DE10306266A1

DE10306266A1 - Antennensystem

Info

Publication number: DE10306266A1
Application number: DE10306266A
Authority: DE
Inventors: Junzo Ooe; Kansei Mizutani; Kazuo Sato; Shin-Ichiro Matsuzawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2003-09-25
Also published as: US6831611B2; JP2003243922A; US20030156069A1

Abstract

Erfindungsgemäß wird ein Antennensystem vorgeschlagen, das Bildsignale, Audiosignale und/oder Datensignale sendet und empfängt. Das Antennensystem weist zumindest ein Antennenelement (10, 30, 31, 40, 41) und ein oder mehrere Energiezufuhrelemente (11a, 11b, 11c, 11d) auf. Eine Energiezufuhrschaltvorrichtung (20) schaltet das Energiezufuhrelement oder die Energiezufuhrelemente (11a, 11b, 11c, 11d) zur Auswahl von zumindest einem vorbestimmten Antennenelement (10, 30, 31, 40, 41), und ein Energiezufuhrkabel (14) führt Energie zu der Energiezufuhrschaltvorrichtung (20), zu.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antennensystem, das in der Lage ist, Funkwellen mit hoher Empfindlichkeit durch Schalten von Antennenelementen zu senden und zu empfangen, und genauer ein Antennensystem, das seine Richtwirkung durch Schalten von Energiezufuhrelementen, durch die Energie den Antennenelementen zugeführt wird, mittels einer Energiezufuhrschaltvorrichtung ändert, um eine ausreichende Empfindlichkeit beizubehalten. Die Erfindung kann als ein Antennensystem für beispielsweise fahrzeuginterne Funksysteme, fahrzeuginterne Fernsehsignalempfangssysteme und Fahrzeug-zu-Fahrzeug- Kommunikationssystemen angewendet werden.

Ein bekanntes Antennensystem, dass an einem Motorfahrzeug angebracht ist, ist in Fig. 10 gezeigt. Dieses Antennensystem ist ein fahrzeuginternes UKW/TV- Antennensystem (FM/TV-Antennensystem), das vier Antennenelemente 1a, 1b, 1c und 1d, die innerhalb von hinteren Seitenfenstern 2 gebildet oder angeordnet sind, Hochfrequenzverstärker 3, 4 und Koaxialkabel 5, die in Energiezufuhrabschnitten für jeweilige Paare der Antennenelemente 1a, 1b, 1c und 1d vorgesehen sind, sowie einen Empfänger 6 aufweist, der eine Antennenelementschaltvorrichtung aufweist. Mit dem auf diese Weise aufgebauten Antennensystem werden Funkwellen durch die Antennenelemente 1a, 1b, 1c und 1d empfangen, die getrennt voneinander angeordnet sind, und die auf diese Weise empfangenen Funkwellen werden durch die Hochfrequenzverstärker (HF-Verstärker) 3, 4 verstärkt, die ebenfalls getrennt voneinander angeordnet sind. Die verstärkten Funkwellen werden dann konvergiert, während sie dem Empfänger 6 über die Koaxialkabel 5 zugeführt werden. Dabei ist der Empfänger 6 eingerichtet, eines der Antennenelemente auszuwählen, das den höchsten Energiepegel liefert. Somit ist das Antennensystem in der Lage, Funkwellen sowie Luftwellen (airwaves) zu empfangen, während eine hohe Empfindlichkeit beibehalten wird, indem das am besten geeignete Antennenelement ausgewählt wird. Außerdem kann das wie vorstehend beschrieben aufgebaute Antennensystem in einem Motorfahrzeug eingebaut werden, ohne dass dessen Antenne nach außerhalb der Fahrzeugkarosserie (des Fahrzeugaufbaus) vorspringt.

Wie es in Fig. 10 gezeigt ist, sind die Antennenelemente 1a, 1b (1c, 1d) nahe aneinander in derselben Richtung angeordnet. Mit dieser Anordnung ändert sich jedoch beim Schalten der Antennenelemente die Richtwirkung des Antennensystems nur leicht. Wie es in den Fig. 11a und 11b gezeigt ist, ändert sie sich kaum. Außerdem kann es vorkommen, dass in Abhängigkeit von der Richtung des Fahrzeugs der Empfang der Funkwellen instabil wird, da die Empfindlichkeit des Antennensystems sich mit Änderung der Fahrzeugrichtung ändert. Da zusätzlich das Antennensystem im wesentlichen zwei Hochfrequenzverstärker 3 und 4, die jeweils an der rechten und an der linken Seite angeordnet sind, sowie vier Koaxialkabel 5 aufweist, kann dies aufgrund von komplizierter Arbeit, die für den Zusammenbau derartiger Teile erforderlich sind, hoher Kosten für die Vielzahl der Teile usw. einen Anstieg der Kosten des Antennensystems verursachen.

Zusammenfassung der Erfindung

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Antennensystem bereitzustellen, das zumindest ein Antennenelement, eine Vielzahl von Energiezufuhrelementen und eine Energiezufuhrschaltvorrichtung aufweist, und das in der Lage ist, Funkwellen zu senden und zu empfangen, während eine ausreichende Empfindlichkeit beibehalten wird, indem die Richtwirkung durch Schalten der Energiezufuhrelemente geändert wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Antennensystem gelöst, wie es in Patentanspruch 1 dargelegt ist.

Zum Lösen der vorstehend beschriebenen Aufgabe wird ein Antennensystem gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung als ein Antennensystem zum Emittieren/Empfangen von Funkwellen, die Bildsignale, Audiosignale und/oder Datensignalen tragen, bereitgestellt und ist hauptsächlich durch zumindest ein Antennenelement, eine Vielzahl von Energiezufuhrelementen, durch die jeweils Energie dem Antennenelement zugeführt wird, eine Energiezufuhrschaltvorrichtung und ein Energiezufuhrkabel aufgebaut, das mit der Energiezufuhrschaltvorrichtung verbunden ist. Die Energiezufuhrschaltvorrichtung ist zum Schalten der Energiezufuhrelemente betreibbar, um ein ausgewähltes Antennenelement oder mehrere ausgewählte Antennenelemente mit dem Energiezufuhrkabel zu verbinden. In dem Antennensystem kann ein einzelnes Antennenelement oder eine Vielzahl von Antennenelemente vorgesehen sein. Das heißt, dass, wenn eine Vielzahl von Antennenelemente vorgesehen ist, die Schalter der Energiezufuhrschaltvorrichtung ein- bzw. ausgeschaltet werden, um ein spezifisches Antennenelement oder mehrere spezifische Antennenelemente über ein entsprechendes Energiezufuhrelement oder mehrerer Energiezufuhrelemente auszuwählen. Wenn ein einzelnes Antennenelement vorgesehen ist, werden die Schalter ein- bzw. ausgeschaltet, um einen spezifischen Weg oder mehrere Wege aus einer Vielzahl von Wegen auszuwählen, die durch das Antennenelement und die Energiezufuhrelemente in Abhängigkeit von ihrer Anordnung vorgesehen sind, und die als Antennenelemente dienen.

In herkömmlichen Antennensystemen wird eine derartiges schalten der Energiezufuhrverbindung zwischen unterschiedlichen Sätzen aus einem Antennenelement, einem Verstärker oder Verstärkern, die mit dem Antennenelement verbunden sind, und einem Energiezufuhrkabel ausgeführt, während das Antennensystem gemäß der vorliegenden Erfindung lediglich die Energiezufuhrelemente schaltet. Daher erfordert im Gegensatz zu einem derartigen herkömmlichen Antennensystem, das eine Vielzahl von Energiezufuhrkabeln und Verstärkern erfordert, das Antennensystem gemäß dieser Erfindung lediglich ein einzelnes Energiezufuhrkabel und einen einzelnen Verstärker, wodurch eine einfachere Arbeit zum Einbau des Antennensystems beispielsweise in ein Fahrzeug sowie eine Verringerung von dessen Kosten gewährleistet wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorzuziehen, dass das vorstehend beschriebene Antennensystem wie nachstehend beschrieben aufgebaut ist. Das heißt, dass die Energiezufuhrschaltvorrichtung sechs Schalter aufweist. Verbindungspunkte, die jeweils mit den vier Energiezufuhrelementen verbunden sind, sind in Form einer Brückenschaltung über vier der sechs Schalter verbunden. Die vier Schalter sind jeweils mit vier Energiezufuhrelementen über vier Ecken der Brückenschaltung als Verbindungspunkte verbunden. Jeder der verbleibenden zwei Schalter ist in Reihe zwischen einem der zwei Verbindungspunkte (Ecken der Brückenschaltung), die einander gegenüber liegen, und einem entsprechenden Energiezufuhrelement geschaltet. Das Energiezufuhrkabel ist mit diesen zwei Verbindungspunkten verbunden. Mit dem Antennensystem einschließlich der sechs Schalter, der vier Energiezufuhrelemente und dem Energiezufuhrkabel, die in der vorstehend beschrieben Weise verbunden sind, werden die sechs Schalter der Energiezufuhrschaltvorrichtung ein- bzw. ausgeschaltet, um ein spezifisches Energiezufuhrelement oder mehrere Energiezufuhrelemente auszuwählen, nämlich das damit verbundene Antennenelement.

Wenn ein einzelnes Antennenelement mit einer Rahmenform (Schleifenform) verwendet wird, ist eine Vielzahl von Schleifenwegen durch das Rahmenantennenelement (Schleifenantennenelement) und die Energiezufuhrelemente bereitgestellt, und die Schalter der Energiezufuhrschaltvorrichtung werden ein- bzw. ausgeschaltet, um einen spezifischen oder mehrere spezifische Rahmenantennenwege auszuwählen. Das heißt, dass, wenn ein einzelnes Antennenelement verwendet wird, eine Vielzahl von Wegen (Schleifenwegen), die jeweils als ein Antennenelement dienen, durch das Antennenelement und die Energiezufuhrelemente bereitgestellt werden kann, wobei die Schalter der Energiezufuhrschaltvorrichtung ein- bzw. ausgeschaltet werden, um einen spezifischen Weg oder mehrere Wege auszuwählen. Wenn eine Sensorvorrichtung, die die Empfindlichkeit jeweiliger Wege oder dergleichen erfassen kann, in einem Antennensystem mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau vorgesehen ist, ist es weiterhin möglich, die Funkwellen zu empfangen, während die höchste verfügbare Empfindlichkeit beibehalten wird, indem die Schalter der Energiezufuhrschaltvorrichtung entsprechend den Erfassungsergebnissen der Sensorvorrichtung geschaltet werden, um denjenigen Weg auszuwählen, der den höchsten Energiepegel liefert.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Vielzahl der Energiezufuhrelemente innerhalb des Rahmenantennenelements derart angeordnet sind, dass eine Vielzahl von Schleifenwegen darin vorgesehen sind, so dass ein spezifischer Schleifenweg oder mehrerer Schleifenwege durch Schalten der Energiezufuhrelemente ausgewählt werden können. In diesem Fall können verschiedene Wege (Schleifenwege) mit unterschiedlichen Formen, Größen und Richtungen durch das Rahmenantennenelement und die Energiezufuhrelemente in Abhängigkeit von ihrer Anordnung bereitgestellt werden, und eine spezifische Route oder mehrerer Routen der verschiedenen Routen können durch Schalten der Energiezufuhrelemente ausgewählt werden. Das Antennensystem mit einem derartigen Aufbau kann wirksam und vorteilhaft auf Antennensysteme verschiedener Bauarten angewandt werden, so wie ein Richtungsantennensystem, einem Antennensystem mit expandierendem Band (Bandexpandier-Antennensystem), und einem Festband-Antennensystem angewendet werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Energiezufuhrelemente elektrische Leiter mit jeweils mit einer linearen Form, einer flachen Form oder einer stabartiger Form sind und elektrisch mit dem Antennenelement gekoppelt sind. Das heißt, dass die Form jedes Energiezufuhrelements nicht begrenzt ist, sondern dass sie in einer linearen Form, einer flachen Form, einer Stabform usw. geformt werden können. Wenn sie in einer linearen oder flachen Form beispielsweise verformt sind, werden sie flexibel und können daher leicht in einem Fahrzeug oder dergleichen eingebaut werden. Wenn sie in einer stabartigen Form geformt sind, erhöht dieses die mechanische Festigkeit des Antennensystems.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist es vorzuziehen, dass jeder der Schalter der Energiezufuhrschaltvorrichtung hauptsächlich durch ein Halbleiterelement oder Halbleiterelemente aufgebaut ist. Wenn ein Halbleiterelement verwendet wird, ist der Schaltvorgang des Schalters kurzzeitig. Im Fall von Luftwellen können diese beispielsweise ohne Unterbrechungen empfangen werden. Die Verwendung eines Halbleiters für die Schalter verringert nämlich Unterbrechungen oder beseitigt sie völlig, die beim Senden oder Empfangen von Funkwellen durch das Antennensystem auftreten können. Dioden, Transistoren, analoge Schalter oder dergleichen können für die Halbleiterelemente verwendet werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist es vorzuziehen, ein Symmetrier-Umwandlungselement (Ausgleichs-/Nicht- Ausgleichs-Umwandlungselement) zwischen der Energiezufuhrschaltvorrichtung und dem Energiezufuhrkabel vorzusehen. Im allgemeinen wird ein Koaxialkabel als das Energiezufuhrkabel verwendet, um elektrische Störungen zu beseitigen oder zu verringern. Wenn ein Koaxialkabel verwendet wird, können jedoch Reflektionen an einem Verbindungspunkt zwischen jedem Energiezufuhrelement und dem Energiezufuhrkabel aufgrund eines Impedanzunterschieds dazwischen auftreten. Ein Symmetrier-Umwandlungselement wie ein Symmetrierglied ist daher zwischen den Energiezufuhrelementen und dem Energiezufuhrkabel vorgesehen, um deren Impedanzen aneinander anzupassen. Mit dieser Anordnung können Reflektionen verringert werden und idealerweise beseitigt werden, wodurch eine hohe Funkwellensende- und -Empfangsqualität gewährleistet wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorzuziehen, das Antennenelement oder die Elemente in einem isolierenden Oberflächenabschnitt eines Fahrzeugaufbaus einzubetten, wenn das Antennensystem in einem Fahrzeug eingebaut ist. Wenn es in einem derartigen Abschnitt eingebettet ist, können das Antennenelement oder die Elemente groß ausgebildet werden, um einen gewünschten Empfindlichkeitspegel zu erreichen, das eine effektive Verwendung des Antennensystems mit den vorstehend beschriebenen Aufbau in den Fahrzeugen ermöglicht. Weiterhin kann in diesem Fall ein Anstieg des Luftwiderstands des Fahrzeugs aufgrund eines darin eingebauten Antennensystems verhindert werden, und die Möglichkeit einer Beschädigung des Antennensystems kann verringert werden. Es ist insbesondere vorzuziehen, wenn ein Rahmenantennenelement als das Antennenelement verwendet wird, das Antennensystem beispielsweise in einem aus Harz hergestellten Dach des Fahrzeugs einzubetten, da die Verstärkung des Antennensystems im wesentlichen proportional zu einem Anstieg in der Schleifenfläche (eine Fläche des durch eine Schleife umgebenden Bereichs) des Rahmenantennenelements ansteigt. Da die Antennenelemente in isolierenden Oberflächenabschnitten des Fahrzeugs geformt werden können, die aus Harz, Glas oder dergleichen gebildet sind, sind sie vorzugsweise ebenfalls in einem aus Harz hergestellten Kofferraumdeckel, Fenstern, Türen usw. des Fahrzeugs als auch auf dessen Dach eingebaut.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorzuziehen, einen schleifenförmigen Abschnitt des Fahrzeugaufbaus als Antennenelement des Antennensystems zu verwenden. In diesem Fall wird ein verbesserter Wirkungsgrad beim Emittieren und Empfangen von Funkwellen erzielt. Außerdem wird das Erscheinungsbild des Fahrzeugs durch die Antenne nicht verschlechtert, da die Antenne nicht aus dem Fahrzeugaufbau hervorspringt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorzuziehen, dass, wenn ein schleifenförmiger Abschnitt (ein Metallrahmen) des Fahrzeugaufbaus als Funkwellenemittier-/Empfangsantennenelement wie vorstehend beschrieben verwendet wird, die Energiezufuhrelemente elektromagnetisch mit dem Antennenelement gekoppelt sind. Mit dieser Anordnung wird die Signalemittier-/-Empfangsantenne in derselben elektromagnetischen Mode erregt, wie sie in den Energiezufuhrelementen erregt ist, wodurch ein verbesserter Wirkungsgrad beim Emittieren und Empfangen von elektromagnetischen Wellen gewährleistet wird. Da außerdem die Antenne in diesem Fall nicht aus dem Fahrzeugaufbau hervorspringt, wird das Erscheinungsbild des Fahrzeugs durch die Antenne nicht verschlechtert. Da außerdem das Signalemittier-/-Empfangsantennenelement ein Metallrahmen ist und die Energiezufuhrelemente miteinander durch eine elektromagnetische Kopplung (kontaktfreie Kopplung) gekoppelt sind, kann das Antennensystem leicht in Fahrzeuge eingebaut werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorzuziehen, dass das vorstehend angegebene Signalemittier-/-Empfangsantennenelement ein Metallrahmen ist, der entlang einer Umgebung eines aus Harz hergestellten Dachs eines Fahrzeugs kann das Antennensystem leicht in Fahrzeuge eingebaut werden, da die Energiezufuhrelemente, das Antennenelement, die Energiezufuhrschaltvorrichtung und das Energiezufuhrkabel innerhalb des aus Harz hergestellten Dachs angeordnet sind, und der als das Antennenelement dienende Metallrahmen durch eine kontaktfreie Energiezufuhr erregt wird.

Es ist bemerkt, dass gemäß der Erfindung "Schleife" und "schleifenförmig" nicht nur die Form einer geschlossenen Schleife darstellen, sondern ebenfalls eine schleifenähnliche Form sein können, bei der ein oder zwei Abschnitte fehlen können.

Die vorstehend beschriebene Aufgabe sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlicher. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Antennensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Schaltung einer Energiezufuhrschaltvorrichtung des Antennensystems gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Schaltung eines in dem Antennensystem gemäß Fig. 1 vorgesehenen Schalters,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Energiezufuhrschaltvorrichtung gemäß Fig. 1, wobei Energiezufuhrelemente, ein Symmetrierglied und Koaxialkabel verbunden sind,

Fig. 5 eine schematische Darstellung von Schaltzuständen der Schalter in dem Antennensystem und entsprechende Energiezufuhrzustände,

Fig. 6 eine schematische Darstellung von Energiezufuhrzuständen, entsprechende Stromverteilungen und entsprechende Richtwirkungen,

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Antennensystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung und eines Abschnitts eines Fahrzeugaufbaus, wenn das Antennensystem in dem Fahrzeugaufbau eingebaut ist,

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Antennensystems gemäß einem Abänderungsbeispiel für das Antennensystem gemäß Fig. 1,

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Antennensystems gemäß einem weiteren abgeänderten Beispiel für das Antennensystem gemäß Fig. 1,

Fig. 10 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines herkömmlichen Antennensystems, und

Fig. 11 eine schematische Darstellung der Richtwirkungscharakteristik des herkömmlichen Antennensystems.

Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung ausführlich beschrieben. Dabei ist zu bemerken, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt ist.

Fig. 1 zeigt ein Antennensystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das ein Rahmenantennenelement (Schleifenantennenelement) 10, abgeflachte Energiezufuhrelemente 11a, 11b, 11c und 11d, eine Energiezufuhrschaltvorrichtung 20, ein Symmetrierglied (ein Ferritkern) 13 und ein Koaxialkabel 14 aufweist. Die Energiezufuhrelemente 11a bis 11d sind innerhalb des Rahmenantennenelements 10 angeordnet und dienen ebenfalls als Antennenelemente. Die Energiezufuhrschaltvorrichtung 20 ist mit den jeweiligen Energiezufuhrelementen 11a bis 11d verbunden. Das Symmetrierglied 13 dient als Symmetrierwandler (Ausgleichs-/Nicht-Ausgleichswandler), und das Koaxialkabel 14 dient als Energiezufuhrkabel.

Fig. 2 zeigt den Schaltungsaufbau der Energiezufuhrschaltvorrichtung 20. Die Energiezufuhrschaltvorrichtung 20 weist eine Leitung 21, Schalter 22a bis 22f, Verbindungsanschlüsse 25a bis 25b und Verbindungsanschlüsse 26a und 26b auf. Die Leitung 21 ist in Form einer Brückenschaltung angeordnet. Jeder der Schalter 22a bis 22f ist hauptsächlich aus einem Halbleiterelement oder mehreren Halbleiterelementen aufgebaut und entlang der Leitung 21 vorgesehen. Die Verbindungsanschlüsse 25a bis 25b dienen als Verbindungspunkte zu den Energiezufuhrelementen 11a bis 11d, während die Anschlüsse 26a und 26b als Verbindungspunkte zu dem Symmetrierglied 13 dienen. Jeder der Schalter 22a bis 22f weist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, eine Diode 23 und Vorspannungsanschlüsse (Bias- Anschlüsse) 24a und 24b auf und ist derart eingerichtet, dass er eingeschaltet ist, wenn eine Durchlassspannung zwischen den Enden der jeweiligen Vorspannungsanschlüsse 24a und 24b angelegt wird, und dass er ausgeschaltet ist, wenn eine Sperrspannung dazwischen angelegt wird. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen C Kondensatoren zum Abschneiden von Gleichstromkomponenten.

Fig. 4 zeigt den Aufbau der Energiezufuhrschaltvorrichtung 20, bei der die Energiezufuhrelemente 11a bis 11d, das Sperrglied 13 und das Koaxialkabel 14 miteinander verbunden sind. Diese die Energiezufuhrschaltvorrichtung 20 bildenden Elemente sind, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, an einem Gehäuse eingerichtet oder geformt, wobei ein dielektrisches Substrat dazwischen angeordnet ist. Dabei dient das Symmetrierglied 13 zur Anpassung der Impedanz des Koaxialkabels 14 an diejenige der Energiezufuhrschaltvorrichtung 20, um den Reflektionsgrad ausreichend zu verringern, der bei der Energiezufuhrschaltvorrichtung 20 auftreten kann. Dies verbessert die Funkwellensende- und -Empfangsqualität des Antennensystems.

Nachstehend ist der Betrieb des Antennensystems gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. Kurz gesagt kann das Antennensystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel zum Erhalt seiner Richtwirkung in vier Richtungen betrieben werden, indem die vier Energiezufuhrelemente über die Energiezufuhrschaltvorrichtung 20 mit den sechs Schaltern 22a bis 22f wahlweise erregt bzw. gespeist werden. Fig. 5 zeigt vier Schaltzustände in der Energiezufuhrschaltvorrichtung 20 und vier Energiezufuhrzustände a, b, c und d, die in den jeweiligen Schaltzuständen eingerichtet werden. Wenn die Schalter 22c und 22f eingeschaltet sind und die Energiezufuhrelemente 11a und 11c gespeist werden, wie es in Fig. 5A gezeigt ist, wird der Energiezustand a eingerichtet, wodurch zwei Schleifenwege (Rahmenwege, loop routes) bereitgestellt werden, die an der rechten Seite und der linken Seite angeordnet sind. Wenn die Schalter 22b und 22d eingeschaltet sind und die Energiezufuhrelemente 11b und 11d gespeist werden, wie es in Fig. 5B gezeigt ist, wird der Energiezufuhrzustand b eingerichtet, wobei zwei an der oberen und der unteren Seite angeordnete Schleifenwege bereitgestellt werden. Wenn die Schalter 22e, 22f, 22a und 22c eingeschaltet sind, wie es in Fig. 5C gezeigt ist, wird der Energiezufuhrzustand c eingerichtet, wobei zwei an der oberen linken Seite und der unteren rechten Seite angeordnete Schleifenwege bereitgestellt werden. Wenn die Schalter 22e, 22f, 22b und 22d eingeschaltet sind, wie es in Fig. 5D gezeigt ist, wird der Energiezufuhrzustand d eingerichtet, wobei zwei an der oberen rechten Seite und der unteren linken Seite angeordnete Schleifenwege bereitgestellt werden. In Fig. 5 stellt ein Punkt A den Energiezufuhrpunkt dar.

Fig. 6 veranschaulicht schematisch die Energiezufuhrzustände und Stromverteilungen sowie Richtwirkungen, die in den jeweiligen Energiezufuhrzuständen erhalten werden, wenn das Antennensystem in einem Dach des Fahrzeugaufbaus eingebaut ist. Bei dem Antennensystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel wählt die Vorrichtung, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, beim Schalten der Energiezufuhrelemente mittels der Energiezufuhrschaltvorrichtung 20 einen spezifischen Weg oder mehrere spezifische Wege aus der Vielzahl der durch das Antennenelement 10 und die Energiezufuhrelemente bereitgestellten Wege (Routen) aus und spannt dadurch die Stromverteilung in jeden der vorbestimmten vier Richtungen vor. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, verschiebt sich die Richtung, in der die Richtwirkung schwach ist, um 45° (Grad) jedesmal, wenn die Energiezufuhrzustände von einem zum nächsten umgeschaltet werden. Somit kann eine hohe Empfindlichkeit beim Senden und Empfangen von Funkwellen in allen Richtungen durch wahlweises Einrichten eines entsprechenden Energiezufuhrzustands der vier Energiezufuhrzustände erzielt werden. Das Antennensystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist insbesondere zur Verwendung bei beispielsweise einem beweglichen Körper geeignet, in dem die Richtung zum Senden und zum Empfangen von Funkwellen sich kontinuierlich ändert. Bei Verwendung in einem Fahrzeug, z. B., ist es vorzuziehen, dieses in einem Oberflächenabschnitt des Fahrzeugaufbaus wie einem aus Harz hergestellten Dach und/oder einem Kofferraumdeckel einzubetten. In diesem Fall kann das Antennenelement leicht groß geformt werden, um eine gewünschte Empfindlichkeit zu erzielen. Da das Antennensystem in einem derartigen Oberflächenabschnitt des Fahrzeugaufbaus eingebettet ist, kann weiterhin ein Anstieg des Luftwiderstands des Fahrzeugs verhindert werden, der andernfalls durch ein darin eingebautes externes Antennensystem verursacht werden könnte, und die Möglichkeit für eine Beschädigung des Antennensystems kann verringert werden.

Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. In dem Antennensystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein Metallrahmenabschnitt 100 eines Fahrzeugs als ein Funkwellenemittier-/-Empfangsrahmenantennenelement verwendet. Genauer ist ein Rahmenantennenelement 10 entlang des inneren Umlaufs des Metallrahmenabschnitts 100 des Fahrzeugs vorgesehen, und die flachen Energiezufuhrelemente 11a, 11b, 11c und 11d sind mit dem Antennenelement 10 verbunden. Die Energiezufuhrschaltvorrichtung 20, die in Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, ist in dem Zentrum des Rahmenantennenelements 10angeordnet, an dem die vier Energiezufuhrelemente 11a bis 11d zusammenlaufen.

Das Antennenelement 10 und die Energiezufuhrelemente 11a bis 11d sind an der Rückseite eines aus Harz hergestellten Fahrzeugdachs 101 unter Verwendung eines Klebemittels oder dergleichen befestigt. Somit ist es möglich, das Fahrzeugdach 101 und diese Elemente in einer Einheit zu erzeugen. Das Antennenelement 10 ist in dem aus Harz hergestellten Dach 101 derart angeordnet, dass das Antennenelement 10 und der Metallrahmenabschnitt 100 nahe genug aneinander angeordnet sind, so dass sie durch elektromagnetische Induktion dazwischen elektromagnetisch gekoppelt sind, wenn das aus Harz hergestellte Dach 101 an den Metallrahmenabschnitt 100 des Fahrzeugs angebracht ist. Mit dem auf diese Weise aufgebauten Antennensystem kann die Richtwirkung in derselben Weise wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 geändert werden.

Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben worden sind, ist es verständlich, dass verschiedene Abänderungen durchgeführt werden können. Beispielsweise kann, obwohl jeder Schalter der Energiezufuhrschaltvorrichtung hauptsächlich durch eine Diode gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen aufgebaut ist, der Schalter hauptsächlich durch ein anderes Element oder Komponente wie einem einzelnen Transistor, einem analogen Schalter, ein Hochfrequenzrelais und MEMS (mikroelektromechanisches System, microelectromechanical system) aufgebaut sein.

Obwohl das Rahmenantennenelement 10 eine quadratische Form gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen aufweist, kann ein Rahmenantennenelement mit einer runden Form genauso verwendet werden. Weiterhin kann ein Antennenelement einer anderen Bauart oder mit einer sich von einem Rahmenantennenelement unterscheidenden Form verwendet werden, so wie gekreuzte Dipolantennenelemente 30 und 31, die jeweils die Energiezufuhrelemente 11b und 11d (oder 11a und 11c) mit der wie in Fig. 8 gezeigten Energiezufuhrschaltvorrichtung 20 aufweisen und gekreuzte Bow-Tie-Antennenelemente 40 und 41, die jeweils die Energiezufuhrelemente 11b und 11d (oder 11a und 11c) mit der wie in Fig. 9 gezeigt angeordneten Energiezufuhrschaltvorrichtung 20 aufweisen. Eine derartige Anordnung ermöglicht dem Antennensystem, eine ausreichende Richtwirkung durch Verwendung einer verringerten Anzahl von Verstärkern und Koaxialkabeln für das Antennensystem beizubehalten.

Obwohl jedes der Energiezufuhrelemente 11a, 11b, 11c und 11d mit einem mittleren Abschnitt jeder Seite des eine Quadratform aufweisenden Antennenelements 10 gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verbunden ist, können diese mit einem anderen Abschnitt verbunden sein, die von dem mittleren Abschnitt abweichen. Durch Verschieben der Position, mit der jedes Energiezufuhrelement verbunden ist, ist es möglich, beispielsweise das Funkwellensende-/-Empfangsband des Antennensystems zu ändern. Alternativ kann jedes der Energiezufuhrelemente 11a, 11b, 11c und 11d mit jedem Eckenabschnitt des eine Quadratform aufweisenden Antennenelements 10 verbunden werden. In diesem Fall werden andere Energiezufuhrzustände eingerichtet, wodurch das Signalemittier-/-Empfangsband des Antennensystems geändert wird.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es verständlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele oder Konstruktionen begrenzt ist. Im Gegenteil soll die Erfindung verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Zusätzlich befinden sich, obwohl verschiedene Elemente der offenbarten Erfindung in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt worden sind, die als Beispiel gedacht sind, andere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr oder weniger lediglich eines einzelnen Elements ebenfalls innerhalb des Umfangs der Erfindung.

Wie vorstehend beschrieben, wird erfindungsgemäß ein Antennensystem vorgeschlagen, das Bildsignale, Audiosignale und/oder Datensignale sendet und empfängt. Das Antennensystem weist zumindest ein Antennenelement (10; 30, 31; 40, 41) und ein oder mehrere Energiezufuhrelemente (11a, 11b, 11c, 11d) auf. Eine Energiezufuhrschaltvorrichtung (20) schaltet das Energiezufuhrelement oder die Energiezufuhrelemente (11a, 11b, 11c, 11d) zur Auswahl von zumindest einem vorbestimmten Antennenelement (10; 30, 31; 40, 41), und ein Energiezufuhrkabel (14) führt Energie zu der Energiezufuhrschaltvorrichtung (20) zu.

Claims

1. Antennensystem zum Senden und Empfangen zumindest entweder eines Bildsignals, eines Audiosignals oder eines Datensignals, gekennzeichnet durch
zumindest ein Antennenelement (10; 30, 31; 40, 41),
eine Vielzahl von Energiezufuhrelementen (11a, 11b, 11c, 11d) zur Zufuhr von Energie zu dem zumindest einen Antennenelement (10; 30, 31; 40, 41),
eine Energiezufuhrschaltvorrichtung (20), die zumindest einen Schalter (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f) aufweist und die Energiezufuhrelemente (11a, 11b, 11c, 11d) unter Verwendung des zumindest einen Schalters (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f) schaltet, um zumindest ein Antennenelement (10; 30, 31; 40, 41) aus dem zumindest einen Antennenelement (10; 30, 31; 40,41) auszuwählen, und
ein Energiezufuhrkabel (14), das mit der Energiezufuhrschaltvorrichtung (20) verbunden ist.

2. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
vier Energiezufuhrelemente (11a, 11b, 11c, 11d) vorgesehen sind,
die Energiezufuhrschaltvorrichtung (20) sechs Schalter (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f) aufweist,
Verbindungspunkte für die vier Energiezufuhrelemente (11a, 11b, 11c, 11d) in Form einer Brückenschaltung über vier der sechs Schalter (22a, 22b, 22c, 22d) verbunden sind,
jeder der restlichen zwei Schalter (22e, 22f) in Reihe zwischen einem von zwei der Verbindungspunkte, die sich einander gegenüberliegen, und einem entsprechenden Energiezufuhrelement (11a, 11b, 11c, 11d) verbunden ist,
das Energiezufuhrkabel (14) mit den zwei Verbindungspunkten verbunden ist, und
die Schalter (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f) zum Schalten der Energiezufuhrelemente (11a, 11b, 11c, 11d) ein- und ausgeschaltet werden, die mit dem Energiezufuhrkabel (14) zu verbinden sind.

3. Antennensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Antennenelement ein Rahmenantennenelement (10) aufweist,
die Energiezufuhrelemente (11a, 11b, 11c, 11d) innerhalb des Rahmenantennenelements (10) angeordnet sind, um eine Vielzahl von Schleifenwege zu bilden, und
zumindest ein Schleifenweg aus der Vielzahl der Schleifenwege durch Schalten der Energiezufuhrelemente (11a, 11b, 11c, 11d) ausgewählt wird.

4. Antennensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Antennenelement ein gekreuztes Dipolantennenelement (30, 31) aufweist.

5. Antennensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Antennenelement ein gekreuztes Bow-Tie-Antennenelement (40, 41) aufweist.

6. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Energiezufuhrelemente (11a, 11b, 11c, 11d) einen elektrischen Leiter aufweist, der mit dem zumindest einen Antennenelement (10; 30, 31; 40, 41) elektrisch gekoppelt ist und der zumindest entweder eine lineare Form, eine flache Form oder eine stabartige Form aufweist.

7. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schalter (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f) der Energiezufuhrschaltvorrichtung (20) zumindest ein Halbleiterelement aufweist.

8. Antennensystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Symmetrier-Umwandlungselement (13), das zwischen der Energiezufuhrschaltvorrichtung (20) und dem Energiezufuhrkabel (14) vorgesehen ist.

9. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Antennenelement (10; 30, 31; 40, 41) in einer isolierenden Oberfläche des Fahrzeugaufbaus eingebettet ist.

10. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Antennenelement (10; 30, 31; 40, 41) einen schleifenförmigen Abschnitt (100) des Fahrzeugaufbaus aufweist.

11. Antennensystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der schleifenförmige Abschnitt (100) des Fahrzeugaufbaus ein Funkwellenemittier-/- Empfangsantennenelement aufweist und die Energiezufuhrelemente (11a, 11b, 11c, 11d) mit dem Funkwellenemittier-/-Empfangsantennenelement elektromagnetisch gekoppelt sind.

12. Antennensystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkwellenemittier-/- Empfangsantennenelement einen Metallrahmen (100) aufweist, der entlang eines Umlaufs eines Harzdaches (101) des Fahrzeugs vorgesehen ist.