CH624794A5

CH624794A5 - Antenna system in a motor vehicle

Info

Publication number: CH624794A5
Application number: CH1272177A
Authority: CH
Inventors: Kozo Ueda; Ryoei Onishi; Taketsugu Torii; Sachio Hotta
Original assignee: Fujitsu Ten Ltd; Toyota Motor Co Ltd; Tohoku Metal Ind Ltd
Priority date: 1976-11-09
Filing date: 1977-10-19
Publication date: 1981-08-14
Also published as: GB1538623A; DE2746419C2; DE2746419A1; JPS5359344A; JPS5724681B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennenanlage gemäss Oberbegriff im Anspruch 1. The invention relates to an antenna system according to the preamble of claim 1.

Die Verwendung einer elektrischen Widerstandsheizung am Rückfenster eines Kraftfahrzeugs als Antenne ist bekannt. The use of an electrical resistance heater on the rear window of a motor vehicle as an antenna is known.

Eine bekannte Antennenanlage für ein Kraftfahrzeug wird anhand von Fig. 1 beschrieben. In dieser Figur sind (11) eine Fensterscheibe, ( 12) eine Heizung, die aus mehreren, parallel angeordneten Widerstandsdrähten besteht, (13) und (14) Span-nungszuführungselektroden, ( 15) und ( 16) Zuführungsdrähte, (17) eine Gleichspannungsquelle (Batterie), (18) ein Schalter und (19) eine HF-Drosselspule, die aus Wicklungen (191) und (192) und einem Kern (193) besteht. (20) ist ein Kondensator zum Eliminieren von Rauschen. An der Oberseite der Fensterscheibe ( 11 ) ist ein Leiter (21 ) für eine FM-Antenne vorgesehen, der mit der Heizung (12) über den Abgriffkreis (22) verbunden ist. (23) ist die Antennenzuleitung und (24) ist ein Kondensator zur Kompensation des Antennengewinns. Bei dieser Anlage erfolgt die Energiezufuhr zu der Heizung (12) von der Batterie (17) über den Weg ( 17-18-192-16-14-13-15-191 ) zur Erde. Dadurch wird Wärme erzeugt und ein auf der Glasfläche gebildeter Beschlag beseitigt. Die Heizung (12) ist von Erde im Hochfrequenzbereich mittels einer Hochfrequenz-Drosselspule ( 19) getrennt und wird zusammen mit dem Leiter (21 ) als Antenne verwendet, die ausreichende Empfindlichkeit als AM-Empfangsantenne für den Mittelwellenbereich (MW) oder den Kurzwellenbereich (KW) besitzt. Für FM-Empfang im VHF-Bereich wird der Leiter (21) als Antenne verwendet, die von der Heizung(12) durch den Abgriffkreis (22) getrennt ist. A known antenna system for a motor vehicle is described with reference to FIG. 1. In this figure, (11) is a windowpane, (12) a heater consisting of a plurality of resistance wires arranged in parallel, (13) and (14) voltage supply electrodes, (15) and (16) supply wires, (17) a DC voltage source (Battery), (18) a switch and (19) an RF choke coil consisting of windings (191) and (192) and a core (193). (20) is a capacitor for eliminating noise. A conductor (21) for an FM antenna is provided on the top of the window pane (11) and is connected to the heater (12) via the tap circuit (22). (23) is the antenna lead and (24) is a capacitor to compensate for the antenna gain. In this system, the energy supply to the heater (12) from the battery (17) via the path (17-18-192-16-14-13-15-191) to earth. This generates heat and removes any fogging formed on the glass surface. The heater (12) is separated from earth in the high frequency range by means of a high frequency choke coil (19) and is used together with the conductor (21) as an antenna, the sufficient sensitivity as an AM receiving antenna for the medium wave range (MW) or the short wave range (KW ) has. For FM reception in the VHF range, the conductor (21) is used as an antenna, which is separated from the heater (12) by the tap circuit (22).

Die Kapazität der Antenne vom Antennenanschluss des Empfängers an gerechnet beträgt 200 und einige zehn pF. Da die Antennenkapazität des Radioempfängers im allgemeinen auf 80 pF eingestellt ist, muss die vorerwähnte Kapazität der Antenne kompensiert werden. Für diese Zwecke ist der Kondensator (24) vorgesehen. The capacity of the antenna from the receiver's antenna connection is 200 and a few tens pF. Since the antenna capacity of the radio receiver is generally set to 80 pF, the aforementioned capacity of the antenna must be compensated for. The capacitor (24) is provided for this purpose.

Eine derartige Antenne hat ausreichende Leistung für Mit-5 telwellen-AM-Empfang und VHF-FM-Empfang, jedoch ergeben sich Probleme beim Empfangen von Langwellensignalen (Frequenzbereich = 150 kHz bis 275 kHz). Such an antenna has sufficient power for medium-wave AM reception and VHF-FM reception, but problems arise when receiving long-wave signals (frequency range = 150 kHz to 275 kHz).

Bei dieser Antenne wird eine Drosselspule (19) mit hoher Induktivität verwendet, um die Heizdrähte (12) von Erde im io Hochfrequenzbereich zu trennen. Als Kern (193) dieser Drosselspule wird ein Kern mit niedrigen Verlusten verwendet, dessen Permeabilität-Frequenz-Kennlinie sich flach sehr weit in den Hochfrequenzbereich erstreckt, um den Antennengewinn im Mittelbereich zu vergrössern. Dabei ist die Induktivität sehr i5 gross. Es besteht noch ein weiterer Grund, warum der Kern (193) niedrige Verluste haben muss. Im Falle einer Antenne, die als Heizung verwendet wird, muss eine Verbindung zwischen dem an dem Armaturenbrett angebrachten Radioempfänger und der Antenne mit einem langen Koaxialkabel hergestellt 2o werden, was zu einer Verschlechterung des gesamten Antennengewinns führt. Deshalb wird ein Kern mit niedrigen Verlusten im Hinblick auf eine Vergrösserung des Antennengewinns verwendet. In this antenna, a choke coil (19) with high inductance is used to separate the heating wires (12) from earth in the high frequency range. A core with low losses is used as the core (193) of this choke coil, the permeability-frequency characteristic of which extends flat very far into the high-frequency range in order to increase the antenna gain in the central range. The inductance is very large. There is another reason why Kern (193) must have low losses. In the case of an antenna used as a heater, a connection must be made between the radio receiver attached to the dashboard and the antenna using a long coaxial cable, which leads to a deterioration in the overall gain of the antenna. Therefore, a core with low losses is used with a view to increasing the antenna gain.

Wenn ein Langwellensignal durch diese Antenne empfan-25 gen wird, ergibt sich eine Antennengewinn-Frequenz-Kennlinie, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Es ergibt sich ein Spitzenwert bei einer Frequenz um die untere Grenze des Langwellenbereichs. Dies rührt von der Resonanz Q der Kapazität der Antennenzuleitung(23) und der Heizung(12) und der Induktivi-30 tät der Drosselspule her. Um den Resonanzpunkt in ein Gebiet zu verschieben, wo sich kein Einfluss auf die Antennenkennlinie im Langwellenbereich ergibt, muss die Induktivität sehr gross gemacht werden. Das führt dazu, dass die Aussenabmessungen der Drosselspule sehr gross werden, was in der Praxis uner-35 wünscht ist. Wenn eine Spitze in der Antennengewinn-Kennlinie vorhanden ist, erhält die Kennlinie, wie in Fig. 3 gezeigt ist, zwei Höcker, wenn der Abstimmpunkt des Abstimmkreises nahe dieser Spitze während des Signalempfangs zu liegen kommt. Dadurch wird die Fähigkeit des Radioempfängers, Stö-4.) rungen zu vermeiden, verschlechtert. If a long-wave signal is received by this antenna, an antenna gain-frequency characteristic curve results, as shown in FIG. 2. There is a peak at a frequency around the lower limit of the long wave range. This results from the resonance Q of the capacitance of the antenna feed line (23) and the heater (12) and the inductance of the choke coil. In order to move the resonance point to an area where there is no influence on the antenna characteristic in the long-wave range, the inductance must be made very large. This leads to the fact that the external dimensions of the choke coil become very large, which is undesirable in practice. If there is a peak in the antenna gain characteristic, the characteristic, as shown in Fig. 3, receives two bumps when the tuning point of the tuning circuit comes close to this peak during signal reception. This will degrade the radio receiver's ability to avoid interference.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antennenanlage für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die einen ausreichenden Empfang von Langwellensignalen wie auch von Mittelwellen-und Kurzwellensignalen sicherstellt, ohne die Abmessungen 4 ) der HF-Drosselspule zu vergrössern. The object of the invention is to provide an antenna system for a motor vehicle which ensures adequate reception of long-wave signals as well as medium-wave and short-wave signals without increasing the dimensions 4) of the HF choke coil.

Die Erfindung löst diese Aufgabe gemäss den Merkmalen in der Kennzeichnung des Patentanspruchs 1. The invention solves this problem according to the features in the characterizing part of patent claim 1.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind The invention is described by way of example with reference to the drawing, in which are

Fig. 1 eine Darstellung einer bekannten Ausführungsform einer Antennenanlage eines Kraftfahrzeugs, bei der die Widerstandsdrähte zur Scheibenheizung als Antenne verwendet werden; Figure 1 is a representation of a known embodiment of an antenna system of a motor vehicle, in which the resistance wires for heating the window are used as an antenna.

Fig. 2 und 3 Diagramme der Antennengewinn-Frequenz-55 Kennlinie der in Fig. 1 gezeigten Antenne; FIGS. 2 and 3 are diagrams of the antenna gain-frequency characteristic of the antenna shown in FIG. 1;

Fig. 4 eine Darstellung einer Ausführungsform der Antennenanlage nach der Erfindung in einem Kraftfahrzeug; 4 shows an embodiment of the antenna system according to the invention in a motor vehicle;

Fig. 5 bis 7 Diagramme der Permeabilität-Frequenz-Kennli-nie des in der Antennenanlage nach der Erfindung verwendete ten Kerns; 5 to 7 are diagrams of the permeability-frequency characteristic of the core used in the antenna system according to the invention;

Fig. 8 ein Diagramm der Antennengewinn-Frequenz-Kennlinie der Antennenanlage nach der Erfindung im Langwellenbereich und Fig. 8 is a diagram of the antenna gain-frequency characteristic of the antenna system according to the invention in the long wave range and

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer weiteren Aus-b5 führungsform der HF-Drosselspule, die bei der Erfindung angewendet wird. Fig. 9 is a schematic representation of another embodiment of the RF choke coil used in the invention.

Gemäss Fig. 4 enthält die Antennenanlage nach der Erfindung in einem Kraftfahrzeug die Widerstandsdrähte 12, die 4, the antenna system according to the invention in a motor vehicle contains the resistance wires 12 which

3 3rd

624 794 624 794

Batterie 17 und die HF-Drosselspule 31 wie im Falle der Fig. 1, wobei die HF-Drosselspule eine verbesserte Ausgestaltung hat. Der übrige Teil der Antennenanlage entspricht demjenigen in Fig. 1 und wird deshalb nicht besonders beschrieben. Die HF-Drosselspule 31 in ihrer erfindungsgemässen Ausbildung besteht aus zwei paarweise angeordneten Kernen 311 und 312 mit unterschiedlicher Leistung, die in der in der Figur gezeigten Weise gestapelt sind, und aus zwei paarweise angeordneten Wicklungen 313 und 314. Der erste Kern 311 ist von derselben Art wie der in Fig. 1 gezeigte Kern 193 und hat geringe Verluste im Langwellenbereich. Fig. 5 zeigt die Frequenzkennlinie der Permeabilität jj.' und des Verlustes p." des Kerns 311 nach der für ein magnetisches Wechselfeld geltenden Beziehung jx = H' — j. p.", worin die komplexe Permeabilität, jj.' den Realteil und (i" den Imaginärteil bedeuten (vgl. Fred Gardiol, Traité d'Electricité de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Volume III, Electromagnétisme, Editions Georgi 1977, pages 5 et 110). Battery 17 and the RF choke coil 31 as in the case of FIG. 1, the RF choke coil having an improved configuration. The remaining part of the antenna system corresponds to that in Fig. 1 and is therefore not particularly described. The RF choke coil 31 in its embodiment according to the invention consists of two paired cores 311 and 312 with different powers, which are stacked in the manner shown in the figure, and two paired windings 313 and 314. The first core 311 is the same Kind like the core 193 shown in Fig. 1 and has low losses in the long-wave range. Fig. 5 shows the frequency characteristic of the permeability jj. ' and the loss p. "of the core 311 according to the relationship for an alternating magnetic field jx = H '- j. p.", in which the complex permeability, jj.' the real part and (i "mean the imaginary part (see Fred Gardiol, Traité d'Electricité de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Volume III, Electromagnétisme, Editions Georgi 1977, pages 5 et 110).

Wie sich aus der Fig. 5 ergibt, erstreckt sich die Kennlinie der Permeabilität jx' des Kerns 311 flach bis in den Mittelwel-lenbereich und der Verlust u" erhöht sich allmählich im Mittelwellenbereich, was zu einer Spitze bei 1,5 MHz führt. Deshalb hat die Antenne, die gleichzeitig als Heizung verwendet werden kann, einen ausreichenden Antennengewinn für den Mittelwellenbereich. Der Kern 311 ergibt jedoch einen sehr geringen Verlust im Langwellenbereich, und deshalb ergibt sich eine hohe Resonanz Q aufgrund der Kapazität der Heizung und der Induktivität der Drosselspule im Langwellenbereich. Als Ergebnis ergibt sich eine Spitze in der Antennengewinn-Kennlinie. As is apparent from Fig. 5, the permeability characteristic jx 'of the core 311 extends flat to the medium wave region, and the loss u "gradually increases in the medium wave region, resulting in a peak at 1.5 MHz. Therefore the antenna, which can also be used as a heater, has a sufficient antenna gain for the medium wave range, but the core 311 gives a very low loss in the long wave range, and therefore there is a high resonance Q due to the capacity of the heater and the inductance of the inductor in the The result is a peak in the antenna gain characteristic.

Der zweite Kern 312 führt zu grossem Verlust im Langwellenbereich. Fig. 6 zeigt die Kennlinie der Permeabilität \i' und des Verlustes jj." dieser Spule in Abhängigkeit von der Frequenz. The second core 312 leads to a large loss in the long-wave range. Fig. 6 shows the characteristic of the permeability \ i 'and the loss jj. "Of this coil as a function of the frequency.

Wie sich aus der Fig. 6 ergibt, hat der Kern 312 eine sehr grosse Permeabilität bei niedrigen Frequenzen. Diese Permeabilität nimmt im Langwellen- oder Mittelwellenbereich ab, und der Verlust ji." zeigt eine Spitze bei einer Frequenz von 100 kHz oder einer etwas niedrigeren Frequenz. As can be seen from FIG. 6, the core 312 has a very high permeability at low frequencies. This permeability decreases in the long-wave or medium-wave range, and the loss ji. "Shows a peak at a frequency of 100 kHz or a slightly lower frequency.

Wenn der erste Kern 311 und der zweite Kern 312 kombiniert werden, werden die Permeabilität |j/ und der Verlust p." so verbessert, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Die Permeabilität- When the first core 311 and the second core 312 are combined, the permeability | j / and the loss p. "Are improved as shown in Fig. 7. The permeability-

Frequenz-Kennlinie erstreckt sich nämlich bis zu 1 MHz und mehr, obwohl die Permeabilität abnimmt. Gleichzeitig kann ein Verlust \l" bei einem bestimmten Wert im Langwellenbereich erhalten werden. Dadurch kann eine fast flache Kennlinie des 5 Antennengewinns vom Langwellenbereich bis zum Mittelwellenbereich erhalten werden, wie Fig. 8 zeigt. Dies ist gleichwirkend mit einer Stabantenne, wie sie üblicherweise als Kraftfahrzeugantenne verwendet wird. Somit hat bei der Antennenanlage für ein Kraftfahrzeug nach der Erfindung die Heizung m eine ausreichende Empfindlichkeit als Empfangsantenne für den Langwellenbereich und den Mittelwellenbereich. This is because the frequency characteristic extends up to 1 MHz and more, although the permeability decreases. At the same time, a loss \ l "can be obtained at a certain value in the long-wave range. As a result, an almost flat characteristic of the antenna gain from the long-wave range to the medium-wave range can be obtained, as shown in FIG. 8. This is equivalent to a rod antenna, as is usually called Thus, in the antenna system for a motor vehicle according to the invention, the heater m has sufficient sensitivity as a receiving antenna for the long-wave range and the medium-wave range.

Gemäss Fig. 4 ist die Antennenanlage nach der Erfindung mit einem Rauschfilter 34 versehen, das aus einem Kondensa-stor 32 und einer Drosselspule 33 zwischen der Wicklung 314 4, the antenna system according to the invention is provided with a noise filter 34, which consists of a capacitor 32 and a choke coil 33 between the winding 314

:r HF-Drosselspule 31 und der Batterie 17 besteht. Dieses Filter verhindert, dass von dem Kraftfahrzeug erzeugtes Rauschen auf die Antenne gegeben wird, wobei das Rauschen üblicherweise dem Stromversorgungsweg auf der Batterieseite überlagert ist. Dieses Rauschen ist insbesondere wesentlich, 20 wenn das Kraftfahrzeug einen Synchrongenerator verwendet. Das von dem Synchrongenerator erzeugte Rauschen streut mit seinen Harmonischen bis in den Langwellenbereich, und deshalb muss dieses Rauschen ausreichend eliminiert werden. : r RF choke coil 31 and the battery 17. This filter prevents noise generated by the motor vehicle from being transmitted to the antenna, the noise usually being superimposed on the power supply path on the battery side. This noise is particularly significant when the motor vehicle uses a synchronous generator. The noise generated by the synchronous generator scatters with its harmonics into the long-wave range, and therefore this noise must be eliminated sufficiently.

Der zum Eliminieren des Rauschens vorgesehene Konden-25 sator 20 ergibt jedoch nicht eine ausreichende Eliminierung des Rauschens im Langwellenbereich. Da Gleichstrom durch die Drosselspule 33 fliesst, ist es empfehlenmswert, einen Kern mit einer sehr guten Gleichstrom-Überlagerungskennlinie zu verwenden. Als Material des ersten und des zweiten Kerns 311 und 30 312 für die HF-Drosselspule 31 wird Ferrit oder Siliziumstahl verwendet. However, the capacitor 20 provided for eliminating the noise does not sufficiently eliminate the noise in the long wave range. Since direct current flows through the choke coil 33, it is advisable to use a core with a very good direct current superimposition characteristic. Ferrite or silicon steel is used as the material of the first and second core 311 and 30 312 for the RF choke coil 31.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der HF-Drossel-spule, die bei der Antennenanlage nach der Erfindung angewen-35 det wird, wobei die beiden Kerne 311 und 312 getrennt sind und die Wicklungen 313a, 313b und 314a, 314b einzeln aufgebracht sind, wodurch paarweise angeordnete, in Reihe geschaltete Drosselspulen erhalten werden. Die Windungszahlen der Wicklungen 313a, 313b und 314a, 314b sind gleich den gesam-4» ten Windungszahlen 313 und 314 gemäss Fig. 4. Bei dieser Ausführungsform ist der Raumbedarf grösser als bei der Ausführungsform nach Fig. 4. 9 shows a further embodiment of the HF choke coil which is used in the antenna system according to the invention, the two cores 311 and 312 being separated and the windings 313a, 313b and 314a, 314b being applied individually, whereby choke coils arranged in series are obtained. The number of turns of the windings 313a, 313b and 314a, 314b are equal to the total number of turns 313 and 314 according to FIG. 4. In this embodiment, the space requirement is greater than in the embodiment according to FIG. 4.

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

624794 PATENT CLAIMS

1. Antenna system in a motor vehicle using the resistance wires of an electric window heating system of the motor vehicle as an antenna, the resistance wires being connected on the one hand to the antenna connection of the radio receiver and on the other hand via an HF choke coil having a magnetic core and a pair of windings to a DC voltage source of the motor vehicle that the RF choke coil (31) has a further magnetic core (312), and the magnetization loss \ l "of the complex permeability \ i in the alternating magnetic field according to the relationship n = jx '- j. n", where \ i' is the real part of | i and \ i "the imaginary part of (i mean that the RF choke coil (31) has a maximum in the frequency range 150-275 kHz of the long waves.

2. Antenna system according to claim 1, characterized in that the windings (313,314) of the winding pair are wound together on the unit-forming first and second magnetic core (311,312).

3. Antenna system according to claim 1, characterized in that the magnetic cores (311,312) are spatially separated from each other and that the windings (313,314) of the winding pair in two series-connected and separately wound on each magnetic core (311,312)

(313a, 313b or 314a, 314b) are divided.

4. Antenna system according to claim 1, characterized in that a noise filter (34) between the RF choke coil (31) and the DC voltage source (17) is connected.

5. Antenna system according to claim 4, characterized in that the noise filter (34) consists of a capacitor (32) and a choke coil (33).