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Die
Erfindung geht aus von einer Fahrzeugscheibenantenne.
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Bei
Fahrzeugscheibenantennen wird oft das Heizfeld der Scheibe als Antennenstruktur
benutzt. Bei der
US
6,498,588 B1 ist das Heizfeld für UKW- und TV-Empfang vorgesehen.
Für LMK-Empfang
ist eine zusätzliche
Leiterschleife am oberen Rand der Scheibe, die nicht mit dem Heizfeld
verbunden ist, vorgesehen.
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Ein
wesentlicher Nachteil einer derartigen Anordnung ist in Notwendigkeit
einer Fläche,
z.B. im oberen Bereich der Fensterscheibe, die aufgrund fehlender
Heizleiter nicht beheizt und damit nicht abgetaut werden kann. Gerade
bei PKW mit kleinen Scheiben ist der sich ergebende beheizbare Bereich unzulässig klein.
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Die
Heizleiter verlaufen im wesentlichen waagerecht und im wesentlichen
parallel zu den metallischen Begrenzungen der Scheibe (Chassis).
Die vom Heizstrom auf die als Antenne dienenden Heizleiter übertragenen
Bordnetzstörungen
müssen
bekanntermaßen
durch Baugruppen mit hochfrequenztechnisch hochohmigen Verhalten
unterdrückt
werden, wenn der Antennenanschlusspunkt galvanisch mit dem Heizfeld
verbunden ist. Für
den UKW-Empfang sind dies z.B. Stabkerndrosseln, die in den heizstromführenden
Leitungsteilen integriert werden und sich in der Regel der Heizstromanschlüsse des
Heizfeldes befinden. Hierfür
muss außerdem
entsprechender Bauraum zur Verfügung
gestellt werden.
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Bei
anderen Fahrzeugantennen-Empfangsanordnungen wird der Empfang von
LMK- und diversitären UKW-Signalen
mit Leitungsstrukturen in einer oder mehreren sich meist in unmittelbarer
Nähe befindlichen
aber räumlich
getrennten Fensterscheiben realisiert. Ein wesentlicher Nachteil
einer derartigen Anordnung ist die Notwendigkeit mindestens zwei, meist
feststehenden Fensterscheiben, wodurch sich ein erhöhter Aufwand
bei der Fertigung der Scheiben, bei der elektronischen Auslegung
angeschlossener, meist aktiver Schaltungskomponenten und bei der
Montage entsprechender Schaltungsträger ergibt.
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Es
sind auch Antennenanordnungen bekannt, die Antennen für den LMK-
und UKW-Empfang
aus dem galvanisch kontaktierten Heizfeld bilden. Auch hier sind
bordnetzentkoppelnde Filterelemente in den Heizstromzuführungen
notwendig (
EP 0382895
B1 ).
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Vorteile der Erfindung
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Mit
den Maßnahmen
der Erfindung, d.h. mit einem Heizleiterfeld, welches mindestens
für den UKW-Empfang,
als auch für
den LMK-Empfang vorgesehen ist, wobei mindestens ein Auskoppelelement
für den
UKW-Empfang vorgesehen ist, welches hochfrequenzmäßig niederohmig
jedoch nicht galvanisch an das Heizleiterfeld angeschlossen ist,
ist der Empfang von LMK- und diversitären UKW-Signalen mit einer
durch ein einziges Sieb mittels gängigem Siebdruckverfahren aufgebrachten
Leitungsstruktur in einer einzigen Fensterscheibe möglich, ohne
dass auf eine vollständige
Beheizung der gesamten Scheibe gerade im nicht durch Schwarzdruck
(äußere Berandung
der Scheibe) bedeckten Bereich verzichtet werden muss.
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Die
Leitungsstruktur wird durch gängige
Verfahren auf eine Fensterscheibe aufgebracht, wobei es im Sinne
der Erfindung unerheblich ist, ob es sich um Ein-Scheibensicherheitsglas oder Verbundssicherheitsglas
handelt. Besagte Fensterscheibe ist durch einen metallischen Rahmen
umgeben und meist als Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs ausgeführt. Die
beschriebene Anordnung kann jedoch auch auf jede andere Scheibe übertragen
werden, z.B. bei Schiffen.
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Der
besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass im Fall des LMK-Empfangs
keine Komponenten an das als Antenne wirkende Heizfeld angeschlossen
sind, was im folgenden erläutert
werden soll.
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Die
zum Empfang von UKW- und TV-Signalen angeschlossenen elektronischen
Komponenten können
im Fall des LMK-Empfangs als eine Ersatzkapazität zwischen Antennenanschlusspunkt
und Masse betrachtet werden. Diese liegt etwa im Bereich von 30-40pF.
Die Empfangskapazität
einer Heckscheibenantenne, gebildet aus dem gesamten Heizfeld, liegt
im Bereich 150-250pF. Durch angeschlossene elektronische Komponenten
wird diese Kapazität
unnötig
um mehr als 10% vergrößert, so dass
der LMK-Empfang verschlechtert wird, weil Empfangssignale über die
elektronische Baugruppe nach Masse abfließen. Diese Verschlechterung
der Performance kann in Gebieten mit starker AM-Nutzung (z. B. USA, Mexiko) nicht toleriert
werden. Durch ein hochfrequenzmäßig niederohmiges
aber nicht galvanisch kontaktiertes Auskoppelelement ist die Ersatzkapazität der angeschlossenen
elektronischen Baugruppe für
LMK-Frequenzen nicht wirksam und damit der LMK-Empfang optimal.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der kostengünstigen
Fertigung. Gegenüber
anderen Ausführungsformen
braucht nur eine einzige Scheibe ausgebildet werden. Ein weiterer
Vorteil ist der integrierte und damit einfache Aufbau von passiven
oder aktiven Schaltungsteilen, die für die unterschiedlichen Frequenzbänder zwar
getrennte Signalpfade vorsehen, aber in einem einzigen Gehäuse angeordnet
werden können.
Hieraus resultiert neben einem Minimum an mechanischen Komponenten
auch eine minimale Verkabelung im Fahrzeug und damit eine erhebliche
Gewichtsreduktion.
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Da
die Erfindung bezüglich
der Ausgestaltung des Heizfeldes keinerlei Einschränkungen
fordert, ist sie insbesondere für
den Einsatz in Kraftfahrzeugen jeglicher Scheibentypen geeignet.
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In
den Unteransprüchen
sind vorteilhafte Weiterbildungen angegeben.
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Zeichnungen
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Anhand
der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele
der Erfindung erläutert.
Es zeigen
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1 ein
Prinzipschaltbild einer Scheibenantenne nach der Erfindung,
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2 eine
Scheibenantenne mit zwei Auskopplungen für UKW-Empfang,
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3 eine
Scheibenantenne mit einem Baugruppenträger für eine Mehrzahl von Auskoppelelementen,
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4 eine
Scheibenantenne zur Speisung einer Diversity-Schalteinrichtung,
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5 eine
Scheibenantenne mit Auskoppelelementen für andere Frequenzbereiche.
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6 eine
Scheibenantenne mit alternativer Anordnung des Auskoppelelements.
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Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt
eine Scheibenantenne bestehend aus parallel zueinander angeordneten
Heizleitern 3, die jeweils an ihren linken und rechten
Enden in eine Sammelschiene 4 münden. Das so gebildete Heizleiterfeld
wird über
ein Filterelement 5 mit Heizstrom versorgt (Ub-Heizung).
Der Antennenanschlusspunkt 1 ist galvanisch mit dem Heizleiterfeld verbunden
und realisiert den LMK-Empfang. Die Kontaktierung erfolgt an beliebiger
Stelle vorteilhaft aber an der oberen äußeren Ecke des Heizleiterfeldes.
Der Antennenanschlusspunkt 2 ist mit einem Auskoppelelement 6 galvanisch
verbunden. Das Auskoppelelement 6 besteht vorzugsweise
aus einem im wesentlichen parallel zumindest einer Berandung des
Heizleiterfeldes angeordneten Leiter, die nicht durch die Sammelschienen 4 gegeben
ist. Das Auskoppelelement kann auch beliebig geformt sein, vorteilhaft
aber aus einem aus geradlinigen Leitungsstücken bestehenden Leitergebilde
bestehen. Über das
Auskoppelelement 6 ist der UKW-Empfang ermöglicht.
Das Auskoppelelement/Leitergebilde 6 ist hochfrequenzmäßig niederohmig
aber nicht galvanisch mit dem Heizleiterfeld verbunden. Es ist darauf zu
achten, dass die kapazitive Kopplung zwischen Leitergebilde 6 und
dem die Fensterscheibe umgebenden metallischen Rahmen 8 gering
genug für
ein gutes Empfangsverhalten ist. Die Ausbildung des Leitergebildes,
die Länge
der vorzugsweise geradlinigen Leiterstücke und/oder die geometrische
Lage sind so ausgeführt,
dass sich am Antennenanschlusspunkt 2 im UKW-Frequenzbereich
ein resonantes Impedanzverhalten ausbildet. Mit hochfrequenzmäßig niederohmig
aber nicht galvanisch gekoppelt ist stets folgendes gemeint: Für TV- und UKW-Frequenzen
ist die Kopplung zwischen dem Heizfeld und dem Auskoppelelement
so groß wie möglich (S21 < 5dB), für LMK-Frequenzen ist die Kopplung
so gering wie möglich
(S21 > 15dB).
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Unter
diesen Umständen
können
außerdem die
bei galvanisch kontaktiertem Heizfeld notwendigen UKW-/TV-Filterelemente
geringer dimensioniert und damit kostengünstiger werden oder evtl. sogar ganz
entfallen.
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Zur
Verbesserung der Empfangseigenschaften können desweiteren eine Vielzahl
im wesentlichen vertikale Antennenleiter 9 vorgesehen werden, die
mit dem Heizleitern 3 galvanisch an Äquipotentialpunkten der sich
ausbildenden Spannungsverteilung verbunden sind. Die Länge der
Antennenleiter 9 und/oder deren geometrische Lage ist festgelegt
dadurch, dass sich ein resonanzartiges Verhalten der Antenne am
Antennenanschlusspunkt 2 über den gesamten UKW-Empfangsbereich
einstellt. Das Resonanzverhalten des Auskoppelelements 6 und
der Antennenleiter 9 kann durch einen gezielten Versatz
der Resonanzfrequenzen so aufeinander abgestimmt sein, dass wie
bei zwei gegeneinander verstimmten Bandfiltern insgesamt eine sehr
viel breitere Resonanzüberhöhung zustande
kommt, wie bei einem Einzelfilter. Damit kann der gesamte UKW-Bereich
bezüglich
der Resonanzüberhöhung abgedeckt
werden.
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2 zeigt
eine wie in 1 aufgebaute Scheibenantenne
mit dem Unterschied, dass nun zwei Auskoppelelemente 6 jeweils
am oberen Rand des Heizleiterfeldes links und rechts voneinander mitsamt
ihren elektronischen Baugruppen 7 angeordnet sind. Es kann
damit ein weiterer FM-Bereich überstrichen
werden, ein zweiter UKW-Empfänger betrieben
werden oder aber ein Diversity-Effekt durch unterschiedliche Empfangssignale
an den beiden Auskoppelelementen 6 ausgenutzt werden, wie
er z.B. unter ungünstigen
Empfangsbedingungen im Mobileinsatz zustande kommen kann.
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Scheibenantenne
bei der die Antennenanschlusspunkte 1 für LMK-Empfang und 2 für UKW-Empfang
zu einer gemeinsamen mechanischen Komponente als Träger der
elektronischen Baugruppen (gemeinsamer Baugruppenträger 10)
geführt
sind. Mit dieser Ausführung
ist der mechanische Aufwand des Antennensystems minimiert.
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Bei
der Ausgestaltung nach 4 sind vier Auskoppelelemente 6 für UKW und
eines für
LMK vorgesehen. Diese Ausgestaltung ist geeignet z.B. eine Diversity-Schalteinrichtung
mit vier unterschiedlichen Antennensignalen zu speisen.
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Bei
der Ausgestaltung nach 5 sind mehrere Auskoppelelemente 61, 62 und 63 vorgesehen, die
an ihrem Anschlusspunkt 2 galvanisch zusammengeschaltet
sind. So kann z.B. das Auskoppelelement/Leiter 61 für den UKW-Empfang
und die weiteren insbesondere kürzeren
Auskoppelelemente 62, 63 können für den TV-Empfang im VHF oder UHF-Bereich
vorgesehen sein. Die Auskoppelelemente 61, 62, 63 unterschiedlicher
Länge verlaufen vorzugsweise
parallel zueinander.
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6 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Scheibenantenne.
Hier führt
der Antennenanschlusspunkt 1 zu einer elektronischen Baugruppe
für LMK- und
UKW-Signale. Eine
zweite Antenne wird mittels des Auskoppelelementes 6 gebildet
und über
den Antennenschlusspunkt 2 einer weiteren elektronischen
Baugruppe zugeführt.
Auch in diesem Fall ist die kapazitive Belastung der Antenne im
LMK-Empfangsfall optimiert, weil die zweite der elektronischen Baugruppen
hochfrequenztechnisch hochohmig bei LMK-Frequenzen angeschlossen
ist.
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Bei
der Ausbildung unterschiedlicher UKW-Antennen ist darauf zu achten,
dass die im mobilen und diversitären
Empfangsverhalten gleichzeitig auftretenden Pegeleinbrüche minimiert
sind.
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Die
beschriebene Erfindung gilt entsprechend auch für anders ausgeführte Heizleiterfelder, wenn
z.B. die Heizleiter nicht waagerecht sondern senkrecht verlaufen.
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Es
ist weiterhin unerheblich, ob geteilte oder ungeteilte Heizleiterfelder
vorliegen.