DE10211341A1

DE10211341A1 - Diversity-Antennensystem für bewegte Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10211341A1
Application number: DE10211341A
Authority: DE
Inventors: Florian Haidacher; Peter Prasmayer
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2003-10-02
Also published as: EP1366540A1; CA2444249C; RU2305878C2; CN1509506A; PL363069A1; ES2233916T3; MXPA03010096A; RU2003129666A; CA2444249A1; US20040070544A1; PL206363B1; AU2003219021A1; KR100799084B1; WO2003077362A1; JP3978428B2; DE50300187D1; US6867739B2; EP1366540B1; HK1065170A1; ATE284572T1

Abstract

Ein verbessertes Diversity-Antennensystem für Fahrzeuge weist unter anderem folgende Merkmale auf: DOLLAR A - Das Diversity-Antennensystem ist nachrüstbar, DOLLAR A - das Diversity-Antennensystem ist lediglich an zwei Anschlüssen, nämlich dem ersten und zweiten Anschluss (17, 23) der Antenne (7) und damit an den beiden entsprechenden Anschlüssen (17, 23) des Heizfeldes (1) anschließbar, DOLLAR A - am zweiten Anschluss (23) ist eine Abstimmbox (31) oder eine Umschaltbox (31') zuschaltbar, und DOLLAR A - die Abstimmbox (31) oder Umschaltbox (31') weist einen oder mehrere Schaltkreise auf, die über eine Umschalteinrichtung unterschiedliche Blindwiderstände in der Abstimmbox (31) einstellen oder umschalten und darüber die Richtcharakteristik der Antenne (7) veränderbar ist.

Description

Diversity-Antennensysteme werden zur Verbesserung der Empfangsqualität in Fahrzeugen eingesetzt.

Häufig wird dabei ein in der Heckscheibe eines Personenkraftwagens untergebrachtes unterteiltes Heizfeld und gegebenenfalls auch noch zwei weitere in der Frontscheibe eines Autos oder an anderer Stelle angebrachte Antennensysteme verwendet und zu einem sogenannten Antennen-Diversitysystem ergänzt. Permanent und in diskreten Schritten erfolgt eine Auswertung des empfangenen Signals, um bei einer festgestellten Verschlechterung jeweils auf eine andere Antenne umzuschalten. Dadurch soll ein bestmöglicher Empfang gewährleistet werden.

Ein Scanning-Antennensystem für Fahrzeuge ist beispielsweise aus der EP 1 021 000 A2 bekannt geworden. Gemäß dieser Vorveröffentlichung ist ein Antennensystem für Fahrzeuge mit einer Mehrantennenanlage und mit mindestens zwei Antennen als bekannt zu entnehmen, aus deren Empfangsspannung zumindest zwei Antennensignale gebildet werden.

Diese Signale werden einer logischen Schalteinrichtung zugeführt, mit der mit unterschiedlichen Schaltstellungen jeweils ein diversitätsmäßig unterschiedliches Schaltsignal zum Empfänger durchgeschaltet werden kann. Dieses steuert mit einem aus dem Empfangssignal abgeleiteten ZF- signal einen Diversity-Prozessor an, der beim Vorliegen einer Empfangsstörung die logische Schalteinrichtung in eine andere Schaltstellung zügig weiter schaltet.

Ein gattungsbildendes Diversity-Antennensystem ist auch aus der EP 0 792 031 A2 bekannt geworden. Diese vorbekannte Antennenanlage umfasst ebenfalls eine steuerbare Schalteinrichtung und einen über eine Antennenleitung angeschlossenen Empfänger. Im Empfänger ist ein Störungsdetektor vorhanden, der bei Auftreten einer Empfangsstörung im Empfangssignal bzw. im ZF-Signal diese durch ein Anzeigesignal anzeigt. Die Antennenanlage mit der steuerbaren Schalteinrichtung umfasst mehrere Einzelantennen bzw. Antennenteile. Zudem ist eine gemeinsame Antennenanschlussstelle vorhanden, an die der Empfänger über eine Antennenleitung angeschlossen ist. Über einen Umschalter kann dann bei auftretenden Störungen jeweils von einer Antenne zu einer anderen Antenne umgeschaltet werden.

Bevorzugt wird gemäß dieser Veröffentlichung ein Heizfeld in einem Kraftfahrzeug als Antenneneinrichtung verwendet, und zwar bevorzugt ein geteiltes Antennenfeld. In einem Ausführungsbeispiel werden dabei die beiden Hälften des in der Heckscheibe integrierten Heizfeldes ausgangsseitig mit je einem Verstärker verbunden, wobei die beiden Verstärker ausgerechnet dann wieder auf eine Schalteinrichtung mit einer zum Radioempfänger führenden Anschlussleitung verbunden sind. Daneben ist eine Vielzahl weiterer Antennenanschlusspunkte vorgesehen, an denen entsprechende Antennenempfangssignale zur Erzielung eines möglichst umfassenden Diversity-Systems abgegriffen werden können.

Aus der erläuterten EP 0 792 031 A2 wie aber auch beispielsweise aus der DE 20 36 809 C2 ist es grundsätzlich bekannt, dass durch Beschaltung der einzelnen Antennenanschlussstellen bzw. den Leiter oder der Leiterkombination mit Blindwiderständen die Strahlungseigenschaften der als Antennen ausgebildeten Leiterfelder verändert werden können.

Dabei befasst sich die DE 20 36 809 C2 mit dem Problem einer Einknopfabstimmung, da hierbei ein sehr genauer Gleichlauf zwischen der Antennenabstimmung zum einen und der Einstellung der Oszillatorfrequenz des Umsetzers zum anderen notwendig ist. Als nachteilig wird dabei herausgestellt, dass bei einer derartigen Abstimmung aufgrund der örtlichen Trennung der Abstimmblindwiderstände in Antenne und Empfänger für diese Blindwiderstände unterschiedliche Umweltbelastungen, insbesondere unterschiedliche Temperaturen vorliegen, die den Gleichlauf sehr erschweren und zumeist gänzlich unmöglich machen. Zur Lösung des Problems wird deshalb vorgeschlagen, an den Ausgang des Verstärkers ohne längere Zwischenleitung eine Mischstufe mit Oszillator anzuschließen, wobei der frequenzbestimmende Kreis des Oszillators einen zweiten elektronischen Blindwiderstand erhält, dessen Impedanz mit Hilfe einer Gleichspannung verändert werden kann.

Gemäß der erwähnten EP 0 792 031 A2 werden demgegenüber an einem in einer Heckscheiben integrierten Heizfeld an mehreren Antennenanschlussstellen Impedanzen vorzugsweise in Form von Reaktanzen zugeschaltet, und zwar mit in Reihe dazu vorgesehenen Schaltern, die über eine Schalteinrichtung angesteuert werden können. Dadurch kann über den Diversity-Prozessor bei auftretenden Störungen jeweils das Antennensignal über einen anderen Anschlusspunkt am Heizfeld abgegriffen werden. Bei einem Ausführungsbeispiel ist zudem gezeigt, dass an einem der mehreren Antennenteilanschlüsse auch steuerbare Umschalter vorgesehen sind, um unterschiedliche Blindwiderstände an einem ihnen zugeordneten Antennenanschluss je nach Bedarf zuzuschalten und dadurch die Richtcharakteristik der Antenne zu verändern.

Bei all diesen Lösungen handelt es sich aber stets um herstellerseitig entsprechend vorbereitete und angepasste Lösungen, um die unterschiedlichen Blindwiderstände an den verschiedenen Antennenanschlussstellen je nach Bedarf zum Empfang eines möglichst störungsfreien Sendersignales abgreifen zu können.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Diversity-Antennensystem zu schaffen, welches einfachst aufgebaut ist und mit welchem auch bei auftretenden Störungen eine entsprechende Umschaltung hin zum Empfang eines besseren Antennensignals vorgenommen werden kann, wobei dieses Antennensystem auch nachrüstbar sein soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 oder 6 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung geht von einer einzigen aktiven Antenne aus, welche bevorzugt durch die Heizleitungen einer Heizscheibe in einem Fahrzeug gebildet ist. Am Antennenanschlusspunkt ist dazu zumindest mittelbar ein Verstärker angeschlossen. Räumlich davon getrennt kann die eigentliche Empfangsbox für den Radio vorgesehen sein. Natürlich kann der Verstärker selbst auch im Radio integriert sein. Bekannterweise wird ferner über einen Diversity-Prozessor eine entsprechende Auswertung bezüglich der Güte des empfangenen Antennensignals vorgenommen.

Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass eine Abstimm- und/oder Umschaltbox an einem zweiten Antennenanschlusspunkt angeschlossen ist. Über diese Abstimmbox wird entweder analog oder in diskreten Einzelschritten durch Umschaltung eine Veränderung der Blindwiderstände so vorgenommen, dass jeweils ein optimales Antennensignal empfangen werden kann.

Im Falle einer Abstimmbox wird über den Diversity-Prozessor über einen Digital-Analog-Wandler zunächst ein analoges Signal (d. h. eine Abstimmspannung) erzeugt, das dann der Abstimmbox zugeführt wird. Darüber wird der Blindwiderstand entsprechend verändert, worüber die Richtcharakteristik der durch das Heizfeld gebildeten Antenneneinrichtung entsprechend verändert werden kann.

Wird eine Umschaltbox verwendet, so kann über den Diversity-Prozessor eine Umschaltung zwischen verschiedenen Blindwiderständen vorgenommen werden.

Erfindungsgemäß wird also an dem Heizfeld lediglich an zwei Anschlussstellen eine Zuschaltung vorgenommen, nämlich an einer Anschlussstelle wird zumindest mittelbar der Radio angeschlossen, wohingegen an der zweiten Anschlussstelle eine Abstimm- oder Umschaltbox zugeschaltet wird, die zumindest mittelbar über den Diversity-Prozessor zur Veränderung der Richtcharakteristik der Antenne angesteuert wird.

Der wesentliche Vorteil dieser Schaltungsanordnung liegt darin, dass die gesamte Anordnung äußerst aufwandsarm ist, und dass dafür nur ein Verstärker benötigt wird, dass zudem keine speziellen Heizleiter-Strahler mit zusätzlichen Anschlussstellen notwendig sind, und dass aufgrund dessen ein bereits vorhandenes Heizfeld mit seinen beiden Anschlussstellen für den Plus- oder Minuspol als Anschlussstelle für das nachrüstbare Diversity-Antennensystem verwendet werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Diversity-Antennensystems mit einer Abstimmbox, und

Fig. 2 ein Diversity-Antennensystem mit einer Umschaltbox.

In Fig. 1 ist schematisch ein Heizfeld 1 gezeigt, welches aus zwei gegenüberliegenden Sammelschienen 3 und einer Vielzahl von dazwischen in der Regel parallel verlaufenden Heizdrähten 5 gebildet ist. Derartige Heizfelder 1 sind in der Regel in den Heckscheiben von Fahrzeugen untergebracht. Die Drähte sind dabei in das Glas eingelegt oder auf das Glas aufgedruckt.

Ein derartiges Heizfeld 1 wirkt gleichzeitig auch als Fensterscheibenantenne 7, nachfolgend auch kurz Antenne 7 genannte verwendet und eingesetzt.

Das Heizfeld 1 ist in bekannter Weise an einem Kraftfahrzeug-Akku 11 angeschlossen, wobei beispielsweise der Pluspol 13 des Akkus über eine Drossel 15 mit einem ersten Anschluss 17 des Heizfeldes 1 verbunden ist, welcher einen Anschluss zu der einen Sammelschiene 3 bildet. Der Minuspol 19 ist üblicherweise über Masse 21 letztlich mit dem zweiten Anschluss 23 elektrisch verbunden, der den Anschluss zur zweiten Sammelschiene 3 darstellt.

Um nunmehr ein Diversity-Antennensystem nachzurüsten, ist erfindungsgemäß ein Verstärker 25 eingangsseitig zumindest mittelbar mit dem ersten Anschluss 17 des Heizfeldes 1 bzw. der Antenne 7 verbunden, wobei die Ausgangsseite des Verstärkers 25 mit dem eigentlichen Empfangsteil oder Radio 27 verbunden ist.

Über das Radio wird ein ZF-Signal erzeugt, welches in einem nachgeschalteten Diversity-Prozessor 29 ausgewertet werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird nunmehr zur Realisierung eines Diversity-Antennensystems eine Abstimmbox 31 verwendet, die analog angesteuert wird. Dazu ist der Ausgang des Diversity-Prozessors 29 mit dem Eingang eines Digital-Analog-Wandlers 33 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang 35 der Abstimmbox 31 verbunden ist.

In der Abstimmbox können nunmehr geeignete Abstimmkreise vorgesehen sein, um den anschlussseitigen Blindwiderstand zu verändern und damit den Fußpunkt der Antenne unterschiedlich zu belasten. Dadurch wird die Richtcharakteristik des als Antenne 7 dienenden Heizfeldes 1 verändert.

Die Abstimmungsbox weist dazu im gezeigten Ausführungsbeispiel drei parallel geschaltete Zweige 37a bis 37c auf, die letztlich zwischen dem zweiten Anschluss 23 und zumindest mittelbar dem zweiten Pol 19 bzw. der Masse 21 geschaltet sind. Im ersten Zweig 37a ist dazu ein Widerstand R1 und ein Kondensator C1, im zweiten Zweig 37b eine Spule L, ein Kondensator C2 und eine Kapazitäts-Diode D1 und im dritten Zweig 37c ein Kondensator C3 mit einer Kapazitäts-Diode D2 jeweils in Reihe geschaltet.

Die mit dem Digital-Analog-Wandler 33 verbundene Steuerleitung 41 führt über einen Widerstand R2 zu einem Anschlusspunkt 43 zwischen dem Kondensator C3 und der Kapazitäts-Diode D2 in dem dritten Zweig 37c, wobei die Steuerleitung 41 über einen Widerstand R3 zu einem zweiten Anschlusspunkt 43' weitergeführt oder verlängert sein kann, der zwischen dem Kondensator C2 und der Kapazitäts- Diode D1 im zweiten Zweig 37b geschaltet ist.

Überdies muss zwischen Masse (Minuspol) und dem zweiten Anschluss 23 auch noch eine Spule 45 geschaltet sein zur Ableitung des Heizfeldstromes.

Wird über den Diversity-Prozessor eine Verschlechterung des Sendersignales festgestellt, so kann eine entsprechende Veränderung der Blindwiderstände so lange vorgenommen werden, bis wieder ein verbessertes Eingangssignal an der Antenne empfangen wird. Dabei kann sogar eine Prioritätenliste in einer Speichereinrichtung (z. B. im Radio oder im Diversity-Prozessor) abgelegt sein, wodurch festgelegt ist, in welcher Richtung und/oder zu welchen Werten hin zunächst jeweils die Blindwiderstände durch entsprechende Ansteuerung der Abstimmbox verändert werden.

Abhängig von der Dimensionierung und/oder Abstimmspannung lassen sich also somit in der Abstimmbox in einem bestimmten Frequenzbereich beliebige Abschluss-Impedanzen einstellen (variable Blindleitung).

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 entspricht weitgehend jenem nach Fig. 1 und unterscheidet sich im wesentlichen dadurch, dass keine kontinuierlich, d. h. analog ansteuerbare Abstimmbox 31, sondern eine Umschaltbox 31' verwendet wird. Von daher ist auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ein Digital-Analog-Wandler 33 nicht notwendig, da hier eine vom Diversity-Prozessor 29 direkt eine entsprechende Ansteuerung der Umschaltbox 31' vorgenommen werden kann.

Die Umschaltbox ist ebenso wieder zwischen dem Masseanschluss 23 bzw. dem Minuspol 19 und dem zweiten Antennenanschluss 23 zugeschaltet und weist einen Steuereingang 43 auf, worüber die vom Diversity-Prozessor 29 entsprechenden Umschaltsignale empfangen werden.

Die Umschaltbox 31' weist ebenfalls wieder drei Zweige 37a bis 37c auf, nämlichen einen ersten Zweig 37a mit einer Induktivität 11, einem dazu parallelen zweiten Zweig 37b mit einer Kapazität C4 und einem dazu in Reihe geschalteten Widerstand R4, und einen dritten Zweig 37c mit einer Kapazität C5. Während masseseitig alle drei Zweige zusammengeschaltet sind, ist antennenfeldseitig ein Umschalter 47 vorgesehen, der über den Diversity-Prozessor entsprechend angesteuert wird. Dadurch kann bei Störungen beim Empfang in diskreten Schritten eine Umschaltung in der Umschaltbox vorgenommen werden, um darüber wieder die Blindwiderstände und darüber wieder die Richtcharakteristik der Antenne zu verändern.

Die Auf- oder Abstimmbox 31 gemäß Fig. 1 bzw. der Umschaltbox 31' gemäß Fig. 2 sind nur beispielhaft. Der Aufbau dieser Abstimm- oder Umschaltbox 31, 31' kann auch anders vorgenommen werden, und zwar bei Bedarf auch noch mit mehreren Zweigen.

Claims

1. Diversity-Antennensystem für Fahrzeuge mit folgenden Merkmalen:

- als Antenne (7) dient ein Heizfeld (1) in einem Fahrzeug,

- an einem ersten Antennenanschluss (17) ist ein Verstärker (25) angeschlossen oder anschließbar, der ausgangsseitig mit einem Empfangsteil oder Radio (27) elektrisch verbunden oder verbindbar ist,

- das Empfangsteil oder der Radio (27) und/oder der Verstärker (25) und/oder der erste Anschluss (17) der Antenne (7) ist mit einem Diversity-Prozessor (29) verbunden, der vorzugsweise ein ZF-Signal auswertet, und

- an einem zweiten Anschluss (23) der Antenne (7) ist eine Einrichtung zur Erzeugung unterschiedlicher Abschluss- Impedanzen oder unterschiedlich großer Blindwiderstände zugeschaltet, die über eine Umschalteinrichtung, insbesondere zumindest mittelbar über den Diversity-Prozessor (29) umschaltbar ist,

gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

- das Diversity-Antennensystem ist nachrüstbar,

- am zweiten Anschluss (23) ist eine Abstimmbox (31) zuschaltbar, und

- die Abstimmbox (31) weist einen oder mehrere Schaltkreise auf, die über eine Umschalteinrichtung unterschiedliche Blindwiderstände in der Abstimmbox (31) einstellen und darüber die Richtcharakteristik der Antenne (7) veränderbar ist.

2. Diversity-Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung den Diversity- Prozessor (29) mit umfasst.

3. Diversity-Antennensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Diversity-Prozessor (29) zumindest mittelbar mit einem Digital-Analog-Wandler (33) verbunden ist, dessen Ausgang über eine Abstimmleitung (43) mit einem Steuereingang der Abstimmbox (31) zur analogen Veränderung der Abschluss-Impedanzen oder der Blindwiderstände verbunden ist.

4. Diversity-Antennensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Abstimmbox (31) vorgesehenen Schaltkreise oder Zweige (37a bis 37c) aus zumindest einem in Reihe geschalteten Widerstand R1 und einer Kapazität (C1) oder aus einer Spule (L), einer Kapazität (C2) und einer Kapazitäts-Diode (D1) oder aus einer Kapazität (C3) und einer Kapazitäts-Diode (D2) bestehen.

5. Diversity-Antennensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Dialog-Analog-Wandler (33) kommende Abstimmleitung (41) direkt oder unter Zuschaltung einer Zwischenleitung (41') zur Abstimmung der in den Zweigen oder Schaltkreisen (37a bis 37c) vorgesehenen Kapazitäts-Dioden (D1, D2) mit der einen Diodenanschlussseite verbunden ist.

6. Diversity-Antennensystem für Fahrzeuge mit folgenden Merkmalen:

- als Antenne (7) dient ein Heizfeld (1) in einem Fahrzeug,

- an einem ersten Antennenanschluss (17) ist ein Verstärker (25) angeschlossen, der ausgangsseitig mit dem Empfangsteil oder Radio (27) elektrisch verbunden ist,

- das Empfangsteil oder Radio (27) und/oder der Verstärker (25) und/oder der erste Anschluss (17) der Antenne (7) ist mit einem Diversity-Prozessor (29) verbunden, der vorzugsweise ein ZF-Signal auswertet, und

gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

- das Diversity-Antennensystem ist nachrüstbar,

- am zweiten Anschluss (23) ist eine Umschaltbox (31') zuschaltbar, und

- die Umschaltbox (31') umfasst einen oder mehrere Schaltkreise, worüber unterschiedliche Abschluss-Impedanzen oder unterschiedlich große Blindwiderstände am Fußpunkt der Antenne (7) zur Veränderung der Richtcharakteristik zuschaltbar sind.

7. Diversity-Antennensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei Teile der Schaltkreise (37a bis 37c) vorgesehen sind, die an ihrer einen Seite zumindest mittelbar mit dem einen Pol (19) eines Akkumulators (11) verbunden sind, wohingegen das andere Ende der Zweige oder Schaltkreise (37a bis 37c) über einen Umschalter (47) mit dem zweiten Anschluss (23) des Heizfeldes (1) bzw. der Antenne verbindbar sind.

8. Diversity-Antennensystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Zweige oder Schaltkreise (37a bis 37c) vorzugsweise aus einer Induktivität (11) oder einer in Reihe geschalteten Kapazität (C4) und einem Widerstand (R4) oder einer Kapazität (C5) besteht.