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EP-3949007-B1 - GLASS ANTENNA

EP3949007B1EP 3949007 B1EP3949007 B1EP 3949007B1EP-3949007-B1

Inventors

  • BERTEL, David
  • FRANCOIS, GUILLAUME
  • DROSTE, STEFAN

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20200329

Claims (10)

  1. Antenna pane (1) which comprises at least one electrically insulating substrate (2, 2'), at least one electrically conductive functional layer (4) on a surface (3) of the substrate (2, 2'), and at least one antenna structure (100), wherein the antenna structure (100, 100') comprises: - an electrically conductive antenna layer (9, 9') for receiving and/or transmitting high-frequency antenna signals, in which the antenna layer (9, 9') of the at least one antenna structure (100, 100') is arranged, at least when viewed perpendicularly through the at least one substrate (2, 2'), at least partially, in particular completely, within a cutout (8, 8') of the functional layer (4),wherein the antenna layer (9, 9') is galvanically separated from the functional layer (4), wherein a high-frequency technical resistance between the antenna layer (9, 9') and the functional layer (4) for high-frequency antenna signals is at least 10 ohm, wherein (i) the antenna layer (9, 9') and the functional layer (4) of the at least one antenna structure (100, 100') are arranged on the same surface (3) of the at least one substrate (2, 2'), wherein the antenna layer (9, 9') and the functional layer (4) are galvanically separated from one another by an electrically insulating insulation zone (11, 11'), and wherein the insulation zone (11, 11') has a minimum width of at least 0.5 mm, which is in particular in the range from 0.5 mm to 5 mm, or (ii) the at least one antenna layer (9, 9') and the functional layer (4) of the at least one antenna structure (100, 100') are arranged on different surfaces of the at least one substrate (2, 2'), in particular on different surfaces of a plurality of substrates, wherein the antenna layer (9, 9') is arranged closer to the interior than the functional layer (4), and wherein the at least one antenna layer (9, 9') is situated, when viewed perpendicularly through the substrate (2, 2'), at least partially within a cutout formed in the functional layer (4), in which the functional layer (4) is partially or completely absent such that the cutout is transparent to high-frequency electromagnetic radiation, wherein the antenna layer (9, 9') has a first connection region (13, 13') and the functional layer (4) has a second connection region (14, 14'), - an insulating line (12 12', 12"), by means of which the functional layer (4) is electrically divided into a first functional layer zone (4.1) and a second functional layer zone (4.2, 4.2', 4.2"), wherein the two functional layer zones (4.1, 4.2, 4.2', 4.2") are galvanically separated from one another, but are coupled using high-frequency technology such that a high-frequency technical resistance for high-frequency antenna signals is less than 1 ohm, wherein the insulating line (12 12', 12") of the at least one antenna structure (100) has a maximum width of less than 150 µm, wherein the second connection region (14, 14') is contained in the second functional layer zone (4.2, 4.2', 4.2").
  2. Antenna pane (1) according to claim 1, in which the insulating line (12', 12") completely surrounds a cutout edge (16, 16') delimiting the cutout (8, 8').
  3. Antenna pane (1) according to claim 2, in which the insulating line (12), which extends from a first insulating line end point (19) to a second insulating line end point (20), is designed such that at least one insulating line end point, in particular both insulating line end points (19, 20), lie on a functional layer edge (7) of the functional layer (4) that does not form part of the cutout.
  4. Antenna pane (1) according to one of claims 1 through 3, in which the insulating line (12', 12") does not completely surround a cutout edge (16, 16') delimiting the cutout (8, 8').
  5. Antenna pane (1) according to claim 4, in which the insulating line (12', 12"), which extends from a first insulating line end point (19', 19") to a second insulating line end point (20', 20"), is designed such that at least one insulating line end point (20'), in particular both insulating line end points (20', 20"), lie on the cutout edge (16, 16').
  6. Antenna pane (1) according to one of claims 1 through 5, in which the antenna layer (9, 9') of the at least one antenna structure (100, 100') is made of the same material as the functional layer (4).
  7. Antenna pane (1) according to one of claims 1 through 5, in which the antenna layer (9, 9') of the at least one antenna structure (100, 100') is made of a material different from the functional layer (4).
  8. Antenna pane assembly, which comprises: - an antenna pane (1) according to one of claims 1 through 7, - receiving and/or transmitting electronics, which are electrically connected by a signal line to the first connection region (13) and by a ground line to the second connection region (14) of the at least one antenna structure (100, 100').
  9. Method for producing an antenna pane (1) according to one of claims 1 through 7, which comprises: (I) providing the at least one substrate (2, 2'), (II) applying the electrically conductive functional layer (4) to a surface (3) of the substrate (2, 2'), (III) forming the at least one antenna structure (100, 100').
  10. Use of the antenna pane (1) according to one of claims 1 through 7 in means of transportation for travel on land, in the air, or on water, in particular in motor vehicles, for example, as a windshield, rear window, side windows, and/or roof panel.

Description

Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Scheibenfertigung und betrifft eine Antennenscheibe mit einer oder mehreren integrierten Flächenantennen, eine Antennenscheibenanordnung, ein Verfahren zur Herstellung der Antennenscheibe, sowie deren Verwendung. Moderne Kraftfahrzeuge verfügen über eine Vielzahl technischer Einrichtungen zum Senden und Empfangen von hochfrequenten elektromagnetischen Strahlungen, insbesondere um den Betrieb von Grunddiensten wie Rundfunkempfang, Mobiltelefonie, satellitengestützte Navigation (GPS) und drahtloses Internet (WLAN) zu ermöglichen. In der Mobiltelefonie ist die Einführung des Standards 5G vorgesehen, bei dem im Vergleich zum bisherigen Standard 4G vielfach höhere Datenraten und Kapazitäten erreicht werden können. 5G wird voraussichtlich den Frequenzbereich 0,6 bis 6 GHz nutzen. Dies stellt die Fahrzeughersteller vor neue Herausforderungen, da 5G auch die Anwendung der sogenannten MIMO (Multiple Input Multiple Output)-Technik vorsieht, bei der für die Datenübermittlung mehrere Sende- und Empfangsantennen genutzt werden. Fahrzeugverglasungen aktueller Fahrzeuge weisen zunehmend vollflächige, elektrisch leitfähige und für sichtbares Licht transparente Schichten auf. Diese elektrisch leitfähigen Schichten dienen beispielsweise für den Schutz der Fahrzeuginnenräume vor Überhitzung durch Sonnenlicht, indem sie einfallende Wärmestrahlung reflektieren, wie beispielsweise aus EP 378917 A bekannt ist. Andererseits können elektrisch leitfähige Schichten durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine gezielte Erwärmung der Scheibe bewirken, um Eis oder Beschlag zu entfernen, wie beispielsweise aus WO 2010/043598 A1 bekannt ist. Elektrisch leitfähige Schichten sind undurchlässig für elektromagnetische Strahlung im Hochfrequenzbereich. Ist die Verglasung eines Fahrzeugs allseitig und vollflächig mit elektrisch leitfähigen Schichten ausgestattet, ist das Senden und Empfangen von elektromagnetischer Strahlung im Innenraum des Kraftfahrzeugs nicht mehr möglich. Für den Betrieb von fahrzeuginnenraumseitig angeordneten Sensoren wie Regensensoren, Kamerasystemen oder ortsfesten Antennen werden üblicherweise örtlich begrenzte Bereiche der elektrisch leitfähigen Schicht entschichtet. Diese entschichteten Bereiche, welche sogenannte Kommunikations- oder Datenübertragungsfenster bilden, sind beispielsweise aus EP 1605729 A2 bekannt. Da durch transparente, elektrisch leitfähige Schichten die Farbgebung und Reflexionswirkung einer Scheibe beeinflusst wird, sind schichtfreie Kommunikationsfenster optisch sehr auffällig. Zudem können sich durch entschichtete Bereiche optische Störungen ergeben, so dass eine Positionierung im Sichtfeld des Fahrers zu vermeiden ist, wenn die Fahrsicherheit nicht beeinträchtigt werden soll. Aus diesem Grund werden Kommunikationsfenster an unauffälligen Positionen der Scheibe angeordnet, beispielsweise im Bereich des Innenspiegels einer Windschutzscheibe, und durch Schwarzdrucke und Kunststoffblenden abgedeckt. Bekannt ist auch die Ausbildung einer Rasterung im Bereich des Kommunikationsfensters. Aus EP 0 717 459 A1, US 2003/0080909 A1 und DE 198 17 712 C1 sind Scheiben mit einer metallischen Schicht bekannt, die eine rasterförmige Entschichtung der metallischen Schicht aufweisen, die als Tiefpass-Filter für auftreffende hochfrequente elektromagnetische Strahlung wirkt. Aus der WO 2014060203 A1 ist eine Scheibe mit einer metallischen Schicht bekannt, deren rasterförmige Entschichtung durchlässig für hochfrequente elektromagnetische Strahlung ist. Je nach Anwendung können derartige Kommunikationsfenster zu klein sein, um das Senden und Empfangen hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung zu ermöglichen, wie es beispielsweise für Mobiltelefonie und satellitengestützte Navigation notwendig ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn die dafür notwendige Antenne von der Scheibe weit entfernt angeordnet ist und durch ein kleines Kommunikationsfenster nur wenig Signalintensität in den Empfangsbereich der Antenne gelangen beziehungsweise nur wenig Signalintensität durch das Kommunikationsfenster nach außen gesendet werden kann. Dennoch erwartet der Benutzer, dass Mobiltelefone an jeder beliebigen Position im Innenraum eines Fahrzeugs betrieben werden können. Die Verwendung von an der Karosserie befestigten Außenantennen für hochfrequente elektromagnetische Strahlung ist beispielsweise aus US 20140176374 A1 bekannt. Derartige Antennen beeinträchtigen jedoch das ästhetische Erscheinungsbild des Fahrzeugs, können Windgeräusche verursachen und sind empfindlich gegenüber Beschädigungen und Vandalismus. Um Außenantennen zu vermeiden, ist es beispielsweise aus DE 10106125 A1, DE 10319606 A1, EP 0720249 A2, US 2003/0112190 A1 und DE 19843338 C2 bekannt, die transparente, elektrisch leitfähige Schicht selbst als Flächenantenne einzusetzen. Dazu wird die elektrisch leitfähige Schicht mit einer Koppelelektrode galvanisch oder kapazitiv gekoppelt und das Antennensignal im Randbere