Folienantenne in der Fahrzeugscheibe

Mit der Anzahl der Kommunikationsdienste im Fahrzeug steigt auch der Bedarf an Antennen. Allerdings nimmt die Verfügbarkeit von Bauräumen, besonders für den zunehmenden Bedarf an Mobilfunkantennen, immer mehr ab. Deshalb werden auch Fahrzeugscheiben für die Integration der Antennen erschlossen wie im Fall der neuen transparenten Folienantenne von Hirschmann.

Schnelle LTE-Verbindungen, IP-Radio, IP-TV, Telefon- und Datendienste für Software-Updates benötigen hohe Datengeschwindigkeiten von aktuell bis zu max. 50 Mbit/s (Megabit pro Sekunde) beim Empfang. Um dies zu bewältigen, greifen Automobilhersteller in der Regel auf zwei Optionen zurück: Zum einen auf Außenantennen, etwa in einer „Haifischflosse“ auf dem Dach montiert; zum anderen auf integrierte Antennen wie Folienantennen, die in Komponenten wie Spoiler, Stoßfänger oder dem Außenspiegel verbaut werden können.

Auch bei schwierigen Designanforderungen einsetzbar

Genau das wird mit der neuen transparenten Folienantenne von Hirschmann möglich. Sie lässt sich nahezu unsichtbar auch auf Flächen mit schwierigen Design-Anforderungen – wie etwa dem Seitenfenster im Fahrzeug – platzieren und ist im Frequenzbereich von 100MHz – 6GHz einsetzbar. Dank dieser Innovation lassen sich nun auch die Fahrzeugscheiben unscheinbar als Trägerflächen für Mobilfunkantennen nutzen: Bislang war der herkömmliche Scheibensiebdruck für Telefonantennen nur bedingt geeignet, da eine breitbandige Telefonantenne flächige Strukturen enthält. Diese Flächen sollten im Sichtbereich mit möglichst feinen Gitterstrukturen gefüllt sein, um optisch nicht aufzufallen. Doch solche Feinlinien lassen sich mit den heutigen Prozessen in der Glasindustrie nicht oder nur schwer fertigen. Viele Scheibenvarianten mit aufwändigem Fertigungsverfahren würden zudem die Produktions- und Logistikkosten der Fahrzeughersteller treiben.

Auch das Thema Sicherheit lässt sich durch Einsatz der transparenten Folienantenne optimieren: So kann die neue transparente Folienantenne – ähnlich wie eine Splitterschutzfolie – den Scheibenverbund erhalten, so dass man mit größerer Wahrscheinlichkeit einen Notruf absetzen kann. Ob der Einsatz einer transparenten Folienantenne in Frage kommt, können OEM anhand von drei Aspekten prüfen: dem Materialeinsatz, den Designanforderungen und dem Konstruktionsprozess.

Materialeinsatz

Klassische Folienantennen basieren auf einer leitfähigen Silberpaste, die mit einem Siebdruckverfahren auf das Folienmaterial aufgebracht wird. Bei diesem additiven Prozess lassen sich weit verzweigte oder verstreute Antennenstrukturen auf einer Trägerfolie realisieren. Die PET-Trägerfolie der neuen, transparenten Version ist zwischen 100 und 175µm dick, benötigt aber deutlich weniger Silber. Denn die Linienbreiten sind <100µm, um optimale Transparenz zu realisieren.

Designanforderungen

Die transparente Folienantenne eröffnet für alle Fahrzeugtypen neue Einbaumöglichkeiten, da sie zum Beispiel fest verbaute Seitenscheiben oder kleine Dreiecksscheiben im Frontbereich als Integrations-Fläche erschließt. Die Mindestgröße ist abhängig von der größten Wellenlänge des Dienstes. Völlig unsichtbar ist die Antenne dabei allerdings nicht – je nach Verbau auf oder in der Scheibe sind Umrisskonturen und das Layout mehr oder weniger sichtbar. Gegenüber herkömmlichen Folienantennen steigt ihre Transparenz jedoch von etwa 40 Prozent auf mehr als 80 Prozent. Der Flächenbedarf der Folie beträgt im Falle einer LTE Antenne (698MHz-2,69GHz) ca. 50 cm2, die Antenne benötigt aber eine „Freifläche“ (Fläche ohne Metallteile der Fahrzeugkarosserie) von ca. 300 cm2 zur Installation.

Konstruktionsprozess

Soll eine transparente Folienantenne über die Fahrzeugscheibe die gewohnten Kommunikationsdienste zur Verfügung stellen, hat das verschiedene Implikationen für die Fahrzeugkonstruktion. Vorteilhaft ist, dass lange Werkzeugerstellzeiten für Kunststoffgehäuse o.ä. entfallen. Zu berücksichtigen ist jedoch, dass bei der transparenten Antenne auch manchmal eine transparente 50 Ohm Speiseleitung auf der Folie benötigt wird. Diese ist aufgrund der kleinen Fertigungstoleranzen schwerer zu fertigen als bei der konventionellen Antenne, bei der das Koaxialkabel bis zum Fußpunkt geht. Falls sich der Antennenfußpunkt im Sichtbereich befindet, muss das Koaxialkabel bei transparenten Folienantennen durch eine ebenfalls gedruckte, transparente 50 Ohm Speiseleitung ersetzt werden. Zwecks Minimierung der Kosten sollte man diese 50 Ohm Speiseleitung so kurz wie möglich halten. So lässt sich eine optimale Anordnung der Antennen auf dem Druckbogen sicherstellen.