erfindung betrifft demnach insbesondere eine transparente Mehrbandantenne, die in Fensterglas integriert ist, insbesondere in ein Vorderfenster eines Autos oder eines Fahrzeugs zur Mobilfunk-Verbindungsfähigkeit, wie etwa zur Verbindungsfähigkeit über GSM/VV-CDMA/LTE-Bänder, GPS, WiFi oder ähnliche Technologien.
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In Windschutzscheiben integrierte Antennen sind aus dem Stand der Technik in einer anderen Konfiguration bekannt. Beispielsweise betrifft die
WO002012153663A1 eine windschutzscheibenintegrierte Antenne, die in der Lage ist, die Antennenverstärkung in einer spezifischen Richtung zu verbessern, ohne dass es sich um eine Array-Antenne handelt. Diese windschutzscheibenintegrierte Antenne ist eine windschutzscheibenintegrierte Antenne, die auf einer Glasplatte bereitgestellt wird, die an einem Fahrzeug angebracht ist, und ist mit einer Glasplatte, einem künstlichen Medium, das zwischen der Glasplatte und der Glasplatte angeordnet ist, und einem Zuleitungselement, das auf der gegenüberliegenden Seite der Seite des künstlichen Mediums der Glasplatte angeordnet ist, versehen. Das künstliche Medium weist eine dielektrische Schicht und ein Paar leitfähige Schichten auf, die durch leitfähige Elemente konfiguriert sind, die einander über die dielektrische Schicht hinweg gegenüberliegen. Das Zuleitungselement ist in einer derartigen Position angeordnet, dass das Zuleitungselement mit dem leitfähigen Element, das näher an dem Zuleitungselement liegt, elektromagnetisch gekoppelt ist.
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Ein anderes Beispiel eines Antennendrahts, der in eine Windschutzscheibe eingebettet ist, und/oder eines Fahrzeugs, das diesen umfasst, wird von der
US000007847745 B2 offenbart. Gemäß dieser Offenbarung kann ein Antennendraht in einer Zwischenschicht (z. B. einer PVB-Zwischenschicht), die von zwei Substraten (z. B. Glassubstraten) umgeben ist, eingebettet sein. Der Antennendraht umfasst ein festes Ende, das elektrisch mit einem Bauteil (z. B. einer Sammelschiene) verbunden ist, und ein freies Ende, das anhand eines Klebemittels (z. B. ein Klebebandes) mechanisch in der Zwischenschicht gehalten wird. Somit kann es möglich sein, die Verzerrung des Antennendrahts zu reduzieren und/oder zu bewirken, dass der Antennendraht derart angeordnet ist, dass er sich einem vorbestimmten Muster besser anpasst. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Druckschrift kann sich das Klebemittel in einem nicht sichtbaren Abschnitt der Windschutzscheibe befinden.
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Die bekannten Ausführungsformen werfen jedoch verschiedene Probleme auf, wie etwa eine räumliche Einschränkung der Antenne auf Grund der Volumenauflage aus aerodynamischen und ästhetischen Gründen. Unter anderem führt dieses Problem dazu, dass die Antenne in Fahrzeugteilen integriert wird, oder dass es bevorzugt wird, die Antenne im Innern derselben zu verbergen.
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Es ist wohlbekannt, dass Antennen auf dem Fahrzeugdach installiert wurden, wie etwa als Metallträger, mit dem Nachteil, die Aerodynamik zu reduzieren und das Aussehen des Fahrzeugs zu verschandeln. Eine alternative Lösung bestand darin, die Antenne in den äußeren Fahrzeugteilen zu integrieren, z. B. im Innern des äußeren Rückspiegels oder im Innern der Stoßstange, so dass die aerodynamische Eigenschaft und das Aussehen des Fahrzeugs erhalten blieben, mit dem Nachteil, die Antennenleistung durch das begrenzt verfügbare Antennenvolumen und einen zusätzlichen Kabelverlust jeweils für die in dem Außenspiegel eingebettete Lösung und die Stoßstangenlösung zu verschlechtern.
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Ein weiterer Aspekt ist die eigentliche Antennenleistung. In dieser Hinsicht bietet die äußere Fahrzeugstruktur die bestmögliche Position für die Antenne, und bevorzugt – auf Grund unerwünschter Effekte – trägt ein nicht metallischer Bereich (z. B. ein Fensterscheibenbereich, wie etwa die Windschutzscheibe, das Schiebedach) erheblich dazu bei, das Antennenprofil zu reduzieren und die Leistung im Vergleich zu einer Position in einem metallischen Bereich (z. B. Metalldach, Motorhaube) zu verbessern. Auch kann gewöhnlich der verfügbare Bereich auf der Fahrzeugscheibe recht groß sein, und die Antennengröße kann erheblich und vorteilhaft erweitert werden.
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Ein anderer Nachteil einer windschutzscheibenintegrierten Antenne beruht jedoch auf der Tatsache, dass die Sicht des Fahrers durch die Position und die Transparenz der Antenne negativ beeinflusst wird. Alle Objekte, die auf Fensterscheiben angeordnet sind, so dass sie die Sicht des Fahrers behindern oder reduzieren, sind des Weiteren in den meisten Ländern gesetzwidrig. Daher besteht ein Bedarf an einer geeigneten Transparenz, welche die gesetzlichen Auflagen erfüllt. Typischerweise muss die Transparenz, die für eine Kraftfahrzeug-Windschutzscheibe benötigt wird, größer als 70% bis 75% sein.
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Eine konforme Antenne, die im Innern des Glasverbunds integriert ist (z. B. Windschutzscheiben-Verbundglas), ist eine Lösung aus Sicht der Aerodynamik und der Ästhetik; es handelt sich gleichzeitig auch um eine robuste und kostengünstige Lösung, da sie durch Glasschichten geschützt ist und automatisch montiert werden kann.
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Windschutzscheiben für Fahrzeuge sind typischerweise als Verbundglasstruktur konfiguriert, z. B. bestehen sie bei Autos gewöhnlich aus zwei Glasschichten mit einer Dicke von 1,5 mm bis 2,5 mm und einer elektrischen Permittivität zwischen 6 und 8, die mit einer Zwischenschicht aus Kunstharz, wie etwa Polyvinylbutyral (PVB), mit einer Dicke von ungefähr 0,5 mm oder 1 mm und einer elektrischen Permittivität zwischen 3 und 4 verbunden sind.
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Mit Bezug auf das Problem der Transparenz werden heutzutage verschiedene transparente leitfähige Materialien, wie etwa durchsichtiges leitfähiges Oxid (TCO), Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT), Metall-Nanodrähte (MNW), Graphen-Filme, Indium-Zinn-Oxid (ITO), vorgeschlagen, um eine leitfähige Folie transparent zu machen, und zwar gewöhnlich mit einem hohen Transparenzgrad von etwa 80%. Ein wesentlicher Nachteil ist jedoch die begrenzte elektrische Leitfähigkeit (10~105 S/m) dieser Materialien, welche die Antennenleistung verschlechtert. Eine Siebdruckpaste auf Silberbasis ist ebenfalls eine bekannte Alternative, die vorgeschlagen wird.
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Eine andere Möglichkeit, das obige Problem zu beheben, besteht darin, eine ausreichend dichte Maschenstruktur aus Kupfer mit einem guten Kompromiss zwischen Transparenz und HF-Leistung zu verwenden.
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Gewöhnlich wird eine zweilagige Antennenstruktur für eine Folienantenne verwendet, die in einen Glasverbund integriert oder laminiert werden soll, um über größere gestalterische Flexibilität zu verfügen, jedoch mit den Nachteilen, dass sie für die Verbundglasintegration zu dick sein kann und im Vergleich zu einer einlagigen Antennenstruktur vielleicht nicht sehr kostengünstig ist. Eine einlagige Antennenstruktur kann jedoch einfacher herzustellen, dünner und einfach in einen Glasverbund zu integrieren sein.
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Es sei zu erwähnen, dass die aktuelle Antenne, die in die Windschutzscheibe integriert ist, keinen Transparenzgrad von weniger als 70% bis 75% aufweisen kann. Des Weiteren müssen Antennen, die auf Fahrzeugscheiben angeordnet werden, aus den zuvor erwähnten Gründen, aerodynamisch sein und dürfen die Ästhetik nicht verschlechtern, müssen robust und schließlich auch kostengünstig sein. Auch das HF-Antennenkabel muss die gleichen zuvor erwähnten Anforderungen erfüllen.
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Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor erwähnten Probleme zu beheben und eine Antenne für ein Fahrzeug bereitzustellen, die eine gute Transparenz und eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist, ohne das Aussehen des Fahrzeugs zu verschlechtern, und die leicht herzustellen, zu integrieren und anzuschließen ist.
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Um die obigen Probleme zu beheben, wird eine Antenne bereitgestellt, die in einer Fahrzeug-Verbundwindschutzscheibe integriert ist, eine Transparenz von 70% bis 90% oder insbesondere 70% bis 80% aufweist und die insbesondere eine konforme Folienstruktur aufweist, die einen Monopolarm und Masseflächenarme umfasst, wobei die Antenne eine Transparenz von 70% bis 90%, oder insbesondere von 70% bis 80% aufweist. Alternativ kann die Transparenz entsprechend in einem der Bereiche konfiguriert sein, die in den zuvor erwähnten Bereich zwischen 70% und 90% fallen. Dies bedeutet, dass jede Kombination eines unteren und eines oberen Wertes innerhalb der Werte 70%, 71%, 72%, ..., bis 88%, 89%, 90% einen erfinderischen Bereich gemäß der vorliegenden Erfindung bildet (z. B. 73% bis 86% oder 75% bis 77%). Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine einlagige Antenne bereitgestellt, die in eine Fahrzeug-Windschutzscheibe integriert ist und eine konforme Folienstruktur aufweist, die einen Monopolarm und Masseflächenarme umfasst, wobei die Antenne ferner mindestens eine Zone mit einer koplanaren Wellenleiterstruktur umfasst, einem Mikrostreifenleiter und einem HF-Kabel, das an eine Haupteinheit oder eine HF-Einheit anzuschließen ist, umfasst, wobei die Antenne eine planare Folienstruktur aufweist, die zu der Windschutzscheibe konform gebogen werden kann, und wobei die Antenne einen Transparenzgrad von 75% oder mehr aufweist. Die Bedeutung des Merkmals der „Transparenz” gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Totaltransparenz (Transparenzgrad) durch die Oberfläche der Antennenstruktur in der Dickenrichtung der Antenne, d. h. in der Dickenrichtung der Scheibe, in welche die Antenne integriert ist.
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Die einlagige Antenne ist bevorzugt derart konfiguriert, dass die Antenne zu der Windschutzscheibe konform zusammen mit der koplanaren Wellenleiterstruktur gebogen werden kann.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch eine einlagige Antenne bereit, wobei ein Streifenleiter bereitgestellt wird, um die Antenne mit einer Haupteinheit oder HF-Einheit zu verbinden, und der Streifenleiter den Mikrostreifenleiter und das HF-Kabel umfasst.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die koplanare Lichtleiterstruktur konfiguriert, um es zu ermöglichen, eine einlagige Struktur zu bewahren und die Antenne über den Mikrostreifenleiter und das HF-Kabel an die Haupteinheit oder die HF-Einheit anzuschließen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Antenne mit ihrer koplanaren Wellenleiterstruktur innerhalb des Glasverbunds der Windschutzscheibe angeordnet, weiter bevorzugt wird auch der Mikrostreifenleiter innerhalb des Glasverbunds der Windschutzscheibe angeordnet.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Position des Mikrostreifenleiters, der an der Grenzfläche der PVB-Schicht und einer äußeren Glasschicht angeordnet ist.
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Des Weiteren können die Zone mit der koplanaren Wellenleiterstruktur und ein Mikrostreifenleiter-Kontaktbereich des Streifenleiters zusammen „gelötet” sein, um die ihre richtige Ausrichtung sicherzustellen.
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Die folgenden Merkmale sind Merkmale der Antenne bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Antenne die folgenden Merkmale einzeln oder kombiniert umfassen kann:
Die Struktur der Antenne wird bevorzugt durch ein Plastiksubstrat gebildet, das aus Polyethylenterephthalat (PET) in einer Dicke von 50 μm besteht.
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Die Struktur der Antenne wird ferner bevorzugt durch einen elektrisch leitfähigen Teil gebildet, wobei der Monopolarm (21) und mindestens einer der Masseflächenarme (22) durch eine dünne einheitliche Maschenstruktur aus Kupfer mit einer Leiterbreite und Beabstandung von 20 μm und 260 μm aufgebaut ist.
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Die Zone mit der koplanaren Wellenleiterstruktur besteht bevorzugt aus massivem Kupfer mit einer Dicke von 12 μm (0,012 mm).
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Die Antenne ist bevorzugt für die Mobilfunkbänder GSM 850/900/1800/1900, UMTS 2100 und/oder LTE 7/17, die bei 50 Ohm funktionieren, konfiguriert.
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Der Antennenerdungsanschluss an das HF-Kabel wird bevorzugt verwendet, um die niedrigste Low-Band-(LB)Resonanz und die anderen Low-Band-Resonanzen zu generieren, um die Bänder GSM 850/900, LTE17 abzudecken, die sich auf die Gesamtlänge eines Zuleitungsarms und eines Erdungsarms beziehen.
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Die High-Band-Resonanz für GSM 1800/1900, UMTS 2100 und LTE 7 wird bevorzugt durch einen Schlitzmodus des Zuleitungsarms und die Lücke zwischen den Zuleitungs- und Erdungsarmen bereitgestellt.
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Die zuvor beschriebene Antenne, die in den Glasverbund integriert ist, kann vorteilhaft robust und vor Zerstörungsrisiken geschützt sein.
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Auf Grund einer Anordnung in unmittelbarer Nähe zur Haupteinheit, die normalerweise in oder nahe an dem Armaturenbrett angeordnet ist, kann eine Windschutzscheibenantenne auf Grund eines kurzen HF-Kabels ohne Weiteres einen geringeren Verlust aufweisen. Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, eine dünne Maschenleiterstruktur aus einem leitfähigen Material, z. B. Kupfer, zu verwenden, um eine gute Leitfähigkeit und einen hohen Transparenzgrad für das Antennenmuster sicherzustellen.
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Dennoch ist eine einlagige Antennenstruktur während des Glaslaminierungsprozesses einfach umzusetzen, und zwar mit dem Vorteil, dass sie keine andere Struktur benötigt, wie etwa eine kapazitive Kopplungsstruktur, die während der Fahrzeugmontage aufgetragen werden muss; die transparente Antenne, die in eine Windschutzscheibe mit einer koplanaren Wellenleiterstruktur integriert wird, ist jedoch eine Plug-and-Plag-Lösung, die im Hinblick auf die Montage kostengünstig sein kann.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ein umfassenderes Verständnis der Erfindung und ihrer zahlreichen dazugehörigen Vorteile ist ohne Weiteres zu erzielen, wenn diese mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verständlich wird, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gesehen wird. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs bei einem erklärenden Beispiel einer Antenne;
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2 eine Ansicht einer einlagigen Antenne gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 eine Schnittansicht der Antenne, die in eine Glasschicht eingeschoben ist; 4 eine Ansicht einer einlagigen Antenne gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
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5 eine Abbildung, die den Reflexionsfaktor der Antenne (Größenordnung in dB) gegenüber der Frequenz im Frequenzband von 0,6 GHz bis 3 GHz zeigt;
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6 eine Abbildung, die simulierte Strahlungsleistungen in dB für das gleiche Frequenzband wie in 5 zeigt;
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7 ein Diagramm, das die Verstärkung (3D Mittel- und Maximalwerte für Summe, Theta, Phi und die Verstärkung für die entsprechenden Raumwinkelwerte) zeigt, die je nach der Frequenz in dem Bandbereich zwischen 0,6 GHz und 3 GHz gemessen wird, und
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8 und 9 Beispiele einer Maschenstruktur als Wärmeschutz. Nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Mit Bezug auf 1, 2, 3 und 4 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine einlagige transparente Antenne in eine Fahrzeug-Windschutzscheibe 11 integriert, die eine konforme Folienstruktur aufweist, die mit der Hochfrequenzeinheit oder der Haupteinheit über einen Mikrostreifenleiter 10 verbunden ist. Mit Bezug auf 2 und 3 besteht die Antennenstruktur 20 aus einem Monopolarm 21 und aus zwei Masseflächenarmen 22, 23. Eine koplanare Wellenleiterstrukturzone 3 (auch als „CPW” bezeichnet) ermöglicht es, eine einlagige Struktur zu bewahren und die Antenne über einen Mikrostreifenleiter 4 und ein HF-Kabel 5 an die Haupteinheit anzuschließen. Des Weiteren ist die Antenne 20 mit ihren Teilen der CPW 3 eine planare Folienstruktur, die konform zur Scheibe gebogen werden kann.
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Die Antenne 20 mit ihrer CPW-Struktur 3 und dem Mikrostreifenleiter 4 werden innerhalb des Glasverbunds 60 (siehe 3) der Schichten 61, 62 und 63, insbesondere an der Grenzfläche der Schicht 62, die eine PVB-Schicht ist, und der „Innenseite” der äußeren Glasschicht 63 angeordnet. Der Streifenleiter wird entlang der angrenzenden Kontaktflächen der Schicht 62 und der Glasschicht 63 angeordnet. Die CPW-Struktur 3 und der Mikrostreifenleiter-Kontaktbereich 41 sind bei der bevorzugt Ausführungsform zusammen gelötet, um ihre richtige Ausrichtung sicherzustellen.
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4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform 100. Die Antenne 200 gemäß dieser Ausführungsform ist für die Mobilfunkbänder GSM 850/900/1800/1900, UMTS 2100, LTE 7/17 ausgelegt, die bei 50 Ohm funktionieren. Folglich wird eine ausgezeichnete Impedanzbandbreite erreicht. 5 ist eine Abbildung, die den Reflexionsfaktor der Antenne (Größenordnung in dB) gegenüber der Frequenz in dem Frequenzband von 0,6 GHz bis 3 GHz zeigt, und 6 ist eine Abbildung, die simulierte Strahlungsleistungen in dB (einschließlich Fehlanpassungsverlust) und den Strahlenwirkungsgrad für das gleiche Frequenzband wie in 5 zeigt. Der Antennenerdungsanschluss an das HF-Kabel 50 wird vorteilhaft verwendet, um die niedrigste Low-Band-(LB)Resonanz zu generieren. Alternativ ist die LB-Bandbreite auch gut genug sein, selbst ohne das Kabel an einer bestimmten Stelle in unmittelbarer Nähe zu der Antenne speziell zu erden. Die anderen LB-Resonanzen beziehen sich auf die Gesamtlänge des Zuleitungsarms 210 und des Erdungsarms 220, um die Bänder GSM 850/900, LTE 17 abzudecken. Die High-Band-Resonanzen für GSM 1800/1900, UMTS 2100 und LTE 7 beziehen sich hauptsächlich auf den Schlitzmodus des Zuleitungsarms 210 und die Lücke zwischen den Zuleitungs- und Erdungsarmen 220. Auch zeigt die Antennenverstärkung einen ausgezeichneten Wert oberhalb von –3 dB im ganzen Band. Mit Bezug auf 6 wird die Verstärkung (3D-Mittel- und Maximalwerte für Summe, Theta, Phi und entsprechende Raumwinkelwerte) in Abhängigkeit von der Frequenz in dem Band zwischen 0,6 GHz und 3 GHz gemessen.
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Des Weiteren wird eine Antenne bereitgestellt, wobei der Antennenerdungsanschluss an das HF-Kabel verwendet wird, um die niedrigste Low-Band-(LB)Resonanz und die anderen Low-Band-Resonanzen zu generieren, um die Bänder GSM 850/900, LTE 17 abzudecken, die sich auf die Gesamtlänge eines Zuleitungsarms und eines Erdungsarms beziehen, und/oder wobei die High-Band-Resonanzen für GSM 1800/1900, UMTS 2100 und LTE 7 durch einen Schlitzmodus des Zuleitungsarms und die Lücke zwischen Zuleitungs- und Erdungsarmen bereitgestellt werden.
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8 zeigt das Antennenmuster 70 für das Transparenzmerkmal. Somit misst der Kupferleiter 71 ungefähr 20 bis 30 μm, und der Zwischenraum zwischen zwei angrenzenden Kupferleitern misst 260 μm × 260 μm. 9 zeigt die umgekehrte Situation. Die dort erwähnte Lücke von 0,2 mm ist leerer Raum, und das Quadrat von 0,8 mm × 0,8 mm besteht aus Wärmeschutzmaterial, das eine gewisse Leitfähigkeit aufweisen kann.
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Eine mögliche Ausführungsform der Struktur wird durch ein Plastiksubstrat, das aus 50 μm Polyethylenterephthalat (PET) besteht, und durch ein elektrisch leitfähiges Teil gebildet, wobei ein Teil davon, 21 und 22, durch eine dünne einheitliche Maschenstruktur aus Kupfer jeweils mit einer Leiterbreite und Beabstandung von 20 μm und 260 μm aufgebaut ist (wie es ein in 9 gezeigtes Maschendetail erläutert; alle Dimensionen sind in mm angegeben), und der CPW-Teil besteht aus 12 μm massivem Kupfer. Die Ausführungsform 10 zeigt eine Transparenz von mehr als 75% und einen geringen elektrischen Widerstand, und somit die hohe Leitfähigkeit, die für den Betrieb der Antenne benötigt wird.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Antennenstruktur über die Kontakte 42, die sich am Ende des CPW-Leiters 41 befinden, für DC und HF an den 50-Ohm-Mikrostreifenleiter angeschlossen.
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Ein typischer Mikrostreifenleiter 4 besteht aus einem ungefähr 0,2 mm (200 μm) breiten leitfähigen Leiter, der von der Massefläche durch ein 50 bis 100 μm dickes Polyamid-(PI)Substrat getrennt ist. Die Substratkunststoffe Polyamid und PET können Temperaturen bis zu 160°C standhalten, wobei es sich um die übliche Temperatur während des Laminierungsprozesses einer Windschutzscheibe handelt.
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Eine Ausführungsform besteht darin, die Erfindung im Innern der Windschutzscheibe während des Laminierungsprozesses zwischen der Scheibe und dem Thermoplast, z. B. der PVB-Grenzfläche, 3, anzuordnen. Die Region 64, die gewöhnlich bei Windschutzscheiben zur Reduzierung von Licht und Blendlicht verwendet wird, kann vorteilhaft verwendet werden, um die Erfindung unauffälliger zu machen.
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Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine zweilagige transparente Antenne; beispielsweise befinden sich die Antennenstrukturen 21 und 22 auf zwei PET-Substratseiten, und die CPW-Struktur 3 wird durch eine Mikrostreifenleiterstruktur ersetzt. Dies ist eine so genannte zweilagige Struktur. In diesem Fall kann die Struktur verwendet werden, um den Mikrostreifenleiter aus der gleichen Folie herzustellen, und es wird kein zusätzlicher Produktions-/Verbindungsschritt benötigt, um die Antenne und den Übertragungsleiter anzubringen. Diese Struktur kann auch aus einem anderen als dem PET-Material bestehen, wie beispielsweise aus Polyamid, eventuell auch aus LCP, Teflonbasierten Substraten, PEN (Polyethylennaphthalat) und ähnlichen Substraten. Dies gilt auch für den Mikrostreifenleiter.
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Eine andere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, eine Antennenstruktur ganz aus Kupfer zu verwenden, wenn das Antennenmuster in dem Bereich 64 verborgen werden kann, oder falls keine Transparenz notwendig ist. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass das Antennenteil 22 (oder ein Teil davon), 2, aus dem Leiter aus massivem (nicht gerastertem) Kupfer (oder einem beliebigen anderen leitfähigen Material, wie etwa Aluminium) bestehen kann, und auch der CPW-Leiter aus einem massiven Metall bestehen kann. Wenn ein Teil der Antenne in dem Bereich 64 ausgebildet ist, gibt es in diesem Fall keine speziellen Anforderungen an die Transparenz. Alternativ kann eine Antennenbauform ohne eine CPW ebenfalls in Verbindung mit dem Gedanken der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Dies kann beispielsweise eine dipolartige Struktur sein. Somit ist die Erfindung nicht auf die zuvor erwähnten bevorzugten Ausführungsformen eingeschränkt und kann auf eine Antennenstruktur alternativer Art angewendet werden.
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Die Antennenmuster 20 und 200, die jeweils in 2 und 4 abgebildet sind, zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; ebenso wie die bevorzugten Ausführungsformen können verschiedene Antennenkonzepte umgesetzt werden, z. B. eine invertierte F-Antenne (IFA), eine invertierte L-Antenne (ILA), eine Ringantenne, eine Patch-Antenne, eine Dipolstruktur usw.
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Eine andere Art, die Antenne elektrisch mit dem HF-Kabel zu verbinden, stellt eine weitere Ausführungsform dar. Bei weiteren Ausführungsformen, beispielsweise in 2, kann der Mikrostreifenleiter-Kontaktbereich 41 kapazitiv oder induktiv mit der Antennenstruktur gekoppelt sein. Eine weitere Ausführungsform besteht darin, die Mikrostreifenleiter-Kontakte 41 und die CPW-Kontakte 3 auszurichten, ohne sie zu verlöten. Dies ergibt eine kapazitiv gekoppelte Verbindung auf Grund einer unmittelbaren Nähe der Kontakte und ihrer ausreichenden Größe (Kapazität für die bestimmte Frequenz). Ein anderes Verbindungsverfahren besteht auch darin, das leitfähige Klebemittel oder den Klebstoff zu verwenden, das bzw. der die galvanische Verbindung dazwischen sicherstellt, nachdem der Glaslaminierungsprozess beendet ist.
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Eine andere Alternative besteht auch darin, die Antennenfolie auf der Zwischenschicht zwischen den Schichten 61 und 62 anzuordnen. Die Erfindung ist nicht auf die Substratmaterialien PI und PET eingeschränkt, sondern andere Polymere, die der Temperatur des Laminierungsprozesses standhalten können, können verwendet werden.
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Eine weitere Alternative besteht darin, dass die ganze Struktur aus 2 Teilen besteht, die beide einlagige Strukturen sind. Es ist beispielsweise ersichtlich, dass die Antenne 20 (2) aus einem einzigen einlagigen transparenten Teil besteht. Ein anderes einlagiges Teil kann beispielsweise der Zuleitungsleiter sein. Diese beiden Schichten können entweder aufeinander gelegt werden oder können sich auf 2 verschiedenen Seiten einer anderen Schicht befinden, wie beispielsweise auf 2 verschiedenen Seiten der PVB-Schicht (Schicht 62 in 3). In diesem Fall sind diese beiden Teile dann kapazitiv (elektromagnetisch) miteinander gekoppelt.
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Es können mehrere Antennenstrukturen auf der gleichen Scheibe vorhanden sein; beispielsweise kann eine andere Ausführungsform aus Mehrfacheingabe-Mehrfachausgabe-Strukturen bestehen, oder es können verschiedene Antennenstrahler für verschiedene Funktechnologien, wie etwa AM/FM, eingesetzt werden, und eine Mobilfunk-Antennenstruktur kann eine andere Ausführungsform darstellen. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass da in 1 nur eine einzige Antennenstruktur gezeigt ist, sich auch eine andere ähnliche oder unterschiedliche (transparente) Antenne auf der der anderen Seite der Windschutzscheibe (wie beispielsweise auf der Fahrerseite) befinden kann. Es kann auch mehrere Antennenstrukturen auf einer einzigen Antennenfolie geben, beispielsweise eine FM-Struktur und eine Mobilfunk-Antennenfolie. Es ist ebenfalls möglich, eine Antennenstruktur zu verwenden, die mit mehreren Zuleitungsleitern zum Betrieb auf verschiedenen Frequenzbändern oder sich überlappenden Frequenzbändern zur MIMO-Verwendung verbunden ist. Diese können als LTE-Antennen mit Haupt- und Mehrfacheingabe-Mehrfachausgabe-Strukturen verwendet werden. Die zweite Antenne kann auch an einer anderen Stelle als in dem oberen Bereich einer Windschutzscheibe angeordnet werden. Alternativ kann die zweite Antenne an einer beliebigen anderen Stelle im Auto (als Haifischflossenstruktur, Mast oder Peitschenantenne, Seitenspiegelantenne, Stoßstangenanordnung usw.) angeordnet sein.
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Weitere Ausführungsformen bestehen darin, eine transparente Antenne mit anderen Fahrzeugteilen auf der Scheibe zu integrieren, wie etwa die Integration einer Antenne mit einer Kondensschutzstruktur, die zum Verbessern der Antennenleistung verwendet werden kann, beispielsweise zum Steuern des Antennenstrahls oder zum Generieren einer vorteilhaften Kopplung dazwischen; z. B. kann der Kondensschutz verwendet werden, um die Massefläche zu erweitern.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein Rasternetz auf einer Wärmeschutzschicht bilden zu lassen. Diese Wärmeschutzschicht ist häufig in einer modernen Autoscheibenstruktur vorhanden; sie ist mit einem Spezialmaterial beschichtet (einer Art von leitfähigem Material). Diese Schicht reflektiert die äußeren Wärmewellen und schützt somit den Fahrgastraum/Innenraum vor Überhitzung. Diese durchgehende Schicht kann die Antennenstruktur ungünstigerweise stören. Durch das Rastern dieser Schicht, beispielsweise indem sie mit einer Struktur gelasert wird, die aus kleinen Pixeln besteht, wird sie für die Antennen-HF-Struktur „unsichtbar” gemacht. Ein derartiges Beispiel ist in 9 abgebildet, wo nur eine typische Pixelgröße von 0,8 mm × 0,8 mm gezeigt wird. Diese Art von gerastertem Bereich sollte etwas größer als der Antennenbereich selber sein; er kann sich vollständig mit der Antenne überlappen (parallele Schichten), und seine Auswirkung auf die Antennenleistung ist gering.
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Die vorliegende transparente Scheibenantennenstruktur ist nicht nur auf Kraftfahrzeuganwendungen eingeschränkt. Sie kann für beliebige andere Fahrzeuganwendungen verwendet werden (wie etwa Flugzeuge, Hubschrauber usw.), jedoch ebenso auf beliebige Nicht-Fahrzeuganwendungen, wie etwa herkömmliche Scheiben, Fenster oder sogar Bildschirme von beliebigen drahtlosen Vorrichtungen (wie etwa Handys, Tablets, Computer, Fernsehern usw.).
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Obwohl die bestimmten Ausführungsformen gewählt wurden, um die Erfindung zu erläutern, wird der Fachmann verstehen, dass diverse Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert wird.