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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine fraktale Antenne für ein Fahrzeug
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
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Im
Allgemeinen werden Mikrostreifen-Flachantennen derzeit weitverbreitet
als Antennen eingesetzt, die im bodengestützten Rundfunk, beim Satellitenrundfunk
sowie für
die Datenübermittlung
verwendet werden. Eine derartige Mikrostreifen-Flachantenne hat
jedoch insofern Probleme, als ihr Wirkungsgrad ziemlich niedrig
ist, und die aktive Bandbreitenbewältigung ist schwierig, weil
die Bandbreite schmal ist, so dass sich die Mittenfrequenz der Bandbreite
je nach Veränderungen
im umgebenden Umfeld ändert.
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Darüber hinaus
hat man unter Verwendung eines Verfahrens des Druckens eines Antennenanordnungsmusters
auf einem Teil einer gedruckten Leiterplatte eine herkömmliche
Antenne hergestellt, wobei auf der Leiterplatte eine Signalsende-/Empfangsschaltung und
eine Datenverarbeitungsschaltung aufgedruckt sind. Für den Fall,
dass auf eine gedruckte Leiterplatte ein Antennenanordnungsmuster aufgedruckt
ist und eine Antenne integral bereitgestellt wird, sind Abstrahlungsbilder
nicht in allen Richtungen gleichmäßig. Von daher taucht ein Problem dahingehend
auf, dass der Abstrahlungswirkungsgrad für eine bestimmte Richtung niedrig
ist, so dass die Empfangssensitivität herabgesetzt ist. Um einen mobilen
Datenverkehr zu bewerkstelligen, wie etwa den Empfang von digitalen
Multimedia-Rundfunk-DMB-Sendungen und über Amplitudenmodulation/Frequenzmodulation
(AM/FM) erfolgenden Sendungen, muss die Kommunikation in allen Richtungen
stattfinden, womit es für
eine Antenne ziemlich wichtig ist, gute omnidirektionale Eigenschaften
in zwei Dimensionen bzw. Raumrichtungen zu haben.
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Wenn
Signale mit einer Frequenzbandbreite empfangen werden, deren Mittenfrequenz
200 MHz beträgt,
wie etwa DMB-Signale, dann beträgt
außerdem
die elektrische Länge
einer Monopolantenne allgemein 37,6 cm. Die Länge einer AM/FM-Rundfunkantenne,
die ein niedrigeres Frequenzband benutzt als die DMB-Rundfunkantenne,
ist größer als
die der DMB-Rundfunkantenne. Eine Antenne, die herkömmlicherweise
verwendet wurde und das Aussehen eines abstehenden Gebildes hat,
hat jedoch Probleme dahingehend, dass sie bezüglich Sicherheit und Erscheinungsbild
nicht wünschenswert
ist, unpraktisch ist, und auch beschädigt werden kann, wenn ein
Fahrzeug gewaschen wird.
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Von
daher wurde eine praktische Lösung
benötigt,
mit der die Größe einer
Antenne reduziert werden konnte, indem die elektrische Länge eines
Abstrahlungselements in einem begrenzten Raum erreicht wird, die
gute omnidirektionale Eigenschaften bzw. Kennlinien hat, um sich
so zum Empfang von DMB- und AM/FM-Rundfunksendungen zu eignen, und
mit der sich durch Optimieren der Leistungsfähigkeit der Antenne Breitbandcharakteristika
realisieren lassen. Dies führte
u. a. zur Entwicklung von fraktalen Antennen.
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Eine
fraktale Antenne für
ein Fahrzeug mit einem auf einem Substrat angeordneten Abstrahlungselement,
welches ein fraktales Anordnungsmuster aufweist, ist aus der gattungsbildenden
DE 696 33 975 T2 bekannt
(vgl. Figuren und Abschnitt [0127]). Eine Fahrzeugantenne mit einem
fraktalen Abstrahlungselement ist ferner aus der
EP 1 589 606 A1 bekannt.
Aus der
DE 10
2005 054 286 A1 ist eine Fahrzeugantenne mit einem Radom
zum Schutz der Antenne bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine leistungsfähige fraktale
Antenne mit einer verbesserten Bauraumausnutzung für ein Fahrzeug
bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine fraktale Antenne mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte
und bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine fraktale Antenne
für ein
Fahrzeug bereitzustellen, bei der ein erstes und zweites parasitäres Element
in einem Innenraum angeordnet sind, der durch ein erstes und zweites
Abstrahlungselement gebildet ist, so dass die Abstrahlungselemente und
die parasitären
Elemente miteinander in gekoppelter Art verbunden sind, mit dem
Ergebnis, dass an einem Kapazitätswert
eine Kompensation vollbracht wird, wodurch Breitbandresonanzfrequenzen
erzeugt werden.
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Eine
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine fraktale
Antenne für
ein Fahrzeug bereitzustellen, bei der das erste und zweite Abstrahlungselement
einander gegenüberliegend auf
der linken und rechten Seite angeordnet sind, wodurch eine omnidirektionale
Antenne bereitgestellt wird, deren Signalabschwächung in allen Richtungen klein
ist.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine fraktale
Antenne für
ein Fahrzeug bereitzustellen, bei der ein fraktales Verlaufsmuster
verwendet wird, so dass die Raumausnutzung verbessert ist, wodurch
eine Antenne bereitgestellt wird, die in der Größe noch weiter verringert ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine fraktale Antenne für ein Fahrzeug
bereit, die ein erstes und zweites Abstrahlungselement umfasst,
die von einem Scheitelpunkt nach unten geneigt verlaufen und einander
gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite innerhalb eines Radoms zum Schutz
der Antenne angeordnet sind; und ein erstes und zweites parasitäres Element,
die in einem Innenraum gebildet sind, der durch das erste und zweite
Abstrahlungselement gebildet ist, und die so angeordnet sind, dass
sie parallel zu dem jeweiligen ersten und zweiten Abstrahlungselement
angeordnet und unter regelmäßigen Abständen davon
beabstandet sind, von einem Scheitelpunkt nach unten geneigt verlaufen
und einander gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet sind.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ferner eine fraktale Antenne für ein Fahrzeug
bereit, die vier Substrate, d. h. zwei Paare von Substraten umfasst,
wobei ein erstes Paar von Substraten von einem Scheitelpunkt nach
unten geneigt verlaufen und einander gegenüberliegend auf der linken und
rechten Seite angeordnet sind, und ein zweites Paar von Substraten
von einem Scheitelpunkt nach unten geneigt verlaufen und einander
gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet sind; Anordnungsmustereinheiten,
die an jeweiligen Außenflächen der Substrate
ausgebildet sind; und eine Versorgungseinheit, die dazu ausgelegt
ist, Signale an die Anordnungsmustereinheiten anzulegen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ferner eine fraktale Antenne für ein Fahrzeug
bereit, die vier Substrate, d. h. zwei Paare von Substraten umfasst,
wobei ein erstes Paar von Substraten von einem Scheitelpunkt nach
unten geneigt verlaufen und einander gegenüberliegend auf der linken und
rechten Seite angeordnet sind, und ein zweites Paar von Substraten
von einem Scheitelpunkt nach unten geneigt verlaufen und einander
gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet sind; Anordnungsmustereinheiten,
die so ausgelegt sind, dass sie jeweilige vorbestimmte Formen haben
und an jeweiligen Außenflächen der
Substrate ausgebildet sind; eine Versorgungseinheit, die dazu ausgelegt
ist, Signale an die Anordnungsmustereinheiten anzulegen; und ein Radom,
das dazu ausgelegt ist, die Anordnungsmustereinheiten zu schützen; wobei
die vier Substrate im Inneren des Radoms so angeordnet sind, dass
eine Mittelachse zwischen dem ersten Paar von Substraten, die von
einem Scheitelpunkt nach unten geneigt verlaufen und einander gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet sind, und eine Mittelachse
zwischen dem zweiten Paar von Substraten, die von einem Scheitelpunkt
nach unten geneigt und einander gegenüberliegend auf der linken und rechten
Seite angeordnet sind, senkrecht zu einer Anbringungsfläche des
Fahrzeugs verlaufen.
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Von
daher hat die vorliegende Erfindung einen Vorteil dahingehend, dass
das erste und zweite parasitäre
Element in einem Innenraum angeordnet sind, der durch das erste
und zweite Abstrahlungselement gebildet wird, so dass die Abstrahlungselemente
und die parasitären
Elemente miteinander in gekoppelter Art verbunden sind, mit dem
Ergebnis, dass an einem Kapazitätswert
eine Kompensation erfolgt, wodurch Breitbandresonanzfrequenzen erzeugt
werden.
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Darüber hinaus
stellt die fraktale Antenne für ein
Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung eine omnidirektionale Antenne bereit, bei der das erste
und zweite Abstrahlungselement einander gegenüberliegend auf der linken und
rechten Seite angeordnet sind, so dass die Signalabschwächung in
allen Richtungen klein ist.
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Zusätzlich wird
bei der fraktalen Antenne für ein
Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung ein fraktales Verlaufsmuster verwendet, so dass die Raumausnutzung
verbessert ist, wodurch eine Antenne bereitgestellt wird, die in
der Größe noch
weiter reduziert ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich
noch deutlicher aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Zusammenschau
mit den begleitenden Zeichnungen.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine fraktale Antenne für ein Fahrzeug
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Querschnittsansicht, die die fraktale Antenne für ein Fahrzeug
gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist
eine dreidimensionale Ansicht, die die fraktale Antenne für ein Fahrzeug
gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist
eine Draufsicht, die die fraktale Antenne für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 zeigt
Beispiele von typischen fraktalen Strukturen;
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6 zeigt
den Aufbau eines Abstrahlungselements einer fraktalen AM/FM-Rundfunkantenne für ein Fahrzeug
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 zeigt
die Kennlinie eines Verhältnisses Antennenspannung/stehende
Welle (VSWR = Voltage Standing Wave Ratio) gemäß der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung; und
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8 zeigt
die Kennlinien eines Antennenabstrahlungsbilds gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend
werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Einzelnen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine fraktale Antenne für ein Fahrzeug
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist eine
Querschnittsansicht, die die fraktale Antenne für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die
fraktale Antenne für
ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein erstes und zweites Abstrahlungselement 100a und 100b und
ein erstes und zweites parasitäres
Element 200a und 200b.
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In
näherer
Einzelheit, wie in 1 und 2 gezeigt
ist, sind das erste und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b sowie
das erste und zweite parasitäre
Element 200a und 200b innerhalb eines Radoms 300 eingebaut,
das die Antenne schützt
und aufrecht an der Anbringungsfläche eines Fahrzeugs installiert
ist.
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Im
Inneren des Radoms 300 verlaufen das erste und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b von
einem Scheitelpunkt geneigt nach unten und sind einander gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet. Darüber hinaus sind in einem durch
das erste und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b gebildeten
Innenraum das erste und zweite parasitäre Element 200a und 200b parallel
zu dem jeweiligen ersten und zweiten Abstrahlungselement 100a und 100b und
davon in regelmäßigen Abständen beabstandet
angeordnet, verlaufen von einem Scheitelpunkt geneigt nach unten
und sind einander gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet.
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Eine
Mittelachse zwischen dem ersten und zweiten Abstrahlungselement 100a und 100b,
die vom Scheitelpunkt geneigt nach unten verlaufen und einander
gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet sind, sowie eine Mittelachse zwischen
dem ersten und zweiten parasitären
Element 200a und 200b, die vom Scheitelpunkt nach
unten geneigt verlaufen und einander gegenüberliegend auf der linken und
rechten Seite angeordnet sind, sind so angeordnet, dass sie senkrecht
zur Anbringungsfläche
des Fahrzeugs stehen.
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3 ist
eine dreidimensionale Ansicht, die die fraktale Antenne für ein Fahrzeug
gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und 4 ist eine
Draufsicht, die die fraktale Antenne für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie
in 3 und 4 gezeigt ist, sind das erste
und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b jeweils
auf einem Teil der Oberfläche
einer Seite eines ersten Substrats 110a und einem Teil
der Oberfläche
einer Seite eines zweiten Substrats 110b in Anordnungsmustern
gebildet, die jeweils eine vorbestimmte Form haben.
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Das
erste und zweite Substrat 110a und 110b ist jeweils
so gebildet, dass es eine vorbestimmte Größe hat. Je nach der Form des
Radoms 300 können
am ersten und zweiten Substrat 110a und 110b verschiedene
Arten von Modifikationen vorgenommen werden, und bei den Materialien
des ersten und zweiten Substrats 110a und 110b kann man
für deren
Einsatz ohne Weiteres zum Beispiel auf Epoxidharz, Kunststoffe,
flammhemmendes Material der Klasse 4 (FR4) und Teflon übergehen.
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Das
erste und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b sind
jeweils auf einem Teil der Oberfläche einer Seite des ersten
Substrats 110a und einem Teil der Oberfläche einer
Seite des zweiten Substrats 110b in Anordnungsmustern ausgebildet,
die jeweils eine vorbestimmte Form haben. Bei dieser Ausführungsform
sind das erste und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b jeweils
so geformt, dass ein Koch'sches
Kurvenfraktal periodisch angenähert
bzw. iteriert wird.
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Eine
Antenne mit einer fraktalen Struktur kann gegenüber einer herkömmlichen
Antenne beträchtlich
kleiner sein, ohne dass ihre Leistungsfähigkeit herabgesetzt ist. Darüber hinaus
wird die fraktale Struktur verwendet, um ein Multifrequenzband zu
erhalten, und wird auf eine Antenne angewendet, um durch das Prinzip
der Selbstähnlichkeit
die Bandbreite um jede Frequenz zu erhöhen.
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Die
Selbstähnlichkeit
für eine
Antennenform kann man erhalten, indem unter Bildung einer fraktalen
Gestalt an einer Fläche
eine Flexionsdeformierung oder -formgebung durchgeführt wird.
In 5 sind als Beispiele verschiedene Arten von Fraktalen gezeigt.
Die fraktale Antenne kann unter Verwendung von fraktalen Formen
mit verschiedenen Strukturen gebildet werden, wie etwa als Sierpinski-Ring, Sierpinski-Teppich,
Minkovski-Feld, Mandelbrot-Baum, Koch-Kurve oder Koch-Insel.
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Obwohl
bei den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung die Koch'sche Kurvenform verwendet wird, kann
die Antenne ge mäß der vorliegenden
Erfindung unter Verwendung von verschiedenen, wie vorstehend beschriebenen
fraktalen Formen gebildet werden.
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An
einem Ende des ersten Abstrahlungselements 100a ist eine
Versorgungseinheit 130 ausgebildet. Die Versorgungseinheit 130 versorgt
das erste und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b mit Energie.
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An
einem Ende des ersten Abstrahlungselements 100a ist ein
offenes Ende 140 gebildet.
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Das
erste und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b sind
elektrisch miteinander verbunden. Da das erste und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b elektrisch
miteinander verbunden sind, ist die Gesamtlänge der fraktalen Antenne für ein Fahrzeug
gemäß der vorliegenden
Erfindung die Länge
des Anordnungsmusters des ersten Abstrahlungselements 100a,
addiert zur Länge
des Anordnungsmusters des zweiten Abstrahlungselements 100b.
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Basierend
auf der Gesamtlänge
und -breite der jeweiligen Anordnungsmuster des ersten Abstrahlungselements 100a und
zweiten Abstrahlungselements 100b wird eine Grundresonanzfrequenz eingestellt.
Die Gesamtlänge
der Anordnungsmuster des ersten Abstrahlungselements 100a und
zweiten Abstrahlungselements 100b bestimmt die Resonanzfrequenz,
und die Breite der Anordnungsmuster des ersten Abstrahlungselements 100a und
zweiten Abstrahlungselements 100b bestimmt die Resonanzbreite
der Resonanzfrequenz.
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Die
fraktale Antenne für
ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung wird in einem DMB-Rundfunkempfangsband oder einem AM/FM-Rundfunkempfangsband
basierend auf der Gesamtlänge
der Anordnungsmuster betrieben, die das erste und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b bilden.
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Bei
dieser Ausführungsform
hat, wenn die Gesamtlänge
der Anordnungsmuster des ersten Abstrahlungselements 100a und
zweiten Abstrahlungselements 100b 38 ± 2 cm beträgt, die
Antenne die Resonanzeigenschaften eines Bands (174 bis 216 MHz),
das sich für
einen DMB-Rundfunkempfang eignet. In diesem Fall haben sowohl das
erste als auch zweite Abstrahlungselement 100a und 100b, die
in einer fraktalen Form ausgebildet sind, eine Basisperiodenlänge von
2 cm und sind in einer Koch'schen
Kurvenform ausgebildet, mit vier Perioden zusammen mit vier Baugrößen. Die
Länge eines jeden
Anordnungsmusters des ersten und zweiten Abstrahlungselements 100a und 100b beträgt ungefähr 18,96
cm, und die Gesamtlänge
des ersten und zweiten Abstrahlungselements 100a und 100b beträgt 37,94
cm.
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In
dieser Ausführungsform
hat, wenn die Gesamtlänge
der Anordnungsmuster des ersten Abstrahlungselements 100a und
zweiten Abstrahlungselements 100b 95 ± 2 cm beträgt, die
Antenne die Resonanzeigenschaften eines Bands (88 bis 108 MHz),
das sich für
einen FM-Rundfunkempfang eignet. In diesem Fall haben sowohl das
erste als auch zweite Abstrahlungselement 100a und 100b,
die in einer fraktalen Form ausgebildet sind, eine Basisperiodenlänge von
2 cm und sind in einer Koch'schen Kurvenform
ausgebildet, mit zehn Perioden zusammen mit vier Baugrößen. Die
Länge jedes
Anordnungsmusters des ersten und zweiten Abstrahlungselements 100a und 100b beträgt ungefähr 47,4
cm, und die Gesamtlänge
des ersten und zweiten Abstrahlungselements 100a und 100b beträgt ungefähr 94,8
cm. Außerdem
erzeugen das erste Abstrahlungselement 100a und zweite
Abstrahlungselement 100b Resonanzfrequenzen mit einem AM-Band
(150 bis 1750 kHz) mittels eines Pufferspeichers und Verstärkers unter
Anpassung der Eingangsimpedanz an eine hohe Impedanz.
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Die
numerischen Werte für
die Länge
der Anordnungsmuster der Abstrahlungselemente werden in der vorstehend
beschriebenen Ausführungsform beispielhaft
erwähnt,
wobei die vorliegende Erfindung aber nicht darauf beschränkt ist.
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Die
Anordnungsmustereinheit einer Antenne wie zum Beispiel einer AM/FM-Rundfunkantenne,
die ein niedriges Frequenzband benutzt, ist lang. Wie in 6 gezeigt
ist, sind, wenn die Längen
des ersten und zweiten Abstrahlungselements 100a und 100b jeweils
größer sind
als die Längen
des ersten und zweiten Substrats 110a und 110b,
das erste und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b so
gebildet, dass sie innerhalb des jeweiligen ersten und zweiten Substrats 110a und 110b in
der Form einer Mäanderlinienstruktur
gekrümmt
sind, so dass ein einziges Anordnungsmuster ohne Unterbrechung gebildet
ist.
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Das
erste und zweite parasitäre
Element 200a und 200b sind jeweils auf einem Teil
der Oberfläche
einer Seite eines dritten Substrats 210a und einem Teil
der Oberfläche
einer Seite eines vierten Substrats 210b in Anordnungsmustern
gebildet, die jeweils eine vorbestimmte Form haben, wobei das dritte
und vierte Substrat jeweils so gebildet ist, dass es eine vorbestimmte
Größe hat.
Das erste und zweite parasitäre
Element 200a und 200b sind elektrisch miteinander
verbunden.
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Wie
das erste und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b,
sind das erste und zweite parasitäre Element 200a und 200b so
ausgebildet, dass ein Koch'sches
Kurvenfraktal periodisch iteriert wird.
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Das
erste Abstrahlungselement 100a ist mit dem ersten parasitären Element 200a in
gekoppelter Art verbunden, und das zweite Abstrahlungselement 100b ist
mit dem zweiten parasitären
Element 200b in gekoppelter Art verbunden, so dass an einem Kapazitätswert "C" eine Kompensation stattfindet, wodurch
Breitbandresonanzfrequenzen erzeugt werden.
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In
einem Innenraum, der so gebildet ist, dass das erste und zweite
Abstrahlungselement 100a und 100b von einem Scheitelpunkt
nach unten geneigt verlaufen und einander gegenüberliegend auf der linken und
rechten Seite angeordnet sind, sind das erste und zweite parasitäre Element 200a und 200b so angeordnet,
dass sie parallel zu dem jeweiligen ersten und zweiten Abstrahlungselement 100a und 100b verlaufen
sowie davon beabstandet angeordnet sind, und sie sind einander gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet. Bei dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind das erste und zweite parasitäre Element 200a und 200b sowie
das erste und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b angeordnet,
wobei ein optimierter Abstand zwischen ihnen von 3 mm aufrechterhalten
ist. Die Positionen bzw. Einbauorte des ersten und zweiten parasitären Elements 200a und 200b bestimmen
das Ausmaß der
Einkopplung.
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7 ist
eine Ansicht, die die Kennlinie eines Antennen-VSWR gemäß der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie
in 7 gezeigt ist, ist das Frequenzband der fraktalen
Antenne für
ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung um ungefähr
20 MHz erweitert, verglichen mit den Kennlinien einer Mehrzweck-Mikrostreifen-Flachantenne.
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Da
das erste und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b von
einem Scheitelpunkt nach unten geneigt verlaufen und einander gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet sind, hat die fraktale
Antenne für
ein Fahrzeug ein omnidirektionales Abstrahlungsbild.
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8 ist
eine Ansicht, die die Kennlinien eines Antennenabstrahlungsbilds
gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie
in 8 gezeigt ist, bietet die fraktale Antenne für ein Fahrzeug
gemäß der vorliegenden Erfindung
eine omnidirektionale Antenne, deren Signalabschwächung in
allen Richtungen klein ist.
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Eine
fraktale Antenne für
ein Fahrzeug gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst Substrate 110a und 110b,
die von einem Scheitelpunkt nach unten geneigt verlaufen und einander
gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet sind (zum Beispiel in einer "Λ"-Form);
Substrate 210a und 210b, die von einem Scheitelpunkt
nach unten geneigt verlaufen und einander gegenüberliegend auf der linken und rechten
Seite angeordnet sind, und zwar in einem Innenraum, der durch die
Substrate 110a und 110b gebildet ist, und die
dieselbe Form wie die Substrate 110a und 110b haben;
Anordnungsmustereinheiten 100a, 100b, 200a und 200b,
die vorbestimmte Formen haben und auf den jeweiligen Außenflächen der Substrate 110a, 110b, 210a und 210b ausgebildet sind;
und eine Versorgungseinheit 130, die an die vier Anordnungsmustereinheiten 100a, 100b, 200a und 200b Signale
anlegt.
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Genauer
gesagt verlaufen die Substrate 110a und 110b von
einem Scheitelpunkt geneigt nach unten und sind einander gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet, und die Substrate 210a und 210b verlaufen
vom Scheitelpunkt geneigt nach unten und sind einander gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet. Die Substrate 110a, 110b, 210a und 210b sind im
Inneren des Radoms 300 angeordnet, das die Antenne schützt, und
zwar so, dass eine Mittelachse zwischen den Substraten 110a und 110b und
eine Mittelachse zwischen den Substraten 210a und 210b senkrecht
zur Anbringungsfläche
des Fahrzeugs verlaufen.
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Die
Substrate 110a, 110b, 210a und 210b umfassen
ein außen
liegendes erstes und zweites Substrat 110a und 110b sowie
ein innen liegendes drittes und viertes Substrat 210a und 210b.
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Die
Anordnungsmustereinheiten 100a, 100b, 200a und 200b umfassen
das erste und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b,
die auf dem jeweiligen ersten und zweiten Substrat 110a und 110b so
ausgebildet sind, dass ein Koch'sches
Kurvenfraktal periodisch iteriert wird, und sind zur Abstrahlung von
elektromagnetischen Wellen ausgelegt, und umfassen das erste und
zweite parasitäre
Element 200a und 200b, die auf dem jeweiligen
dritten und vierten Substrat 210a und 210b so
ausgebildet sind, dass ein Koch'sches
Kurvenfraktal periodisch iteriert wird, und sind mit dem jeweiligen
ersten und zweiten Abstrahlungselement 100a und 100b in
gekoppelter Art verbunden.
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Die
Grundresonanzfrequenz wird basierend auf der Gesamtlänge und
-breite der Anordnungsmuster eingestellt, die das erste und zweite
Abstrahlungselement 100a und 100b bilden.
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Die
fraktale Antenne für
ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung wird in einem DMB-Rundfunkempfangsband oder einem AM/FM-Rundfunkempfangsband
auf der Grundlage der Gesamtlänge
der Anordnungsmuster betrieben, die das erste und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b bilden.
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Wenn
die Längen
des ersten und zweiten Abstrahlungselements 100a und 100b,
die in den fraktalen Verlaufsmustern ausgebildet sind, größer sind
als die jeweiligen Längen
des ersten und zweiten Substrats 110a und 110b,
sind das erste und zweite Ab strahlungselement 100a und 100b so
gebildet, dass sie in der Form einer Mäanderlinienstruktur gekrümmt sind.
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Eine
fraktale Antenne für
ein Fahrzeug gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst Substrate 110a und 110b,
die von einem Scheitelpunkt nach unten geneigt verlaufen und einander
gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet sind; Substrate 210a und 210b,
die von einem Scheitelpunkt geneigt nach unten verlaufen und einander
gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite in einem Innenraum angeordnet sind,
der durch die Substrate 110a und 110b gebildet
ist, die dieselbe Form wie die Substrate 110a und 110b haben;
Anordnungsmustereinheiten 100a, 100b, 200a und 200b,
die vorbestimmte Formen haben und auf den jeweiligen Außenflächen der Substrate 110a, 110b, 210a und 210b ausgebildet sind;
eine Versorgungseinheit 130, die Signale an die Anordnungsmustereinheiten 100a, 100b, 200a und 200b anlegt;
und ein Radom 300, welches die Anordnungsmustereinheiten 100a, 100b, 200a und 200b schützt. Die
Substrate 110a, 110b, 210a und 210b sind
im Inneren des Radoms 300 so angeordnet, dass eine Mittelachse
zwischen den Substraten 110a und 110b, die vom
Scheitelpunkt geneigt nach unten verlaufen und einander gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet sind, und eine Mittelachse
zwischen den Substraten 210a und 210b, die vom
Scheitelpunkt geneigt nach unten verlaufen und einander gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet sind, senkrecht zur
Anbringungsfläche
des Fahrzeugs verlaufen.
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Die
Funktionen und Ausführungen
der fraktalen Antenne für
ein Fahrzeug gemäß dieser
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind nahezu dieselben wie diejenigen
der fraktalen Antenne für ein
Fahrzeug gemäß der zweiten
Ausführungsform, und
nur die Tatsache, dass das Radom 300 zum Schutz der Anordnungsmus ter 100a, 100b, 200a und 200b zusätzlich mit
aufgenommen ist, besteht als Unterschied zur fraktalen Antenne für ein Fahrzeug gemäß der zweiten
Ausführungsform.
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Von
daher hat die vorliegende Erfindung einen Vorteil dahingehend, dass
das erste und zweite parasitäre
Element 200a und 200b in einem durch das erste
und zweite Abstrahlungselement 100a und 100b gebildeten
Innenraum so angeordnet sind, dass die Abstrahlungselemente und
parasitären
Elemente miteinander in gekoppelter Art verbunden sind, mit dem
Ergebnis, dass an einem Kapazitätswert "C" eine Kompensation stattfindet, wodurch Breitbandresonanzfrequenzen
erzeugt werden.
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Darüber hinaus
bietet die fraktale Antenne für
ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung eine omnidirektionale Antenne, bei der das erste und zweite
Abstrahlungselement 100a und 100b einander gegenüberliegend
auf der linken und rechten Seite angeordnet sind, so dass die Signalabschwächung in
allen Richtungen klein ist.
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Außerdem wird
beider fraktalen Antenne für ein
Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung ein fraktales Verlaufsmuster verwendet, so dass die Raumausnutzung
verbessert ist, wodurch eine Antenne mit reduzierter Größe bereitgestellt
wird.