DE102005029480A1

DE102005029480A1 - Funkempfänger, der dazu geeignet ist, eine Verschlechterung der Reflexionseigenschaften seines Ausgangs zu unterdrücken

Info

Publication number: DE102005029480A1
Application number: DE102005029480A
Authority: DE
Inventors: Yoshihito Kariya Kasuga
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2025-06-25
Also published as: JP4148191B2; DE102005029480B4; US20050287973A1; JP2006013864A

Abstract

Ein Funkempfänger, wie beispielsweise ein GPS-Empfänger, weist eine Empfangsantenne, die eine Funkwelle mit einer Wellenlänge lambda empfängt, um ein elektrisches Signal in Abhängigkeit der empfangenen Funkwelle auszugeben, einen Verstärker, der das von der Empfangsantenne ausgegebene elektrische Signal verstärkt, und ein Kabel auf, das über einen Verbindungsanschluss mit dem Verstärker verbunden ist, um ein von dem Verstärker verstärktes elektrisches Signal zu übertragen. Der Verbindungsanschluss ist derart an dem Verstärker angeordnet, dass er zwischen das Kabel und eine innere Verstärkerschaltung des Verstärkers zwischengeschaltet ist. Einzig ein erster bestimmter Abschnitt des Kabels ist in einem Hochfrequenzbereich von über das Kabel zu übertragenen Signalen an einem Metallelement kurzgeschlossen, wobei der erste bestimmte Abschnitt in einem (k/4)lambda (k = ungerade Zahl) entsprechenden Abstand von dem Verbindungsanschluss entfernt angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(Gebiet der Erfindung)
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Funkempfänger zum Empfangen und Verstärken hochfrequenter Funksignale. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Funkempfänger, der insbesondere dazu geeignet ist, in Bord-GPS-(globales Positionsbestimmungssystem)-Empfängern eingesetzt zu werden.

Funkempfänger, die Hochfrequenzsignale empfangen und verstärken, sind bereits bekannt. Ein Beispiel für einen solchen Funkempfänger ist ein GPS-Empfänger, der in einem Fahrzeug eingesetzt werden kann, um die momentane Position des Fahrzeugs zu bestimmen. Ein solcher in einem Fahrzeug installierter GPS-Empfänger empfängt ein Funksignal mit einer Frequenz von 1,5 GHz von einem GPS-Satelliten über seine Antenne, verstärkt des empfangene Funksignal und gibt das verstärkte Hochfrequenzsignal über ein Koaxialkabel an ein Fahrzeugnavigationssystem aus.

Bei einem solchen Funkempfänger können sich jedoch die Reflexionseigenschaften des Funkempfängers (nachstehend als "Ausgangsreflexionseigenschaften" bezeichnet) in Abhängigkeit seines Positionierungsverhältnisses zu Leitern, die in der Nähe des Funkempfängers angeordnet sind, verschlechtern. Dies führt dazu, dass sich die Empfangsempfindlichkeit ebenso verschlechtern kann.

Eine derartige Situation wird nachstehend beispielhaft insbesondere anhand eines GPS-Empfängers beschrieben. 1 zeigt einen GPS-Empfänger 60, der an der Oberseite einer als Leiter dienenden Fahrzeugkarosserie 50 befestigt ist. Der GPS-Empfänger 60 weist auf: ein Antennenelement 52, das in einer Antennenverkleidung 51 vorgesehen ist und Funkwellen im 1,5 GHz-Bereich empfängt; LNAs (rauscharme Verstärker) 53, die von dem Antennenelement 53 empfangene elektrische Signale verstärken; und ein Koaxialkabel 54, welches die Signale von den Verstärkerschaltungen über einen Verbinder 57 an ein Koaxialkabel 59 überträgt. Am Ausgang des Koaxialkabels 59 ist dann beispielsweise ein Fahrzeugnavigationssystem angeordnet.

Ein durch einen Mittelleiter 55 des Koaxialkabels 54 fließender Strom wird üblicherweise über eine metallische Verbindungsstelle 58 eines Verbinders 57 zu dem Koaxialkabel 59 geführt. Unter Berücksichtigung der Kosten oder dergleichen wird jedoch möglicherweise eher ein vereinfachter Verbinder als der Verbinder 57 eingesetzt und keiner, der Reflexionseigenschaften aufweist, die für eine Übertragung von Hochfrequenzsignalen erstrebenswert wären. In solchen Fällen tritt unvermeidlich ein Hochfre quenzstrom von der Verbindungsstelle 58 nach Außerhalb einer Außenummantelung 56 des Koaxialkabel 54 aus.

Wenn das Koaxialkabel, wie in 1 gezeigt, nahe an der Fahrzeugkarosserie 50 verkabelt ist, ermöglicht es andererseits das Auftreten einer schwebenden Impedanz 61, wie beispielsweise einer Kapazität, zwischen dem Koaxialkabel 54 und der Fahrzeugkarosserie 50, die ohne Zweifel in einem Hochfrequenzbereich liegt.

Folglich wird ein aus der Verbindungsstelle 58 ausgetretener Strom unvermeidlich zu einem Schwebestrom zwischen der Außenummantelung 56 und der Fahrzeugkarosserie 50. Der Schwebestrom tritt anschließend als Funkfrequenz (Pfeil 62) von dem Ende des Koaxialkabels 54 an der mit den LNAs 53 verbundenen Seite aus. Das resultierende elektrische Feld koppelt an das Antennenelement 52. Dies führt dazu, dass der ausgetretene Schwebestrom unvermeidlich zu dem Verbinder 57 zurückgeführt wird, nachdem er von den LNAs 53 verstärkt worden ist.

Unter diesem Umständen wird ein durch den Mittelleiter 55 fließender Strom ungeeignet groß und verschlechtert die Ausgangsreflexionseigenschaften, was zu der Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit führt. In einigen Fällen kann es passieren, dass die GPS-Antenne selbst parasitäre Schwingungen verursacht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist angesichts der vorstehend beschriebenen Umstände geschaffen worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Funkempfänger bereitzustellen, der eine durch eine Kopplung des Strahlungsfeldes an die Antenne verursachte Verschlechterung seiner Ausgangsreflexionseigenschaften unterdrückt, wobei das Strahlungsfeld aufgrund eines aus dem Kabel ausgetretenen Leckstroms vom Ende eines mit der Antenne des Funkempfängers verbundenen Kabels abgestrahlt worden ist.

Zum Lösen der obigen Aufgabe weist ein Funkempfänger gemäß der vorliegenden Erfindung auf: eine Empfangsantenne, die eine Funkwelle mit einer Wellenlänge λ empfängt, um ein elektrisches Signal in Abhängigkeit der empfangenen Funkwelle auszugeben; einen Verstärker, der das von der Empfangsantenne ausgegebene elektrische Signal verstärkt; und ein Kabel, das über einen Verbindungsanschluss mit dem Verstärker verbunden ist, um ein von dem Verstärker verstärktes elektrisches Signal zu übertragen. Der Verbindungsanschluss ist derart an dem Verstärker angeordnet, dass er zwischen das Kabel und eine innere Verstärkerschaltung des Verstärkers zwischengeschaltet ist. Einzig ein erster bestimmter Abschnitt des Kabels ist in einem Hochfrequenzbereich von über das Kabel zu übertragenen Signalen an einem Metallelement kurzgeschlossen. Der erste bestimmte Abschnitt ist in einem (k/4)λ (k = ungerade Zahl) entsprechenden Abstand von dem Verbindungsanschluss entfernt angeordnet.

Der Zustand, in dem das Kabel in einem Hochfrequenzsignalbereich kurzgeschlossen ist, wird nachstehend als Hochfrequenzkurzschluss bezeichnet.

Wenn ein Hochfrequenzkurzschluss das erste Mal an einer (k/4)λ von dem Kontakt entfernt gelegenen Position auftritt, nimmt die Spannungsamplitude der stehenden Welle des Schwebestroms an diesem Kurzschlussabschnitt folglich ein Maximum an. An der (k/4)λ von dem Kurzschlussabschnitt entfernt gelegenen Kontaktposition wird die Spannungsamplitude demgegenüber annähernd Null. Das von dem Kontakt, d.h. dem Endpunkt des Kabels an der Seite der Verstärkerschaltung, abgestrahlte elektrische Feld kann folglich unterdrückt werden. Dies führt dazu, dass eine durch die Kopplung des elektrischen Feldes an die Empfangsantenne verursachte Verschlechterung der Ausgangsreflexionseigenschaften unterdrückt werden kann.

Wenn der Wert k = 1 ist, können bei der Verringerung der Verschlechterung der Reflexionseigenschaften die beste Effekte erzielt werden.

Es ist ferner zulässig, dass das Kabel für Signal hoher Frequenzen stromabwärts von dem Abschnitt, an dem der Kurzschluss ursprünglich hätte auftreten können, gegen den Metallkörper kurzzuschließen, so dass die Effekte bei der Verringerung der Verschlechterung der Reflexionseigenschaften verbessert werden können.

Wenn der vorstehend erwähnte stromabwärtsgelegene Hochfrequenzkurzschluss ferner an einer Position liegt, die um (j/4)λ (j = ungerade Zahl > k) von der Kontaktposition mit der Verstärkerschaltung verschoben ist, können die Effekte bei der Verringerung der Verschlechterung der Reflexionseigenschaften weiter verbessert werden.

Das Kabel kann im Wesentlichen in gerader Form von der Kontaktposition zu dem Abschnitt des Anfangshochfrequenzkurzschlusses angeordnet werden, so dass die Effekte bei der Verringerung der Verschlechterung der Reflexionseigenschaften eventuell verbessert werden.

Der Hochfrequenzkurzschluss kann erzielt werden, indem ein Clip verwendet wird, in den das Kabel derart eingehängt wird, dass seine Außenummantelung mit der Masse in Berührung kommt. Alternativ kann der Hochfrequenzkurzschluss erzielt werden, indem das Kabel mit Hilfe eines Bandes auf der Metallkarosserie befestigt wird, oder in dem ein leitendes Element zwischen dem Kabel und der Metallkarosserie angeordnet wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
In der beigefügten Zeichnung zeigt:
1 ein Blockdiagramm mit einem Aufbau eines GPS-Empfängers gemäß dem Stand der Technik;
2A eine Draufsicht des auf einer Fahrzeugkarosserie befestigten GPS-Empfängers;
2B eine Seitenansicht des auf einer Fahrzeugkarosserie befestigten GPS-Empfängers;
3A eine vergrößerte Draufsicht eines Kurzschlussabschnitts;
3B eine vergrößerte Vorderansicht eines Kurzschlussabschnitts;
3C eine vergrößerte Seitenansicht eines Kurzschlussabschnitts;
4 ein Blockdiagramm eines Versuchsaufbaus zur Messung der Ausgangsreflexionseigenschaften von beispielsweise dem GPS-Empfänger;
5 ein Diagramm mit den Versuchsergebnissen der Messung der Ausgangsreflexionseigenschaften von beispielsweise dem GPS-Empfänger;
6A eine vergrößerte Draufsicht des Kurzschlussabschnitts gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6B eine vergrößerte Vorderansicht des Kurzschlussabschnitts gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6C eine vergrößerte Seitenansicht des Kurzschlussabschnitts gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7A eine vergrößerte Draufsicht des Kurzschlussabschnitts gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7B eine vergrößerte Vorderansicht des Kurzschlussabschnitts gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7C eine vergrößerte Seitenansicht des Kurzschlussabschnitts gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8A eine vergrößerte Draufsicht des Kurzschlussabschnitts gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8B eine vergrößerte Vorderansicht des Kurzschlussabschnitts gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8C eine vergrößerte Seitenansicht des Kurzschlussabschnitts gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9A eine Draufsicht eines GPS-Empfängeraufbaus gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9B eine Seitenansicht des GPS-Empfängeraufbaus gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
(Erste Ausführungsform)
Nachstehend wird ein GPS-Empfänger gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein GPS-Empfänger 20 ist, wie in den 2A und 2B gezeigt, an der Karosserie 1 eines Fahrzeugs (Fahrzeugkarosserie) befestigt.
Die Fahrzeugkarosserie 1 besteht aus Metall, so dass sie ein elektrisch als Masse dienendes Metallelement darstellt. Der GPS-Empfänger (Funkempfänger) 20 ist auf der Fahrzeugkarosserie 1 befestigt und weist eine Halterung 2, Schrauben 3, ein GPS-Empfängergehäuse 4, eine Empfangsschaltung 5, ein Kabel 6 und einen Verbinder 7 auf. 2A zeigt eine Draufsicht des GPS-Empfängers 20 und 2B seine Seitenansicht.
Die Halterung 2 ist eine Metallplatte, die durch vier Schrauben 3 an ihren vier Ecken an der Fahrzeugkarosserie 1 befestigt ist, um ein Leitungsvermögen zu der Fahrzeugkarosserie 1 herzustellen. Das aus Harz bestehende, als Antennenverkleidung dienende GPS-Empfängergehäuse 4 ist auf der Halterung befestigt. Der GPS-Empfänger 4A ist darin mit einem Substrat 5a, einer an einer oberen Oberfläche des Substrats 5a angeordneten Planarantenne 5b und einer an einer unteren Oberfläche des Substrats 5a angeordneten Verstärkerschaltung 5c vorgesehen.
Die Planarantenne 5b ist derart aufgebaut, dass eine von einem GPS-Satelliten ausgesendete Funkwellen mit einer Frequenz von ca. 1,5 GHZ und einer Wellenlänge von ca. 20 cm empfangen werden kann. Die Verstärkerschaltung 5c ist ein rauscharmer Verstärker, welcher derart angeordnet ist, dass ein von der Planarantenne 5b empfangenes elektrisches Signal verstärkt wird (z.B. bei einem Verstärkungsgrad von 31 dBi), und dass das verstärkte Hochfrequenzsignal an das Kabel 6 ausgegeben wird.
Das Kabel 6, das als Koaxialkabel mit einem Innenleiter 6A und einer Außenummantelung 6B (siehe 3C) ausgebildet ist, empfängt an seinem einen Ende ein von der Verstärkerschaltung 5c ausgegebenes Hochfrequenzsignal und überträgt das empfangene Hochfrequenzsignal in Richtung seines anderen Endes. Die Gesamtlänge des Kabel 6 ist beispielsweise 30 cm. Es sollte beachtet werden, dass die Außenummantelung des Kabels 6 an dem Ende des Kabels 6 an der Seite der Verstärkerschaltung 5c unterbrochen ist.
Der Verbinder 7 ist mit dem vorstehend erwähnten anderen Ende verbunden und dazu geeignet, dass Signal von dem Kabel 6 über einen Verbinder 8 an das Kabel 9 zu geben. Der Verbinder 7 und der Verbinder 8 müssen derart betrachtet werden, dass sie keine idealen Reflexionseigenschaften aufweisen, um als Verbinder zwischen Kabeln zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen zu dienen. Insbesondere, wenn ein Hochfrequenzsignal im 1,5 GHz-Bereich von dem Verbinder 7 zu dem Verbinder 8 übertragen wird, kann der hochfrequente Strom teilweise aus der Verbindungsstelle dieser zwei Verbinder austreten.
Das Kabel 6 ist derart angeordnet, dass ein großer Teil von diesem etwas (z.B. einige Zentimeter) über so wohl der Fahrzeugkarosserie 1 als auch der Halterung 2 schwebt. Ein Abschnitt des Kabels 6 ist jedoch erzwungen in Kontakt mit der Halterung 2, und zwar durch einen Kurzschlussabschnitt 10, der einen Punkt-zu-Punkt-Kontakt realisiert. "Kontakt" bedeutet hierbei, dass die Vinylaußenummantelung des Kabels 6 in sicherer Weise in Kontakt mit der Halterung 2, d.h. einem Metallkörper, gebracht wird. Unter diesen Umständen befinden sich sowohl das Kabel 6 als auch die Halterung 2 an der Kontaktposition in einem Hochfrequenzkurzschlusszustand.
Die Position des Kurzschlussabschnitts 10 entspricht einer Position, die um (1/4)λ von dem Kontakt 5ca des Kabels 6 mit der Verstärkerschaltung 5c zurückgeführt bzw. verschoben ist.
Der Abschnitt von dem den Verstärker 5c kontaktierenden Ende des Kabels 6 zu dem Kurzschlussabschnitt 10 ist im Wesentlichen ohne Biegungen in gerader Form angeordnet. In diesem Abschnitt befinden sich das Kabel 6 und die Halterung 2 nicht in dem Hochfrequenzkurzschlusszustand. Das Kabel weist insbesondere an der um (1/4)λ von dem Kontaktpunkt 5ca mit der Verstärkerschaltung 5c verschobenen Position das erste Mal einen Hochfrequenzkurzschluss auf.
Nachstehend wird der erzwungene Kontakt des Kabels 6 mit der Halterung 2 an dem Kurzschlussabschnitt 10 näher beschrieben. Die 3A, 3B und 3C zeigen vergrößerte Ansichten des Kurzschlussabschnitts 10. 3A zeigt eine Draufsicht des Kurzschlussabschnitts 10. 3B zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in der 3A. 3C zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie B-B in der 3A.
Ein eingekreister Abschnitt in der 3A zeigt den Kurzschlussabschnitt 10. In dem Kurzschlussabschnitt 10 ist die Halterung 2 mit einer U-förmigen Einkerbung 11 versehen. Das Kabel 6 ist derart angeordnet, dass es unter einem durch die Einkerbung 11 vorgesehenen Vorsprung 12 durchgeführt wird. Auf diese Weise wird das Kabel 6 von oben durch den Vorsprung 12 gedrückt und folglich gehalten, um zwangsweise in Kontakt mit der Halterung 2 gebracht zu werden.
Folglich dient der durch die Einkerbung 11 vorgesehene Vorsprung 12 als Clip, der das Kabel 6 hält und seine Außenummantelung in Kontakt mit dem Metallkörper bringt.
Es kann passieren, dass das Kabel von dem Kurzschlussabschnitt 10 aus gesehen stromabwärts, d.h. zwischen dem Kurzschlussabschnitt 10 und dem Verbinder 7, aufgrund eines lose angeordneten Kabels 6 teilweise in Berührung mit der Fahrzeugkarosserie 1 kommt. Dies führt dazu, dass der Hochfrequenzkurzschluss möglicherweise an der Kontaktposition 5ca zwischen dem Kabel 6 und der Fahrzeugkarosserie 1 auftritt. Bei einer solchen natürlichen Kontaktposition ist es, ungleich dem erzwungenen Kontakt an dem Kurzschlussabschnitt 10, wahrscheinlich, dass sie sich in Abhängigkeit eines Fahrzustands des Fahrzeug ändert.
Nachstehend werden die Ergebnisse der von den Erfindern durchgeführten Versuche beschrieben. Die Versuche sind auf die Ausgangsreflexionseigenschaften des GPS-Empfängers 20 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ausgerichtet gewesen. 4 zeigt den Aufbau eines von dem Erfinder ausgeführten Versuchs, bei dem der Verbinder 8 derart vorgesehen ist, dass er über das Kabel 9 mit einem Netzwerkanalysator 21 verbunden ist.
In der vorliegenden Ausführungsform gibt der Netzwerkanalysator ein Hochfrequenzsignal über das Kabel 9 an den GPS-Empfänger 20 und misst die Leistung, d.h. die Feedback-Leistung, des zu dem Verbinder 7 zurückgekehrten Hochfrequenzsignals über das Kabel 9. Der Netzwerkanalysator zeigt einen logarithmischen Wert der Feedback-Leistung für die Ausgangsleistung an, und zwar in Form der Rückflussdämpfung. Es kann beispielsweise ein Netzwerkanalysator verwendet werden, der ein Hochfrequenzsignal bei einer Frequenz von 1,57542 GHz, eine Leistung von –30 dBm und eine Spannung von 4,5 V ausgibt.
Das Vorhandensein der Feedback-Leistung bedeutet, dass die gesamte Ausgangsleistung von der Planarantenne 5b zurückgeführt wurde, ohne abgestrahlt zu werden. Es kann folglich die Betrachtung angestellt werden, dass die Ausgangsreflexionseigenschaften des GPS-Empfängers 20 um so schlechter sind, um so gröber der Rückflussdämpfungswert ist.
5 zeigt ein Diagramm mit den Versuchsergebnissen. In dem Diagramm kennzeichnet die vertikale Achse die Rückflussdämpfung in dB und die horizontale Achse einen Abstand x entlang des Kabels 6 von seinem Kontakt mit der Empfangsschaltung 5 aus zu der Position eines nicht erzwungenen Kurzschlusses mit einer Einheit der Wellenlänge λ. Es sollte beachtet werden, dass der nicht erzwungene Kurzschluss, ungleich dem Kurzschluss an dem erzwungenen Kurzschlussabschnitts 10, der Kurzschluss ist, dessen Position sich leicht verändern kann. Ein solcher nicht erzwungener Kurzschluss umfasst beispielsweise einen Kurzschluss, der durch einen Abschnitt des Kabels 6 verursacht wird, der auf natürliche Weise aufgrund seines Gewichts herunterhängt und in Kontakt mit der Fahrzeugkarosserie 1 oder der Halterung 2 kommt.
In dem Diagramm entspricht die mit den Karos geplottete vieleckige Line dem Fall ohne erzwungenen Kurzschluss an der Position (1/4)λ und die mit den Dreiecken geplottete Linie dem Fall mit einem erzwungenen Kurzschluss an der Position (1/4)λ (d.h., der letztere entspricht dem GPS-Empfänger 20 der vorliegenden Erfindung). Wie in dem Diagramm gezeigt, sind die mit dem erzwungenen Kurzschluss erzielten Rückflussdämpfungen in einem Bereich, in dem die Position (Abstand von dem Kontakt 5ca) x des nicht erzwungenen Kurzschlusses unter 0,25 liegt, konstant niedriger als die ohne den erzwungenen Kurzschluss erzielten Rückflussdämpfungen. In einem solchen Bereich, in dem die Position x des nicht erzwungenen Kurzschlusses unter 0,25 liegt, liegen die mit dem erzwungenen Kurzschluss erzielten Rückflussdämpfungen in den meisten Fällen ferner unter einem allgemeinen Referenzwert von –9,5 dB, was folglich gute Ausgangsreflexionseigenschaften weiter verbessert.
Folglich kann die Güte der Ausgangsreflexionseigenschaften aufrechterhalten werden, solange die Position des ersten erzwungenen Kontakts zwischen dem Kabel 6 und der Halterung 2 von dem Kontakt 5ca mit der Verstärkerschaltung 5c aus gesehen bei (1/4)λ entlang des Kabels 6 liegt. Dies gilt selbst dann, wenn das Kabel 6 die Fahrzeugkarosserie 1 auf natürliche Weise in Flussabwärtsrichtung kontaktiert und sich der natürliche Kontakt folglich in Abhängigkeit des Fahrzustands des Fahrzeugs ändert. Genauer gesagt, der erzwungene Kurzschluss des Kabels 6 mit der Halterung 2 an der Position (1/4)λ von dem Kontakt des Kabels 6 mit der Verstärkerschaltung 5c entfernt kann eine Verschlechterung der Ausgangsreflexionseigenschaften in dem GPS-Empfänger 20 unterdrücken und dadurch eine Verschlechterung der Empfängerempfindlich keit und der parasitären Schwingung der GPS-Antenne verhindern.
Wenn für das Kabel 6, wie durch die mit den Dreiecken in dem Diagramm geplottete Linie gezeigt, ein weiterer erzwungener Hochfrequenzkurzschluss an einer Position vorgesehen wird, die um (j/4)λ (j = ungerade Zahl größer oder gleich 3) von dem Kontakt 5ca mit der Verstärkerschaltung, d.h. in stromabwärts des ersten Hochfrequenzkurzschlusses, verschoben ist, ergibt die Rückflussdämpfung ein Minimum und verbessert dadurch die Effekte bei der Unterdrückung der Verschlechterung der Ausgangsreflexionseigenschaften weiter.
Nachstehend wird ein ungefähr solche Versuchsergebnisse hervorbringender Mechanismus erläutert. Wie gemäß dem Hintergrund der Erfindung beschrieben, ist eine der Ursachen einer Verschlechterung der Reflexionseigenschaften die Kopplung der Planarantenne 5b mit einem abgestrahlten elektrischen Feld. Dieses abgestrahlte elektrische Feld wird, gemäß obiger Beschreibung, durch einen Strom verursacht, der aus dem Verbinder 7 ausgetreten ist und sich zu einer stehenden Welle entlang des Kabels 6 gewandelt hat, die durch die Schwebeimpedanz zwischen dem Kabel 6 und der Fahrzeugkarosserie 1 oder zwischen dem Kabel 6 und der Halterung 2 beeinflusst wird, wobei die stehende Welle wiederum eine elektrische Welle von dem Ende des Kabels 6 an der Verstärkerschaltung 5c aussendet.
Wenn der erste erzwungene Hochfrequenzkurzschluss, wie in der vorliegenden Erfindung, an der Position vorgenommen wird, die um (1/4)λ von dem Kontakt 5ca mit der Verstärkerschaltung 5c entlang des Kabels verschoben ist, wird der Strom der stehenden Welle an der Kurzschlussposition zu Null und die Spannung nimmt ein Maximum an.
Dies führt dazu, dass die Spannung der stehenden Wellen an dem Kontakt 5ca mit der Verstärkerschaltung 5c, der um (1/4)λ von der Kurzschlussposition entfernt liegt, annähernd zu Null wird. Folglich wird das vom Ende abgestrahlte elektrische Feld annähernd Null, um dadurch die Kopplung an der Planarantenne 5b auf annähernd Null zu bringen. Folglich kann die Verschlechterung der Ausgangsreflexionseigenschaften des GPS-Empfängers 20 unterdrückt werden.
Die vorstehend beschriebenen Effekte sind nicht darauf beschränkt, an der um (1/4)λ von dem Kontakt 5ca mit der Verstärkerschaltung verschobenen Position des ersten Hochfrequenzkurzschlusses zwischen dem Kabel 6 und einem Metallkörper erzielt zu werden. Derartige Effekte können ebenso in einer Ausdehnung erzielt werden, in welcher der erste Kurzschluss an einer bei (k/4)λ gelegenen Position auftritt (k = ungerade Zahl größer oder gleich 3). Der Grund hierfür ist, dass der Amplitudenzyklus der stehenden welle 1/λ ist.
(Zweite Ausführungsform)
Nachstehend wird ein GPS-Empfänger gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Methode des erzwungenen Kontakts zwischen dem Kabel 6 und der Halterung 2 an dem Kurzschlussabschnitt 10.
Die 6A, 6B und 6C zeigen, gleich den 3A, 3B und 3C der vorherigen Ausführungsform, vergrößerte Ansichten des Kurzschlussabschnitts 10 des GPS-Empfängers 20 der vorliegenden Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform und in den folgenden Ausführungsformen werden die Komponenten, die denen der ersten Ausführungsform bezüglich ihres Aufbaus und ihrer Funktion entsprechen, mit den gleichen Bezugzahlen versehen.
Der Kurzschlussabschnitt 10 ist eingekreist in der 6A gezeigt. In dem Kurzschlussabschnitt 10 ist eine Klemme 13 mit Hilfe beispielsweise eines Klebemittels an der Halterung 2 befestigt.
Die Klemme 13 besteht aus einem Körper mit einer quadratischen O-Form und einem Vorsprung 13a, der sich von einer Seite des Körpers erstreckt. Das Kabel 6 ist derart angeordnet, dass es unter dem Vorsprung 13a durchgeführt wird. Das Kabel 6 wird folglich durch den Vorsprung 13a gehalten, wobei es derart von oben gedrückt wird, das es erzwungen in Kontakt mit der Halterung 2 gebracht wird.
Die Klemme 13 dient folglich als Clip, der auf diese Weise das Kabel 6 einhakt und dessen Außenummantelung in Kontakt mit einem Metallkörper bringt.
(Dritte Ausführungsform)
Nachstehend wird ein GPS-Empfänger gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Methode des erzwungenen Hochfrequenzkurzschlusses zwischen dem Kabel 6 und der Halterung 2 an dem Kurzschlussabschnitt 10.
Die 7A, 7B und 7C zeigen, gleich den 3A, 3B und 3C der ersten Ausführungsform, vergrößerte Ansichten des Kurzschlussabschnitts 10 des GPS-Empfängers 20 der vorliegenden Ausführungsform.
Der Kurzschlussabschnitt 10 ist eingekreist in der 7A gezeigt. In dem Kurzschlussabschnitt 10 umschließt ein leitender Puffer 14 die Achse des Kabels 6.
Der leitende Puffer 14 weist eine diskähnliche Form mit einem Loch auf und ist leitfähig. Das Kabel 6 kann fest durch das Loch des leitfähigen Puffers 14 geführt werden. Die radiale Länge des leitfähigen Puffers 14 ist leicht größer als der Abstand zwischen dem Kabel 6 und der Halterung 2 gemacht.
Der vorstehend beschriebene Aufbau ermöglicht es, dass der untere Abschnitt des leitfähigen Puffers 14, durch den das Kabel 6 läuft, in Kontakt mit der Halterung 2 ist. Genauer gesagt, die Zwischenschaltung eines Abschnitts des als ein leitfähiges Element dienenden leitfähigen Puffers 14 zwischen das Kabel 6 und die Halterung 2 ermöglicht den Hochfrequenzkurzschluss zwischen dem Kabel 6 und der Halterung 2.
(Vierte Ausführungsform)
Nachstehend wird ein GPS-Empfänger gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Methode des erzwungenen Kontakts zwischen dem Kabel 6 und der Halterung 2 an dem Kurzschlussabschnitt 10. Die 8A, 8B und 8C zeigen, gleich den 3A, 3B und 3C der ers ten Ausführungsform, vergrößerte Ansichten des Kurzschlussabschnitts 10 des GPS-Empfängers 20 der vorliegenden Ausführungsform.
Der Kurzschlussabschnitt 10 ist eingekreist in der 8A gezeigt. In dem Kurzschlussabschnitt 10 ist das Kabel 6 durch ein leitfähiges Band 15 auf der Halterung 2 befestigt.
Folglich wird das Kabel 6 derart durch das Haftvermögen des leitfähigen Bandes 15 gehalten, dass es erzwungen in Kontakt mit der Halterung 2 gebracht wird.
(Fünfte Ausführungsform)
Nachstehend wird ein GPS-Empfänger gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Führungsmethode des Kabels 6.
Die 9A und 9B zeigen, gleich den 2A und 2B der ersten Ausführungsform, eine Anordnung des Kabels 6 des GPS-Empfängers 20 der vorliegenden Ausführungsform.
Das Kabel 6 ist, wie in der 9A gezeigt, zwischen seinem Kontakt mit der Empfangsschaltung 5 und dem Kurzschlussabschnitt 10, der an einer um λ/4 von der Empfangsschaltung entlang des Kabels 6 verschobenen Position vorgesehen ist, um 90 Grad gebogen.
Durch die Biegung des Kabels 6 zwischen dem Kontakt und dem Kurzschlussabschnitt 10 kann selbst eine kleinere Halterung 2, die nicht die um (1/4)λ von dem Kontakt verschobene Position umfassen würde, wenn das Kabel 6 in gerader Form angeordnet worden wäre, den Kurzschlussabschnitt 10 aufweisen. Ein solcher Aufbau bietet insbesondere den Vorteil, dass keine Verarbeitung der Fahrzeugkarosserie 1 (Metallkörper) erforderlich ist, die andernfalls erforderlich wäre, wenn beispielsweise ein erzwungener Hochfrequenzkurzschluss zwischen dem Kabel 6 und der Fahrzeugkarosserie (Metallkörper) hergestellt wird, indem, gleich der ersten Ausführungsform, die Einkerbung 11 verwendet wird.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen entspricht die Planarantenne 5b einer Empfangsantenne.
Sowohl die Karosserie 1 als auch die Halterung 2 entsprechen einem Metallkörper. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann der Kurzschlussabschnitt 10 auf der Fahrzeugkarosserie 1 sein, obwohl der Kurzschlussabschnitt 10 auf der Halterung 2 vorgesehen ist.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen liegt die Frequenz der von der Planarantenne 5b empfangenen Funkwellen bei 1,5 GHz. Die von der Planarantenne 5b empfangenen Wellen sind jedoch nicht auf diese Frequenz beschränkt, sondern können nur in einem Bereich hoher Frequenzen, wie beispielsweise 800 MHz, liegen.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Hochfrequenzkurzschluss erzielt, indem die Außenummantelung des Kabels 6 in Kontakt mit einem Metallkörper gebracht wird. Die Außenummantelung des Kabels 6 und der Metallkörper müssen jedoch nicht notwendigerweise in Kontakt miteinander gebracht werden. Das Kabel 6 und der Metallkörper können insbesondere etwas voneinander entfernt angeordnet sein, und zwar mit einem Abstand, der einen Hochfrequenzkurzschluss bewirkt (z.B. einige Millimeter).
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Kurzschlussposition bei (k/4)λ (k = ungerade Zahl) von dem Kontakt des Kabels mit der Empfangsschaltung 5 entfernt festgelegt. Die Position muss jedoch nicht notwendigerweise genau auf diesen Wert festgelegt werden. Die Position kann in dem Maße von (k/4)λ versetzt werden, dass die Effekte zur Verringerung des Feldemissionsbetrags erzielt werden können. Der erzwungene Kurzschluss kann beispielsweise innerhalb eines Bereiches von (k/4)λ ± (1/16)λ um (k/4)λ herum erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Weisen verwirklicht werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Die vorstehenden Ausführungsformen und Modifikationen sollen folglich als beispielhaft und nicht beschränkend angesehen werden, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung eher durch die beigefügten Ansprüche als durch die vorstehende Beschreibung bestimmt wird, und alle Änderungen, die in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, sollen folglich als darin beinhaltet verstanden werden.

Claims

Funkempfänger mit: – einer Empfangsantenne, die eine Funkwelle mit einer Wellenlänge λ empfängt, um ein elektrisches Signal in Abhängigkeit der empfangenen Funkwelle auszugeben; – einem Verstärker, der das von der Empfangsantenne ausgegebene elektrische Signal verstärkt; und – einem Kabel, das über einen Verbindungsanschluss mit dem Verstärker verbunden ist, um ein von dem Verstärker verstärktes elektrisches Signal zu übertragen, wobei der Verbindungsanschluss derart an dem Verstärker angeordnet ist, dass er zwischen das Kabel und eine innere Verstärkerschaltung des Verstärkers zwischengeschaltet ist, einzig ein erster bestimmter Abschnitt des Kabels in einem Hochfrequenzbereich von über das Kabel zu übertragenen Signalen an einem Metallelement kurzgeschlossen ist, und der erste bestimmte Abschnitt in einem (k/4)λ (k = ungerade Zahl) entsprechenden Abstand von dem Verbindungsanschluss entfernt angeordnet ist.
Funkempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter k = 1 ist.
Funkempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel einen zweiten Abschnitt aufweist, der weiter als der erste bestimmte Abschnitt entfernt bestimmt und ebenso in dem Hochfrequenzsignalbereich kurzgeschlossen ist.
Funkempfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite bestimmte Abschnitt des Kabels in einem (j/4)λ (j = ungerade Zahl > k) entsprechen den Abstand von dem Verbindungsanschluss entfernt angeordnet ist.
Funkempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel in gerader Form von dem Verbindungsanschluss zu dem ersten bestimmten Abschnitt von diesem angeordnet ist.
Funkempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel eine Außenummantelung aufweist und die Außenummantelung an dem ersten und an dem zweiten bestimmten Abschnitt derart in Kontakt mit dem Metallelement gebracht wird, dass der Kurzschluss in dem Hochfrequenzsignalbereich erzielt wird.
Funkempfänger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite bestimmte Abschnitt mit Hilfe eines das Kabel fassenden Clips in Kontakt mit dem Metallelement gebracht wird.
Funkempfänger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite bestimmte Abschnitt mit Hilfe eines das Kabel an den Metallkörper haltenden Bandes in Kontakt mit dem Metallelement gebracht wird.
Funkempfänger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite bestimmte Abschnitt mit Hilfe eines zwischen das Kabel und den Metallkörper eingefügten leitfähigen Elements in Kontakt mit dem Metallelement gebracht wird.
Funkempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel einen zweiten Abschnitt aufweist, der weiter als der erste bestimmte Abschnitt entfernt bestimmt und ebenso in dem Hochfrequenzsignalbereich kurzgeschlossen ist.
Funkempfänger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite bestimmte Abschnitt des Kabels in einem (j/4)λ (j = ungerade Zahl > k) entsprechenden Abstand von dem Verbindungsanschluss entfernt angeordnet ist.
Funkempfänger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel in gerader Form von dem Verbindungsanschluss zu dem ersten und dem zweiten bestimmten Abschnitt von diesem angeordnet ist.
Funkempfänger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel eine Außenummantelung aufweist und die Außenummantelung an dem ersten und an dem zweiten bestimmten Abschnitt derart in Kontakt mit dem Metallelement gebracht wird, dass der Kurzschluss in dem Hochfrequenzsignalbereich erzielt wird.
Funkempfänger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite bestimmte Abschnitt mit Hilfe eines das Kabel fassenden Clips in Kontakt mit dem Metallelement gebracht wird.
Funkempfänger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite bestimmte Abschnitt mit Hilfe eines das Kabel an den Metallkörper haltenden Bandes in Kontakt mit dem Metallelement gebracht wird.
Funkempfänger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite bestimmte Abschnitt mit Hilfe eines zwischen das Kabel und den Metallkörper eingefügten leitfähigen Elements in Kontakt mit dem Metallelement gebracht wird.
Funkempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein verbleibender Abschnitt des Kabels, der sich von dem ersten und dem zweiten bestimmten Abschnitt unterscheidet, von einer Oberseite des Metallkörpers getrennt ist.
Funkempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallelement Teil eines Fahrzeugs ist, an dem der Funkempfänger befestigt ist.
Funkempfänger nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsantenne eine Planarantenne ist, welche die Funkwelle eines GPS (Globales Positionsbestimmungssystem) empfängt.
Funkempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel ein Koaxialkabel ist und der erste und der zweite bestimmte Abschnitt Abschnitte sind, die einen Punkt-zu-Punkt-Kontakt zu dem Metallelement realisieren.