CN101223711A - 天线装置 - Google Patents

Abstract

在尤其是用于分集式运行的天线装置中设置连贯的高频导电平面(1)，可通断的阻抗(7)高欧姆地耦合到该导电平面上。为了输出天线信号，尤其是在导电平面(1)的外边缘的高欧姆位置上设置至少一个引出点(6b)。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及一种尤其适用于在汽车中进行分集式运行的天线装置，具有至少一个连贯的高频导电平面，该导电平面与周围的外壳面(Masseflche)如汽车车身绝缘。

背景技术

由EP1076375A2公开了这样的天线装置。在该文献中，具有预先给定的最小长度的边缘导体实施为低欧姆的耦合导体，该耦合导体位于可通断的各连接阻抗和低欧姆的天线信号引出点之间。

发明内容

利用权利要求1的措施，即利用至少一个可通断的、高欧姆地耦合到至少一个导电平面的连接阻抗，和位于该导电平面上、尤其是位于其外边缘中的高欧姆位置上的至少一个用于天线信号的引出点，可以改善EMV特性以及改善高频性能。在EP1076375A2中，需要通过低欧姆的耦合导体形成宽的导线结构。该宽的导线结构的缺点是需要空间，以及由此带来的与车身和其它导体的相邻，如引入热能，由此产生很强的耦合。这既降低了涉及干扰影响的EMV特性，尤其是还降低了AM性能。本发明的至少一个可通断连接阻抗的耦合以及天线信号的引出点在导电平面的外边缘中的一个高欧姆位置上与该导电平面相连，使得可以采用高欧姆的导线而不需要特殊的措施来匹配特性阻抗，也没有由此带来的信号干扰和信号损耗。高欧姆的导线可以用小的导线宽度实现，这大大减小了对空间的需要。引线的高欧姆耦合和实施以及由此带来的更小的空间需要使得在设计与此关联的汽车玻璃中或汽车玻璃上的黑色印刷时具有更多的自由度。与EP1076376A2相反，在该文献中对低欧姆的耦合导体强制要求特定的最小长度，而在本发明的天线装置的导体结构中，不再为了达到分集式效应的明显效果而需要这种长度。由此本发明的天线装置可以有利地在更小的汽车玻璃上使用。此外，天线信号的引出点和分析装置如接收装置的天线放大器之间的高欧姆引线，以及高频导电平面和至少一个连接阻抗之间的高欧姆引线可以用于影响方向特性并由此影响天线的接收电平，这使得可以有针对性地实施天线装置的分集式功能。

在从属权利要求中示出具有其它优点的实施方式。作为高频导电平面，采用尤其是车后窗玻璃的加热导体场的导体结构，或者该区域可以作为光可穿透的导电涂层施加在汽车玻璃上或汽车玻璃中，在该导电涂层中可以集成高欧姆的引线。为了将引出点高欧姆地耦合到该高频导电平面，可以在加热场的外边缘上采用加热导线，该加热导线反正具有比连接加热导线的汇流导线更高的电阻。通过尤其是垂直于通常平行排列的加热导线的附加导线，可以改善可通断的连接阻抗的匹配，并由此加强分集式效果。还可以设置多个可通断的连接阻抗和多个用于天线信号的引出点。不同的天线信号可被输入一个分集式分析单元中以进行共同的分析。

加热场还可以与另一个可能用于其它频率范围如TV、DAB的天线结构耦合，其中该耦合可以通过离散的组件和/或通过导线耦合来实现。通过该耦合，两个天线区域组合为一个共用的高频导电平面，该共用的高频导电平面尤其是在低频的AM范围如LMK范围内具有更好的天线增益。

为了将位于天线信号引出点上的阻抗与分析电路的阻抗如接收装置的天线放大器的阻抗匹配，可以设置匹配网络，尤其是在连接阻抗的不同开关状态时。

通过分析装置可以检测天线信号的强度，而且连接阻抗的开关状态根据该强度来变化。

附图说明

借助附图详细描述本发明的实施例。

图1示出根据本发明的天线装置的基本原理。

图2示出具有多个可通断连接阻抗的天线装置，

图3示出具有多个可通断连接阻抗和多个天线信号引出点的天线装置，

图4示出根据本发明具有垂直于加热场的导线的附加的天线导线的天线装置，

图5示出根据图4的具有其它天线导线以及该天线导线与加热场的导线相交的结构的天线装置，

图6示出根据图5的具有不同长度的其它天线导线的天线装置，

图7示出连接阻抗耦合到分析装置的结构，

图8至图11示出连接阻抗的不同实施方式，

图12示出加热电路和天线信号电路的分离，

图13示出多个加热场组合为一个天线装置的组合电路，

图14示出多个加热场通过可通断连接阻抗组合为一个天线装置的组合电路，

图15示出对可控连接阻抗的控制，

图16示出具有匹配电路的天线信号分析装置。

具体实施方式

图1示出根据本发明在汽车中尤其是用于UKW范围内的分集式运行的天线装置。该天线装置包括连贯的高频导电平面1，该导电平面由汽车玻璃中或汽车玻璃上、尤其是车后玻璃或导电涂层上的加热场的水平或垂直导线组成，该汽车玻璃例如是金属蒸镀的光可穿透的汽车玻璃或夹层结构。边缘，即高频导电平面1的外边缘与包围该高频导电平面的外壳面如汽车车身4绝缘。在图4所述的实施例中，高频导电平面1实施为矩形；当然也可以在汽车玻璃上或汽车玻璃中实施为梯形或其它形状。

高欧姆的引线22用于将高频导电平面1或用于天线信号的引出点6b与连接的分析装置如接收装置的天线放大器2耦合，所述的高欧姆在下面是指高于10欧姆的值，例如对于同轴电缆的特性阻抗Z0来说是50欧姆或75欧姆。同样，这样的高欧姆引线22也设置在高频导电平面1和连接阻抗7之间。连接阻抗7实施为可以通断。引入点6b的参考点、即地8是汽车车身4或汽车电池的负极的自反馈。通过可通断的连接阻抗7的高欧姆(高的特性阻抗Z0)耦合22，影响了天线的方向特性并由此影响天线的接收电平，从而实现了天线的分集式功能。引出点6b合适的在其四周具有位于车身4上或者位于单独的环绕的实心导线上的实心端子6a，该实心导线例如位于黑色印刷范围内。

在根据图1的实施例中，低欧姆的边缘导体10a以汇流排5的形式存在，该边缘导体分别在加热场1的彼此平行的导线1a的末端与该导线连接。向该汇流排5中输入加热功率，该加热功率在高欧姆的导线(＞10欧姆)1a中产生热量以融化和除去汽车玻璃上的冰。用于天线信号的引出点6b优选设置在高频导电平面1的外边缘中的高欧姆位置上。连接阻抗7高欧姆地耦合到高频导电平面1，通过该连接阻抗的高欧姆引线22和/或通过耦合到导电平面1的高欧姆位置。如图1所示，与EP1076375A2相反，引出点6b以及连接阻抗7都高欧姆地耦合到高欧姆的边缘导线10b。为了使分集式效应的效果更为明显，引出点6b与连接阻抗7的耦合明显分开。这在图1中这样来实现，连接阻抗7的耦合在导电平面的相对的边缘导线10b上进行。但是既不需要λ/10(λ＝天线信号的波长)的最小距离，也不需要象在EP1076375A2中那样的低欧姆耦合导线。高频导电平面1的边缘导线10a和10b可以是加热场的一部分，也可以是导电表面的边框。

在图2中设置两个可通断的连接阻抗7，其中一个连接阻抗通过其高欧姆的引线22连接到位于低欧姆边缘导线10a上的连接点6c，另一个连接阻抗通过其同样高欧姆的引线22连接到高欧姆的边缘导线10b。

图3示出4个可通断的连接阻抗7，这些连接阻抗设置在导电平面1的4个角12上。天线信号只能在一个引出点6b引出。

除了加热场的导线1a之外，还设置附加的天线导线13a(图4)，必要时还设置其它天线导线13b(图5)，这些天线导线垂直于加热场的导线1a。附加的天线导线13a通常用于加强天线的作用。本发明的其它天线导线13b比附加天线导线13a更靠近连接阻抗，而且其它天线导线13b优选用于匹配连接阻抗7并有助于改善连接阻抗的开关作用，由此增大分集式功能。在此，加热场的水平平行的导线1a完全与垂直排列的附加天线导线13b电气连接(图5的子视图B)，或者垂直的附加天线导线13a在其与加热场的水平排列的导线1a相交的区域中留下空隙(图5的子视图A)。通过电气中断实现了高频的电容式耦合。其它天线导线13b的数量(偶数和奇数)以及位置(位于附加天线导线13a之内和/或之外)是可以自由选择的。优选地，对称的布置是值得推荐的。图5的实施方式的替换在图6中示出，在图5中垂直的其它天线导线13b从加热场的上边缘一直贯穿到加热场的下边缘。在图6中，垂直的其它天线导线13b只占据加热场宽度的一部分长度，由此还只与加热场的水平排列的导线1a的一部分高频地接触。

连接阻抗7与边缘导线10a或10b的耦合既可以像在迄今为止的实施例中那样通过直接的短连接22进行，即连接阻抗7通过高欧姆的引线连接到导电平面的连接点位于连接阻抗7附近，或者通过较长的导线10c进行，该导线实施为电缆或者通过极为不同的导线结构设置在玻璃上或玻璃中(图7)。较长的导线10c优选与边缘导线10b平行，由此可以实现附加的电容式耦合。较长的导线10c还可以实施为短截线，即与导电平面1的连接既在连接阻抗7的附近进行，又在导线10c的断开末端进行。导线10c可以像光可穿透的导电涂层或者加热场的导线和高欧姆的用于耦合的引线22那样铺设在玻璃表面上，或者设置在玻璃接头中。导线10c和引线22可以作为导电涂层设置在玻璃表面中或玻璃表面上，其中导线10c和引线22通常具有高于导电平面1的传导性。它们的电阻或特性阻抗Z0可以通过导线宽度来调节。对于导电较差的表面，尤其是在具有光可穿透性时，具有高的特性阻抗的高欧姆的导线10c和22或者通过导电性较差的表面的结构构成，或者通过由其它材料制成的导体构成，尤其是在玻璃表面的不可见的边缘区域中。

连接阻抗7可以按照不同的方式实施。图8示出连接阻抗17，其通过场效应晶体管16和在端子9与11之间的对应的接通信号15提供对应的连接阻抗以用于连接到引线22。图9示出具有二极管-阻抗网络的实施方式。根据不同的控制信号15，二极管24之一导通或截止，从而分别有一个阻抗17接入到输出端子9和11之间。图10示出电容二极管16，其将取决于控制电压15的电容分别与一个阻抗Z串联。图11示出图10的阻抗Z作为导体的实施方式，该导体在端子9和11中结束。利用该实施方式可以通过导线变换事后构成阻抗。不是在这些实施例中示出的所有连接阻抗7都需要实施为可控。还可以连接一个或多个具有固定值的连接阻抗7。除了无损耗的可通断阻抗之外还可以设置有损耗的阻抗。

为了将加热电路与天线信号电路分开，在加热电流引入线路中接入低通滤波器13，例如按照扼流圈的形式(图12)。

对于根据图13的多个彼此分离的加热场来说，这些加热场通过按照离散的高频导电部件19形式的耦合和/或通过导线耦合组合成一个共用的高频导电平面。为了实现导线耦合，采用加热场的导线或者附加导线结构和其它导线结构以及必要时位于彼此分开的加热场之间的导线结构。用于其它频率范围如TV范围的附加的天线结构也可以这样耦合，以便将高频导电平面尤其是扩大到用于较低的频率范围，如LMK，并改善天线增益。

根据14，代替离散的部件19，还可以采用可通断的连接阻抗7来将多个加热场与附加的天线结构耦合。

图15示出根据天线信号的强度对可通断连接阻抗7的控制。为此在天线分集式分析装置25中就信号强度对在引出点6b引出的天线信号进行分析，该天线信号在由天线放大器2放大之后输入接收装置24。在出现接收干扰如场强中断时，天线分集式分析装置25向阻抗网络27提供开关信号26，接着该开关信号由并非事先接入的阻抗如Z2而不是Z1传递给放大器28，该放大器通过高欧姆的引线22高欧姆地耦合到导电平面1。阻抗网络27与放大器28一起形成可通断的连接阻抗7。随着另一个阻抗Z...的通断，连接阻抗7这样改变，使得在天线分集式的含义下在引出点6b上出现另一个天线信号。如果该另一个天线信号的强度足够高，则保持新接入的阻抗值。否则分集式分析装置一直继续开关过程，直到出现足够强度的天线信号为止。从而所选择的开关状态在天线分集式的含义中与降低天线信号的强度相反地作用。

为了将在不同的开关状态和不同的连接阻抗时在引出点6b上出现的阻抗与接收装置24的输入阻抗相匹配，根据图16设置匹配网络29，该匹配网络连接在天线放大器2之前。该匹配网络29优选可以由分集式分析装置25控制，由此对于每个所选择的连接阻抗7来说都可以通过匹配网络29进行相应的阻抗匹配。引向一个或多个连接阻抗7以及引向匹配网络29的控制导线可以作为单独的导线或者电缆设置，或者通过相应的玻璃涂层实施。

根据本发明的天线装置可用于后窗玻璃以及侧窗玻璃。除了目前示出的用作UKW天线之外，本发明的天线装置可用于不同的其它频率范围和服务，如用于AM，DAB，TV，DVB-T，以及与其它分集式方法组合使用，如DDA(Digital Directive Antenna，数字定向天线)。

Claims (19)

1.一种在汽车中尤其是用于分集式运行的天线装置，具有以下特征：

至少一个连贯的高频导电平面(1)，该导电平面与周围的外壳面(4)，例如汽车车身绝缘，

至少一个可通断的连接阻抗(7)，该连接阻抗高欧姆地耦合到所述至少一个导电平面(1)，

在该导电平面(1)上、尤其是在该导电平面的外边缘中的高欧姆位置上的用于天线信号的至少一个引出点(6b)。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述高频导电平面(1)通过施加在汽车玻璃上或汽车玻璃中的光可穿透的导电涂层实现。

3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，所述高频导电平面(1)通过施加在汽车玻璃上或汽车玻璃中的加热场的导线(1a)实现。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线装置，其特征在于，在用于天线信号的至少一个引出点(6b)和至少一个分析装置(2)之间，以及在所述高频导电平面(1)和至少一个连接阻抗(7)之间设置高欧姆的引线(22)。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置的方向特性以及由此分集式功能可以通过可通断的连接阻抗(7)和高欧姆的引线(22)调节。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线装置，其特征在于，所述至少一个连接阻抗(7)高欧姆地耦合到高频导电平面(1)是通过加热场的导线(1a)或与加热场的该导线(1a)连接的汇流排(5)以及高欧姆的引线(22)进行的。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线装置，其特征在于，天线信号的引出点(6b)设置在加热场的位于外边缘的尤其是高欧姆的导线(1a)上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的天线装置，其特征在于，设置尤其是垂直于加热场的导线(1a)的附加的天线导线(13a，13b)，而且该附加的天线导线用于影响并在必要时加强天线作用和分集式效果和/或用于将连接阻抗(7)与所述导电平面(1)或导电平面的连接点匹配。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其特征在于，所述垂直于导线(1a)的附加导线(13a，13b)至少部分地从加热场的上边缘延伸到加热场的下边缘，并且至少部分地在相交点与加热场的导线(1a)电气连接或者断开，使得达到电容耦合。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的天线装置，其特征在于，在一个可通断的连接阻抗(7)和与高频导电平面(1)的耦合之间设置位于汽车玻璃上或汽车玻璃中的导线结构(10c)，或者设置电缆。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的天线装置，其特征在于，所述至少一个可通断的连接阻抗(7)通过可电子控制或可通断的阻抗值按照离散组件、即导体实现，或者通过由电压控制的有源组件如二极管和/或电容二极管实现。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的天线装置，其特征在于，所述高欧姆的引线(22)和耦合通过位于汽车玻璃上或汽车玻璃中具有相应的电阻或导体宽度的导电涂层实现。

13.根据权利要求4至12中任一项所述的天线装置，其特征在于，为了实现高欧姆的引线(22)，所述导电平面(1)的受到光穿透性限制的电导通过导电平面(1)中的相应结构和/或相应的材料来改变。

14.根据权利要求4至12中任一项所述的天线装置，其特征在于，所述高欧姆的引线(22)通过尤其是在汽车玻璃的不可见的边缘区域中的附加导线或导电涂层来实现。

15.根据权利要求3至14中任一项所述的天线装置，其特征在于，为了去掉天线结构与加热场的加热电路之间的耦合而在加热电路中设置低通滤波器(13)。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的天线装置，其特征在于，如果存在多个彼此分离的加热场，则这些加热场通过离散组件的耦合和/或通过导线耦合而组合为一个共用的高频导电平面(1)，其中由加热场的导线或者附加导线来实现所述导线耦合。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的天线装置，其特征在于，在至少一个加热场用作天线结构以及存在另一个天线结构时，这些天线结构通过离散组件(19)的耦合和/或通过导线耦合而组合为一个共用的高频导电平面(1)，其中由加热场的导线(1a)或者附加导线来实现所述导线耦合。

18.根据权利要求17所述的天线装置，其特征在于，设置分析装置(25)，该分析装置检测天线信号的强度，该分析装置(25)根据各天线信号的强度在天线分集的含义下改变连接阻抗(7)的开关状态，使得与该天线信号的强度下降相反地作用。

19.根据权利要求18所述的天线装置，其特征在于，用于天线信号的引出点(6b)与匹配网络(29)连接，该匹配网络用于在连接阻抗(7)的开关状态不同时将位于引出点(6b)的阻抗与接收装置(24)的阻抗匹配，其中该匹配网络(29)可由分析装置(25)控制。

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