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CN109818154B - 具有玻璃顶盖和具有安置在玻璃顶盖上的天线阵列的机动车辆 - Google Patents

具有玻璃顶盖和具有安置在玻璃顶盖上的天线阵列的机动车辆 Download PDF

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Abstract

机动车辆具有玻璃顶盖(20)、安置在玻璃顶盖(20)上的天线阵列(22)和金属框架(30)。玻璃顶盖(20)的开口(28)位于天线阵列(22)下方并被其覆盖。框架(30)位于玻璃顶盖(20)下方并形成圆顶(32)，该圆顶(32)扩展到玻璃顶盖(20)的开口(28)并且与天线阵列(22)机械地相连接。在玻璃顶盖(20)的下侧是与天线阵列(22)相关联的反射表面(42)，该反射表面具有包括横向于z方向延伸的交叉线的网格结构。这些线设有宽度为0.5至2mm的敷金属。由这些交叉线限定的自由场(48)是没有敷金属的区域，其具有3至15mm的最大的明亮区域的尺寸。

Description

具有玻璃顶盖和具有安置在玻璃顶盖上的天线阵列的机动 车辆
技术领域
本发明涉及一种具有玻璃顶盖和具有安置在该玻璃顶盖上的天线阵列的机动车辆。这种情况下，玻璃顶盖具有开口，该开口位于天线阵列下方并被其被覆盖。金属框架位于玻璃顶盖下方并支撑它。
背景技术
在未来，在机动车辆和固定站(例如因特网，Internet)和其他机动车辆车辆之间越来越多的无线电连接将被建立和需要。这些无线电连接必须能在很宽的频率范围内实现。这个频率范围通常在700至2700MHz之间。此外，至少在甚高频VHF(Very HighFrequency)范围(其通常从30至300MHz延伸)内接收广播信号，可能也在更低频率(例如中波和长波)接收广播信号。
利用单个接收天线通常是不可能实现的。本发明特别涉及用于移动无线电(手机)并且因此涉及例如用于从机动车辆到机动车辆的通信的上述700至2700MHz的频率范围。为此，应指定合适的天线阵列。然后，这可以为其他频率范围配备附加功能，即，例如借助附加的天线杆来接收VHF。
下面将天线阵列理解为具有例如翅片形式的封闭壳体的部件，也可能是其他形状。该壳体通常位于机动车辆的车顶上，因此在观察机动车辆时可从外部看到。天线阵列通过连接电缆电连接，该连接电缆被引导穿过机动车辆的车顶。壳体容纳用于上述频率范围的接收天线以及可能的附加电子部件，例如放大器和匹配元件。通常，GPS(全球定位系统，Global Positioning System)接收器也布置在壳体中。
接收天线需要金属导电反射表面。该反射表面处于地面电位并且在玻璃顶盖的情况下不能被提供。一方面，金属框架在玻璃顶盖下方过远，另一方面，没有提供足够的表面积。因此，需要指定和设计反射表面，使得它在与上述频率范围700至2700MHz的接收天线协作在频率范围内提供足够的dB增益。与地平面天线相比，在整个频率范围内增益有利地不应下降超过2dB。从现有技术中已知地平面天线，它是λ/4波辐射器，其通常垂直定向。与偶极天线相比，地平面天线是不对称构造的。天线的第二半部分由反射表面形成，它也称为配重。本发明涉及于此。
从WO2010/020327 A1中已知一种天线阵列，其中反射表面由导电材料制成，特别是金属，该材料连接到玻璃顶盖。反射表面可以通过精细编织的网格实现。此外，该文献还教导了一种用于波束形成的装置，该装置具有电浮动接地。
由DE 102012111571 A1已知一种形成反射表面的接地垫。它被制成由金属线组成的网状垫，该金属线被熔合成薄膜材料并且如此被层压到盘中。
从DE 69932930 T2中已知一种车辆天线，其具有反射表面，该反射表面由透明的、层压在两个玻璃板之间的涂层形成。
从DE 102006045514 A1中已知一种玻璃上的透明表面电极，它由网格构成，该网格由导电并具有节点和网孔的非常细的线组成。
发明内容
在机动车发生事故的情况下，存在玻璃顶盖损坏和破裂的风险。玻璃顶盖必须符合所谓的ECE(欧洲经济委员会，Economic Commission for Europe)R43玻璃破碎试验。这意味着在玻璃破裂的情况下，所得到的玻璃碎片不得超过一定的尺寸。在玻璃顶盖上应用反射表面会影响玻璃的断裂行为。反射表面必须设计成确保玻璃顶盖通过所述测试。
由此，本发明的目的是设计和指定天线阵列的反射表面，使得它一方面通过所述的玻璃破碎试验，另一方面，在700至2700MHz的频率范围内提供足够高的增益。
该目的通过具有玻璃顶盖、具有在玻璃顶盖上安装的天线阵列、具有金属框架的机动车辆实现，其中玻璃顶盖具有开口，该开口位于天线阵列的下方并被其覆盖，该金属框架位于玻璃顶盖下方并形成圆顶，该圆顶扩展至玻璃顶盖的开口中并与天线阵列机械地连接，其中，在玻璃顶盖的下侧附着与天线阵列相关联的反射表面，该反射表面具有横向于z方向伸展的、由交叉线构成的网格结构，其中这些线具有宽度为0.5至2mm的敷金属，并且这些交叉线限定了自由场，该自由场为没有被敷金属的区域并且具有3至15mm的最大的明亮区域的尺寸。
根据本发明的解决方案能够在具有良好接收和传输特性的天线(即足够的增益)和玻璃顶盖上的反射表面的设计之间实现非常有利的折衷，使得尽管有这样的反射表面，玻璃顶盖仍然通过玻璃破碎试验。
优选地，自由场是方形的。这能够简单地生产，例如通过丝网印刷。优选地，方形场的边长在3至10mm的范围内，特别是4至7mm。以这些尺寸，可以通过玻璃破碎试验并且天线增益在合理的范围内。优选地，当边长为5mm±20％，特别是±10％时，可通过试验并且天线增益处于良好的范围内。敷金属的厚度优选为1至5μm。该厚度足以导电，并且节省金属，尤其是银。敷金属可以通过施加金属浆料，特别是银浆料来产生。银浆料被施加然后烘烤。优选地，反射表面与穿过天线阵列中心的x-z平面基本上镜像对称。因此，天线的接收波瓣与穿过天线阵列的x-z平面基本上镜像对称。优选地，反射表面是连续导电的表面。这里仅需要一个接触。优选地，反射表面在x方向上的尺寸是y方向上的尺寸的10％至30％，优选地约20％。优选地，玻璃顶盖的开口位于反射表面的外侧。这实现了良好的密封。
进一步的优点由其余的权利要求给出。
附图说明
下面更详细地解释和描述了本发明的两个实施例，它们不是限制性的。参考附图描述这些实施例，附图示出以下内容：
图1是玻璃顶盖上的天线阵列的剖视图；
图2是第一实施例中具有反射表面的玻璃顶盖的仰视图；
图3是第二实施例的如图2的仰视图；和
图4是反射表面的细节视图。
具体实施方式
本发明参考右手正交x-y-z坐标系描述。z方向垂直向上。x方向与(在此未详细示出)本身已知的车辆的直线向前行驶的正常行驶方向相反。x方向和y方向位于行驶平面中。
从现有技术已知的机动车辆中示出了玻璃顶盖20。它由单片安全玻璃制成，厚度约为3.7mm。图2示出了如在图1中所应用的玻璃顶盖20的第一实施例。图3和4示出了进一步实施例，不同的玻璃顶盖20用于不同的车辆类型。
图1以截面图示出了天线阵列22，截面是穿过天线阵列22的中心的x-z平面。它有一个翅片形的壳体。壳体下方由盖板闭合。在盖板外缘延伸有外密封条24。图1基本上示出了空的壳体，其中展示了天线杆26的用于解释的原理性示意图。通常该天线杆包括印刷电路板。其它壳体容纳的部件未示出。天线杆26连接到供应线27。
壳体位于玻璃顶盖20上，而密封条24与玻璃顶盖20接触并形成第一粘合缝。
玻璃顶盖20具有开口28，该开口28位于壳体下方并由盖板覆盖。开口28位于密封条24之内。供应线27伸展穿过开口28。
金属框架30位于玻璃顶盖20之下。该框架形成圆顶32，此圆顶突出到开口28中并与壳体相接触。在壳体和金属框架之间插入密封件34，其形成第一粘合缝34并且围绕形成于圆顶32中的装配开口36作为闭合环延伸。
壳体具有向下、在z方向的负方向上突出的附件38，该附件对应于装配开口36成形并且仅在单一方向上相匹配。壳体通过夹紧螺钉40相对于框架30被夹紧。由此，天线阵列22与金属框架30机械地被连接。
在玻璃顶盖20的下侧，施加与天线阵列22相关联的反射表面42。该反射表面包含交叉线(即第一线44和第二线46)(见图4)。这些线具有敷金属，在实施例中通过施加银形成。线44、46的宽度约为1mm。它们限制自由场48，这些自由场在本实施例及所有实施例中优选方形地构造。根据蜂窝形状，它们也可以是六边形的。方形的边长为5mm。自由场48在其对角线上具有最大的明亮区域的尺寸约7mm。自由场48在所示实施例中都是相同形状的。相邻的自由场48也可能具有不同的形状。反射表面42是连续导电的。该反射表面通过连接件49与框架30电连接，该框架处于接地电位。
敷金属尽可能薄以节省银，但是根据需求够厚以获得足够的导电性。已经表明，0.5μm的厚度已经足够。该厚度优选在1至5μm的范围内。
实际中，已经表明，覆盖着银的总的面积约为75000mm2。它优选地在50000至100000mm2的范围内。
在优选实施例中，第一线44以与x方向成约+45°的角度延伸，并且第二线46以与x方向成-45°的角度延伸。
根据图2和3的实施例所示，反射表面42与穿过天线阵列22的中心伸展的x-z平面镜像对称。在这些附图中玻璃顶盖20的透明区域由43表示。
同样，示例性实施例示出了玻璃顶盖20的开口28位于反射表面42的外侧。这使得可以在开口28和反射表面42之间形成密封。如图1至4所示，该密封通过第二粘合缝50达成。框架30通过该第二粘合缝与玻璃顶盖20相连接。该第二粘合缝环绕成环状。透明区域43位于由第二粘合缝50形成的环之内。
最后框架30通过粘合连接52与(未详细示出的)机动车辆的车身的车身部分54相连接。
机动车辆具有玻璃顶盖20、安装在该玻璃顶盖20上的天线阵列22和金属框架30。玻璃顶盖20的开口28位于天线阵列22之下并被其覆盖。框架30位于玻璃顶盖20之下并形成圆顶32，该圆顶扩展进玻璃顶盖20的开口28中并且天线阵列22与该圆顶机械地相连接。在玻璃顶盖20的下侧安装有与天线阵列22相关联的反射表面42，该反射表面具有网格结构，该网格结构包括横向于z方向伸展的交叉线。这些线设有宽约为0.5至2mm的敷金属。这些交叉线限定自由场48，该自由场为没有敷金属的区域并且具有3至15mm的最大的明亮区域的尺寸。
诸如基本上、优选地等等以及可能被理解为不准确的术语应理解为意味着正常值的±5％，优选±2％，更优选地±1％的偏差是可能的。申请人保留权利要求以任何方式将权利要求和/或任何特征的任何特征以及子特征以及说明书的部分特征相互组合，这也在独立权利要求的特征之外。
附图标记列表：
20 玻璃顶盖
22 天线阵列
24 密封条
26 天线杆
27 供应线
28 开口
30 框架
32 圆顶
34 第一粘合缝
36 装配开口
38 附件
40 夹紧螺钉
42 反射表面
43 透明区域
44 第一线
46 第二线
48 自由场
49 连接件
50 第二粘合缝
52 粘合连接
54 车身部分

Claims (17)

1.一种机动车辆，所述机动车辆具有玻璃顶盖（20）、具有在所述玻璃顶盖（20）上安装的天线阵列（22）、具有金属框架（30），其中所述玻璃顶盖（20）具有开口（28），所述开口位于所述天线阵列（22）的下方并被所述天线阵列（22）覆盖，所述金属框架位于所述玻璃顶盖（20）下方并形成圆顶（32），所述圆顶扩展至所述玻璃顶盖（20）的所述开口（28）中并与所述天线阵列（22）机械地连接，
其特征在于：
在所述玻璃顶盖（20）的下侧附着有与所述天线阵列（22）相关联以提供接地电位的反射表面（42），所述反射表面具有网格结构，所述网格结构包括横向于z方向伸展的交叉线，其中所述线具有宽度为0.5至2 mm的敷金属，并且所述交叉线限定了自由场（48），所述自由场为没有所述敷金属的区域并且所述自由场具有3至15mm的最大的明亮区域的尺寸。
2.根据权利要求1所述的机动车辆，其特征在于，所述自由场（48）是方形的。
3.根据权利要求2所述的机动车辆，其特征在于，所述方形的场的边长处于3至10 mm的范围内。
4.根据权利要求3所述的机动车辆，其特征在于，所述方形的场的边长在4至7 mm的范围内。
5.根据权利要求4所述的机动车辆，其特征在于，所述方形的场的边长是5 mm。
6.根据前述权利要求任一项所述的机动车辆，其特征在于，所述敷金属的最大厚度为5µm。
7.根据权利要求6所述的机动车辆，其特征在于，所述敷金属的最大厚度为2 µm。
8.根据权利要求1所述的机动车辆，其特征在于，所述反射表面（42）基本上与穿过所述天线阵列（22）的中心伸展的x-z平面镜像对称。
9.根据权利要求1所述的机动车辆，其特征在于，所述反射表面（42）是连续导电的。
10.根据权利要求1所述的机动车辆，其特征在于，所述反射表面（42）在x方向上的尺寸是y方向上的尺寸的10%至30%。
11.根据权利要求10所述的机动车辆，其特征在于，所述反射表面（42）在x方向上的尺寸是y方向上的尺寸的20%。
12.根据权利要求1所述的机动车辆，其特征在于，所述玻璃顶盖（20）的所述开口（28）位于所述反射表面（42）之外。
13.根据权利要求1所述的机动车辆，其特征在于，所述反射表面（42）在y方向上伸展覆盖所述玻璃顶盖（20）的尺寸的至少80％。
14.根据权利要求13所述的机动车辆，其特征在于，所述反射表面（42）在y方向上伸展覆盖所述玻璃顶盖（20）的尺寸的至少90％。
15.根据权利要求1所述的机动车辆，其特征在于，在所述圆顶（32）中形成有装配开口（36），并且所述天线阵列（22）具有在z方向的负方向上突出的附件（38），所述附件由所述装配开口（36）接收。
16.根据权利要求1所述的机动车辆，其特征在于，在所述圆顶（32）中形成有装配开口（36），围绕所述装配开口（36）周向延伸的、闭合的第一粘合缝（34）形成于所述天线阵列（22）的壳体和所述金属框架（30）之间，并且在所述装配开口（36）之外和所述开口（28）之内。
17.根据权利要求1所述的机动车辆，其特征在于，所述金属框架（30）通过粘合连接（52）与所述机动车辆的车身部分（54）相连接。
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