專利名稱：透明導電涂層構成的窗玻璃天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種窗玻璃天線，其主要部件由涂敷在一扇窗玻璃區(qū)域內的透明、隔熱并且導電的薄涂層構成。這樣構成的導電表面固定在窗玻璃上。涂層或者直接涂敷在窗玻璃上或者嵌放在復合式窗玻璃的兩塊玻璃板之間?？刹捎帽∧ぷ鳛榍斗旁趶秃鲜酱安ＡУ牟ＡО逯g的導電涂層的載體。為將這樣的涂層作為天線的主要部件使用，應該采用表面電阻盡可能小的涂層。由非常薄的金屬或金屬氧化物涂層構成的導電表面的表面電阻愈低，它吸收可見光的作用也愈強。具有足夠高透明度的導電涂層幾乎不能實現(xiàn)低于5歐姆的表面電阻。將這個表面電阻與銅或銀這樣的高導電率材料進行比較，后者是在0.25毫歐姆范圍內，比前者小許多個數(shù)量級。
這種形式的無線主要用在汽車上。在天線安裝在汽車前窗玻璃上時下述要求是尤其必要的透明度不得因導電涂層而有很大降低。由于這個原因應選用表面電阻不低于5歐姆的導電涂層。這種形式的天線主要用作長、中、短波、VHF和UHF頻率范圍內的廣播接收天線。
以前在德國專利說明書DE 3721934A1等文獻中描述了一種天線，它使用一個電阻較低的導電涂層。然而按照該已有技術構成的天線須采用高電阻導電涂層以增加透明度。但是這樣設計的結果是天線損耗比較高和由此導致的較低的天線效率。在米波或分米波頻率范圍內導致的天線損耗尤為嚴重。
本發(fā)明的目的是盡可能地避免上述類型的天線因涂層表面導電率有限引起的效率降低。
上述目的是通過以下技術解決方案實現(xiàn)的。
在窗玻璃上用一層僅呈有限導電率的涂層構成一個表面電阻不容忽略的導電率有限的表面；用高導電率材料構成一個基本呈平面狀的電極，用于與所述涂層進行高頻連接，該電極至少在其邊緣區(qū)域與導電率有限的表面實現(xiàn)低損耗的高頻連接；電極的構成方式是，與導電率有限的表面連接的電極的邊沿的長度尺寸的選取至少應使得由這個邊緣區(qū)域內的有限導電率表面產生的損耗足夠小；高導電率電極與天線連接點之間有高頻連接。
電極設計成長條形，它至少在有限導電率表面的一部分邊沿附近沿著邊沿延伸；為了減小電極的損耗，電極長度選取得足夠大。
為使電極的自感量足夠小，電極寬度或電極長度和電極寬度都取得足夠大；有限導電率表面與電極之間通過電鍍實現(xiàn)接觸連接。
有限導電率表面和電極涂敷在由塑料膜或玻璃構成的電介質層的兩個不同的表面上；有限導電率表面和電極之間的高頻連接由電容實現(xiàn)；為了得到足夠的低阻電容連接，電極寬度選取得足夠大。
有限導電率表面嵌放在一個復合式窗玻璃的兩塊玻璃之間；電極涂敷在復合式窗玻璃的兩個玻璃外表面之一上；有限導電率表面的單位表面電阻在3歐姆至20歐姆之間；電極基本上平行于有限導電率表面的邊沿；電極長度大于5cm；電極寬度在大約5至10mm之間選取。
有限導電率表面的單位表面電阻在3歐姆至20歐姆之間；有限導電率表面與電極一起嵌放在復合式窗玻璃的兩塊玻璃之間；電極基本上平行于有限導電率表面的邊沿；電極向復合式窗玻璃外有一個連接點；與有限導電率表面的高頻連接或者通過電鍍實現(xiàn)接觸連接，或者通過附加在復合式窗玻璃中的塑料薄膜實現(xiàn)電容連接。
窗玻璃天線安裝在汽車車窗上，用于廣播或電視信號的接收。
汽車具有導電的車身；有限導電率表面覆蓋窗玻璃上全部透明區(qū)域并延伸到窗玻璃邊緣的黑邊內；長條形電極基本上平行于黑邊的可見邊沿并被黑邊遮蓋??；電極寬度選取得足夠大；有限導電率表面的邊沿與導電窗框之間的間隔距離選取得盡可能地大。
有限導電率表面的單位表面電阻在5歐姆至10歐姆之間；為了在FM廣播頻率范圍內得到最小的損耗，電極長度在大約20cm至30cm之間選取。
尤其在有限導電率表面有高的表面電阻的情況下，為了得到最小的損耗，電極設計成圍繞整個窗口的框。
為用同一個有限導電率表面構成若干個用于米波或分米波段的分集接收式天線，多個相互獨立的電極分開安置在導電窗框附近；每個電極有一個天線連接點和一個處在導電窗框上并位于此連接點附近的接地點。
窗玻璃天線安裝在汽車前窗上；為接收米波段的信號，在導電窗框的上邊部分、下邊部分和垂直邊部分中分別構成分集式天線中的至少一個；與長條形電極連接的天線連接點的位置選擇得使分集接收作用盡可能地大。
FM或TV分集接收天線的天線連接點中的一個用于耦合輸出AM信號；為了避免連接電纜和接收機輸入電路對AM信號的有害加載，在有限導電率表面和天線 連接點之間連接一個電容，其電抗在FM和TV頻率范圍內足夠低，使AM廣播頻率范圍內的總容性負載盡可能小。
在相對窄的頻率范圍(FM)內應用的情況下為減小所需電容，串聯(lián)接入一個電感，用以部分地補償電容的電抗。
在給定電極長度的情況下選取適當小的電極寬度。
電極采用印制方式安置在玻璃上。
電感或電極和電感都以印制方式安置在玻璃上。
有限導電率表面的單位表面電阻在3歐姆至20歐姆之間；它與一個附加電極一起嵌放在復合式窗玻璃的兩塊玻璃之間；附加電極基本上平行于有限導電率表面的邊沿；附加電極與有限導電率表面的高頻連接或者是通過電鍍實現(xiàn)的接觸連接，或者是通過夾在復合式窗玻璃中的一塑料薄膜實現(xiàn)的電容連接；附加電極至復合式窗玻璃外的高頻電容連接是這樣實現(xiàn)的在對著附加電極的玻璃外表面上用一塊與附加電極形狀基本相同的導電表面構成電極，它與附加電極形成一個電容；電極與天線連接點相連接。
按照已有技術在天線中，與導電涂層的有限導電率表面的連接是點連接，如本說明書附

圖1C所示。由此，在這些點附近存在高密度的天線電流，這是有限導電率表面產生天線損耗的主要原因。本發(fā)明所述天線通過合理地設計連接電極避免了這一缺點，這個電極的構成見以上所述。
下面結合附圖所示實施例對本發(fā)明加以詳細說明，其中圖1圖1a為本發(fā)明所述的天線，它具有窗玻璃(1)上的有限導電率表面(4)和由高導電率材料構成的長條形電極，具有電極長度(5)和電極寬度(9)，以及天線連接點(8)和接地點(3)。
圖1b示出本發(fā)明所述電極(6)的作用。圖中所示分散的電流避免了有限導電率表面(4)上電流的集中。
圖1c為已有技術中的具有點連接的有限導電率表面(4)。在連接點附近虛線區(qū)域內出現(xiàn)電流集中，它導致高損耗。
圖2圖2a為具有有限導電率表面(4)的復合式窗玻璃，它具有處在窗玻璃的一個外表面上、有電容連接的電極(6)和天線連接點(8)。
圖2b為與圖2a相同的電極(6)，但是它具有曲線形電感，用以在有限接收頻率范圍內部份地補償電容的電抗。
圖2c為與圖2b相同的帶電感的電容連接的電極，它具有可自由選擇的天線連接點位置。
圖3圖3為汽車前窗玻璃上的天線，它具有長條形電極(6)，包括電極長度(5)和電極寬度(9)。
圖4圖4為汽車前窗玻璃上的天線，它的長條形電極圍繞前窗玻璃的邊沿一周布置。
圖5圖5為具有天線分集裝置的廣播接收天線，為接收FM廣播，天線分集裝置有四個相互獨立的天線。圖中虛線示出各個天線的主作用區(qū)。
與已有技術不同，在圖1a中使用由高導電率材料構成且具有長邊沿的電極(6)。沿著邊沿形成了電極與有限導電率表面(4)的大量連接點，從而避免了電流集中。這可從圖1b看出，圖中所示的電流分布說明經過連接點流入電極(6)的總電流I幾乎均勻地分散開來，從而避免了高密度電流進入有限導電率表面(4)。與此相反，圖1c示出的點連接方式中在連接點處有高電流密度，這導致在連接點附近區(qū)域(虛線示出的區(qū)域)的高損耗。
實驗證明像圖3所示的一個FM廣播接收天線的結構中電極(6)的最佳長度(5)約為30cm。在電極(6)與有限導電率表面(4)通過電鍍實現(xiàn)接觸連接的情況下，電極(6)的寬度(9)可在一個寬范圍內變化，它不應選取得太小，以便其自感量足夠小。實驗證明選取的電極寬度(9)約為5mm是合適的。在設計汽車天線時始終應考慮以下要求出于美觀的理由電極必需被窗玻璃邊緣通常存在的黑邊遮蓋住。所以有限導電率表面應該這樣構造它覆蓋窗玻璃全部透明區(qū)域，而邊沿進入窗玻璃邊緣的黑邊內并在黑邊內與電極連接。為了實現(xiàn)良好的天線功能，要求把有限導電率表面(4)和導電的窗框(2)之間的距離設計得盡可能地大。由于窗玻璃邊緣的黑邊的寬度有限，電極寬度(9)只能取必要的大小，以實現(xiàn)與有限導電率表面(4)的連接，而不應該更大，以保持與導電窗框(2)有盡可能大的距離。圖3中所示天線同樣可用作AM廣播接收天線，只要有限導電率表面(4)與導電窗框(2)在任一點都沒有低阻的接觸連接或電容連接，這樣，按照本發(fā)明，在一個相關聯(lián)的有限導電率表面(4)上借助于電極(6)的連接也可以構成AM廣播接收天線。同樣，它也可用于接收電視廣播信號。
本發(fā)明中一個特別優(yōu)越的結構是將電極(6)設計成框形。這在采用低導電率的涂層作為有限導電率表面(4)的情況下可避免大的損耗。
導電率有限的涂層最好采用部分地相互去耦的分立式天線結構。圖5所示的是相互獨立的天線構造，圖中虛線所示范圍形象地指出了各個天線的主要作用區(qū)域。接收FM廣播時電極(6)的長度約為30cm。分集作用是通過將各個電極(6)分開安排在導電窗框(2)附近實現(xiàn)的。此結構中在窗框的下邊水平部分(2c)附近主要利用垂直的電場分量，在上邊水平部分(2a)附近和在垂直部分(2b)附近的兩個天線主要利用水平的電場分量，但它們有不同的方向性。利用圖5所示天線系統(tǒng)可構成一個有效的分集接收裝置。AM信號可從這些天線中的一個耦合出來。然而下述條件是必要的通過分集裝置接入的FM接收機對公共的有限導電率表面(4)引入的AM廣播頻率范圍中的有效負載盡可能地小。這通過圖5中安裝的電容(10)實現(xiàn)，電容(10)的電容量必需選擇得足夠大，對高頻信號提供足夠小的電抗，另一方面電容(10)使得在AM廣播頻率范圍內加于表面(4)的有效負載呈容性，它還減小了AM信號。在一個局部頻率范圍內(例如FM廣播頻率范圍內)電容的電抗可以用一個串聯(lián)連接的電感部分地補償，從而可以使用較小的電容值。
在有限導電率表面(4)被嵌放在組合式窗玻璃的玻璃板之間的情況下與有限導電率表面(4)的電容連接可這樣實現(xiàn)在復合式窗玻璃的汽車內側面印制出長條形電極(6)，它與有限導電率表面電容耦合，見圖2所示。
用來部分地補償電容(10)的容性電抗的電感最好印制在玻璃表面上?？上駡D2b所示那樣位于電極(6)的一端，也可像圖2c所示那樣，電極在適當?shù)倪B接位置處分開并按圖示的方式制作電感。對權利要求18的補充說明書圖6圖6為具有嵌入的有限導電率表面(4)和預制附加電極(6a)的復合式窗玻璃。其中圖6a中附加電極(6a)通過一薄塑料膜(11)實現(xiàn)電容連接；圖6b中附加電極(6a)電鍍在有限導電率表面(4)上，實現(xiàn)接觸連接。在窗玻璃的一個外表面上對著附加電極(6a)的一個導電表面用來構成電極(6)，它由一個形狀與附加電極(6a)基本相同的導電表面構成。
在圖2所示電極(6)的結構中，復合式窗玻璃中的一塊玻璃外表面上的電極(6)與有限導電率表面(4)之間的電容連接產生損耗。本發(fā)明中進一步改進的結構采用一個附加電極(6a)來進一步減小這種損耗。它添加到復合式窗玻璃中的一塊玻璃的內表面與電極(6)相對的位置上，以形成一個電容。附加電極(6a)用與電極(6)的形狀基本相同的導電表面構成是有好處的。在圖6a中附加電極(6a)和有限導電率表面(4)之間存在一薄膜，這可能使附加電極(6a)與電極(6)之間的有效電容略微減小。所以，附加電極(6a)直接處在有限導電率表面(4)上的結構是特別優(yōu)越的；如圖6b所示，它們之間是通過電鍍實現(xiàn)接觸連接的。
權利要求
1.窗玻璃天線，其主要部件由涂敷在窗玻璃一個區(qū)域內的透明、隔熱并且導電的薄涂層構成，并且這樣構成的導電表面固定在窗玻璃上，本發(fā)明的特征是，在窗玻璃上用一層僅呈有限導電率的涂層構成一個表面電阻不容忽略的導電率有限的表面(4)；用高導電率材料構成一個基本呈平面狀的電極，用于與所述涂層進行高頻連接，該電極至少在其邊緣區(qū)域與導電率有限的表面(4)實現(xiàn)低損耗的高頻連接；電極的構成方式是，與導電率有限的表面(4)連接的電極的邊沿的長度尺寸的選取至少應使得由這個邊緣區(qū)域內的有限導電率表面(4)產生的損耗足夠小；高導電率電極(6)與天線連接點(8)有高頻連接。
2.如權利要求1所述的窗玻璃天線，其特征是，電極(6)設計成長條形，它至少在有限導電率表面(4)的一部分邊沿附近沿著邊沿延伸；為了減小電極(6)的損耗，電極長度(5)選取得足夠大。
3.如權利要求2所述的窗玻璃天線，其特征是，為使電極(6)的自感量足夠小，電極寬度(9)或電極長度(5)和電極寬度(9)都取得足夠大；有限導電率表面(4)與電極(6)之間通過電鍍實現(xiàn)接觸連接。
4.如權利要求2所述的窗玻璃天線，其特征是，有限導電率表面(4)和電極(6)涂敷在由塑料膜或玻璃構成的電介質層的兩個不同的表面上；有限導電率表面(4)和電極(6)之間的高頻連接由電容實現(xiàn)；為了得到足夠的低阻電容連接，電極寬度(9)選取得足夠大。
5.如權利要求4所述的窗玻璃天線，其特征是，有限導電率表面(4)嵌放在一個復合式窗玻璃的兩塊玻璃之間；電極(6)涂敷在復合式窗玻璃的兩個玻璃外表面之一上；有限導電率表面(4)的單位表面電阻在3歐姆至20歐姆之間；電極(6)基本上平行于有限導電率表面(4)的邊沿；電極長度(5)大于5cm；電極寬度(9)在大約5至10mm之間選取。
6.如權利要求1至4中任何一項所述的窗玻璃天線，其特征是，有限導電率表面(4)的單位表面電阻在3歐姆至20歐姆之間；有限導電率表面(4)與電極(6)一起嵌放在復合式窗玻璃的兩塊玻璃之間；電極(6)基本上平行于有限導電率表面(4)的邊沿；電極(6)向復合式窗玻璃外有一個連接點；與有限導電率表面(4)的高頻連接或者通過電鍍實現(xiàn)接觸連接，或者通過附加在復合式窗玻璃中的塑料薄膜實現(xiàn)電容連接。
7.如權利要求1至6中任何一項所述的窗玻璃天線，其特征是，窗玻璃天線安裝在汽車車窗上，用于廣播或電視信號的接收。
8.如權利要求7所述的窗玻璃天線，其特征是，汽車具有導電的車身；有限導電率表面(4)覆蓋窗玻璃上全部透明區(qū)域并延伸到窗玻璃邊緣的黑邊內；長條形電極(6)基本上平行于黑邊的可見邊沿并被黑邊遮蓋??；電極寬度(9)選取得足夠大；有限導電率表面(4)的邊沿與導電窗框(2)之間的間隔距離選取得盡可能地大。
9.如權利要求8所述的窗玻璃天線，其特征是，有限導電率表面(4)的單位表面電阻在5歐姆至10歐姆之間；為了在FM廣播頻率范圍內得到最小的損耗，電極長度(5)在大約20cm至30cm之間選取。
10.如權利要求8所述的窗玻璃天線，其特征是，尤其在有限導電率表面(4)有高的表面電阻的情況下，為了得到最小的損耗，電極(6)設計成圍繞整個窗口的框。
11.如權利要求9所述的窗玻璃天線，其特征是，為用同一個有限導電率表面(4)構成若干個用于米波或分米波段的分集接收天線，多個相互獨立的電極(6)分開安置在導電窗框(2)附近；每個電極(6)有一個天線連接點(8)和一個處在導電窗框(2)上并位于此連接點附近的接地點(3)。(圖5)
12.如權利要求11所述的窗玻璃天線，其特征是，窗玻璃天線安裝在汽車前窗上；為接收米波段的信號，在導電窗框(2)的上邊部分(2a)、下邊部分(2c)和垂直邊部分(2b)中分別構成分集式天線中的至少一個；與長條形電極(6)連接的天線連接點(8)的位置選擇得使分集接收作用盡可能地大。
13.如權利要求11或12所述的窗玻璃天線，其特征是，F(xiàn)M或TV分集接收天線的天線連接點(8)中的一個用于耦合輸出AM信號；為了避免連接電纜和接收機輸入電路對AM信號的有害加載，在有限導電率表面(4)和天線點(8)之間連接一個電容(10)，其電抗在FM和TV頻率范圍內足夠低，使AM廣播頻率范圍內的總容性負載盡可能小。(圖5)
14.如權利要求13所述的窗玻璃天線，其特征是，在相對窄的頻率范圍(FM)內應用的情況下為減小所需電容(10)，串聯(lián)接入一個電感，用以部分地補償電容的電抗。
15.如權利要求13或14和4所述的窗玻璃天線，其特征是，在給定電極長度(5)的情況下選取適當小的電極寬度(9)。
16.如權利要求13或5所述的窗玻璃天線，其特征是，電極(6)采用印制方式安置在玻璃上。
17.如權利要求14或5所述的窗玻璃天線，其特征是，電感，電極(6)和電感都以印制方式安置在玻璃上。
18.如權利要求1至17中除權利要求6以外的任何一項所述的窗玻璃天線，其特征是，有限導電率表面(4)的單位表面電阻在3歐姆至20歐姆之間；它與一個附加電極(6a)一起嵌放在復合式窗玻璃的兩塊玻璃之間；附加電極(6a)基本上平行于有限導電率表面(4)的邊沿布置；附加電極(6a)與有限導電率表面(4)的高頻連接或者是通過電鍍實現(xiàn)的接觸連接，或者是通過夾在復合式窗玻璃中的一塑料薄膜(11)實現(xiàn)的電容連接；附加電極(6a)至復合式窗玻璃外的高頻電容連接是這樣實現(xiàn)的在對著附加電極(6a)的玻璃外表面上用一塊與附加電極(6a)形狀基本相同的導電表面構成電極(6)，它與附加電極(6a)形成一個電容；電極(6)與天線連接點(8)相連接。(圖6)
全文摘要
窗玻璃天線,在窗玻璃上用一層僅呈有限導電率的涂層構成一個表面電阻不容忽略的導電率有限的表面(4);用高導電率材料構成一個基本呈平面狀的電極,用于與所述涂層進行高頻連接,該電極至少在其邊緣區(qū)域與導電率有限的表面(4)實現(xiàn)低損耗的高頻連接;電極的構成方式是,與導電率有限的表面(4)連接的電極的邊沿的長度尺寸的選取至少應使得由這個邊緣區(qū)域內的有限導電率表面(4)產生的損耗足夠小;高導電率電極(6)與天線連接點(8)有高頻連接。
文檔編號C03C27/12GK1183655SQ9711581
公開日1998年6月3日 申請日期1997年8月14日 優(yōu)先權日1996年8月16日
發(fā)明者海因茨·林登梅爾, 約肯·霍普夫, 利奧波德·賴特 申請人:海因茨·林登梅爾