Brevet FR2700503A1 — publié le 19940722

'i PROCEDE DE FABRICATION D'UN VITRAGE ANTENNE ET VITRAGE ANTENNE L'invention concerne des vitrages notamment des vi- trages feuilletés, par exemple pour véhicule automobile, munis de conducteurs électriques, servant d'antenne, à l'intérieur des vitrages. Il est connu notamment dans la demande de brevet EP O 325 510 de noyer des fils métalliques dans la couche in- tercalaire en matière plastique d'un vitrage feuilleté Ces fils métalliques peuvent servir d'antenne de réception pour les émissions radio dont les fréquences ne dépassent géné- ralement pas trois gigahertz. Pour la réception ou l'émission de signaux dont la fréquence est supérieure et notamment des signaux hyp- erfréquences, ces antennes réalisées à partir de fils mé- talliques-ne sont plus efficaces. Pour ces fréquences, il est connu d'utiliser des sur- faces métalliques appelés micro-bandes ou "pastilles". D'autre part, cette micro-bande n'est pas toujours suffisante et doit avantageusement être associée à un plan de masse qui est une couche conductrice de superficie plus importante Ces deux couches sont alors séparées l'une de l'autre par un diélectrique. De façon à améliorer la réception, il est également possible d'associer plusieurs micro-bandes reliées selon des techniques connues de l'homme du métier. Actuellement ce type de fréquence et plus précisément les bandes 57955815 M Hz, 63-64 G Hz et 74-77 G Hz est no- tamment utilisé pour les communications route-véhicule, en 2 particulier pour la reconnaissance des véhicules et la va- lidation du paiement lors du passage de ces véhicules à un télépéage Les dispositifs en développement consistent à disposer un boîtier derrière le pare-brise, ce boîtier 5 comportant l'antenne et étant raccordé à un dispositif permettant de recevoir des informations et de renvoyer des instructions, notamment de paiement Il comprend par exem- ple une unité de traitement du signal tel qu'un clavier associé à un écran Ce dernier dispositif peut être intégré10 dans le tableau de bord d'un véhicule, en revanche le boî- tier comportant l'antenne reste apparent car il doit être maintenu selon une orientation, définie par l'émetteur, permettant la réception du signal lors d'un passage devant cet émetteur.15 Un autre inconvénient lié à ce dispositif peut être une mauvaise réception du signal, voire une réception im- possible dans le cas o le pare-brise possède une couche à base d'un oxyde métallique telle qu'une couche réfléchis- sante En effet, le signal est alors au moins partiellement atténué. L'invention pallie les inconvénients cités en pro- posant un nouveau système d'émission et de réception d'un signal hyperfréquence. Les problèmes posés pour l'utilisation d'une telle antenne sont résolus par l'invention qui propose un vitrage antenne, notamment pour véhicule automobile, constitué d'au moins une feuille de matériau rigide comportant une antenne surfacique composée d'une micro-bande séparée d'un plan de masse par un diélectrique.30 Dans une forme de réalisation du vitrage, celui-ci est un vitrage feuilleté constitué d'au moins une feuille de verre et d'au moins une couche de matière plastique Il peut s'agir par exemple d'un vitrage de type asymétrique tel que ceux décrits dans la demande de brevet EP A 132 198. De façon préférée, le vitrage feuilleté est constitué d'au moins deux feuilles de verre séparées par un interca- laire, notamment en polyvinylbutyral. Avantageusement, l'antenne est intégrée entre les deux 3 feuilles de verre. L'intégration de l'antenne surfacique dans le vitrage permet ainsi de ne plus avoir de dispositif au sein de l'habitacle du véhicule. 5 Cette réalisation permet également à l'antenne de bien épouser la forme du vitrage et d'éviter ainsi d'éventuels risques de mauvaises réceptions. Par ailleurs, l'antenne insérée dans le vitrage est protégée de toute dégradation due à des phénomènes exté- rieurs. De plus, sa position est définie une fois pour toute et ne peut pas être modifiée Ainsi, connaissant la posi- tion de l'émetteur, par exemple celui d'un télépéage, on définit les caractéristiques et l'emplacement de l'antenne15 dans le vitrage et celle-ci ne peut plus être perturbée. Un autre avantage du système selon l'invention est que la présence d'une couche réfléchissante sur l'une des faces de la feuille de verre destinée à être orientée vers l'ha- bitacle du véhicule, qui risquait d'atténuer le signal reçu20 par une antenne placée dans l'habitacle, ne présente plus d'inconvénient à condition d'être disposée entre l'antenne et l'habitacle De plus, elle peut contribuer à protéger les passagers contre les rayonnements de l'antenne. Par ailleurs, selon un mode préféré de l'invention, la couche déposée sur une des faces de la feuille de verre intérieure c'est-à-dire orientée vers l'habitacle peut être utilisée comme plan de masse de l'antenne surfacique. Et, selon la face sur laquelle la couche réf léchis- sante a été déposée, la feuille de verre peut éventuelle- ment jouer la fonction de diélectrique. Dans une première variante, l'antenne surfacique est disposée entre l'intercalaire et l'une des feuilles de verre. Une seconde variante selon l'invention consiste à placer la micro-bande en contact avec la feuille de verre orientée vers l'extérieur du véhicule, le plan de masse en contact avec la feuille de verre orientée vers l'habitacle, et à utiliser l'intercalaire en tant que diélectrique. Un autre inconvénient des antennes connues concerne le 4 câble transportant le signal capté En effet, dès que celui-ci dépasse une longueur donnée, il peut lui-même former une antenne et le signal qu'il reçoit perturbe le signal qu'il transporte De plus, si sa longueur n'est pas 5 contrôlée précisément on ne contrôle pas non plus la phase en bout de câble Enfin, les hyperfréquences ont des taux de perte très élevés et les corrections sont délicates à réaliser Une solution selon l'invention consiste à uti- liser un câble de type "coaxial plat".10 Selon une solution préférée de l'invention, l'antenne est associée à une puce électronique permettant la démodu- lation du signal reçu et à un fil conducteur conduisant le signal démodulé à l'extérieur du vitrage Ce second signal a une fréquence beaucoup plus basse, ce qui résoud les15 problèmes cités. L'incorporation d'une puce dans le vitrage pour cette application est d'autant plus avantageuse qu'elle peut également servir pour traiter le signal reçu ou bien éga- lement pour d'autres applications Elle peut par exemple servir pour la réalisation de capteurs anti-buée ou bien pour la réalisation de dispositifs permettant de retrouver et d'identifier un véhicule par exemple lors d'un vol. L'homme du métier saura définir et réaliser une puce per- mettant de réaliser simultanément les différentes fonctions25 choisies. L'antenne présente une surface relativement importante qu'il est préférable de dissimuler Pour cela, l'antenne, éventuellement en association avec une puce, peut être dé- posée dans une zone du vitrage possédant un émail sur la face externe de la feuille de verre orientée vers l'habi- tacle Il peut s'agir notamment dans le cas d'un pare-brise ou d'une vitre latérale du véhicule, de la bande d'émail périphérique permettant notamment de dissimuler le collage sur le véhicule.35 L'invention propose également un procédé pour la réa- lisation de ces vitrages et plus particulièrement de vi- trages feuilletés comportant deux feuilles de verre, un intercalaire et une antenne surfacique placée entre les deux feuilles de verre. L'incorporation d'une telle antenne au sein d'un vi- trage ne peut pas se faire aussi simplement que l'incorpo- ration de fils métalliques En effet, ceux-ci sont peu en- combrants du fait de leur faible dimension et se confondent 5 généralement avec les réseaux chauffants Par contre, des antennes surfaciques sont bien entendu plus encombrantes. D'autre part, comme expliqué précédemment, elles se composent avantageusement d'au moins trois couches, qui sont la micro-bande faisant office de récepteur principal,10 le diélectrique et le plan de masse. Dans une première variante de l'invention, le procédé de réalisation d'un vitrage feuilleté, notamment pour vé- hicule automobile, comportant une antenne surfacique se fait en une étape Il consiste, au cours de la réalisation15 du vitrage, à placer entre les deux feuilles de verre une antenne complète réalisée au préalable éventuellement as- sociée à une puce L'antenne est déposée de sorte que la micro-bande soit orientée vers l'extérieur du véhicule. Dans une seconde variante de l'invention, le procédé consiste à réaliser l'antenne simultanément à la réalisa- tion du vitrage et peut alors se faire en plusieurs étapes. Selon cette deuxième variante de l'invention, au moins une des couches formant l'antenne peut être déposée, no- tamment par sérigraphie ou bien sous forme de clinquants25 sur les faces des feuilles de verre ou sur les faces de l'intercalaire Les couches sont soit déposées en superpo- sition sur une même face, soit déposées sur des faces dif- férentes, toujours en intercalant un diélectrique entre la micro-bande et le plan de masse.30 Dans tous les cas, la micro-bande faisant office de récepteur principal est orientée vers l'extérieur du véhi- cule, par rapport au plan de masse. D'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention ressortent ci-après des exemples de réalisation décrits en référence aux figures 1, 2, 3 et 4 qui représentent: figure la: une vue de côté en élévation d'un schéma de vitrage feuilleté comportant deux feuilles de verre, un intercalaire et une antenne surfacique entre la feuille de verre orientée vers l'extérieur et l'intercalaire, figure lb: une vue de détail d'une antenne surfa- cique, figure 2: une vue de côté en élévation d'un schéma de vitrage feuilleté comportant deux feuilles de verre, un intercalaire et une antenne surfacique entre la feuille de verre orientée vers l'habitacle et l'intercalaire, figure 3: une vue de côté en élévation d'un schéma de vitrage feuilleté comportant deux feuilles de verre, un intercalaire et une antenne surfacique entre les deux feuilles de verre et disposée de part et d'autre de l'in- tercalaire, figure 4: une vue de côté en élévation d'un schéma de vitrage feuilleté comportant une feuille de verre, deux couches plastiques et une antenne surf acique entre la feuille de verre et les couches de matière plastique. Sur la figure la est représentée une vue de côté en élévation d'un vitrage feuilleté composé d'une feuille de verre 5 destinée à être orientée vers l'extérieur du véhi- cule, une feuille de verre 6 destinée à être orientée vers l'habitacle et un intercalaire 7 Les faces des deux feuilles de verre d'un tel vitrage feuilleté sont habi- tuellement numérotées de 1 à 4 depuis la face orientée vers l'extérieur jusqu'à la face orientée vers l'habitacle.25 L'intercalaire 7 est généralement en polyvinylbutyral plastifié ou en polyuréthane Une antenne surfacique 8 est disposée entre la feuille de verre 5 orientée vers l'exté- rieur et l'intercalaire 7 L'antenne surfacique 8 est com- posée de trois couches superposées dont le détail est re-30 présenté sur la figure lb En contact avec la feuille de verre 5, est déposée une micro-bande 10 constituant l'élé- ment principal de réception ou d'émission dont les dimen- sions sont de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde du signal reçu Le diélectrique 11 déposé entre cette micro-35 bande 10 et le plan de masse 12 est par exemple une résine époxy renforcée fibres de verre ou tout autre matériau connu de l'homme du métier tel que polytétrafluoroéthylène ou cyanateester Le plan de masse 12 recouvrant le dié- lectrique doit avoir une superficie supérieure à celle de 7 la micro-bande 10 Il est possible d'associer à l'antenne surfacique 8 ainsi disposée une puce 9 qui permet de démo- duler et éventuellement de traiter le signal avant que celui-ci ne soit par exemple transporté par un câble vers 5 l'extérieur du vitrage. Une telle puce a typiquement des dimensions de 1 mm sur 1 mm et une épaisseur d'environ 0,3 mm Elle est donc peu encombrante et peut se noyer dans le polyvinylbutyral sans constituer une gêne du point de vue épaisseur.10 Le vitrage représenté sur la figure la peut être ob- tenu de différentes façons Une première technique consiste à réaliser préalablement l'antenne surfacique 8 Elle se présente alors sous forme d'un élément unique; les diffé- rentes couches sont par exemple supportées par une résine15 époxy renforcée fibres de verre Il est également possible d'associer la puce 9 permettant la démodulation lors de cette étape préalable L'antenne 8 est ensuite déposée lors de la réalisation du vitrage entre la feuille de verre 5 et l'intercalaire 7 De façon à faciliter le montage, il est20 possible de prévoir un collage de l'antenne 8 par tout moyen connu de l'homme du métier. Une autre technique consiste à déposer par exemple par sérigraphie ou bien sous forme de clinquants la micro-bande de l'antenne sur la face 2 de la feuille de verre 5, placer le diélectrique 11 de façon à bien isoler la pre- mière couche 10 et déposer par dessus, par exemple par des méthodes similaires le plan de masse Cette technique peut nécessiter une double cuisson. Une variante de cette technique consiste à déposer le plan de masse 12, par exemple sous forme de clinquants, sur l'intercalaire 7 en polyvinylbutyral. La figure 2 représente une vue de côté en élévation d'un autre exemple de réalisation d'un vitrage feuilleté comportant une antenne surfacique 13 Comme sur la figure la, le vitrage se compose d'une feuille de verre 5 destinée à être orientée vers l'extérieur de l'habitacle, une feuille de verre 6 destinée à être orientée vers l'habita- cle et un intercalaire 7, par exemple en polyvinylbutyral. Dans cette représentation, l'antenne surfacique 13 est 8 placée entre l'intercalaire 7 et la feuille de verre 6 Il est également possible d'associer une puce 14, à l'antenne surfacique 13, qui se noie dans l'épaisseur de l'intercalaire 7 Les techniques permettant de réaliser cette con- 5 figuration sont à peu près les mêmes que celles aboutissant à la figure la Il faut cependant remarquer que pour qu'il y ait réception d'un signal, la micro-bande doit être en contact avec le signal avant le plan de masse, qui réflé- chit ce signal La couche en contact avec le verre est dans10 ce cas le plan de masse, plus précisément en contact avec la face 3 de la feuille de verre 6, contrairement au cas de la figure la o c'est la micro-bande qui est en contact avec la face 2 de la feuille de verre 1. Il est donc possible d'obtenir cette configuration soit en plaçant une antenne surfacique 13 réalisée aupara- vant, soit en déposant sur la face 3 de la feuille de verre 6, le plan de masse, par exemple par sérigraphie ou bien sous forme de clinquants, puis la micro-bande en inter- calant un diélectrique, soit en déposant sur la face 3 de20 la feuille de verre 6, par exemple par sérigraphie ou bien sous forme de clinquants, le plan de masse et en déposant sur l'intercalaire 7, par exemple sous forme de clinquants, la micro-bande. Dans le cas de la figure 2, il existe une variante supplémentaire si la feuille de verre porte une couche du type couche réfléchissante Ce type de couche est par exemple déposée directement sur le verre à la sortie du bain f loat, par exemple par pyrolyse Cette couche peut être utilisée comme plan de masse, la réalisation de l'an- tenne est ainsi simplifiée De plus, si cette couche est déposée sur la face 4 de la feuille de verre 6, la feuille de verre 6 peut être utilisée en tant que diélectrique Il ne reste plus alors qu'à déposer la micro-bande, par exem- ple par sérigraphie ou bien sous forme de clinquants, soit35 sur la feuille de verre 6 en face 3, soit sur l'interca- laire 7. Il est également possible de déposer, par exemple par sérigraphie, un plan de masse en face 4 de la feuille de verre 6 lorsque celle-ci ne porte pas de couche du type 9 couche réfléchissante La feuille de verre 6 peut alors également être utilisée comme diélectrique. Dans tous les cas et comme dans les cas de la figure 1 l'antenne peut être associée à une puce 14. Un troisième type de représentation est décrit sur la figure 3 Le vitrage feuilleté se compose toujours de deux feuilles de verre 5 et 6 et d'un intercalaire 7 de polyvinylbutyral Sur cette représentation, l'intercalaire 7 joue également le rôle de diélectrique pour l'antenne surfacique La micro-bande 15 est alors placée entre la feuille de verre 5, destinée à être orientée vers l'exté- rieur de l'habitacle, et l'intercalaire 7 Elle peut être déposée par exemple par sérigraphie ou bien sous forme de clinquants, soit sur la face 2 de la feuille de verre 515 soit sur l'intercalaire 7 Le plan de masse 16 est déposé, par exemple par sérigraphie ou sous forme de clinquants, soit sur l'intercalaire 7 soit sur la face 3 de la feuille de verre 6 Il peut également, comme dans le cas de la fi- gure 2, être constituée par une couche du type couche ré-20 fléchissante, déposée par exemple directement sur le verre en sortie du bain float, par pyrolyse. Dans le cas o la micro-bande 15 et le plan de masse 16 sont déposés sur chacune des faces de l'intercalaire 7, il est concevable mais très difficile de réaliser un dépôt par exemple sous forme de clinquants sur les deux faces En effet, cela demande une manutention très délicate Pour éviter cet inconvénient, il est possible de réaliser les dépôts sur deux feuilles de polyvinylbutyral que l'on as- socie ensuite pour former l'intercalaire 7, d'épaisseur30 voulue, et de façon à obtenir la configuration de la figure 3 Dans chaque cas, l'antenne peut bien entendu être asso- ciée à une puce 17. Il est possible dans le cas de chacune des figures de déposer une couche émaillée, en général sur la face 4, de la feuille de verre 6, qui permet de dissimuler l'antenne, notamment à la vue des occupants du véhicule. La figure 4 représente une vue de côté en élévation d'un schéma de vitrage feuilleté comportant une seule feuille de verre 18, et deux couches de matière plastique 19 et 20 par exemple une couche interne en polyvinylbuty- ral et une couche en polyuréthane ou deux couches en polyuréthane Sur cette représentation, l'antenne surfaci- que est placée en association avec une puce électronique 5 entre la feuille de verre 18 et la couche 19. Les différentes techniques conduisant à cette confi- guration sont analogues à celles de la figure la, c'est-à- dire que l'antenne peut être fabriquée auparavant ou bien elle peut être fabriquée simultanément à la fabrication du10 vitrage soit par dépôt par exemple par sérigraphie ou sous forme de clinquants en face 2 de la feuille de verre 18, de la micro-bande puis du plan de masse en intercalant un diélectrique, soit par dépôt du plan de masse par exemple sous forme de clinquants sur la couche 19 de matière plas-15 tique. L'analogie faite ici avec la figure la peut être faite également avec les figures 2 et 3 pour des configurations non représentées Il suffit alors d'associer la feuille de verre 18 à la feuille de verre 5, la couche de matière20 plastique 19 à l'intercalaire 7 et la couche de matière plastique 20 à la feuille de verre 6. En ce qui concerne la réalisation des vitrages f euil- letés comportant cette antenne, elle se fait par tout moyen classique connu de l'homme du métier Celui-ci déterminera25 à quel moment de la fabrication l'antenne est installée, notamment dans les cas comportant des phases de dépôt. D'autre part, l'incorporation d'une puce ne pose aucun problème, ni d'un point de vue épaisseur car elles peuvent être suffisamment fines pour se noyer dans le polyvinybuty- ral, ni d'un point de vue résistance car elles peuvent supporter les conditions, en particulier de température, typiques de la fabrication de vitrages feuilletés. Les vitrages ainsi décrits peuvent être utilisés notamment comme pare-brise ou comme vitrages latéraux sur tout type de véhicules automobiles De telles antennes, par exemple conçues pour émettre et réceptionner des fréquences de 5,8 gigahertz peuvent être utilisées pour le télépéage ou bien par exemple pour la réception d'informations auto- routières. il Le vitrage ainsi réalisé peut être livré et le client a ensuite le choix de l'utiliser ou non Il lui suffit alors de brancher sur une connexion prévue à cet effet un dispositif qui se raccorde ainsi à l'antenne. 5 Des essais ont été réalisés afin de mesurer l'atté- nuation du signal reçu par une antenne du type antenne surfacique incorporée dans un vitrage. Pour réaliser ces essais on interpose une feuille de verre entre un cornet émetteur et l'antenne Les feuilles de verre testées ont été choisies parmi les verres pouvant être utilisés en automobile. Une atténuation inférieure à 6 d B permet un bon fonc- tionnement de l'antenne Une atténuation supérieure à 20 d B signifie que l'on peut utiliser la couche déposée sur le15 verre comme plan de masse pour l'antenne. Résultats épaisseur atténuation (mm) (d B) verre clair 2,2 2 4 4,8 verre coloré 3,15 5,6 verre comportant une couche émail 4 30 argent verre comportant 4 34 2 couches argent Ces essais confirment le bon fonctionnement d'une an- tenne surfacique incorporée dans un vitrage approprié. D'autre part, ils confirment que certaines couches telles qu'un émail argent perturbe l'utilisation d'une an- tenne surfacique placée dans l'habitacle du véhicule. Par contre, il apparaît également que certaines de ces couches (atténuation > 30 d B) peuvent être utilisées comme plan de masse. REVENDICATIONS 1 Vitrage antenne notamment pour véhicule automobile constitué d'au moins une feuille ( 5) de matériau rigide, caractérisé en ce qu'il comporte à demeure une antenne 5 surfacique ( 8, 13, 21) composée d'au moins une micro-bande ( 10, 15) séparée d'un plan de masse ( 12, 16) par un diéle- ctrique ( 11). 2 Vitrage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins une feuille de verre ( 5, 18) 1 O et au moins une couche de matière plastique ( 7, 19). 3 Vitrage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins deux feuilles de verre ( 5, 6) séparées par un intercalaire ( 7), notamment en polyvinylbutyral. 4 Vitrage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'antenne ( 8, 13) est intégrée entre les deux feuilles de verre ( 5, 6). 5 Vitrage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'antenne surfacique ( 8, 13), fabriquée aupara- 2 O vant, est disposée entre l'intercalaire ( 7) et une feuille de verre ( 5, 6). 6 Vitrage selon la revendication 3 ou 4 comportant sur la feuille de verre ( 6) orientée vers l'habitacle, une couche du type couche réfléchissante, caractérisé en ce que25 cette couche est utilisée comme plan de masse. 7 Vitrage selon la revendication 3, 4 ou 6, caracté- risé en ce que l'intercalaire ( 7), notamment en polyvinylbutyral, est utilisé comme diélectrique. 8 Vitrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'antenne ( 8, 13, 21) est associée à une puce ( 9, 14, 17, 22) permettant notamment la démodula- tion et/ou le traitement du signal reçu. 9 Vitrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une zone émaillée, notam- ment en périphérie. -10 Procédé de réalisation d'un vitrage feuilleté, notamment pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'au cours de la réalisation on dépose une antenne surfacique ( 8, 13, 21), préalablement fabriquée, et éventuellement 13 associée à une puce ( 9, 14, 22). 11 P Rocédé de réalisation d'un vitrage feuilleté, notamment pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'on réalise une antenne surfacique ( 8, 13, 21) éventuellement 5 associée à une puce ( 9, 14, 17, 21) au sein du vitrage si- multanément à la réalisation de celui-ci. 12 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on dépose, au moins une couche ( 10, 15, 16) cons- titutive de l'antenne sur une face ( 2, 3) de l'une des10 feuilles de verre ( 5, 6). 13 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'on dépose une autre couche ( 12) par dessus la première en interposant un diélectrique ( 11). 14 Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'on dépose au moins une couche ( 12, 15, 16) formant l'antenne sur une face de l'intercalaire ( 7) notamment en polyvinylbutyral. 15 Utilisation d'un vitrage antenne comportant une antenne surfacique, décrit selon l'une des revendications 1 à 9, pour la réception et l'émission de fréquence supé- rieure à 1 G Hz et de préférence pour les bandes de fré- quences 5795-5815 M Hz, 63-64 G Hz et 74-77 G Hz.