-
Diese
Erfindung betrifft Funkfrequenzantennensysteme (RF-Antennensysteme),
die an einem Fahrzeugfenster befestigt sind.
-
Mit
der zunehmenden Entwicklung von Kommunikationsvorrichtungen und
der wachsenden Vielzahl derartiger Vorrichtung hat sich ein steigender Bedarf
entwickelt, um zugehörige
Antennen in Bereichen anzuordnen, die die Leistung der Kommunikationsvorrichtungen
verbessern. Bei Kraftfahrzeugen beschränken ästhetische Belange und auch,
daß die Sicht
der Fahrzeuginsassen nicht behindert wird, den Bereich gewünschter
Stellen für
Antennen weiter. Typische Kommunikationsvorrichtungen, die nun in
vielen Fahrzeugen angebracht werden, umfassen AM-/FM-Radios, Mobilfunktelefone
und ferngesteuerte schlüssellose
Fahrzeugzugangssysteme. Es ist auch beabsichtigt, daß Fahrzeugfernstartsysteme
in naher Zukunft in den Markt eingeführt werden.
-
Allgemein
umfassen herkömmliche
ferngesteuerte schlüssellose
Zugangssysteme eine Innenantenne, um Funkwellen zu empfangen, die
das System anweisen, das Fahrzeug zu sichern oder zu entsichern.
Das Modul für
schlüssellosen
Zugang ist gewöhnlich
unter dem Armaturenbrett im Fahrgastraum oder an anderen Stellen
in dem Fahrzeug angeordnet. Typischerweise haben diese Systeme eine
zufriedenstellende Leistung ergeben, jedoch ist der Empfang des
Fahrzeugsicherungssignales/des Fahrzeugentsicherungssignales infolge
einer Dämpfung des
Signales durch den dazwischenliegenden Fahrzeugaufbau beschränkt. Zusätzlich tritt
ein aussetzender Empfang des Sicherungs-/Entsicherungssignales abhängig von
der Richtung, aus der das Signal gesendet wird, infolge von Unterschieden
der Größe des Fahrzeugaufbaues
auf, der zwischen der Signalquelle und der Innenantenne liegt. Beispielsweise
ist es möglich,
daß das
schlüssellose
Zugangssystem auf ein Signal, das von einem Ort in der Nähe des hinteren
Kotflügels
gesendet wird, nicht anspricht, aber auf ein Signal, das von einem
Ort in der Nähe der
Fahrerseitentür
gesendet wird, anspricht. Ein aussetzender oder inkonsistenter Betrieb
ist aufgrund der Gefahr einer Kundenunzufriedenheit unerwünscht.
-
Eine
Alternative zur Befestigung einer Antenne in dem Fahrgastraum besteht
darin, die Antenne in der Windschutzscheibe zu befestigen. Herkömmlich sind
Mast- oder Peitschenantennen dazu verwendet worden, Funkwellen von
einem Kraftfahrzeug zu empfangen und zu senden. In letzter Zeit
sind Dünnfilmantennen,
die an einem Fahrzeugfenster befestigt sind, entwickelt worden (siehe
DE 23 01 291 C3 ,
U. S. Patent Nr. 5,083,135, U.S. Patent Nr. 5,528,314 und U.S. Patent
Nr. 5,739,794). Die Dünnfilmantennen
haben das Erfordernis für
Mast- oder Peitschenantennen für
VHF- und UHF-Empfang beseitigt.
-
Das
U.S. Patent Nr. 5,083,135, das am 21. Januar 1992 erteilt wurde,
beschreibt eine transparente Filmantenne für ein Fahrzeugfenster in der Form
eines "T" mit einem horizontal
länglichen
Hauptelement, das von dem oberen horizontalen Rand des Fensters
beabstandet und parallel zu diesem angeordnet ist, und einem vertikal
länglichen
Impedanzanpassungselement, das sich von der Mitte des Hauptelementes
das Fenster abwärts
erstreckt. Ein Nachteil in Verbindung mit Filmantennen, bei denen sich
die Elemente in den Hauptsichtbereich der Windschutzscheibe erstrecken,
ist der Einfluß auf das
Fahrzeugaussehen, der bewirkt wird, wenn Sonnenlicht von der Oberfläche der
Windschutzscheibe reflektiert wird. Das Sonnenlicht kann einen Schimmereffekt
in dem Bereich der Windschutzscheibe bewirken, in dem die Filmantenne
eingebettet ist.
-
Die
U.S. Patent Nrn. 5,528,314, das am 18. Juni 1996 erteilt wurde,
und 5,739,794, das am 14. April 1998 erteilt wurde, sehen verbesserte
Filmantennen (die als Solar-Ray-Antennen bezeichnet sind) vor, die
das Aussehen des Fahrzeugs nicht verschlechtern. Beide Solar-Ray-Antennen
umfassen ein horizontal längliches
Hauptelement, das von dem oberen horizontalen Rand des Fensters
beabstandet und parallel zu diesem angeordnet ist. Jede Antenne umfaßt ein Impedanzanpassungselement,
das mit dem Hauptelement gekoppelt ist und sich so auswärts erstreckt,
daß es
von dem Rand der Fensteröffnung
beabstandet ist, um so eine Schlitzübertragungsleitung zu bilden.
Die Impedanzanpassungselemente umschließen oder besetzen daher nahezu die
gesamte Windschutzscheibe mit der Ausnahme eines Streifens über den
oberen Teil in dem Bereich, der normalerweise getönt ist.
-
Ein
Fahrzeug, das eine Solar-Ray-Antenne zum AM-/FM-Empfang verwendet,
schließt
aufgrund einer physikalischen Überlagerung
die Verwendung einer herkömmlichen
Filmantenne für
ein schlüsselloses
Fahrzeugzugangssystem aus. Die Solar-Ray-Antenne umfaßt praktisch
die gesamte Windschutzscheibe außer den getönten Bereich an der Oberseite.
Ein schlüsselloses
Fahrzeugzugangssystem, das eine herkömmliche Filmantenne verwendet, die
in dem getönten
Bereich der Windschutzscheibe angeordnet ist, würde ein vertikales Impedanzanpassungselement
erfordern, das sich in das Impedanzanpassungselement der Solar-Ray-Antenne erstrecken
würde.
Wenn das Solar-Ray-Impedanzanpassungselement auf der Windschutzscheibe
in eine niedrigere Position verschoben wird, um so eine physikalische Überlagerung
mit der Antenne für
das schlüssellose
Zugangssystem zu vermeiden, wird das Aussehen des Fahrzeugs infolge
des Schimmereffektes des Windschutzscheibenbereiches mit der Filmantenne
verschlechtert, die mit dem Rest der Windschutzscheibe einen Kontrast
bildet.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Funkfrequenz-Filmantenne
zu schaffen, die vollständig
in dem getönten
Bereich einer Windschutzscheibe und ggf. zusammen mit einer Radioantenne in
oder auf der Windschutzscheibe angeordnet sein kann.
-
Zur
Lösung
der Aufgabe ist eine Fahrzeugfensterantenne zum Empfang von elektromagnetischen
Funkwellen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Das Fahrzeug
weist einen Metallaufbau auf, der eine Öffnung mit einer darin angeordneten
Fensterscheibe bildet. Die Fensterscheibe weist einen oberen Bereich
und einen im wesentlichen horizontalen oberen Rand auf, der an den
Metallaufbau angrenzt. Die Antenne besteht aus einem elektrisch
leitenden Material, das an der Fensterscheibe befestigt ist. Die
Antenne umfaßt
ein horizontal längliches
Hauptelement, das parallel zu dem oberen Randabschnitt des Fensters
angeordnet und von diesem beabstandet ist. Das Hauptelement umfaßt einen
oberen Rand und einen unteren Rand. Der untere Rand ist mit einem
sich abwärts
erstreckenden Verbindungselement verbunden. Der untere Abschnitt
des Verbindungselementes ist mit einem Zusatzelement elektrisch
verbunden, das einen oberen Rand aufweist, der unter dem Hauptelement
um eine Größe beabstandet
ist, die ausreichend ist, daß mit diesem
keine wesentliche Kopplung gebildet wird.
-
Die
vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf
die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
-
1 ein
Fahrzeug zeigt, das ein mit einer Antenne gemäß der Erfindung versehenes
Fenster aufweist,
-
2 eine
Detailansicht einer Fahrzeugwindschutzscheibe zeigt, die mit einer
Antenne gemäß der Erfindung
versehen ist,
-
3 eine
gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
-
4 eine
Ausführungsform
der Erfindung zeigt, die mit Leitungsbändern ausgebildet ist, und
-
5 eine
Ausführungsform
der Erfindung zeigt, die mit Leitungsbändern ausgebildet ist, die
in einem offenen Kreis enden.
-
Die
vorliegende Ausführungsform
der Erfindung ist als eine kleine Hochfrequenzantenne für ein ferngesteuertes
schlüsselloses
Fahrzeugzugangssystem konfiguriert, das bei 315 MHz mit einer Wellenlänge von
952 mm arbeitet. Die Prinzipien der Erfindung erstrecken sich jedoch
auf Antennen, die für andere
Fahrzeugsysteme konstruiert sind, wie beispielsweise elektronisches
Gebührensystem,
Mobilfunk, GPS, GMS und PCS. Die Antenne ist vorzugsweise in dem
oberen getönten
Bereich der Fahrzeugwindschutzscheibe angeordnet, obwohl andere
Stellen an einem Fahrzeugfenster auch durch den Schutzumfang der
Erfindung umfaßt
sind. Das Fahrzeug umfaßt
bei der bevorzugten Ausführungsform
zusätzlich
zu einer oder mehreren Hochfrequenzantennen eine Solar-Ray-Antenne
zum AM-/FM-Empfang. Die Solar-Ray-Antenne erstreckt sich über einen
wesentlichen Anteil des Hauptsichtbereiches der Fahrzeugwindschutzscheibe,
wobei die möglichen
Stellen für
Hochfrequenzantennen beschränkt
sind.
-
In 1 ist
eine Fahrzeugkarosserie 10 gezeigt, die eine Fensterantenne 16 für ein schlüsselloses
Zugangssystem umfaßt.
Die Fahrzeugkarosserie 10 besteht aus einem elektrisch
leitenden Metall, wie beispielsweise Stahl oder Aluminium, und besitzt
ein Fenster, das durch einen Karosseriefensterrand 11 definiert
ist. Eine Fensterscheibe 12 überlappt den Karosseriefensterrand 11 um
seinen Umfang, um eine Windschutzscheibe für die Fahrzeugkarosserie 10 zu
bilden. Die Windschutzscheibe 12 ist vorzugsweise eine
laminierte Standardwindschutzscheibe für Kraftfahrzeuge, die aus zwei
Glaslagen mit einer dazwischenliegenden thermoplastischen Lage oder
Polyvinylbutyrallage besteht.
-
In 2 ist
ein detaillierter Schnitt der Windschutzscheibe 12 gezeigt.
Die Windschutzscheibe 12 kann optional mit einem sich in
Längsrichtung
erstreckenden getönten
Bereich 14 über
den oberen Teil versehen sein. Dieser getönte Bereich 14, der
gewöhnlich
bei Windschutzscheiben zur Lichtverringerung und zum Blendschutz
verwendet wird, kann bei dieser Erfindung vorteilhafterweise dazu
verwendet werden, um die Antenne weniger sichtbar zu machen. Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Fensterantenne 16 in
dem getönten Bereich 14 der
Windschutzscheibe 12 angeordnet gezeigt. Zum Empfang von
AM-/FM-Signalen ist eine Solar-Ray--Antenne 30 in dem Hauptsichtbereich
der Windschutzscheibe 12 befestigt. Vor der Beschreibung
der Fensterantenne 16 wird zuerst die Solar-Ray-Antenne 30 kurz
beschrieben.
-
Die
Solar-Ray-Antenne 30, die wie in dem U.S. Patent Nr. 5,528,314
beschrieben konfiguriert ist, ist im wesentlichen in dem Hauptsichtbereich
der Windschutzscheibe 12 angeordnet gezeigt. Die Solar-Ray-Antenne 30 besteht
aus einem elektrisch leitenden Material, das an der Windschutzscheibe 12 befestigt
ist. Die Solar-Ray-Antenne 30 ist eine Planare Antenne
mit im wesentlichen konstanter Dicke, womit ihre Empfangs- und Strahlungseigenschaften durch
ihre Planare Form stark beeinflußt sind. Die Antenne 30 kann
aus zwei Grundelementen bestehend beschrieben werden: einem Hauptelement 32 und
einem Impedanzanpassungselement 34. Das Hauptelement 32 ist
in dem getönten
Bereich 14 der Windschutzscheibe 12 zentral angeordnet.
Das Hauptelement 32 besitzt eine im wesentlichen rechtwinklige
Form und ist im wesentlichen parallel zu dem horizontalen oberen
Abschnitt des Karosseriefensterrandes 11 angeordnet und
von diesem beabstandet. Das Impedanzanpassungselement 34 bedeckt
im wesentlichen die gesamte Windschutzscheibe 12 unterhalb
des getönten
Bereiches 14 und somit den größten Teil oder den gesamten
Hauptsichtbereich der Windschutzscheibe 12.
-
Die
Fensterantenne 16 für
das schlüssellose Zugangssystem
besteht aus einem elektrisch leitenden Material, das an der Windschutzscheibe 12 befestigt
ist. Geeignete leitende Materialien umfassen nicht transparente
Filme und Frittenmaterial, wie beispielsweise Silber und Glas. Alternativ
dazu kann die Antenne 16 aus transparenten leitfähigen Einzel- oder
Mehrlagenfilmen bestehen, wie beispielsweise durch Indium-Zinn-Oxid
oder Lagen aus Silber und Titandioxid vorgesehen ist, die für sichtbares
Licht im wesentlichen transparent und elektrisch leitend sind, wobei
sie vorzugsweise einen Schichtwiderstand von 4 Ohm pro Quadrat oder
weniger aufweisen. Der Schutzumfang der Erfindung ist nicht auf
die vorher erwähnten
leitenden Materialien begrenzt, sondern es kann ein beliebiger Materialfilm
mit geeigneter Transparenz und Leitfähigkeit verwendet werden, um die
Antenne 16 zu bilden. Die grundsätzliche Anforderung für das leitende
Material besteht darin, für
die elektrischen Ströme
eine ausreichende Leitfähigkeit vorzusehen,
die entlang der Ränder
der Elemente fließen.
Bei einem gegebenen Schichtwiderstand ändert sich diese Leitfähigkeit
mit der Breite des Materialstreifens, der Strom leitet. Optisch
transparente Materialien besitzen im allgemeinen größere Schichtwiderstände und
müssen
daher breiter sein, aber ihre Transparenz erlaubt, daß die breiteren
Elemente auf einem Fenster ohne Beschränkung des Fenstersichtbereiches
angeordnet werden können.
Die Materialien mit niedrigerem Schichtwiderstand, wie beispielsweise
das oben erwähnte
Frittenmaterial, sind im allgemeinen für sichtbares Licht nicht transparent, und
aus diesen hergestellte Fensterantennenelemente müssen daher
schmaler gemacht oder an dem Rand der Windschutzscheibe 12 angeordnet
werden, um so die Sichtbarkeit durch das Fenster nicht zu beeinflussen.
-
In 3 ist
eine vergrößerte Ansicht
der Antenne 16 gezeigt. Die Antenne 16 ist eine
planare Antenne, womit ihre Empfangs- und Strahlungseigenschaften
durch ihre planare Form stark beeinflußt sind. Die Antenne 16 kann
aus drei Grundelementen bestehend beschrieben werden: einem Hauptelement 18,
einem Verbindungselement 20 und einem Zusatzelement 22.
Das Verbindungselement 20 und das Zusatzelement 22 sehen
kombiniert die Funktion des Impedanzanpassungselementes von Antennen nach
dem Stand der Technik vor. Bei herkömmlichen Fensterantennen ist
das Impedanzanpassungselement ein vertikal längliches Element, das an dem Zentralabschnitt
des unteren Randes des Hauptelementes befestigt ist. Eine Antenne,
die bei der vorliegenden Anwendung eine derartige Konfiguration
verwendet, würde
sich abwärts
in den Hauptsichtbereich der Windschutzscheibe erstrecken und sich
physikalisch mit dem Impedanzanpassungselement der Solar-Ray-Antenne überlagern.
Bei der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
sieht die Kombination des Verbindungselementes 20 und des
Zusatzelementes 22 eine flächeneffiziente Ersetzung des
Impedanzanpassungselementes nach dem Stand der Technik vor. Durch
Beibehaltung annähernd
desselben Umfangs für
die Kombination, wie er für
das Impedanzanpassungselement nach dem Stand der Technik erforderlich
wäre, und
durch Ausdehnung des Zusatzelementes 22 seitwärts anstatt
abwärts, wird
annähernd
dieselbe Antennenimpedanz erzielt, während weniger vertikale Länge für die Antenne 16 erforderlich
ist. Ähnlich
zu dem Impedanzanpassungselement nach dem Stand der Technik verhält sich
das mit dem Zusatzelement 22 kombinierte Verbindungselement 20 bezüglich der
Fahrzeugkarosserie 10 als ein kur zer invertierter Monopol.
Die Impedanz der Antenne 16 ist durch Einstellen der gegenwärtigen Weglänge (Außenumfang
der Elemente 20 und 22) der Kombination des Verbindungselementes 20 und
des Zusatzelementes 22 abgestimmt. Die Kombination weist
eine zugehörige
Impedanz auf, die hauptsächlich
als eine Funktion der gegenwärtigen
Weglänge
variiert. Durch Befestigung des Verbindungselementes 20 und
des Zusatzelementes 22 an dem Hauptelement 18 werden
ihre jeweiligen Impedanzen im wesentlichen parallel kombiniert und
erscheinen als Gesamtimpedanz für
die Antenne 16 zwischen dem Einspeisepunkt und dem Erdungspunkt.
-
Das
Hauptelement 18 besitzt eine Außenform und Orientierung ähnlich dem
Hauptelement des beschriebenen U.S. Patentes Nr. 5,083,135. Das Hauptelement 18 ist
im wesentlichen parallel zu dem oberen horizontalen Abschnitt der
Karosseriefensterleiste 11 angeordnet und von diesem beabstandet. Das
Hauptelement 18 ist im wesentlichen rechtwinklig, obwohl
seine horizontalen Ränder
einer geringen Krümmung
des oberen horizontalen Abschnittes der Karosseriefensterleiste 11 folgen
können
und seine Ecken aus Gründen
eines besseren Aussehens abgerundet sein können. Zusätzlich ist es, da der größte Teil
der elektrischen Ströme,
die in dem Hauptelement 18 fließen, nahe seiner Außenränder vorliegt, nicht
erforderlich, daß das
Hauptelement 18 über
die gesamte Fläche
in seinen Außenabmessungen
kontinuierlich sein muß.
Das Hauptelement 18 ist ein abgestimmtes Element mit einer
wirksamen horizontalen Länge
eines ungeradzahligen Ganzzahligen von einem Viertel der Wellenlänge, auf
die es abgestimmt ist.
-
Das
Hauptelement 18 weist bei der abgestimmten Wellenlänge einen
Blindwiderstand von Null auf. Bei der gegenwärtig bevorzugten Ausfüh rungsform
ist die Antenne 16 zum Empfang eines 315 MHz Signales konstruiert,
das ein ferngesteuertes schlüsselloses
Zugangssystem für
ein Fahrzeug steuert. Das Hauptelement 18 ist auf eine
Wellenlänge
von 952 mm entsprechend der Betriebsfrequenz abgestimmt und weist
somit eine wirksame horizontale Länge von etwa 238 mm auf. Wie
bei der Antenne des U.S. Patentes Nr. 5,083,135 hat sich herausgestellt,
daß die
physikalische Länge
des Hauptelementes 18 bei Resonanz etwas kürzer als
ein gemessenes Viertel der tatsächlichen
Signalwellenlänge
ist. Das beschriebene Patent umfaßt eine detaillierte Beschreibung
der Kopplungseffekte, die die verringerte Länge des Hauptelementes 18 bewirken.
Bei der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
hat sich herausgestellt, daß das
Hauptelement 18 gut mit einer tatsächlichen horizontalen Länge von
152 mm und einer vertikalen Breite von 12,7 mm arbeitet. Das Hauptelement 18 ist
unter dem oberen horizontalen Abschnitt des Karosseriefensterrandes 11 ideal
um einen Abstand beabstandet, der eine maximale Signalverstärkung vorsieht,
aber es ist möglich,
daß an diesem
Abstand Abstriche gemacht werden können, um andere Vorteile für eine bestimmte
Fahrzeugkonstruktion zu erhalten, wie unten beschrieben ist. Bei der
gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
ist das Hauptelement 18 vorzugsweise um 6,4 mm von dem
oberen horizontalen Abschnitt des Karosseriefensterrandes 11 beabstandet,
obwohl ein Abstand in dem Bereich von 4,76 mm bis 15,9 mm auch geeignet
ist.
-
Das
Verbindungselement 20 besteht vorzugsweise aus einem länglichen
Streifen oder Band und ist im wesentlichen rechtwinklig zu dem Hauptelement 18 angeordnet.
Das Verbindungselement 20 ist mit dem Zentralabschnitt
des unteren Randes des Hauptelementes 18 elektrisch verbunden,
wobei es sich von diesem abwärts
erstreckt. Obwohl bei der gegen wärtig
bevorzugten Ausführungsform
das Verbindungselement 20 mit dem Zentralabschnitt des Hauptelementes 18 elektrisch
verbunden ist, liegt es im Schutzumfang der Erfindung, das Verbindungselement
entlang anderer Abschnitte des unteren Randes des Hauptelementes 18 zu
verbinden. Die Länge des
Verbindungselementes 20 ist so gewählt, um Übertragungskopplungseffekte
zwischen dem Hauptelement 18 und dem Zusatzelement 22 zu
minimieren. Bei der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
ist eine Länge
von vorzugsweise 50,8 mm verwendet. Da der größte Teil der elektrischen Ströme, die
in dem Verbindungselement 20 fließen, in der Nähe seiner
Außenränder auftritt,
ist es nicht erforderlich, daß das
Verbindungselement 20 über
die gesamte Fläche
in seinen Außenabmessungen
kontinuierlich sein muß.
Um die Herstellung zu vereinfachen, wird das Verbindungselement 20 vorzugsweise aus
demselben Material mit demselben Prozeß wie das Hauptelement 18 hergestellt.
-
Das
Zusatzelement 22 besteht vorzugsweise aus einem Streifen
oder Band, das sich von dem Verbindungselement 20 erstreckt
und aus dem gleichen Material mit dem gleichen Prozeß hergestellt
ist. Das Zusatzelement 22 ist im wesentlichen horizontal länglich mit
einem oberen Abschnitt 24, der mit dem unteren Abschnitt
des Verbindungselementes 20 verbunden ist, wobei es sich
von diesem im wesentlichen gleichermaßen in Richtung jeder Seite
erstreckt. Obwohl bei der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
das Zentrum des oberen Abschnittes des Zusatzelementes 22 mit
dem unteren Abschnitt des Verbindungselementes 20 elektrisch
verbunden ist, liegt es im Schutzumfang der Erfindung, dieses mit
anderen Stellen entlang des oberen Randes des Zusatzelementes 22 an
dem unteren Abschnitt des Verbindungselementes 20 zu verbinden. Der
Winkel, unter dem das Zusatzelement 22 mit dem Verbindungsele ment 20 verbunden
ist, ist so gewählt,
um Übertragungskopplungseffekte
zwischen dem Hauptelement 18 und dem Zusatzelement 22 zu minimieren.
Der untere Rand des Zusatzelementes 22 ist um einen ausreichenden
Abstand von dem Impedanzanpassungselement 34 der Solar-Ray-Antenne
beabstandet, um so Übertragungskopplungseffekte
zwischen dem Zusatzelement 22 und dem Impedanzanpassungselement 34 zu
minimieren. Bei der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
wird ein Abstand von vorzugsweise 19,0 mm beibehalten, obwohl ein
Abstand von etwa 12,8 mm zulässig
ist. Da der größte Teil
der elektrischen Ströme,
die in dem Zusatzelement 22 fließen, nahe seinen Außenrändern auftritt,
ist es nicht erforderlich, daß das
Zusatzelement 22 über
die gesamte Fläche
in seinen Außenabmessungen
kontinuierlich sein muß.
Um die Herstellung zu vereinfachen, wird das Zusatzelement 22 vorzugsweise
aus demselben Material mit demselben Prozeß wie das Verbindungselement 20 hergestellt.
-
Die
Fensterantenne 16 wird vorzugsweise an einem Einspeisepunkt 25 eingespeist,
der entlang des oberen Randes des Hauptelementes 18 und
vorzugsweise annähernd
zentriert entlang des oberen Randes des Hauptelementes 18 angeordnet
ist. Die Fensterantenne 16 kann auch über eine Einspeisevorrichtung 29 eingespeist
werden, die sich von dem oberen Rand aufwärts erstreckt. Die Einspeisevorrichtung 29 umfaßt beliebige
Einspeiseanordnungen, wie in dem U.S. Patent Nr. 5,528,314 und dem
U.S. Patent Nr. 5,648,785 beschrieben ist, die am 15. Juli 1997
erteilt wurden, wobei diese beiden durch Bezugnahme hinsichtlich
derartiger Einspeiseanordnungen eingeschlossen sind.
-
Das
Verbindungselement 20 und das Zusatzelement 22 verhalten
sich in Kombination bezüglich des
Metallaufbaues des Fahrzeugs 10 als kurzer invertierter
vertikaler Monopol. Die Kombination weist eine zugehörige Impedanz
auf, die hauptsächlich
als eine Funktion der gegenwärtigen
Weglänge
variiert. Durch Befestigung des Verbindungselementes 20 und
des Zusatzelementes 22 an dem Hauptelement 18 wird
die jeweilige Impedanz dieser Elemente im wesentlichen parallel
kombiniert und erscheint als Gesamtimpedanz für die Antenne 16 zwischen
dem Einspeisepunkt 25 und dem Erdungspunkt 23.
Folglich kann die Impedanz der Antenne 16 durch Einstellen
der gegenwärtigen
Weglänge
des Verbindungselementes 20 und des Zusatzelementes 22 abgestimmt
werden. Dies kann insbesondere bei der Verbesserung der Impedanzabstimmung
zwischen einem bestimmten Koaxialkabel und einer Filmantenne 16 nützlich sein,
um die Antennenverstärkung
zu maximieren.
-
Um
ein ästhetisch
ansprechendes Aussehen beizubehalten, ist der obere Rand des Impedanzanpassungselementes 34 der
Solar-Ray-Antenne vorzugsweise in dem getönten Bereich 14 der
Windschutzscheibe 12 angeordnet. Die Anordnung des oberen
Randes des Impedanzanpassungselementes beschränkt die Anordnung der Fensterantenne 16 auf
einen Bereich, der ausreichend über
dem oberen Rand beabstandet ist, um so eine Übertragungsleitungskopplung
zwischen der Fensterantenne 16 und dem Impedanzanpassungselement 34 zu
minimieren. Die Gesamthöhe
der Fensterantenne 16 ist auf die Strecke zwischen dem
Impedanzanpassungselement 34 und dem Fensterrand 11 begrenzt.
Allgemein wird eine maximale Antennenleistung der Fensterantenne 16 erhalten,
wenn das Hauptelement 18 um einen bestimmten Abstand unter
dem Fensterrand 11 beabstandet ist und das Zusatzelement 22 um
einen bestimmten minimalen Abstand weg von dem Impedanzanpassungselement 34 der
Solar-Ray-Antenne
beabstandet ist. Aufgrund der Beschränkungen der vertika len Ausdehnung
des getönten
Bereiches 14 ist es jedoch nicht möglich, die Antenne 16 um
die optimale Strecke von dem Fensterrand 11 und dem Impedanzanpassungselement 34 zu
beabstanden. Durch konstruktive oder gesetzliche Anforderungen an
die Ausdehnung des getönten
Bereiches 14 bedingte Begrenzungen können die Gesamthöhe der Antenne 16 begrenzen.
Daher ist es möglich,
daß bei
den optimalen Abständen
und Elementlängen
der Fensterantenne 16 Abstriche gemacht werden, wobei dies
eine resultierende Abnahme der Antennenverstärkung zur Folge haben kann.
-
In 4 ist
eine andere Antenne 116 gezeigt, die gemäß den Prinzipien
der Erfindung konfiguriert ist. Die Funktion der Antenne 116 ist ähnlich der
der Antenne 16, wobei entsprechende Elemente im Bereich
von 100 -199 beziffert
sind, außer
daß Antenne 116 nicht
symmetrisch ist und die Elemente aus elektrisch leitendem Bandmaterial
mit einer Breite von etwa 2 mm bestehen, das an der Windschutzscheibe 12 befestigt
ist. Das Hauptelement 118 ist im wesentlichen parallel
zu dem oberen horizontalen Abschnitt des Fensterrandes 123 und
zu diesem beabstandet angeordnet. Die Länge des unteren Randes 119a des
Hauptelementes ist im wesentlichen kürzer als der untere Rand 119b des
Hauptelementes. Das Verbindungselement 120 ist mit den
unteren Rändern 119a und 119b des
Hauptelementes 118 elektrisch verbunden und erstreckt sich
abwärts
davon. Der untere Abschnitt des Verbindungselementes 120 ist
mit den oberen Rändern 124a und 124b des
Zusatzelementes 122 verbunden. Die Längen der oberen Ränder 124a und 124b sind
so festgelegt, daß der
obere Rand 124a in Kombination mit dem unteren Rand 119a des
Hauptelementes eine annähernd
gleiche Länge
wie die Kombination des oberen Randes 124b und des unteren
Randes 119b des Hauptelementes umfaßt.
-
Die
Antenne 116 wird durch eine Einspeisevorrichtung 129 eingespeist,
die an annähernd
dem Zentrum des oberen Randes des Hauptelementes 118 angeordnet
ist. Die Einspeisevorrichtung 129 ist ähnlich der vorher offenbarten
Einspeisevorrichtung 29. Der Nullpunkt 127 der
Antenne 116 ist vorzugsweise an der Mitte des unteren Randes
des Zusatzelementes 122 angeordnet, obwohl andere Anordnungen
entlang des glatten Abschnittes des unteren Randes des Zusatzelementes
im Schutzumfang der Erfindung liegen.
-
In 5 ist
eine andere Antenne 216 gezeigt, die gemäß den Prinzipien
der Erfindung konfiguriert ist. Die Funktion der Antenne 216 ist
der der Antenne 16 ähnlich,
wobei entsprechende Elemente im Bereich von 200 -299 beziffert
sind. Die Antenne 216 unterscheidet sich von der Antenne 16 darin,
daß die
Elemente von Antenne 216 aus elektrisch leitendem Bandmaterial
mit einer Breite von etwa 2 mm bestehen, das an der Windschutzscheibe 12 befestigt
ist, und das Bandmaterial entlang des unteren Randes des Zusatzelementes 222 an
dem Nullpunkt 227 elektrisch unterbrochen ist. Stromwege
für die Antenne 216 erstrecken
sich von dem Einspeisepunkt 225 entlang des oberen Randes
des Hauptelementes 218 auswärts. Die Stromwege verlaufen
entlang des Leitungsbandes auf jeder Seite des Verbindungselementes 220 zu
den unteren Rändern 226a und 226b des
Zusatzelementes und enden an dem Nullpunkt 227. Strom,
der von dem Einspeisepunkt 225 durch das Hauptelement 218 und
Verbindungselement 220 fließt, fließt durch die jeweiligen unteren Ränder 226a und 226b des
Zusatzelementes 222 und wird an dem Nullpunkt 227 auf
sich zurückreflektiert.
-
Die
vorliegende Erfindung berücksichtigt, daß die reflektierte
Impedanz eines Antennenimpedanzanpassungselementes mit der gegenwärtigen Weglänge dieses
Elementes in Verbindung steht. Es kann ein raumeffizientes Impedanzanpassungselement
dadurch aufgebaut werden, daß Abschnitte
von einem Abschnitt des Elementes seitwärts ausgedehnt werden, während ähnliche
Stromweglängen wirksam
beibehalten werden. Die physikalische Symmetrie der Stromwege ist
nicht erforderlich, jedoch ist der Nullpunkt der Stromwege vorzugsweise
an einem flachen Rand des Zusatzelementes angeordnet, um eine konsistente
Antennenimpedanz mit geringfügigen Änderungen
der Weglängen
sicherzustellen, die durch Herstellungstoleranzen bedingt sind.
Es hat sich herausgestellt, daß eine
Fensterantenne für Hochfrequenzsignale,
die auf diese Art und Weise aufgebaut ist, auf den oberen getönten Bereich
eines Fahrzeugfensters begrenzt sein kann und immer noch eine akzeptable
Antennenleistung vorsieht. Da die Fensterantenne in dem getönten Bereich
eines Fahrzeugfensters konfiguriert ist, kann eine Solar-Ray-Antenne
zum AM-/FM-Empfang
in dem Hauptsichtbereich des Fensters angeordnet sein.
-
Es
sei angemerkt, daß,
während
diese Erfindung in Verbindung mit bestimmten Beispielen beschrieben
worden ist, dadurch keine Begrenzung beabsichtigt ist, da Fachleuten
nach dem Studium der vorhergehenden Beschreibung, den Zeichnungen und
den folgenden Ansprüchen
Modifikationen offensichtlich sind.