具有加热和天线功能的窗组件制造技术

一种车辆玻璃，在车辆门户和红外反射涂层的周边边缘之间具有缝隙天线，所述红外反射涂层包括在涂层边缘之上的加热母线。天线缝隙可以直接由电压探头或共面耦合线在一位置上直接馈送，以激励多频带天线应用的基模和高阶模。部分红外反射涂层可在第一高阶模的零位处与窗框重叠，以将缝隙天线调谐到更高的频率。通过将红外反射涂层分成两个涂层面板，下涂层面板通过电容耦合连接到电性地，也可以将缝隙天线的谐振频率提高。可以在不同位置馈送多个天线以用于多频带应用和分集天线系统。天线以用于多频带应用和分集天线系统。天线以用于多频带应用和分集天线系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有加热和天线功能的窗组件


[0001]本专利技术总体上涉及车辆天线，更具体地，涉及一种结合具有电加热导电涂层的玻璃所形成的天线。

技术介绍

[0002]近年来，具有额外功能(例如降低太阳能负荷)的窗玻璃已经在汽车和建筑结构中变得越来越流行，为了减少车辆或建筑物内部的热量积聚，可以在玻璃上涂覆反射太阳能的太阳能控制膜(solar control film)，这种太阳能控制膜通常是透明的、导电的薄膜。另外，窗玻璃上的透明金属薄膜可以用于车窗，以便在施加直流电压到金属涂层时使直流电流穿过车窗。这样的实施例通常用于对车窗除霜(即融化雪和冰)或除雾。
[0003]在汽车透明体，例如挡风玻璃和后窗中，用于无线电波(例如AM,FM,TV,DAB,RKE等)接收和/或传输的天线通常安装在透明体上或并入透明体中。这些天线可以由在透明体上印制的银或铜等导电线形成，或由连接到透明体上的金属线或金属条形成。使用金属涂层窗的后果之一是，它会减弱射频信号通过窗户的传输。因此，进出于使用金属涂层窗来减少热负荷的建筑物、车辆和其他结构的无线通信会受到限制。针对于金属涂层会干扰信号传输通过窗户的应用，一种解决方案是去除干扰天线的金属涂层的一部分。去除涂层有利于射频信号通过被去除涂层的窗口部分的传输。然而，去除金属涂层往往会增加太阳能向车辆内部的传输，这会升高车辆的温度。另外，在某些情况下，去除金属涂层可能会破坏通过玻璃的直流电流，并在玻璃上形成非加热区。
[0004]一些现有的结构已将天线与窗户集成在一起。已经提出了使用形成于窗户的金属框架和导电透明薄膜或涂层之间的四分之一波长或半波长天线或缝隙天线。例如，美国专利号4,849,766、4,768,037、5,670,966和4,864,316示出了由车窗上的薄膜形成的各种天线形状。美国专利号4,707,700、5,355,144、5,898,407、7,764,239和9,337,525公开了不同的缝隙天线结构。
[0005]欧洲专利申请DE 10 2012 008 033 A1公开了一种机动车车窗，该车窗可以用加热装置进行部分加热，并利用非加热车窗的一部分作为用来发射和接收电磁波的天线。美国专利申请2017/0317399示出了一种带有天线的可电加热窗。该天线在两个位置馈送(fed)，顶部馈源(top feed)直接连接到可加热涂层，而底部馈源(bottom feed)电容耦合到加热板。然而，为了满足对天线增益、辐射场型和天线阻抗特性的不断增长的天线性能需求，需要对这些天线进行改进。
[0006]随着车辆电子技术的迅速发展，车辆所需的天线越来越多。特别是在调频(FM)和电视频率(TV)方面，车辆系统需要多个天线进行分集操作(diversity operation)以克服多径效应和衰落效应(multipath and fading effects)。目前，在大多数情况下，采用单独的天线和天线馈源来满足AM、FM、TV、气象频段、遥控无钥匙进入和数字音频广播(DAB)频段III频率的要求，这些中的大部分都集成在后窗玻璃上。可以通过使用电网将单独的天线信号结合起来以避免采用从天线到接收器的多条同轴电缆。然而，这样的网络增加了独立模
块的复杂性和费用。为了限制玻璃上天线系统的复杂性和费用，应当限制天线馈源的数量。因此，提供一种天线，特别是一种具有用于不同应用的多个频段的可电加热的红外反射隐藏窗天线，将是有利的非常有用。
[0007]本专利技术的目的是通过先进的天线匹配和频率调谐(frequency tuning)方法，减少车辆上的天线数量，以简化天线和相关电子器件的设计。优选的是，该天线在满足系统性能要求的同时，还保留了热反射涂层的所有太阳能优势和优良的美观性。

技术实现思路

[0008]本专利技术公开了一种适合在车辆应用中使用的缝隙天线。所公开的具有多种天线馈送方式的天线具有改进的阻抗匹配和频率调谐能力。改进了缝隙天线在VHF和UHF频段的性能，同时也保留了热反射涂层的太阳能优势，除霜、除冰或除雾的窗加热能力和优良的美观性。
[0009]缝隙天线形成于窗的金属框架和粘结在窗玻璃上的一层导电透明薄膜或涂层之间。涂层的两个侧边与连接至外部电路的高导电母线(high conductive buses)相连。当直流电压通过母线施加到涂层上时，电流流过导电透明薄膜并穿过窗户以加热窗户。当没有电流流过涂层时，涂层就起到了太阳能控制膜的作用。两条导电母线和涂层定义了一个外周缘，该外周缘与窗框的内边缘间隔开来以形成缝隙天线。缝隙尺寸被设计成支持感兴趣的频段内的基本模式和更高阶模式(fundamental and higher order modes)。优选的是，环形缝隙的总缝隙长度对于基本激励模式(fundamental excitation mode)为一个波长，对于第一更高阶激励模式(first higher order excitation mode)为两个波长。
[0010]缝隙天线可以由电压源(如连接到缝隙的对边的平衡平行传输线)来激励，或由连接到缝隙的对边的同轴传输线来激励。缝隙天线也可以由共面线探针(coplanar line probe)馈送。在共面线探头中，内导体沿缝隙的中心延伸以形成共面传输线，有效地提供电容电压馈电。施加在缝隙天线上的能量会引起电流在窗的导电涂层、加热母线和金属框架中流动。电流并不局限于缝隙的边缘，而是分散在导电片和加热母线上。然后从导电片和加热母线的边缘和两侧产生辐射。
[0011]对于典型的轿车，后窗上的缝隙长度在FM频率(76MHz-108MHz)上具有第一高阶模谐振。对于具有较大后窗的汽车，谐振频率可能在FM频段的下半部分。为了移动第一高阶模(first higher mode)到FM频段的中心处谐振，导电涂层的周缘的一部分向外延伸，使其覆盖窗框的边缘。该覆盖层沿缝隙纵向位于电场的“零(null)”位置，以最小化对第一高阶模的负载影响。延伸的涂层边缘和窗框边缘的叠加通过电容耦合导致涂层对窗框短路(short)。由于涂层对电气上的地的短路使缝隙的总长度减小，第一高阶模的谐振频率变得更高。通过调整沿缝隙的重叠的纵向位置和调整涂层边缘与窗框边缘之间的尺寸，可以将第一高阶模的谐振频率调到FM频段的中心，以获得更好的天线性能。
[0012]也可以通过将导电红外涂层分成两块涂层面板，下涂层面板与玻璃底部附近的窗框重叠，来将第一高阶模的谐振频率调得更高。这使得下涂层板通过电容耦合电接地到窗框。然后只围绕上涂层面板的周边，即在上涂层面板顶部和侧面的窗框与涂层面板边缘之间，以及上涂层面板的下边缘与下涂层面板的上边缘之间，形成环形缝隙。由于缝隙的总长度减少，缝隙模式的谐振频率变得较大。可以调整两块图层面板的相对尺寸，以调整谐振模
式频率。
[0013]AM频率(150KHz-1710KHz)的天线对电子噪声很敏感。这种噪声的来源包括窗加热电路、刹车灯、信号转向灯和风扇电机。AM天线必须与涂层面板分开，以减少由直流电源供电时电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种天线，所述天线包括在窗组件中，窗组件可容纳在导电的框架部件中，框架部件具有定义窗开口的边缘，所述天线包括：至少一个具有由外周缘定义的表面的层；位于所述层的表面上的光学透明导电涂层，所述导电涂层具有外周缘，所述外周缘的至少一部分从所述层的外周缘向内隔开；第一加热母线，所述第一加热母线的导电性大于所述光学透明导电涂层的导电性，所述第一加热母线部分位于所述导电涂层的边缘上，部分位于所述层的表面上，所述第二加热母线具有第一边缘，从而，所述窗组件容纳于所述框架部件时，所述第一加热母线的第一边缘横向间隔在所述导电涂层的外周缘和所述框架部件的边缘之间，所述第一加热母线与所述框架部件和所述导电涂层配合以定义缝隙天线；第二加热母线，所述第二加热母线的导电性大于所述光学透明导电涂层的导电性，所述第二加热母线部分位于所述导电涂层的边缘上，部分位于所述层的表面上，所述第一加热母线与所述第一加热母线相对地位于所述导电涂层上，并具有第一边缘，从而，所述窗组件容纳于所述框架部件时，所述第二加热母线的第一边缘横向间隔在所述导电涂层的外周缘和所述框架部件的边缘之间，所述第二加热母线与所述框架部件和所述导电涂层配合以定义缝隙天线；与所述第一加热母线电连接的第一导电体和与所述第二加热母线电连接的第二导电体，所述第一导电体还可与直流电压源的一个端子连接，所述第二导电体还可与所述直流电压源的一个与所述第一端子电极性相反的第二端子连接，从而，当第一导电体和第二导电体与直流电压源连接时，电流流过所述导电涂层以加热所述层；以及天线馈线，位于所述层上，并与所述第一加热母线或所述第二加热母线之一电连接。2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一加热母线还具有自所述导电涂层的外周缘向内侧间隔的第二边缘，从而，所述第一加热母线至少与所述导电涂层的外周缘的部分长度重叠，并且其中所述第二加热母线还具有自所述导电涂层的外周缘向内侧间隔的第二边缘，从而，所述第二加热母线至少与所述导电涂层的外周缘的部分长度重叠。3.如权利要求2所述的天线，其特征在于，所述第一加热母线和所述第二加热母线与所述导电涂层的周边边缘配合以定义所述缝隙天线的一侧，并且所述框架部件的边缘定义所述缝隙天线的相对侧。4.如权利要求3所述的天线，其特征在于，其中所述天线馈线穿过所述第一母线或所述第二加热母线之一的第一边缘，并且还穿过所述框架部件的边缘。5.如权利要求3所述的天线，其特征在于，根据所述天线馈线的尺寸和位置、所述加热连接器的位置、天线缝隙的长度、所述第一加热母线的第一边缘与所述框架部件的边缘之间的间隙、所述第二加热母线的第一边缘与所述框架部件的边缘之间的间隙确定所述缝隙天线在不同模式下的阻抗。6.如权利要求3所述的天线，其特征在于，所述缝隙天线通过电压探头或同轴电缆馈送，所述同轴电缆的外导体与所述框架部件连接，所述同轴电缆的中心导体与所述馈线和所述加热母线连接。7.如权利要求3所述的天线，其特征在于，所述缝隙天线由共面耦合线馈送，所述共面耦合线横向间隔在所述第一加热母线的第一边缘和所述框架部件的边缘之间，或者在所述
第二加热母线的第一边缘和所述框架部件的边缘之间。8.如权利要求3所述的天线，其特征在于，所述缝隙天线具有基模，其最大场强沿着所述缝隙天线纵向位于相对地设置在所述导电涂层上的所述缝隙天线的部分的中心，且所述第一导电体和第二导电体沿所述缝隙天线纵向位于所述缝隙天线的最小场强的位置。9.如权利要求3所述的天线，其特征在于，所述缝隙天线定义了通过左侧和右侧连接的上侧和下侧，所述上侧和下侧与所述左侧和右侧配合在所述侧之间形成角，所述缝隙天线具有在所述缝隙天线的角处具有最大场强的第一高阶模，所述第一导电体和第二电导体沿所述缝隙天线纵向设置在所述缝隙天线场强最小的位置。10.如权利要求9所述的天线，其特征在于，所述光学透明导电涂层具有在最小场强的纵向位置与所述框架部件部分重叠的周边边缘，所述光学透明导电涂层在所述最小场强位置处通过电容耦合与所述框架部件电连接。11.如权利要求10所述的天线，其特征在于，所述光学透明导电涂层与所述框架部件在最小场强位置的电连接不会改变沿所述缝隙天线的场分布，且所述缝隙天线的缝隙长度通过电容耦合缩短，使所述缝隙天线的谐振频率变得更高。12.如权利要求3所述的天线，其特征在于，所述天线馈线可以沿所述第一加热母线或所述第二加热母线的任何位置与所述天线馈送点连接。13.如权利要求3所述的天线，其特征在于，所述天线馈线横向位于所述第一加热母线或所述第二加热母线的第一边缘与所述层的外周缘之间，以定义天线设计。14.如权利要求13所述的天线，其特征在于，所述窗组件包括多个天线设计，用于各个天线的天线馈线在所述第一加热母线或所述第二加热母线的第一边缘与所述层的外周缘之间具有横向位置，以定义各个的天线设计。15.一种用于车辆的天线，所述车辆包括具有定义窗开口的内边缘的导电部件，所述天线包括：(a)窗组件，被配置为容纳于所述窗开口上，所述窗组件包括：至少一个具有由外周缘定义的表面的透明层；位于所述透明层的表面上的光学透明导电涂层，所述导电涂层具有外周缘，所述外周缘的至少一部分与所述车辆的导电部件的内边缘在横向上向内隔开；加热母线，所述加热母线部分地位于所述透明层的表面之上，所述加热母线的导电性大于所述透明导电涂层的导电性，所述加热母线具有第一部分和第二部分，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫，
申请(专利权)人：匹兹堡玻璃工厂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：