具有天线的可加热车辆玻璃窗的制作方法

1.本发明总体上涉及一种射频(radio frequency，“rf”)天线，并且更具体地，涉及一种用于发送或接收无线电信号的与具有电可加热涂层表面的汽车玻璃窗(glazing)相关联地形成的天线。


背景技术：

2.涂有透明金属膜层以控制红外(infrared，“ir”)辐射的窗户玻璃被用于各种各样的应用，诸如现代建筑和车辆。金属涂层通过反射太阳能为建筑物和车辆提供良好的隔热，从而限制内部的热量积聚，同时对可见光谱中的光透明。另外，窗户玻璃上的透明金属膜可以被用于车辆窗户上，以使能响应施加到金属涂层上的dc电压，dc电流流过窗户。这种实施例典型地被用于对窗户进行除霜(即融化雪和冰)或除雾。
3.汽车透明体(诸如挡风玻璃、侧窗和后窗)通常包含接收和/或发送射频波(诸如am、fm、tv、dab、电话、rke等)的天线。这些天线可以由透明体上的丝网线(诸如银或铜)形成，或由贴附到透明体的金属线或金属条形成。使用金属涂层窗户的后果之一是，它们倾向于衰减rf信号通过窗户的传播。因此，进出使用金属涂层窗户以减少热负荷的建筑物、车辆和其他结构的无线通信可能会受到限制。用于金属涂层干扰信号通过窗户的传播的应用的一种解决方案是去除干扰天线的金属涂层的一部分。涂层的去除有利于rf信号通过涂层被去除的窗户的部分的传输。然而，去除金属涂层可能增加被传输到车辆内部的太阳能，并且从而提高车辆温度。此外，在其中使用涂层加热玻璃窗的玻璃窗中，去除金属涂层可能会偏置或中断dc电流流动，并产生非加热区。
4.玻璃窗上的金属涂层也被用于将天线集成在金属涂层窗户上。已经提出了基于四分之一波长或半波长缝隙天线的操作理论的天线，这些缝隙天线在窗户的金属框架和透明体上的导电透明膜或涂层之间形成。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、7,764,239b2和9,337,525b2也公开了其他缝隙天线结构。
5.通常，为了使电流通过透明体上的透明导电涂层，电压源通过位于被加热的透明体区域的相对侧的一对高导电汇流条(bus bar)而连接到导电涂层。汇流条相对于涂层具有更高的导电性，使得电流在待加热区域上更均匀地流动。lotterer和bernhardt的欧洲专利de 10 2012 008 033 a1公开了一种机动车辆窗户，其通过加热装置部分加热并且利用车窗的未加热部分作为用于发送和接收电磁波的天线。美国专利号10,347,964b2说明了一种具有天线的电加热窗。天线在两个位置被馈送，其中顶部馈源直接连接到可加热涂层，以及底部馈源电容式耦合到加热面板。美国专利号9,647,319b2说明了一种电可加热窗户，该窗户具有连接到涂层的一侧的天线元件并且具有由天线馈源元件进行电容馈送的天线。kagaya的美国专利号10,638,548b2也公开了一种具有天线的电加热窗。该天线包括贴附到导电贴片的传输线，该导电贴片被电容式耦合到加热总线延伸部。
6.现有技术中公开的天线已经使用了缝隙天线的概念。缝隙天线在窗户的金属框架
和结合到窗户的导电透明膜层或涂层的侧边缘之间。缝隙天线位于涂层的没有加热汇流条的一侧。在那些设计中，汇流条基本上平行地被配置在透明体的相对边缘上。例如，当汇流条位于透明体的顶部和底部时，天线被定位在透明体的侧面上。对于侧对侧加热总线配置，天线位于透明体的顶部和底部。单独的电线被贴附到透明体的相对边缘上的每个汇流条。在玻璃窗被安装在车辆中时，此设计要求将每条电线分别连接到正电源和负电源。
7.将引线定位在透明体的同一侧上并且优选地彼此紧密相邻将使能透明体在车辆中的容易安装并且简化透明体与电源的电气连接。然而，在这种设计中，汇流条基本上是导电条，其位于透明体的所有四个侧面上，使得它们与窗框重叠。以这种方式配置的汇流条会使位于窗户的金属框架和导电透明膜层或涂层的侧边缘之间的天线缝隙短路。这对于车辆挡风玻璃来说尤其是一个问题，其中在玻璃边缘附近可用于汇流条布局的区域非常有限。因此，传统的缝隙天线还没有被用于可加热的窗户。
8.此外，当在窗框和透明体上的导电透明膜层或涂层的侧边缘之间形成的缝隙被用作天线时，透明体通过位于缝隙中间的环形密封构件被结合到窗框上。环形密封构件必须是非导电材料，使得其不会加载缝隙天线。因此，环形密封构件的厚度和位置以及玻璃上涂层的相对位置以及玻璃和窗框之间的位置影响缝隙天线性能。在商业生产过程期间，很难充分控制这种变量的严格公差。
9.因此，提供解决上述问题的天线，特别是可电加热的ir反射窗隐藏天线将是有利的。本公开的缝隙天线并不主要使用窗框作为缝隙的一个边缘。该天线满足系统性能要求，同时监测热反射涂层的所有太阳能优势和出色的美观性。


技术实现要素：

10.根据本公开的玻璃窗，适于在车辆应用中使用的缝隙天线包括加热能力。所公开的玻璃窗包括各种天线馈源结构，并且提供了关于天线性能和天线位置的改进的稳定性和灵活性。缝隙天线在vhf和uhf频段提供了改进的性能，同时还保留了热反射涂层的益处，以及除霜、除冰和除雾的窗户加热能力连同出色的美观性。
11.缝隙天线被形成在加热汇流条和透明体上的导电透明膜或涂层之间。对于玻璃窗，期望使电气端子沿着透明体的相同边缘并且彼此紧密相邻。汇流条沿着待加热的透明体区域的相对侧被定位。第一汇流条可以靠近端子位置，以及第二汇流条可以在玻璃窗远离端子位置的相对侧上。在本公开的玻璃窗中，第二汇流条通过将高导电构件从第二汇流条的相对端沿着透明体的相对端延伸而被连接到电路。延伸的导电构件通过导电构件附近的激光删除线与透明体上的导电涂层隔离。当dc电压施加到电气端子时，电流流过透明体表面上的导电涂层，以加热玻璃窗。当没有电流移动通过涂层时，涂层继续起到限制ir辐射穿过玻璃窗的太阳能控制涂层的作用。导电构件与窗框重叠，并且在天线的工作频率下，通过电容式耦合被电气连接到车身。通过删除与导电构件相邻的边缘区域中的导电涂层来创建缝隙天线。缝隙尺寸被设计为支持感兴趣频段内的基本模式和更高阶模式。优选地，总缝隙长度等于基本模式的一半波长和第一较高激励模式的一个波长。
12.缝隙天线可以由电压源(诸如被连接到缝隙的相对边缘的平衡平行传输线)激励，或者由被电气连接到缝隙的相对边缘的同轴传输线激励。缝隙天线也可以由共面线探针馈送。在那里，内部导体沿着缝隙的中心被延伸，形成共面传输线，有效地提供电容电压馈送。
缝隙天线也可以由电流源激励，诸如通过磁耦合激励缝隙天线的环形同轴电缆端。施加到缝隙天线的能量导致电流在玻璃窗的导电涂层和导电构件中流动。电流不局限于缝隙的边缘，而是分布在导电膜和导电构件上。然后，辐射从导电片和导电构件的边缘和侧面发生。
13.传统上，缝隙天线采用位于窗框和导电透明膜层或透明体上的涂层的侧边缘之间的缝隙。透明体通过位于缝隙中间的环形密封构件被粘结到窗框上。然而，环形密封构件是可以加载缝隙天线的介电材料。因此，环形密封构件的厚度和位置、玻璃上涂层的相对位置以及玻璃与窗框之间的位置都会影响缝隙天线性能。关于所有这些变量的公差在大规模生产中很难控制。此外，为了使传统的缝隙天线工作，必须使用高成本的非导电粘合剂将透明体粘结到窗框。本公开的玻璃窗将缝隙天线的位置从环形密封构件移开，并且更靠近导电构件和导电涂层边缘之间的玻璃窗部分。这在大规模生产中提供了改进的公差控制，且通过使用成本较低的粘合剂进行窗户粘结为客户带来了额外的成本节约效益。
14.根据所公开的发明，可接收在框架中的电加热玻璃窗与框架配合以限定天线。玻璃窗包括透明片(transparency sheet)，该透明片具有限定在周边边缘内的主表面。导电涂层位于透明片的主表面上。第一汇流条的导电率大于导电涂层的导电率。第一汇流条接触邻近透明片的周边边缘的第一部分的导电涂层。其导电率大于涂层的导电率的第二汇流条接触邻近所述透明片的周边边缘的第二部分的导电涂层。透明片的周边边缘的第二部分与透明片的周边边缘的第一部分相对地位于所述透明片上。此外，玻璃窗包括第一导电构件，该第一导电构件与第二汇流条中的直流电流和与导电涂层中的直流电流电气隔离。第一导电构件具有第一部分，其位于第一汇流条和透明片的周边边缘的第二部分之间。第一导电构件还具有第二部分，其位于透明片的周边边缘的第二部分附近。第二导电构件与第二汇流条中的直流电流和与导电涂层中的直流电流电气隔离。第二导电构件具有第一部分，其位于第一汇流条和透明片的周边边缘的第二部分之间。第二导电构件还具有第二部分，其位于透明片的周边边缘的第二部分附近。玻璃窗中的天线缝隙具有相对设置的侧面，其中天线缝隙的一侧由第一导电构件或第二导电构件限定。天线缝隙的第二侧与缝隙的一侧相对地设置，并且由导电涂层的周边边缘的一部分限定。天线缝隙具有的长度和宽度使得天线缝隙与第一导电构件或第二导电构件中的一个、与框架以及与导电涂层配合以限定缝隙天线。电引线被连接到第一汇流条和第二汇流条，并且从透明片的周边边缘的第二部分延伸。玻璃窗还包括被电气连接到缝隙天线的天线馈源连接器。
15.优选地，第一汇流条和第二汇流条以及第一导电构件和第二导电构件在邻近透明片的周边的位置处被粘结到玻璃窗的透明片。第一汇流条和第二汇流条以及第一导电构件和第二导电构件与框架重叠，使得缝隙天线在rf频率下被电容式耦合到框架。导电涂层、第一汇流条和第二汇流条以及第一导电构件和第二导电构件与框架配合以在rf频率下限定接地平面。
16.还优选地，导电涂层中的第一缝隙线将第一导电构件和第二导电构件与导电涂层中流动的直流电流和与第二汇流条中流动的直流电流隔离。第一缝隙线具有0.05mm至0.2mm的范围内的宽度，优选在0.08mm至0.1mm的范围内。导电涂层在rf频率下通过跨导电涂层中的第一缝隙线的电容式耦合而被电气连接到第一导电构件和第二导电构件。
17.在一些实施例中，导电涂层的一部分在第一导电构件和第二导电构件中的至少一个的第一边缘附近被去除或不存在，以限定缝隙天线。第一导电构件和第二导电构件中的
至少一个具有面向导电涂层的第一边缘，使得第一导电构件和第二导电构件中的至少一个的第一边缘的一部分限定缝隙天线的一侧，并且导电涂层的外边缘或周边边缘的一部分限定缝隙天线的相对侧。
18.在某些实施例中，缝隙天线由同轴电缆馈送，其中同轴电缆的外导体通过电容式耦合被电气连接到框架，并且还被电气连接到第一导电构件或第二导电构件。同轴电缆的中心导体被连接到导电涂层的周边边缘或外边缘上的至少一个天线馈源垫(antenna feed pad)。
19.在一些实施例中，玻璃窗的缝隙天线由同轴电缆馈送，其中同轴电缆的外导体通过电容式耦合被电气连接到框架，并且还被电气连接到第一导电构件或第二导电构件。同轴电缆的中心导体被连接到位于导电涂层的周边边缘上的第一天线馈源垫，并且还被连接到也位于所述导电涂层的周边边缘上的第二天线馈源垫。
20.根据本公开的发明，第二缝隙线将第一天线馈源垫或第二天线馈源垫与导电涂层中的直流电流电气隔离。第一天线馈源垫或第二天线馈源垫通过电容式耦合在rf频率下被电气连接到导电涂层。
21.所公开的玻璃窗的实施例可以包括导电涂层中的第二缝隙线，该第二缝隙线在其中第二缝隙与限定天线缝隙的相对侧的导电涂层的外边缘的一部分相交的位置处限定第一端。第二缝隙线在其中第二缝隙线与限定天线缝隙的相对侧的导电涂层的外边缘的一部分相交的第二位置处进一步限定第二端。第一天线馈源垫或第二天线馈源垫位于限定天线缝隙的相对侧的导电涂层的周边边缘的部分上，并且也位于第二缝隙线的第一端和第二端之间。以这种方式，第二缝隙线减轻第一天线馈源垫和第二天线馈源垫之间的导电涂层上的冷点，并且还减轻邻近第一天线馈源垫和邻近第二天线馈源垫的导电涂层上的热点。
22.在一些实施例中，第一天线馈源垫和第二天线馈源垫位于限定天线缝隙的相对侧的导电涂层的外边缘上。玻璃窗还包括在导电涂层中的第二缝隙线。第二缝隙线在其中第二缝隙线与限定天线缝隙的相对侧的导电涂层的周边边缘的部分相交的位置处限定第一端。第一端也被定位在位于第一天线馈源垫和第二天线馈源垫之间的导电涂层的周边边缘的部分之外。第二缝隙线进一步限定第二端，该第二端在与第一天线馈源垫和第二天线馈源垫等距的位置处终止于导电涂层中，使得第二缝隙在第二缝隙线的第一端和第二端之间限定“l形”图案。“l形”的第二缝隙线偏置在第二缝隙线周围的所述导电涂层中流动的直流电流，使得第一天线馈源垫处的电压电位趋向于等于第二天线馈源垫处的电压电位。
23.在玻璃窗的一些实施例中，缝隙天线由耦合共面线馈送，该耦合共面线在第一导电构件的边缘和限定天线缝隙的相对侧的导电涂层的周边边缘之间的中间被横向间隔开。耦合共面线也可以在第二导电构件的边缘和限定天线缝隙的相对侧的导电涂层的周边边缘之间的中间被横向间隔开。
24.在所公开的玻璃的实施例中，同轴电缆的外导体被连接到第一导电构件或第二导电构件。同轴电缆的中心导体被延伸并盘绕在天线缝隙中，并且连接回到第一导电构件或第二导电构件，以在中心导体中形成通过磁耦合激励缝隙天线的回路。
25.在所公开的玻璃窗的一些实施例中，可以优选的是，天线馈源连接器还包括第一导电迹线部分，其位于玻璃窗层压件内部。第一导电迹线部分的一端被连接到第二天线馈源垫和第一天线馈源垫中的至少一个。天线馈源连接器的第二导电迹线部分至少部分地位
于玻璃窗层压件的外部。第二导电迹线部分的横截面面积比第一导电迹线部分的横截面面积更大。第一导电迹线部分可以减少天线馈源连接器与第一导电构件和第二导电构件之间的电容式耦合，以改善缝隙天线的阻抗匹配。第二导电迹线部分增加天线馈源连接器和框架之间的电容式耦合，以改善缝隙天线的阻抗匹配。
26.所公开的玻璃窗的一些实施例可以具有第一导电构件和第二导电构件中的至少一个，其限定了两个分支(branch)，该两个分支之间具有裂缝。在该玻璃窗中，两个分支配合以在两个分支之间形成缝隙天线。第一导电构件的分支或第二导电构件的分支的导电率比导电涂层的导电率更高。缝隙天线的电流可以集中在两个分支中。分支可以通过减少由于电流的电阻损耗来提高缝隙天线的效率。在一些实施例中，第一汇流条或第二汇流条中的至少一个可以被分成两个子汇流条(sub-bus)，使得子汇流条限定在两个子汇流条之间的分离的子汇流条缝隙天线。在所公开的玻璃窗的一些实施例中，多个分离的子汇流条位于玻璃窗中的相应多个位置，以形成相应的多个缝隙天线。优选地，分离的子汇流条位于相距玻璃窗的工作频率处的波长至少λ/4波长，以提供天线分集系统。
27.在所公开的玻璃窗的一些示例中，分离的汇流条上的缝隙天线被用于包括dab和tv频率的uhf天线。天线缝隙可以与透明片的周边边缘分开，使得将透明片粘结到框架的粘合剂不会影响缝隙天线的性能。所公开的玻璃窗的优选实施例可以具有缝隙天线，该缝隙天线使能在商业生产期间控制公差。
28.本发明的优点对于用于隐藏加热汇流条和天线结构的空间非常有限的汽车车窗尤其重要。这种应用典型地在加热的汽车挡风玻璃中，尽管本发明不受此限制。
附图说明
29.为了更完整地理解所公开的发明，现在应当参考附图中更详细示出的以及在下面通过本发明的示例描述的实施例。在附图中：
30.图1是并入本公开的发明的特征的汽车挡风玻璃的平面图；
31.图2是沿图1中的线a-a截取的部分分解截面图；
32.图3是外部玻璃被移除并且并入本发明的汇流条布置的优选实施例的挡风玻璃的平面图；
33.图4是并入本公开的玻璃窗的特征的玻璃窗的实施例的示意图，其中缝隙天线在挡风玻璃的每一侧被形成；
34.图5是并入本公开的玻璃窗的特征的玻璃窗的另一个实施例的图，其中缝隙天线在两个位置处被馈送，具有用于dc隔离的第一缝隙，以及控制导电涂层中的极端温度的第二缝隙；
35.图6是并入本公开的玻璃窗的特征的玻璃窗的另一个实施例的图，其中缝隙天线在两个位置处被馈送，具有用于dc隔离的l形缝隙；
36.图7是并入本公开的玻璃窗的特征的玻璃窗的另一个实施例的图，其中缝隙天线在玻璃窗的每一侧被形成；
37.图8是车辆上的玻璃窗的一个实施例的天线回波损耗的模拟曲线图，其示出了在从470mhz到690mhz的谐振频带上的回波损耗；
38.图9是车辆上的天线玻璃窗的测量增益曲线图，其示出了两个不同天线连接器在
垂直极化下从470mhz到690mhz的天线平均增益；
39.图10是车辆上的天线玻璃窗的测量增益曲线图，其示出两个不同天线连接器在水平极化下从470mhz到690mhz的天线平均增益；以及
40.图11是并入本公开的玻璃窗的特征的另一个实施例的图，其中六个缝隙天线被集成在挡风玻璃中；
具体实施方式
41.图1示出了并入本公开的发明的特征的透明挡风玻璃10的平面图。窗户10是由外玻璃层14和内玻璃层12形成的层压车辆挡风玻璃，外玻璃层和内玻璃层通过夹层16被粘合在一起，优选地为聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚氨酯或类似材料。外玻璃层14限定了车辆外部的外表面(通常称为1号表面)和内表面(通常称为2号表面)。内玻璃层12限定了玻璃窗内部的外表面(通常称为3号表面)和面向车辆内部并且是窗户10内侧的表面(通常称为4号表面)。夹层16位于2号表面和3号表面之间。
42.如图2所示，窗户玻璃10可以包括通过将不透明油墨丝网印刷到玻璃窗上并随后围绕窗户玻璃的周边烧制而形成的遮蔽带42。遮蔽带42具有封闭的内边缘36，其限定了玻璃窗10的采光口(daylight opening，dlo)的边界。遮蔽带42足够宽，以遮蔽在下文中示出和描述的围绕玻璃边缘的汇流条、加热电路、天线元件和其他装置。
43.挡风玻璃10还包括占据透明体的采光口的导电涂层或元件18。导电涂层用作遮阳件，减少红外和紫外线辐射通过玻璃窗的透射。导电元件18最好是以本领域已知的任何方式施加在外玻璃层14的2号表面(如图1所示)或内玻璃层12的3号表面上的透明导电涂层。涂层可以是例如gillery等人的美国专利号3,655,545；gillery的专利号3,962,488和finley的专利号4,898,789中公开的含金属涂层的单层或多层。导电涂层具有约2.7ω/
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的薄层电阻(sheet resistance)和约75％的光学透射率。
44.在图1和图2所示的优选实施例中，挡风玻璃10还包括顶部汇流条20和底部汇流条22，每个汇流条被安装在涂层18上并且重叠和电气连接到涂层18。涂层18具有涂层边缘38，涂层边缘38与挡风玻璃10的外侧边缘以及顶部和底部外边缘间隔开。在涂层边缘38和挡风玻璃10的外边缘之间的未涂覆区域可以通过在涂覆过程期间掩蔽该区域来形成。可替代地，外层14的整个表面可以被涂覆，并且涂层随后从涂层边缘38与层14的外侧边缘以及顶部和底部外边缘之间的区域中删除。
45.如图1所示，与顶部汇流条20的连接包括分别从端子区域沿着挡风玻璃10的底部边缘在相反方向上延伸的两个导电条26和24，以及沿着挡风玻璃的相对侧部分延伸的导电侧条28(图1中仅示出一侧)。导电侧条28将条26和24分别连接到上汇流条20的相对端。汇流条20和22以及导电条24、26和28最好由本领域已知类型的含银陶瓷材料制成。它们可以被丝网印刷在玻璃表面上，并且然后通过加热熔化。汇流条20和22以及导电条24、26和28的导电率被选择为使得导电率基本上大于涂层18的导电率，以减少由于汇流条和导电条中的加热而引起的能量损失。电源40和挡风玻璃10之间的电气连接优选地在端子区域处沿着下边缘的位置处进行。然而，连接也可以邻近挡风玻璃10的任何边缘和沿着该边缘的任何位置。将引线定位在透明体的同一侧并且优选地彼此紧密相邻，使透明体能够更容易地安装在车辆中并且简化挡风玻璃10和电源40之间的连接。电引线30将底部汇流条22连接到电源40的
一个极上。通向顶部汇流条20的条26和24可以通过跳线34和引线32共同布线到电源40的相对极。以这种方式，电流流过汇流条22和20之间的金属层18以加热挡风玻璃。
46.在现有技术中，具有限制穿过玻璃窗的红外辐射的金属涂层的车辆玻璃窗在金属涂层的周边限定了间隔，以在玻璃窗中创建缝隙天线。缝隙形成在用于窗户的金属框架和结合到窗户的导电透明膜或涂层之间。透明膜的一个或多个外周边侧边缘与窗框的内边缘间隔开以限定缝隙天线。针对基本激励模式，总缝隙长度对于环形缝隙是一个波长或对于非环形缝隙是一半波长。
47.参考图3，顶部汇流条20覆盖玻璃窗顶部的缝隙，并且底部汇流条22以及导电条24和26覆盖玻璃窗底部的缝隙。另外，导电条28覆盖玻璃窗两侧的相应缝隙。顶部汇流条20、底部汇流条22和导电条24、26和28都与窗框重叠并且电容式耦合，并且在rf频率下将涂层18连接到窗框。因此，与导电条24、26和28组合的加热汇流条22、20使天线缝隙对窗框短路。
48.现在参考图4，涂层18覆盖外层14的整个内表面，除了从在导电条28的内边缘和涂层18的缺失边缘(deletion edge)52之间的外层14的内表面去除涂层18的带，以形成带50之外。涂层18可以通过掩模删除或激光删除技术从玻璃窗10上去除。缺失边缘52横向位于遮蔽带42的内边缘36和条28的内边缘之间的玻璃窗10上。带54以相同的方式被形成在玻璃窗10的与带50相对的一侧上。条28、26和24通过激光删除线44与涂层18和底部汇流条22隔离。线44是由激光束创建的细缝，用于在导电条28、24和26与涂层18和底部汇流条22之间提供dc隔离。激光线44的宽度在0.05mm至0.2mm的范围内，优选在0.08mm至0.1mm的范围内。激光线44中的细缝提供dc电气隔离，但在rf频率下，涂层18通过跨细缝上的电容式耦合被电气连接到条28、26和24。以这种方式去除涂层18提供了涂层18上的天线缝隙的基本结构。
49.传统的缝隙天线使用被形成在窗框和导电透明膜层或涂层的侧边缘之间的缝隙。膜层或涂层在透明体上，其中膜层的侧边缘位于透明体的周边边缘附近。在车辆中，透明体通过基本上位于天线缝隙的中间的环形密封构件被粘结到窗框。环形密封构件必须不是导电的，否则其介电性质将加载缝隙天线。因此，环形密封构件的厚度和位置以及涂覆在透明体上的相对位置和透明体与金属框架之间的间隔都会影响缝隙天线的性能。在商业生产期间，那些相应元件的公差和它们之间的位置变量很难控制到产生令人满意的一致天线性能所需的程度。此外，为了使传统的缝隙天线工作，需要相对昂贵的非导电粘合剂来将透明体粘结到窗框。如图4所示，本公开的实施例将缝隙天线重新定位到导电条28和涂层18的侧边缘52之间的透明体上的位置。这支持在商业生产期间更好地控制公差和定位。另外，通过使用成本较低的导电粘合剂进行窗户粘结，还可以节省成本。
50.挡风玻璃10及其相关联的加热元件在一侧上的导电条28的内边缘的一部分和相对侧上的涂层18的涂层边缘52之间限定了天线缝隙50。缝隙50的缝隙宽度必须足够大，以致于在工作频率下其上的电容效应可以忽略不计，使得信号不会被短路。缝隙宽度优选地大于10mm。缝隙的优选长度是相对于应用的谐振频率的波长的一半的整数倍。对于典型车辆的挡风玻璃，缝隙的长度可以被设计为在vhf和uhf频带处谐振，这些频带可以被用于fm、dab、tv和fm应用。
51.缝隙天线可以由电压源(诸如连接到缝隙的相对边缘的平衡平行传输线)激励，或者由不平衡传输线(诸如连接到缝隙的相对边缘的同轴传输线)激励。图4示出了天线缝隙50由同轴电缆60馈送。同轴电缆60的接地导体通过导线64被连接到车辆底盘，并且通过电
容式耦合连接到导电条28，在缝隙50的一个边缘附近。未接地的导体(诸如同轴电缆60的中心导体)通过天线连接器62和天线馈源垫70连接到缝隙50的相对边缘附近的涂层18。天线连接器62通过天线连接器62的顶部和底部上的绝缘层与导体条28和窗框隔离。天线连接器62和同轴电缆60的中心导体也与涂层18进行dc隔离，优选地通过放大器输入端处的串联电容器。以这种方式，天线馈源网络与导电条28和涂层18进行dc隔离，使得加热功能不会干扰缝隙天线馈源网络。
52.图5和图6示出了其中在涂层边缘52上有两个天线馈源垫70a和70b的馈送缝隙50的替代实施例。导线70c连接天线馈源垫70a和70b。天线连接器垫70d位于导电线70c的中间，并且被连接到天线连接器62的一端。由于涂层18上的天线馈源垫70a和70b通过高导电线70c被连接，因此当涂层18被用于加热时，dc电流在线70c上流动以在天线馈源垫70a和70b之间旁路涂层18。电流旁路导致天线馈源垫70a和70b之间的涂层18上的冷点以及天线馈源垫70a和70b附近的热点。如图5所示，缝隙线72在天线馈源垫70a和涂层18之间提供dc隔离。缝隙的宽度较小；优选地，在0.1mm的范围内，使得天线馈源垫70a在天线工作频率下通过电容式耦合被连接到涂层18。图6示出了替代实施例，其中倒“l”形缝隙74围绕天线垫70a部分地延伸。缝隙74致使dc电流围绕缝隙74边缘绕行，使得在天线馈源垫70a和70d上实现相同的电压电位，其中最小dc电流或没有dc电流在导电线70c上流动。
53.天线连接器62将缝隙天线50连接到电子设备。如图5和图6所示的天线连接器62可以为缝隙天线提供更好的阻抗匹配。天线连接器62包括：(1)柔性绝缘基板；(2)传输线，该传输线被印刷在绝缘基板上以将信号从天线传送到电子设备；以及(3)用于将传输线与地隔离的绝缘覆盖带。传输线还包括：(1)焊盘，该焊盘位于玻璃层压件内部并且被电连接到天线连接器垫70d；(2)细导电迹线部分62c，其也位于玻璃层压件内部并且与加热总线侧条28重叠，(3)宽导电迹线部分62b，其位于玻璃层压件外部并且被电容式耦合到车辆接地框架；以及(4)端子部分62a，其被连接到安装在车辆金属框架上的电子设备。细导电迹线62c减少了天线连接器62和导电条28之间的电容式耦合。宽导电迹线部分62b增加了天线连接器62和窗框之间的电容式耦合。以这种方式，天线连接器提供了与电子设备匹配的改进的天线阻抗。
54.图4示出了缝隙天线也可以通过耦合共面线馈送。天线缝隙54具有共面线66，该共面线66位于导电条28的内边缘和涂层18的侧边缘之间的中间并且与导电条28平行。共面线66不连接到导电条28或涂层18，并且有效地给出电容电压馈送。因此，它是分布式馈源，并且共面线66可以跨越缝隙54的基本模式和更高阶模式两者的电压点。更高阶模式的激励是期望的，以适应高频和多频带天线应用，诸如tv天线和具有一个以上频带的天线。
55.缝隙天线还可以由电流源激励，如图7中的天线缝隙56中所示。图7示出了同轴电缆60的天线连接器62被连接到导线68，导线68被缠绕或盘绕在缝隙56中，并且被连接回到导电条28。同轴电缆60的地线64也通过电容式耦合被电气连接到导电条28。导线62、68(缠绕或盘绕)和64有效地形成通过磁耦合激励缝隙天线56的回路。同轴电缆60通过同轴电缆和导电条28之间的串联电容器(诸如在导线62和64中)与导电条28进行dc隔离。
56.天线缝隙50、54和56被形成在一侧的导电条28的内边缘和另一侧的涂层18的侧边缘之间。涂层18的边缘和表面具有相对低的导电率，使得在涂层边缘和表面上的电流流动导致电阻损耗，损害天线性能。在缝隙天线中，电流集中在天线馈源点和缝隙边缘附近。这
可能导致导电涂层18的表面和边缘上的显著电阻损耗。为了提高天线效率，图7示出了高导电条281(诸如银或铜)，其被印刷在沿着缝隙天线58的边缘并与涂层18接触的高电流密度区域上。高导电条281使得缝隙天线由边缘条28和条281的边缘限定。大部分rf电流流动并集中在提供低损耗的条28和281的高导电材料上。电流路径的增加的导电率增加了天线辐射效率。条28和281还提供更均匀的电流分布，并且避免高电流密度以进一步降低信号电阻损耗。优选地，条28和281覆盖缝隙58边缘的整个长度以获得最佳性能。然而，电流路径的最重要部分是距离电流密度最高的天线馈源点大约半波长到一个波长。导电条28、281、26和24通过激光删除线46与涂层18和底部汇流条22隔离。
57.在车辆上模拟并测试了类似于图4和图5所示的具有电压探针馈源的实施例。图8示出了具有两个不同天线连接器的车辆上的缝隙天线的回波损耗(s11)的模拟曲线图。实线中的模拟s11示出了具有宽度为7mm的均匀传输线的连接器的天线馈源的回波损耗。虚线中的模拟s11示出了具有传输线的改进的连接器的天线馈源的回波损耗。改进的连接器包括位于夹层玻璃内部的细(宽度为1mm)导电迹线部分和位于夹层玻璃外部的宽(宽度为7mm)部分。改进的天线连接器的模拟天线回波损耗示出了在从470mhz到690mhz的tv频带中改进的天线匹配。
58.图9和图10示出了根据结合图8描述的相同连接器的车辆上的窗户组件的平均天线增益。图9示出了在从470mhz至690mhz的tv频带上垂直极化时的天线性能。图10示出了在从470mhz至690mhz的tv频带上水平极化时的天线性能。实线表示具有宽度为7mm的均匀传输线的连接器的天线馈源的测量的天线增益。虚线表示具有位于夹层玻璃内部的细(宽度为1mm)导电迹线部分和位于夹层玻璃外部的宽(宽度为7mm)部分的传输线的改进的连接器的天线馈源的测量的天线增益。测量的天线增益示出了改进的天线连接器提高了从470mhz至690mhz的tv频带中的天线增益。
59.图11的实施例表示根据本公开的发明的进一步发展。在图11的实施例中，顶部汇流条20和底部汇流条22的一部分被分离成单独的长度或分段，这些长度或分段限定了裂缝或缝隙开口，以生成多个缝隙天线。每个长度或分段对应于各自的缝隙天线。图11示出了六个单独的缝隙天线，其中顶部汇流条20上有两条缝隙天线，底部汇流条22上有两条缝隙天线，以及玻璃窗的每一侧上有一条缝隙天线，所有这些都被并入在挡风玻璃中。每个天线由电压源或耦合共面线独立地馈送。顶部的两个天线沿着挡风玻璃的顶侧对称放置。两个天线馈源至少相隔λ/4波长，因此它们是弱耦合的，即两者可以被同时用于vhf和uhf分集天线系统。底部的两个天线也是如此，它们也可以被用于分集天线应用。天线也可以在窗户透明体的两侧被馈送，从而产生进一步的空间分集和模式分集。
60.虽然已经通过参考某些优选实施例和实施方式描述和说明了本发明，但本领域技术人员将理解，可以采用各种修改，而不会脱离本发明的精神或以下权利要求的范围。

技术特征：
1.一种玻璃窗，所述玻璃窗是电可加热的并且可容纳在框架中，使得当所述玻璃窗被容纳在所述框架中时，所述玻璃窗与所述框架配合以限定天线，所述玻璃窗包括：透明片，所述透明片具有被限定在周边边缘内的主表面；导电涂层，所述导电涂层位于所述透明片的主表面上；第一汇流条，所述第一汇流条的导电率大于所述导电涂层的导电率，所述第一汇流条接触邻近所述透明片的周边边缘的第一部分的所述导电涂层；第二汇流条，所述第二汇流条的导电率大于所述导电涂层的导电率，所述第二汇流条接触邻近所述透明片的周边边缘的第二部分的所述导电涂层，其中所述透明片的周边边缘的所述第二部分与所述透明片的周边边缘的所述第一部分相对地位于所述透明片上；第一导电构件，所述第一导电构件与所述第二汇流条中的直流电流并且与所述导电涂层中的直流电流电气隔离，所述第一导电构件具有第一部分，所述第一部分位于所述第一汇流条和所述透明片的周边边缘的所述第二部分之间，所述第一导电构件还具有第二部分，所述第二部分被定位为邻近所述透明片的周边边缘的所述第二部分；第二导电构件，所述第二导电构件与所述第二汇流条中的直流电流和与所述导电涂层中的直流电流电气隔离，所述第二导电构件具有第一部分，所述第一部分位于所述第一汇流条和所述透明片的周边边缘的所述第二部分之间，所述第二导电构件还具有第二部分，所述第二部分被定位为邻近所述透明片的周边边缘的所述第二部分；所述导电涂层中的缝隙，所述缝隙具有相对设置的侧面，其中所述缝隙的一侧由所述第一导电构件和所述第二导电构件中的一个限定，所述缝隙具有与所述缝隙的所述一侧相对设置的第二侧，所述缝隙的所述第二侧由所述导电涂层的边缘的一部分限定，所述缝隙具有的长度和宽度使得所述缝隙与所述第一导电构件和所述第二导电构件中的所述一个、与所述框架以及与所述导电涂层配合以限定缝隙天线；以及天线馈源连接器，所述天线馈源连接器被电气连接到所述第一汇流条和所述第二汇流条，所述天线馈源连接器延伸到所述透明片的周边边缘的所述第二部分之外。2.根据权利要求1所述的玻璃窗，其中，所述第一汇流条和所述第二汇流条以及所述第一导电构件和所述第二导电构件在邻近所述透明片的周边边缘的位置处被粘结到所述透明片，所述第一汇流条和所述第二汇流条以及所述第一导电构件和所述第二导电构件与所述框架重叠，使得所述缝隙天线在rf频率下被电容式耦合到所述框架，并且其中所述导电涂层、所述第一汇流条和所述第二汇流条以及所述第一导电构件和所述第二导电构件与所述框架配合以在rf频率下限定接地平面。3.根据权利要求2所述的玻璃窗，其中，所述导电涂层中的第一缝隙线将所述第一导电构件和所述第二导电构件与所述导电涂层中流动的直流电流和所述第二汇流条中流动的直流电流隔离。4.根据权利要求2所述的玻璃窗，其中，所述第一缝隙线具有在0.05mm至0.2mm的范围内的宽度，优选在0.08mm至0.1mm的范围内。5.根据权利要求3所述的玻璃窗，其中，所述导电涂层在rf频率下通过跨所述导电涂层中的所述第一缝隙线的电容式耦合而被电气连接到所述第一导电构件和所述第二导电构件。6.根据权利要求5所述的玻璃窗，其中，所述导电涂层的一部分在所述第一导电构件和
所述第二导电构件中的至少一个的第一边缘附近被去除，以限定所述缝隙天线，所述第一导电构件和所述第二导电构件中的至少一个具有面向所述导电涂层的所述边缘的第一边缘，使得所述第一导电构件和所述第二导电构件中的至少一个的所述第一边缘的一部分限定所述缝隙天线的一侧，并且所述导电涂层的周边边缘的一部分限定所述缝隙天线的相对侧。7.根据权利要求6所述的玻璃窗，其中，所述缝隙天线由同轴电缆馈送，其中所述同轴电缆的外导体通过电容式耦合被电气连接到所述框架，也被电气连接到所述第一导电构件或所述第二导电构件，并且其中所述同轴电缆的中心导体被连接到位于所述导电涂层的周边边缘上的天线馈源垫。8.根据权利要求6所述的玻璃窗，其中，所述缝隙天线由同轴电缆馈送，其中所述同轴电缆的外导体通过电容式耦合被电气连接到所述框架，并且也被电气连接到所述第一导电构件或所述第二导电构件，并且其中所述同轴电缆的中心导体被连接到位于所述导电涂层的周边边缘上的第一天线馈源垫，所述中心导体还被连接到位于所述导电涂层的周边边缘上的第二天线馈源垫。9.根据权利要求8所述的玻璃窗，其中，所述第一缝隙线将所述第一天线馈源垫或所述第二天线馈源垫与所述导电涂层中的直流电流电气隔离，并且其中，所述第一天线馈源垫或所述第二天线馈源垫通过电容式耦合在rf频率下被电气连接到所述导电涂层。10.根据权利要求6所述的玻璃窗，还包括所述导电涂层中的第二缝隙线，所述第二缝隙线在其中所述第二缝隙线与限定所述缝隙天线的相对侧的所述导电涂层的周边边缘的所述部分相交的第一位置处限定第一端，所述第二缝隙线在其中所述第二缝隙线与限定所述缝隙天线的相对侧的所述导电涂层的周边边缘的所述部分相交的第二位置处进一步限定第二端，其中，所述第一天线馈源垫或所述第二天线馈源垫位于限定所述缝隙天线的相对侧的所述导电涂层的周边边缘上，并且位于所述第二缝隙线的第一端和第二端之间，使得所述第二缝隙线减轻所述第一天线馈源垫和所述第二天线馈源垫之间的所述导电涂层上的冷点，并且还减轻邻近所述第一天线馈源垫和邻近所述第二天线馈源垫的所述导电涂层上的热点。11.根据权利要求6所述的玻璃窗，其中，所述第一天线馈源垫和所述第二天线馈源垫位于限定所述缝隙天线的相对侧的所述导电涂层的周边边缘上，所述玻璃窗还包括所述导电涂层中的第二缝隙线，所述第二缝隙线在其中所述第二缝隙线与限定所述缝隙天线的相对侧的所述导电涂层的周边边缘的所述部分相交的位置处限定第一端，其中，所述第二缝隙线的所述第一端也位于在所述第一天线馈源垫和所述第二天线馈源垫之间的缝隙天线的一侧之外，所述第二缝隙线进一步限定第二端，所述第二端在与所述第一天线馈源垫和所述第二天线馈源垫等距的位置处终止于所述导电涂层中，使得所述第二缝隙线在所述第一端和所述第二端之间限定“l形”图案。12.根据权利要求11所述的玻璃窗，其中，所述“l形”第二缝隙线对在所述第二缝隙线周围的所述导电涂层中流动的直流电流进行偏置，使得所述第一天线馈源垫处的电压电位趋向于等于所述第二天线馈源垫处的电压电位。13.根据权利要求6所述的玻璃窗，其中，所述缝隙天线由耦合共面线馈送，所述耦合共面线在所述第一导电构件的边缘和限定所述缝隙天线的相对侧的所述导电涂层的周边边
缘之间被横向间隔开，或者其中，所述耦合共面线在所述第二导电构件的边缘和限定所述缝隙天线的相对侧的所述导电涂层的周边边缘之间被横向间隔开。14.根据权利要求6所述的玻璃窗，其中，所述同轴电缆的外导体被连接到所述第一导电构件或所述第二导电构件，并且所述同轴电缆的中心导体被延伸并盘绕在天线缝隙中，并且被连接回到所述第一导电构件或所述第二导电构件，以在所述中心导体中形成通过磁耦合激励所述缝隙天线的回路。15.根据权利要求1所述的玻璃窗，其中，所述天线馈源连接器还包括：第一导电迹线部分，其位于玻璃窗层压件的内部，所述第一导电迹线部分具有被连接到所述第一天线馈源垫和所述第二天线馈源垫中的至少一个的一端；和第二导电迹线部分，其位于所述玻璃窗层压件的外部，所述第二导电迹线部分被电气连接到所述第一导电迹线部分，并且其横截面面积比所述第一导电迹线部分的横截面面积更大。16.根据权利要求15所述的玻璃窗，其中，所述第一导电迹线部分减少所述天线馈源连接器与所述第一导电构件和所述第二导电构件之间的电容式耦合，以改善所述缝隙天线的阻抗匹配。17.根据权利要求15所述的玻璃窗，其中，所述第二导电迹线部分增加所述天线馈源连接器和所述框架之间的电容式耦合，以改善所述缝隙天线的阻抗匹配。18.根据权利要求1所述的玻璃窗，其中，所述第一导电构件和所述第二导电构件中的至少一个限定了两个分支，所述两个分支之间具有裂缝，使得所述两个分支配合以在所述两分支之间形成缝隙天线。19.根据权利要求18所述的玻璃窗，其中，所述第一导电构件的分支或所述第二导电构件的分支具有比所述导电涂层更高的导电率。20.根据权利要求19所述的玻璃窗，其中，所述缝隙天线的电流集中在所述两个分支中。21.根据权利要求20所述的玻璃窗，其中，所述分支通过减少由电流引起的电阻损耗来提高所述缝隙天线的效率。22.根据权利要求1所述的玻璃窗，其中，所述第一汇流条或所述第二汇流条中的至少一个被分离成两个子汇流条，使得所述两个子汇流条在所述分离的子汇流条之间限定缝隙天线。23.根据权利要求22所述的玻璃窗，其中，多个所述分离的子汇流条位于所述玻璃窗中的相应位置，以形成相应的多个缝隙天线，其中，所述分离的子汇流条被定位为如根据所述缝隙天线的工作频率下的波长所测量的彼此相距至少λ/4波长，以提供天线分集系统。24.根据权利要求23所述的玻璃窗，其中，所述分离的子汇流条的所述缝隙天线被用于包括dab和tv频率的uhf天线。25.根据权利要求24所述的玻璃窗，其中，所述天线缝隙与所述透明片的周边边缘横向分开，使得将所述透明片结合到所述框架的粘合剂不影响所述缝隙天线的性能。26.根据权利要求25所述的玻璃窗，其中，所述缝隙天线使能在商业生产期间控制公差。

技术总结
可加热车辆玻璃窗中的缝隙天线被建立在加热汇流条、汇流条延伸部和IR反射涂层的周边边缘之间。天线缝隙可以由电压源、电流源或耦合共面线在激励多频带天线应用的基本模式和更高阶模式的位置处直接馈送。缝隙天线可以被建立在分离的汇流条或分离的汇流条延伸部之间，这限制了热量损失并提高了天线效率。多个天线可以被集成到用于多频带应用和/或分集天线系统的可加热玻璃窗中。线系统的可加热玻璃窗中。线系统的可加热玻璃窗中。


技术研发人员：大卫
受保护的技术使用者：匹兹堡玻璃工厂有限责任公司
技术研发日：2021.04.16
技术公布日：2023/9/13