ANTENNE DE VITRE AVEC UN COMPOSANT A HAUTE FREQUENCE

Description

[0001] L'invention se rapporte à une vitre d'antenne avec un composant électrique à haute fréquence disposé fixement sur une de ses surfaces et une structure de conducteur qui est électriquement raccordée au composant.

[0002] La DE-A1-198 23 202 décrit un dispositif d'antenne pour véhicule, dans lequel les raccordements de pied de toutes les antennes disposées sur une vitre (de verre) transparente rassemblés en des points de contact d'un champ de contact sont entourés d'un socle de plastique disposé sur la surface de la vitre, dans lequel un composant à haute fréquence, par exemple un amplificateur, est fixé de façon détachable. Pour les raccordements électriques entre le composant à haute fréquence et les points de contact, on utilise ici des contacts à ressort. Ceux-ci sont certes simples à monter et à démonter, mais ils sont en même temps relativement sensibles à la corrosion et aux vibrations mécaniques qui se produisent.

[0003] La DE-A1-198 56 663 divulgue un dispositif pour la mise en contact d'une antenne disposée sur une vitre de fenêtre avec un boîtier d'amplificateur fixé sur la vitre de fenêtre. La zone de raccordement est entourée d'une couche de colle, tandis que les contacts électriques sont réalisés de préférence par brasage. Le US-A-6.087.996 montre une disposition analogue avec des contacts à ressort, dans laquelle le boîtier d'amplificateur est fixé de façon détachable à la surface de la vitre à l'aide d'un assemblage velcro.

[0004] Par la DE-A1-197 35 395, il est connu de coupler une couche plate conductrice servant d'antenne sur une vitre (de verre) transparente de façon capacitive à un conducteur de raccordement, avec lequel le signal d'antenne est acheminé jusqu'au récepteur radio. En l'occurrence, le couplage capacitif est effectué d'une façon telle qu'une électrode en forme de bande soit imprimée sur la face d'une vitre feuilletée tournée vers l'habitacle, tandis que la couche conductrice est disposée sur une surface située intérieurement dans le composite. La longueur de l'électrode en forme de bande doit être de plus de 5 cm, et sa largeur de 5 à 10 mm.

[0005] Le document DE-A1-198 58 299 montre un système d'antenne pour un dispositif de communication de données dans un véhicule: des deux côtés d'une surface de montage diélectrique telle qu'un vitrage, peuvent être reliés ensemble par couplage capacitif des composants du système d'antenne disposés sur des électrodes de couplage plates.

[0006] Les documents US-4,931,805 et US-4,931,806 décrivent une antenne de téléphone placée sur la vitre d'un véhicule: un module extérieur porte l'antenne tandis qu'un module intérieur est relié à cette antenne par transmission de signal capacitif. Le vitrage est utilisé comme diélectrique. Les deux modules sont fixés aux surfaces du vitrage par des bandes adhésives double-face.

[0007] Le document DE 19627052 A1 décrit une liaison capacitive selon l'art antérieur.

[0008] Le document US 6,164,984 décrit un composant électronique avec une liaison galvanique utilisant une colle adhésive.

[0009] L'invention a pour objet, à partir d'une vitre connue avec un composant à haute fréquence, de proposer une autre variante de liaison pour la mise en contact du composant à haute fréquence disposé sur la surface de la vitre.

[0010] Conformément à l'invention, cet objectif est atteint en utilisant une vitre d'antenne selon la revendication 1.

[0011] Les caractéristiques des revendications secondaires indiquent des variantes avantageuses de cet objet.

[0012] Une multitude de signaux d'antenne peuvent aussi être transmis par voie capacitive dans un composant à haute fréquence, avec des pertes par amortissement négligeables, même sans points de contact propres, au moyen d'une électrode plate. A cet effet, il faut d'abord prévoir sur la vitre une structure de conducteur plate conduisant les signaux d'antenne. Il peut s'agir en l'occurrence de signaux d'antennes diversité pour la réception radio et TV. Ce peut être aussi des signaux plus combinés de radio/TV et radiotéléphonie, GPS et analogues. Ces signaux peuvent être filtrés et exploités séparément dans le composant à haute fréquence au moyen de composants adéquats, en particulier amplifiés et restitués ultérieurement.

[0013] Naturellement, les deux électrodes de couplage doivent se recouvrir entièrement, parce que la capacité est proportionnelle à la surface des électrodes. Un recouvrement incomplet conduit à une réduction de la capacité de couplage et ainsi à un accroissement de l'amortissement aux basses fréquences. On pourra assurer ledit recouvrement en règle générale par le fait que la structure de conducteur utilisée comme point de couplage est réalisée de façon étendue sur la surface de la vitre sous la forme d'une électrode de couplage, respectivement de surface, associée, de telle manière que de faibles écarts de position restent inoffensifs.

[0014] Un grand avantage de cette disposition est que le composant à haute fréquence peut être réalisé sous la forme d'une platine simple sans contact galvanique vers la vitre. En règle générale, on collera le composant à haute fréquence sur la surface de la vitre. Lorsqu'il comprend son propre boîtier, seuls les raccordements électriques extérieurs doivent encore être réalisés après le collage. Lorsque le composant à haute fréquence ne comporte pas son propre boîtier, il peut - naturellement après un contrôle de fonctionnement approfondi - être surmoulé durablement avec une masse appropriée. On écarte ainsi de manière pratiquement hermétique les influences ambiantes, bien que le composant à haute fréquence ne doive pas avoir lui-même de gaine propre. Ceci contribue aussi à la diminution de sa saillie au-dessus de la surface de la vitre. Précisément dans le cas d'application de la vitre d'antenne dans un véhicule, une protection fiable contre l'humidité et la vapeur d'eau est indispensable.

[0015] La largeur de la zone de transmission capacitive, est réalisée au moyen d'une bande adhésive double face d'épaisseur définie, qui forme d'une part directement une couche intermédiaire diélectrique entre la structure de conducteur du côté de la vitre et l'électrode de couplage du composant à haute fréquence. D'autre part, la fixation du composant à haute fréquence est de cette façon très fortement simplifiée. La matière de la bande adhésive assure durablement le respect de la largeur désirée, respectivement de la distance des électrodes de la zone de transmission capacitive.

[0016] Un autre avantage de cette disposition est le court chemin du signal depuis l'antenne jusqu'au composant à haute fréquence, surtout lorsque celui-ci comporte un amplificateur. Car aussi bien des pertes que des influences perturbatrices restent de cette manière très faibles. Le composant à haute fréquence peut aussi comprendre par exemple un ou plusieurs tuners et analogues en plus d'un ou de plusieurs amplificateurs.

[0017] De même, le remplacement d'un composant éventuellement défectueux n'est pas particulièrement compliqué. On peut enlever la masse de surmoulage, éventuellement en même temps que le composant devenu inutilisable, et enlever l'assemblage collé, aucune opération particulière n'étant nécessaire pour détacher les contacts, tout comme avec des contacts à ressort.

[0018] Il va de soi que la disposition, décrite ici, d'un composant à haute fréquence sur une vitre d'antenne peut être utilisée aussi bien sur des vitres en verre que sur des vitres en plastique, naturellement aussi tant sur des vitres monolithiques que sur des vitres feuilletées.

[0019] La liaison entre la structure de conducteur et les éléments d'antenne ainsi que la fabrication et la nature de ces derniers ne seront pas discutés davantage ici, parce que de nombreuses réalisations et combinaisons ont été décrites antérieurement dans l'état de la technique.

[0020] Il faut cependant constater que la transmission des signaux de la structure de conducteur à l'électrode de couplage sous le composant à haute fréquence n'est pas limitée à une unique zone ou capacité de transmission. Il est au contraire également possible de diviser la structure de conducteur (imprimée ou collée) en plusieurs parties électriquement séparées, dont chacune est reliée à un champ d'antenne ou analogue. Autrement dit, plusieurs points de couplage peuvent ainsi être localement proches sur une surface de vitre. Les signaux conduits par ceux-ci sont couplés parallèlement dans le composant à haute fréquence recouvrant cette pluralité de capacités de transmission à l'aide d'un nombre correspondant d'électrodes de couplage associées individuellement de manière spatiale et fonctionnelle.

[0021] On peut ainsi rassembler localement, par exemple en un point sur une surface de la vitre, des signaux de structures d'antennes, qui sont distribuées sur plusieurs vitres (par exemple vitres latérales et arrière d'autos), comme cela peut être prévu surtout dans les systèmes d'antenne diversité. Il faut toutefois être attentif au fait que, dans de telles solutions multiples, des distances de contacts trop petites (des parties de structure de conducteur les unes par rapport aux autres) peuvent conduire à une diaphonie des signaux. Pour réduire ou éviter cet effet, la distance entre deux faces de contact devrait être plus grande que les longueurs des arêtes de contacts éloignées l'une de l'autre de cette distance.

[0022] D'autres détails et avantages de l'objet de l'invention apparaîtront par le dessin d'un exemple de réalisation et par sa description détaillée qui suit.

[0023] La figure unique montre, dans une représentation simplifiée (sans échelle particulière), une coupe à travers la région de bord d'une vitre d'antenne, sur laquelle un composant à haute fréquence est durablement fixé à l'aide d'une bande adhésive double face.

[0024] Une vitre de verre monolithique transparente 1 porte, près du bord d'une de ses surfaces, aussi bien un revêtement opaque 2 qu'une structure de conducteur électriquement conductrice 3 disposée sur cette dernière. Le revêtement opaque et la structure de conducteur sont de préférence réalisés de façon connue par sérigraphie à l'aide de pâtes correspondantes, qui peuvent être ensuite cuites (sur une vitre de verre). Le revêtement opaque 2 ne doit pas être électriquement conducteur. En revanche, la structure de conducteur 3 est de préférence réalisée de façon connue avec une pâte de sérigraphie à haute teneur en argent, comme cela est connu par des barrettes collectrices de courant pour des conducteurs de chauffage imprimés et cuits ou aussi pour des couches chauffantes sur des vitres d'automobiles. De manière idéale, la structure de conducteur 3 peut aussi, dans le présent cas d'application, avoir comme autre fonction d'être une barrette collectrice de ce type. De façon connue, des structures d'antennes peuvent aussi être utilisées comme éléments chauffants, lorsqu'on leur fournit une tension d'alimentation à partir du réseau de bord.

[0025] Sur la structure de conducteur 3 est à nouveau fixé, au moyen d'une mince bande adhésive double face 4, un composant à haute fréquence HF, sur lequel on reviendra encore plus loin.

[0026] Entre la structure de conducteur 3 et la bande adhésive pourrait se trouver, selon la demande du client final, une autre couche visuellement opaque de masquage, qui n'est pas électriquement conductrice.

[0027] A l'état monté de la vitre d'antenne 1 dans une carrosserie de véhicule (non représentée), ce dispositif est généralement situé sur une surface tournée vers l'espace intérieur du véhicule, et il est masqué vers l'intérieur par un revêtement intérieur. Le revêtement opaque 2 masque la structure de conducteur 3 et le composant à haute fréquence HF visuellement vers l'extérieur.

[0028] Une mince électrode plate 5 en un métal bon conducteur, par exemple en cuivre, est assemblée directement avec la bande adhésive 4.

[0029] La bande adhésive 4 forme une couche de séparation diélectrique d'épaisseur définie entre la structure de conducteur 3 et l'électrode plate 5. Son épaisseur détermine la distance des deux électrodes, qui ne devrait pas dépasser environ 0,5 mm, et prend ainsi une part déterminante dans le comportement de transmission capacitive du dispositif.

[0030] Il ne faut pas de contact galvanique entre la structure de conducteur 3 et le composant à haute fréquence HF. Au contraire, la structure de conducteur 3 sert de première électrode d'un couplage capacitif de signaux dans le composant à haute fréquence HF par l'électrode plate 5. L'épaisseur de l'électrode peut aller de 10 à 100µm et la superficie est d'environ 900 mm². Dans le cas de l'exemple, cette dernière a une longueur d'environ 100 mm, une largeur de 10 mm et une épaisseur de 35 µm. La structure de conducteur présente à cet endroit une largeur de plus de 10 mm et une épaisseur de 4 - 15 µm avec une teneur en argent de > 70 % et une résistance spécifique de 2,85 - 5,45 * 10^-6 [Ω*cm]. On a ainsi atteint un comportement de transmission satisfaisant dans le domaine de fréquences supérieur à 40 MHz, donc des signaux pour VHF, FM, UHF, etc., sont transmis de manière sûre et avec une bonne qualité. L'affaiblissement reste faible, on a ainsi mesuré un affaiblissement de 0,69 dB seulement entre 76MHz et 860 MHz (respectivement des fréquences pour les signaux FM et UHF).

[0031] Les dimensions géométriques des composants du matériel peuvent être maintenues constantes dans des domaines de tolérance étroits. Il est important que la couche adhésive ne permette pas la pénétration d'humidité. On emploie de préférence une colle acrylate sous forme de film ou de mousse, dont la permittivité est comprise entre 2 et 4.

[0032] On forme ainsi au total une capacité convenant pour la transmission de signaux à haute fréquence depuis la structure de conducteur 3 à l'électrode plate 5 respectivement dans des composants ultérieurs du composant à haute fréquence HF.

[0033] L'électrode plate 5 est de l'autre côté reliée à une couche élastique relativement épaisse 6, de préférence à nouveau collée, qui peut et doit compenser de légères courbures de la surface de la vitre 1. L'électrode plate 5 elle-même est suffisamment mince pour pouvoir suivre toute courbure de la surface importante dans la pratique. Ces courbures n'ont dès lors qu'une influence négligeable sur la largeur de la fente respectivement sur l'épaisseur de la bande adhésive 4. Vient ensuite une plaque porteuse 7, qui forme l'armature arrière mécanique du composant à haute fréquence HF. Selon l'environnement de montage, cette plaque porteuse peut être rigide ou flexible. Sur celle-ci est fixée une platine porteuse 8 avec un équipement électronique qu'il n'y a pas lieu d'expliciter davantage. Celle-ci peut également, comme la plaque porteuse, être rigide ou flexible selon les exigences imposées, si l'environnement de montage l'exige (par exemple très petits rayons de courbure de la surface de la vitre à l'endroit de montage) ou si le composant à haute fréquence présente des dimensions superficielles relativement grandes.

[0034] Enfin, un câble de signalisation 9 est relié électriquement à la platine porteuse, respectivement à des pistes conductrices formées sur celle-ci. Des signaux sont transmis par ce câble de signalisation 9 (blindé) de plus de 5µm d'épaisseur vers des appareils disposés en aval, non représentés ici (récepteurs de radio ou de TV, postes téléphoniques, etc.); en outre, il sert pour alimenter le composant à haute fréquence HF en courant électrique et éventuellement pour le relier à la terre.

[0035] Tout ce dispositif est enrobé d'une masse de surmoulage 10, qui adhère fermement à la surface de la vitre d'antenne 1, respectivement au revêtement opaque 2 et protège hermétiquement le composant à haute fréquence HF contre l'humidité et l'encrassement.

Revendications

1. Vitre d'antenne (1) comprenant:

- un composant électronique à haute fréquence (HF) disposé fixement sur une de ses surfaces, le composant (HF) comprenant un équipement électronique à haute fréquence et une platine porteuse (8) de l'équipement électronique à haute fréquence; et

- une structure de conducteur (3) électriquement raccordé au composant (HF) et conduisant des signaux d'antenne à haute fréquence,

le composant (HF) et la structure de conducteur (3) étant sur la même face de la vitre, le composant (HF) étant au-dessus de la structure de conducteur (3) caractérisée en ce que ledit raccordement électrique est formé par couplage capacitif et sans contact galvanique la structure de conducteur plate (3), formant une première électrode dudit couplage, est maintenue à une distance définie d'une deuxième électrode dudit couplage plate (5) au moyen d'une couche intermédiaire diélectrique (4) formée par une bande adhésive double face d'épaisseur définie, la deuxième électrode de couplage (5) étant suffisamment mince pour suivre une courbure de la surface de la vitre,
et en ce que le composant (HF) comprend une plaque porteuse (7) portant sur une de ses faces la deuxième électrode de couplage (5), la platine porteuse (8) étant fixée sur l'autre face de la plaque porteuse (7).

2. Vitre d'antenne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le composant (HF) fixé sur la vitre (1) est surmoulé, hermétiquement à l'air et à la vapeur d'eau, au moyen d'une masse (10) durcie adhérant à la surface de la vitre.

3. Vitre d'antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la structure de conducteur plate (3) se compose d'une pâte à cuire électriquement conductrice, qui est imprimée et cuite sur une surface de la vitre (1).

4. Vitre d'antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des éléments d'antenne se composant d'une pâte à cuire électriquement conductrice, imprimée et cuite.

5. Vitre d'antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la structure de conducteur plate est raccordée, de façon électrique ou capacitive, à des éléments d'antenne qui sont disposés sur une autre surface de la vitre, en particulier à l'intérieur d'une vitre feuilletée.

6. Vitre d'antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la structure de conducteur plate est divisée en plusieurs parties conduisant des signaux, distantes et électriquement séparées les unes des autres, auxquelles est associé un nombre correspondant d'électrodes de couplage du composant (HF) formant ainsi plusieurs points de couplage.

7. Vitre d'antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la structure de conducteur sur la surface du vitrage (3), qui est utilisée comme point de couplage, est réalisée avec une surface plus grande que la surface de la deuxième électrode de couplage plate associée au composant (HF).

Claims

1. Antenna window (1) comprising:

- a high-frequency electronic component (HF) placed fixedly on one of its surfaces, the component (HF) comprising high-frequency electronic equipment and a mounting plate (8) for the high-frequency electronic equipment; and

- a conductor structure (3) electrically connected to the component (HF) and conducting high-frequency antenna signals, the component (HF) and the conductor structure (3) being on the same side of the window, the component (HF) being above the conductor structure (3),

characterized in that said electrical connection is formed by capacitive coupling and without any galvanic contact, the flat conductor structure (3), forming a first electrode for said coupling, is kept at a defined distance from a second flat electrode (5) for said coupling by means of an intermediate dielectric layer (4) formed by a double-sided adhesive tape of defined thickness, the second coupling electrode (5) being thin enough to follow a curvature of the surface of the window, and in that the component (HF) includes a support plate (7) bearing on one of its faces the second coupling electrode (5), the mounting plate (8) being fixed to the other face of the support plate (7).

2. Antenna window according to the preceding claim,
characterized in that the component (HF) fastened to the window (1) is overmoulded, so as to be hermetically sealed against air and water vapour, by means of a cured compound (10) bonding to the surface of the window.

3. Antenna window according to any one of the preceding claims, characterized in that the flat conductor structure (3) consists of an electrically conducting paste to be baked, which is printed and baked on one surface of the window (1).

4. Antenna window according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises antenna elements consisting of an electrically conducting paste to be baked, which is printed and baked.

5. Antenna window according to any one of the preceding claims, characterized in that the flat conductor structure is connected, in an electrical or capacitive manner, to antenna elements that are placed on another surface of the window, in particular inside a laminated window.

6. Antenna window according to any one of the preceding claims, characterized in that the flat conductor structure is divided into several parts conducting signals, which parts are distant and electrically separated from each other, with which a corresponding number of coupling electrodes for coupling the component (HF) are associated, thus forming a plurality of coupling points.

7. Antenna window according to any one of the preceding claims, characterized in that the conductor structure on the surface of the window (3), which is used as a coupling point, is produced with a larger surface area than the surface area of the second flat coupling electrode associated with the component (HF).

Ansprüche

1. Glasscheibe (1), die mit einer Antenne versehen ist und die: eine Hochfrequenz-(HF-)Elektronikkomponente, die fest auf einer der Oberflächen der Glasscheibe (1) angeordnet ist, wobei die HF-Komponente eine Hochfrequenzelektronikausrüstung und eine Tragplatine (8) für die Hochfrequenzelektronikausrüstung aufweist, und eine Leiterstruktur (3), die elektrisch an die HF-Komponente angeschlossen ist und Hochfrequenzantennensignale leitet, umfasst, wobei sich die HF-Komponente und die Leiterstruktur (3) auf derselben Seite der Glasscheibe befinden und sich die HF-Komponente über der Leiterstruktur (3) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss durch kapazitive Kopplung und ohne galvanischen Kontakt gebildet wird, wobei die flache Leiterstruktur (3), die eine erste Elektrode der Kopplung bildet, in einem definierten Abstand von einer zweiten Elektrode (5) dieser flachen Kopplung mittels einer dielektrischen Zwischenschicht (4), die von einem zweiseitigen Klebeband mit definierter Dicke gebildet wird, gehalten wird, und die zweite Kopplungselektrode (5) ausreichend dünn ist, um einer Krümmung der Oberfläche der Glasscheibe zu folgen, und dass die HF-Komponente eine Tragplatte (7) umfasst, die auf einer Seite die zweite Kopplungselektrode (5) trägt, wobei die Tragplatine (8) auf der anderen Seite der Tragplatte (7) befestigt ist.

2. Mit einer Antenne versehene Glasscheibe nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Glasscheibe (1) befestigte HF-Komponente hermetisch gegenüber Luft und Wasserdampf mittels einer ausgehärteten Masse (10), die an der Oberfläche der Glasscheibe anhaftet, überformt ist.

3. Mit einer Antenne versehene Glasscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die flache Leiterstruktur (3) aus einer ausgehärteten elektrisch leitfähigen Paste zusammensetzt, die auf eine Oberfläche der Glasscheibe (1) gedruckt und ausgehärtet worden ist.

4. Mit einer Antenne versehene Glasscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Antennenelemente umfasst, die sich aus einer aushärtbaren elektrisch leitfähigen Paste, die aufgedruckt und ausgehärtet worden ist, zusammensetzen.

5. Mit einer Antenne versehene Glasscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die flache Leiterstruktur elektrisch oder kapazitiv Antennenelemente angeschlossen sind, die auf einer anderen Fläche der Glasscheibe, insbesondere im Inneren einer Verbundglasscheibe, angeordnet sind.

6. Mit einer Antenne versehene Glasscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flache Leiterstruktur in mehrere Teile unterteilt ist, die Signale leiten, voneinander beabstandet und elektrisch voneinander getrennt sind, und mit welchen eine entsprechende Anzahl Kopplungselektroden der HF-Komponente verbunden ist, die so mehrere Kopplungspunkte bereitstellen.

7. Mit einer Antenne versehene Glasscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstruktur (3) auf der Fläche der Glasscheibe, die als Kopplungspunkt verwendet wird, mit einer Oberfläche ausgeführt wird, die größer als die Oberfläche der zweiten flachen Kopplungselektrode ist, die mit der HF-Komponente verbunden ist.

Dessins