CN102407753B - 一种具有天线功能的夹层玻璃 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有天线功能的夹层玻璃，涉及镀有膜层的夹层玻璃，该夹层玻璃包括两片玻璃及夹在中间的PVB膜片，还包括在所述玻璃和PVB膜片接触的其中一个玻璃面上镀制的导电镀层及天线接头，所述天线接头包括金属薄片和引出电缆，所述金属薄片的后端和引出电缆固定连接，其特征是：所述天线接头的金属薄片整体包覆有绝缘层，该天线接头前端的一部分位于PVB膜片和导电镀层之间，所述天线接头安装位置为所述夹层玻璃四周边的转角L形区域之内。优点是在已有的镀膜功能夹层玻璃的基础上增设天线功能，大大节约成本；天线接头通过绝缘层与导电镀层耦合，因此两者的距离仅为绝缘层薄膜的厚度，重叠部分的面积可以做到很小，也能达到良好的电容耦合效果，信号接收更稳定；且因为薄片很薄，在生产过程中容易控制工艺过程，不易产生气泡。

Description

一种具有天线功能的夹层玻璃

【技术领域】

本发明涉及镀有膜层的夹层玻璃，尤其涉及用透明导电膜作为天线主体的汽车前挡玻璃。

【背景技术】

以前汽车天线多为突出车体的杆状或鞭状天线，现在已逐渐发展为将天线结合到车辆结构中，如目前常见的固定安装或印刷在汽车后挡风玻璃上的天线。而实际的情况是位于前挡夹层玻璃位置的天线接收广播信号的能力优于其他位置的天线。但前挡夹层玻璃安装或印制天线由于影响驾驶员的视线而被禁止。为了避免这个问题，人们利用导电镀层又开发了夹层玻璃的天线功能。

利用导电镀层作为天线单元时，需要有连接天线单元和外部设备的连接单元，该连接单元与导电镀层电连接的方式一股为直接电接触方式和电容耦合方式。其中直接电接触方式在美国专利US4768037中被公开，该篇美国专利公开了一种使用透明导电膜作天线的玻璃窗，其天线单元为占据玻璃窗主体部位的四边形透明导电膜，且距离玻璃每一边缘至少15mm，用作天线单元的透明导电膜和引线直接电接触，由于接触的压力很小，两种金属性材料接触会造成电阻不稳定，而使信号稳定性变差，而且直接电接触会引进低频干扰。

而电容耦合方式在中国专利CN99807131.5中被提及，其公开了一种由外层和内层玻璃层通过热塑塑料中间层PVB粘合在一起的风挡，其天线单元为设置在玻璃和PVB接触的玻璃面上的透明导电镀层，天线馈电装置包括导电贴片，导电贴片安置在内层玻璃不与PVB接触的玻璃表面上，相对天线单元隔开并且重叠一部分，则导电贴片由内层玻璃和中间层与天线单元镀层隔开以便该贴片电容性耦合到天线单元。导电贴片使用不透明导电材料形成网格状样式，用于形成相互连接的网格线的材料可以是不透明的导电陶瓷或漆。而一股需要透过丝网印刷将网格线印刷在玻璃面上，并且在烤箱或炉中加热以烘干陶瓷漆。

上述专利中的馈电点跟作为天线单元的导电镀层的距离至少为一片玻璃的厚度，公知的平板电容公式为C＝εS/4πkd，式中k为静电力常量，ε为介电常数，S表示重叠面积，d表示馈电点与导电镀层之间的距离。同时，对于电容耦合方式的汽车玻璃天线来说，其耦合电容越大，电磁信号耦合越好。由此得知，在d相对较大的情况下，为了得到满足要求的电容，通常会把馈电点的面积增大，这样一来就会严重地影响到玻璃的外观和驾驶员的视线。而且，作为导电贴片的网格线又需要印刷烘干，大大增加了工艺难度和成本。

而且，目前大多数安装于汽车前挡的导电镀层天线，为了达到整体美观的要求，绝大部分都将天线馈电点设置在玻璃上部的中间位置，该位置理论上为对称中心，两边的导电膜所感应到的水平极化电压接近反相，该位置的电压几乎为零，导致信号接收不良。

并且，现有的导电镀层天线一股都对导电镀层有一定形状要求，如美国专利US20010038355A1所述，包括至少两部分的天线镀层单元，但镀膜天线线型的边缘不易控制，增加工艺难度和制作成本。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是针对现有汽车夹层玻璃天线存在设计天线图形、工艺复杂以及影响夹层玻璃外观和驾驶员视线的问题，提供一种具有天线功能的夹层玻璃。

为实现上述目的，本发明提供了一种具有天线功能的夹层玻璃，包括两片玻璃及夹在两片玻璃中间的PVB膜片，还包括在所述玻璃和PVB膜片接触的其中一个玻璃面上镀制的导电镀层以及用作天线馈电点的天线接头，所述天线接头包括金属薄片和引出电缆，所述金属薄片的后端和引出电缆固定连接，其特征在于：所述天线接头的金属薄片整体包覆有绝缘层，该包覆有绝缘层的金属薄片前端的一部分位于PVB膜片和导电镀层之间，所述天线接头安装位置为所述夹层玻璃四周边的转角L形区域之内，所述L形区域的两边长度不大于其对应边长度的2/5。

本发明的优点是：本发明作为天线主体的导电镀层不做特定的天线形状设计，即可以在已有的镀膜功能夹层玻璃的基础上增设天线功能，大大节约开发成本和工艺成本；天线接头是通过很薄的绝缘层包覆金属薄片来和导电镀层接触，因此两者的距离仅为绝缘层薄膜的厚度，重叠部分的面积可以做到很小，即使天线接头的金属薄片部分面积做到很小，也能达到良好的电容耦合效果，信号接收更稳定；且因为薄片很薄，在生产过程中容易控制工艺过程，不易产生气泡。

【附图说明】

图1为本发明所述的具有天线功能的夹层玻璃的一个视图；

图2为图1中A-A向局部剖视图；

图3为夹层玻璃天线接头安装的L形区域；

图4为本发明所述的具有天线功能的夹层玻璃的另一个视图；

图5为图4中B-B向局部剖视图；

图6为实施例1在88MHz、98MHz、108MHz水平极化增益方向图；

图7为实施例1在88MHz、98MHz、108MHz垂直极化增益方向图；

图8为对比例1在88MHz、98MHz、108MHz水平极化增益方向图；

图9为对比例1在88MHz、98MHz、108MHz垂直极化增益方向图；

图10为实施例2在88MHz、98MHz、108MHz水平极化增益方向图；

图11为实施例2在88MHz、98MHz、108MHz垂直极化增益方向图；

图12为实施例3在88MHz、98MHz、108MHz水平极化增益方向图；

图13为实施例3在88MHz、98MHz、108MHz垂直极化增益方向图。

【具体实施方式】

以下结合附图对本发明的技术方案进行详细解释。

如图1所示的夹层玻璃1为前挡风玻璃，由外层玻璃11和内层玻璃12(指其装配起来面向车外的是外层玻璃，面向车内的是内层玻璃)，通过热塑塑料中间层PVB膜片5粘合在一起。夹层玻璃还包括作为天线单元的导电镀层2，其通常覆盖着夹层玻璃1的视野区域，但其整个轮廓远离夹层玻璃1的边缘，导电镀层2必须在夹层玻璃1边缘前至少20mm处终止，以免导电镀层2和车框金属部件之间形成耦合而导致天线接收性能的下降。导电镀层2可以是单一或多层含金属镀层，例如要满足前挡玻璃透过率的要求，导电镀层2要求为透过率大于70％的透明导电膜，可以为低辐射膜层、遮阳膜层等功能性膜层。尽管前挡风玻璃要求的天线单元是透明镀层，但天线单元不安置在挡风玻璃的主要视野区域，或不妨碍主要观察区域，导电镀层2也可以是不透明的导电材料，例如银浆、金属箔、线路或其组合。

图2为图1中夹层玻璃天线接头位置的局部剖视图，导电镀层2是利用本领域公知技术镀制在外层玻璃11或内层玻璃12与PVB膜片5接触的玻璃面上，图2表示的是涂覆在内层玻璃12上。导电镀层2终止在夹层玻璃1的边缘前面，正如图1中已经表明的那样。天线接头4的金属薄片41的一部分夹在导电镀层2和PVB膜片5之间，金属薄片41上包覆有绝缘层43，即金属薄片41通过绝缘层43做电容介质和导电镀层2形成电容耦合。金属薄片41、绝缘层43和导电镀层2均为很薄的薄层，经过高压釜合片后会紧密地粘合在一起，不会存在图2中金属薄片41右部的空白区域，剖视图表明的是其层次构成，不是实际效果图。优选的，所述天线接头4安装位置为所述夹层玻璃1四周边的转角L形区域6之内，L形区域6如图3所示，所述L形区域6的两边长度不大于其对应边长度的2/5。

天线接头4的金属薄片41设置在夹层玻璃1的四个L形区域6中接收信号最好的一点，通过在电波暗室中利用信号分析仪来检测不同区域对相同的信号放射源的接收能力可以找出该点。金属薄片41的宽度为5-30mm，厚度不大于0.3mm，所述金属薄片41与导电镀层2重叠的长度为15-30mm。其包覆的绝缘层厚度不大于0.3mm，优选为0.03mm。绝缘层43多为塑料材料制成的薄层，如聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚苯乙烯，满足绝缘且制成的薄层尽可能的薄。

夹层玻璃1可以设置油墨印边3区域，在夹层玻璃1的整个边缘区域上，围绕着前挡玻璃的视野，油墨印边3一股是不透明、不导电的陶瓷漆形成，常通过丝网印刷油墨浆料在外层玻璃11与PVB膜片5接触的玻璃面的边缘区域并烘干而成，多为黑色不透明，起到美观、遮挡及辅助粘结的作用。为了表达需要，附图中涉及油墨印边3的区域仅显示其轮廓，画成透明的。当设置有油墨印边3区域，天线接头4优选设置于夹层玻璃1油墨印边3所遮挡的四周边转角L形区域6。

应当理解，导电镀层2可以具有与图1所示不同的轮廓。导电镀层2的实际形状和具体位置以及另外的天线单元部分取决于安装夹层玻璃1的车辆设计，安装角度，镀层的电阻率，传送和接收的信号类型和所需要的天线性能。图4例举了另一种情况，导电镀层2的轮廓在油墨印边3的轮廓之内，即油墨印边3不会遮挡导电镀层2的轮廓边缘，为了美观需要，则将导电镀层2延伸出一部分到油墨印边3区域内为导电镀层引出部分21，在导电镀层引出部分21设置天线接头4，图5为图4中B-B向局部剖视图，该剖视图所示的结构基本上与图2所示的剖视结构一致，区别在于图4的天线接头4是和导电镀层引出部分21部分重叠，而图2的天线接头4和导电镀层2部分重叠。

虽然本发明图示的夹层玻璃为汽车前挡风玻璃，但是随着技术发展，夹层玻璃逐渐应用于汽车的后挡和边窗，因此本发明所述的具有天线功能的夹层玻璃不限于前挡风玻璃，而显然是可以被用作所有的汽车车窗玻璃。

为了更好地理解和说明本发明，下面给出本发明保护范围内的实施例。以下所述并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1

示意图参照图1，取一小边为1090mm、大边为1410mm、高为850mm的前挡夹层玻璃1，采用绿玻+绿玻组合。在外层玻璃11的内表面的玻璃的两斜边边缘区域印制有宽为30mm以及玻璃的两平行边边缘区域印制有宽为50mm的黑色油墨印边3，在内层玻璃12面向PVB膜片5的玻璃面上均匀镀有透光率大于70％的单银低辐射镀层2，膜面的表面方阻为7.9-8.3Ω/□，产品对可见光有较高的透射率，对红外线有很高的反射率，具有良好的隔热性能。导电镀层2轮廓距离玻璃边缘20mm，则导电镀层2的轮廓会在油墨印边3之外，黑色油墨印边3轮廓遮挡导电镀层2的轮廓。天线接头4设置在玻璃右下角距离玻璃右边缘300mm处，包覆有聚碳酸酯薄膜的金属薄片41深入PVB膜片5和导电镀层2之间并与导电镀层2重叠25mm。天线接头4的引出电缆42和接收装置(未示出)相连。

通过暗室测量在FM频段的水平极化和垂直极化增益方向图如图6、图7所示，表1是室外AM及室内FM频段水平、垂直极化的平均感度(Sensitivity)统计表，该表数值中AM是在开阔场从531KHz-1602KHz中测得的有电台信号的频点的平均值；FM是在电波暗室中从88MHz～108MHz每隔1MHz并转台旋转一周测得的平均值，实测如下所示。

表1实施例1室外AM及室内FM频段水平、垂直极化的平均感度统计表

不同的主机厂对平均感度的指标有不同的要求，某汽车厂商AM的感度要求在不带天线放大器的情况下是-40dB以上，带天线放大器时要求在-30dB以上；FM的感度在水平极化并且不带天线放大器时要求在-20dB以上，带天线放大器时感度要求在-10dB以上；FM的感度要求在垂直极化并且不带天线放大器的情况下是-15dB以上，带天线放大器时感度要求在-5dB以上。从图6、7以及表1可以看出该实施例的AM、FM感度达到该厂商汽车玻璃天线的技术指标要求。

对比例1

将实施例1中的天线接头4位置进行调整，其他均不变化。对比例1中的天线接头4设置在传统镀膜天线常用的馈电点位置，即玻璃小边水平方向的中心点，本对比例1中在玻璃上部距离玻璃左右边缘的距离为545cm处。

通过暗室测量在FM频段的水平极化和垂直极化增益方向图如图8、图9所示，表2是室外AM及室内FM频段水平、垂直极化的平均感度(Sensitivity)统计表，该表数值中AM是在开阔场从531KHz-1602KHz中测得的有电台信号的频点的平均值；FM是在电波暗室中从88MHz～108MHz每隔1MHz并转台旋转一周测得的平均值，实测如下所示。

表2对比例1室外AM及室内FM频段水平、垂直极化的平均感度统计表

不同的主机厂对平均感度的指标有不同的要求，某汽车厂商AM的感度要求在不带天线放大器的情况下是-40dB以上，带天线放大器时要求在-30dB以上；FM的感度在水平极化并且不带天线放大器时要求在-20dB以上，带天线放大器时感度要求在-10dB以上；FM的感度要求在垂直极化并且不带天线放大器的情况下是-15dB以上，带天线放大器时感度要求在-5dB以上。从图8、9以及表1可以看出对比例1的该位置作为馈电点时性能指标差了很多，达不到厂商对天线技术指标的要求。

实施例2

示意图参照图4，取一小边为1090mm、大边为1410mm、高为850mm的前挡夹层玻璃1，采用白玻+白玻组合。在外层玻璃11的内表面的玻璃的两斜边边缘区域印制有宽为30mm以及玻璃的两平行边边缘区域印制有宽为50mm的黑色油墨印边3，在内层玻璃12面向PVB膜片5的玻璃面上均匀镀有透光率大于70％的双银低辐射镀层2，膜面的表面方阻为2.5-3Ω/□，产品对可见光有较高的透射率，对红外线有很高的反射率，具有良好的隔热性能。导电镀层2轮廓距离黑色油墨印边3的实边2mm，则导电镀层2的轮廓在油墨印边3之内，位于视野范围内，黑色油墨印边3轮廓不会遮挡导电镀层2的轮廓。为了把导电镀层2和天线接头4耦合起来并且隐藏在油墨印边3区域内，在玻璃左下角距离玻璃左边缘300-370mm处，优选300mm处将用作馈电的导电镀层2部分向黑边内部延伸10-30mm延伸到油墨印边3区域内，该导电镀层引出部分21距离玻璃的最边缘至少20mm，优选30mm，其宽度为20-100mm，优选50mm。包覆有聚乙烯膜的金属薄片41和导电镀层引出部分21重叠15-30mm，优选25mm。该天线接头4的引出电缆42和接收装置(未示出)相连。

通过暗室测量在FM频段的水平极化和垂直极化增益方向图如图10、图11所示，表3是室外AM及室内FM频段水平、垂直极化的平均感度(Sensitivity)统计表，该表数值中AM是在开阔场从531KHz-1602KHz中测得的有电台信号的频点的平均值；FM是在电波暗室中从88MHz～108MHz每隔1MHz并转台旋转一周测得的平均值，如下所示。

表3实施例2室外AM及室内FM频段水平、垂直极化的平均感度统计表

不同的主机厂对平均感度的指标有不同的要求，某汽车厂商AM的感度要求在不带天线放大器的情况下是-40dB以上，带天线放大器时要求在-30dB以上；FM的感度在水平极化并且不带天线放大器时要求在-20dB以上，带天线放大器时感度要求在-10dB以上；FM的感度要求在垂直极化并且不带天线放大器的情况下是-15dB以上，带天线放大器时感度要求在-5dB以上。从图10、11以及表3可以看出该实施例的AM、FM感度达到该厂商汽车玻璃天线的技术指标要求。

实施例3

示意图参照图4，取一小边为1175mm、大边为1445mm、高为925mm的前挡夹层玻璃1，采用绿玻+绿玻组合。在外层玻璃11的内表面的玻璃的两斜边边缘区域印制有宽为25mm以及玻璃的两平行边边缘区域印制有宽为150mm的黑色油墨印边3，在内层玻璃12面向PVB膜片5的玻璃面上均匀镀有透光率大于70％的单银低辐射镀层2，膜面的表面方阻为7.9-8.3Ω/□，产品对可见光有较高的透射率，对红外线有很高的反射率，具有良好的隔热性能。导电镀层2轮廓距离黑色油墨印边3的实边2mm，则导电镀层2的轮廓在油墨印边3之内，位于视野范围内，黑色油墨印边3轮廓不会遮挡导电镀层2的轮廓。为了把导电镀层2和天线接头4耦合起来并且隐藏在油墨印边3区域内，在玻璃左下角距离玻璃左边缘370mm处将用作馈电的导电镀层2部分向黑边内部延伸100mm，延伸到油墨印边3区域内，该导电镀层引出部分21的宽度为50mm。包覆有聚苯乙烯膜的金属薄片41和导电镀层引出部分21重叠30mm。该天线接头4的引出电缆42和接收装置(未示出)相连。

通过暗室测量在FM频段的水平极化和垂直极化增益方向图如图12、图13所示，表4是室外AM及室内FM频段水平、垂直极化的平均感度(Sensitivity)统计表，该表数值中AM是在开阔场从531KHz-1602KHz中测得的有电台信号的频点的平均值；FM是在电波暗室中从88MHz～108MHz每隔1MHz并转台旋转一周测得的平均值，如下所示。

表4实施例3室外AM及室内FM频段水平、垂直极化的平均感度统计表

不同的主机厂对平均感度的指标有不同的要求，某汽车厂商AM的感度要求在不带天线放大器的情况下是-40dB以上，带天线放大器时要求在-30dB以上；FM的感度在水平极化并且不带天线放大器时要求在-20dB以上，带天线放大器时感度要求在-10dB以上；FM的感度要求在垂直极化并且不带天线放大器的情况下是-15dB以上，带天线放大器时感度要求在-5dB以上。从图12、13以及表4可以看出该实施例的AM、FM感度达到该厂商汽车玻璃天线的技术指标要求。

Claims (8)

1.一种具有天线功能的夹层玻璃(1)，包括两片玻璃(11、12)及夹在两片玻璃中间的PVB膜片(5)，还包括在所述玻璃和PVB膜片(5)接触的其中一个玻璃面上镀制的导电镀层(2)以及用作天线馈电点的天线接头(4)，所述天线接头(4)包括金属薄片(41)和引出电缆(42)，所述金属薄片(41)的后端和引出电缆(42)固定连接，其特征在于：所述天线接头(4)的金属薄片(41)整体包覆有绝缘层(43)，该包覆有绝缘层(43)的金属薄片(41)前端的一部分位于PVB膜片(5)和导电镀层(2)之间，所述天线接头(4)安装位置为所述夹层玻璃(1)四周边的转角L形区域(6)之内，所述L形区域(6)的两边长度不大于其对应边长度的2/5。

2.根据权利要求1所述的夹层玻璃(1)，其特征在于：所述导电镀层(2)覆盖着夹层玻璃(1)的视野区域，其整个轮廓远离夹层玻璃(1)的边缘，所述导电镀层(2)在夹层玻璃(1)边缘前至少20mm处终止。

3.根据权利要求1所述的夹层玻璃(1)，其特征在于：所述金属薄片(41)与导电镀层(2)重叠的长度为15-30mm。

4.根据权利要求1所述的夹层玻璃(1)，其特征在于：所述金属薄片(41)的宽度为5-30mm，厚度不大于0.3mm。

5.根据权利要求1所述的夹层玻璃(1)，其特征在于：所述绝缘层(43)是与所述金属薄片(41)的形状外廓对应的薄膜，其厚度不大于0.3mm。

6.根据权利要求5所述的夹层玻璃(1)，其特征在于：所述绝缘层(43)厚度为0.03mm。

7.根据权利要求5所述的夹层玻璃(1)，其特征在于：所述绝缘层(43)为塑料制成的薄膜。

8.根据权利要求1所述的夹层玻璃(1)，其特征在于：所述夹层玻璃(1)的边缘区域设置有油墨印边(3)。

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