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Die
Erfindung geht aus von einer Fahrzeugscheibenantenne mit einem Heizfeld,
welches sowohl für
den UKW-Empfang als auch für
den LMK-Empfang vorgesehen ist.
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Bei
Fahrzeugantennen wird oft das Heizfeld der Scheibe als Antennenstruktur
benutzt. Bei der
US 6,498,588
B1 bzw. der WO99/66587 ist das Heizfeld für UKW- und
TV-Empfang vorgesehen.
Für LMK-Empfang
ist zusätzlich
eine 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 die 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. 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/TV-Empfang sind dies z.B. Stabkerndrosseln, die in den Heizstrom zuführenden
Leitungsteilen integriert werden und sich in der Regel in der Nähe der Heizstromanschlüsse des
Heizfeldes befinden.
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Für den LMK-Empfang
ist dies eine stromkompensierte Ringkerndrossel (AM-Sperrkreis), die ebenfalls
in der Heizstromzuführung
angeordnet ist. Dieser AM-Sperrkreis
ist eine sehr kostenintensive Baugruppe, deren Eigengewicht, ca.
200 g, zu hohen mechanischen Belastungen sowohl der Leiterplatte als
auch der Verschraubungspunkte führt
und damit im Rahmen der Qualitätssicherung
als äußerst kritisch
zu bewerten ist. Die bei normalen Fahrbedingungen auftretenden Vibrationen
führen
dazu, dass Lötstellen
stark beansprucht werden. Bei Kompaktfahrzeugen ist dieser AM-Sperrkreis
oftmals in der hinteren Heckklappe angebracht, so dass beim Zuschlagen
der Klappe Beschleunigungen von ca. 50 g auftreten können und
das gesamte Bauteil von den Verschraubpunkten abreißt.
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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 einer 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 für Antennenanschlusspunkt und
Heizleiter notwendig (
EP
0269723 B1 ,
EP
0382895 B1 ).
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Vorteile der
Erfindung
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Mit
den Maßnahmen
gemäß Anspruch
1, d.h. mit einem Heizleiterfeld, welches sowohl für den UKW-
und gegebenenfalls TV-Empfang als auch für den LMK-Empfang mit einer
einzigen Scheibe vorgesehen ist, wobei mindestens ein Auskoppelelement für zumindest
den LMK-Empfang vorgesehen ist, welches hochfrequenzmäßig jedoch
nicht galvanisch an das Heizfeld angeschlossen ist und wobei das Auskoppelelement
im Heizleiterfeld, insbesondere zwischen zwei benachbarten Heizleitern
angeordnet ist, ist der Empfang von LMK- und insbesondere diversitären UKW/TV-Signalen
mit einer einzigen Fensterscheibe möglich, ohne dass auf eine vollständige Beheizung
der gesamten Scheibe gerade im nicht durch den Schwarzdruck bedeckten
Bereich verzichtet werden muss. Gleichzeitig kann auf die notwendigen
Filterelemente für
den LMK-Rundfunk verzichtet
werden oder die Filterelemente können
mit deutlich weniger Aufwand als bei bisherigen Systemen aufgebaut
werden. Damit kann auf eine gesonderte Untersuchung der auftretenden
mechanischen Belastung dieser Baugruppe verzichtet und die Qualität des Systems über die
Fahrzeuglebensdauer bei unaufwändigen
Filterbaugruppen gewährleistet
werden. Das Grundrauschen der Antenne für den LMK-Rundfunkempfang lässt sich bei Beibehaltung von
Filterelementen für
den LMK-Bereich deutlich vermindern.
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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
Kraftfahrzeuges 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 entweder keine
besonderen Filterelemente für
die Entkopplung der LMK-Antennenfunktion von den Bordnetzstörungen in
Form einer stromkompensierten Ringkerndrossel (hochfrequenztechnisch hochohmiges
Bauelement) notwendig sind oder sich das Grundrauschen bei LMK-Empfang
deutlich verringern lässt,
wenn Filterelemente für
den LMK-Empfang beibehalten werden.
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Es
wird neben den zur Enfrostung dienenden Heizleitern lediglich ein
Auskoppelelement vorzugsweise ein zusätzlicher Leiter oder eine zusätzliche Leiterschleife
so insbesondere zwischen zwei parallel geführten Heizleitern, in der Regel
zwischen den oberen beiden, weil so die technische Performance des
Empfangssystems optimal ist, eingefügt, dass keine galvanische
Verbindung zwischen diesem Leiter und dem Heizfeld existiert. Aufgrund
der nicht galvanischen Verbindung haben Bordnetzstörungen einen
geringen Einfluss auf das Grundrauschen der Antenne. Die kapazitive
Kopplung zwischen Heizfeld und zusätzlichem Leiter ist für LMK-Frequenzen
so gering, dass Bordnetzstörungen
im Heizstrom nicht oder nur gering übersprechen. Die kapazitive
Kopplung für
UKW- und TV-Frequenzen ist allerdings ausreichend hoch, so dass
die Antennensignale mit der gesamten Heizleiterstruktur empfangen
werden. Hier sind Filterelemente notwendig. Die Antennenfunktion ist
aufgrund der hohen kapazitiven Kopplung vergleichbar mit einer Anordnung,
bei der der Antennenanschlusspunkt galvanisch mit dem Heizfeld verbunden
ist. Außerdem
ist die gesamte Scheibe beheizbar, da keine Strukturen außerhalb
des Heizleiterfeldes notwendig sind.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung 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.
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Zeichnungen
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Anahand
der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele
der Erfindung erläutert.
Es zeigen
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1 ein
integriertes Antennensystem für LMK-,
UKW- und gegebenenfalls TV-Empfang
nach der Erfindung,
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2 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
mit einer weiteren UKW-/TV-Antennensignalauskopplung,
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3 einen
Vergleich des Empfangspegels im LMK-Frequenzbereich.
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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 jeweils über
eine FM-/TV-Drossel 5 in den Zuleitungen mit Heizstrom
versorgt (Ub-Heizung). Je nach Akzeptanz des Grundrauschens ist
in den Zuleitungen für
den Heizstrom ein AM-Sperrkreis 13 mit mehr oder weniger
aufwändigem
Filteraufwand vorgesehen oder nicht. Der Antennenanschlusspunkt 1 für UKW-/TV-
und LMK-Signale ist galvanisch mit einem Auskoppelelement 6 im
Heizleiterfeld aber nicht mit dem Heizleiterfeld verbunden. Das
Auskoppelelement 6 kann als geradliniger Leiter, als offene
Leiterschleife wie in 1 dargestellt, oder als geschlossene
Leiterschleife oder aus Kombinationen letzterer Elemente ausgeführt sein.
Eine möglichst
lange Struktur ist vorteilhaft. Das Auskoppelelement 6 ist
insbesondere zwischen zwei benachbarten Heizleitern 3 angeordnet
und verläuft
parallel (Schenkel der offenen Leiterschleife) zur ganzen Länge zweier
Heizleiter 3. Der Abstand des Auskoppelelements 6 bzw.
dessen Leiterstücke
parallel zu den Heizleitern 3 sollte so gering wie möglich sein, damit
eine kapazitive Kopplung für
UKW-/TV-Frequenzen sichergestellt ist. Der Massepunkt 9 für den Anschluss
der aktiven Antennenbaugruppe 7 befindet sich vorteilhaft
in unmittelbarer Nähe
des Antennenanschlusspunkts 1 in der rechten oberen Ecke des
Heizleiterfeldes an dem die Fensterscheibe umgebenden metallischen
Rahmen 8 (gestrichelt dargestellt).
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Die
Heizleiterstruktur der Scheibe wird so ausgebildet, z.B. durch zusätzliche
vertikale Crossing Lines 10, die an jeder Kreuzungsstelle
galvanisch mit den parallelen Heizleitern 3 verbunden sind und
sich auf den durch die Spannungsverteilung ausbildenden Äquipotentialpunkten
befinden, dass am Antennenanschlusspunkt 1 für UKW-Frequenzen eine resonante
Struktur entsteht.
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In
der Elektronikbaugruppe 7 werden die ausgekoppelten Antennensignale
getrennt verstärkt (AM,
FM, TV1) und gegebenenfalls gefiltert und dem TV-Tuner 11 bzw.
Radio 12 zugeführt.
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2 zeigt
ein weiteren Ausführungsbeispiel,
bei dem eine weitere UKW-/TV-Antennensignalauskopplung
aus dem galvanisch mit dem Heizfeld auf der gegenüberliegenden
Seite verbundenen Antennenanschlusspunkt 2 und einem dicht
benachbarten Masseanschluss gebildet wird. Hiermit ist dann ein
Zweiantennensystem gebildet. Es können an anderer Stelle auch
noch weitere Antennen in gleicher Weise aus dem Heizfeld gebildet
werden, z.B. noch zwei zusätzliche,
um ein Vierantennensystem zu generieren. Es kann damit ein weiterer
FM- oder TV-Bereich überstrichen
werden, ein zweiter UKW-Empfänger
betrieben werden oder aber ein Diversity-Effekt durch unterschiedliche
Empfangssignale an den beiden Antennenanschlusspunkten 1 und 2 ausgenutzt
werden, wie er z.B. unter ungünstigen
Empfangsbedingungen im Mobileinsatz zustande kommen kann.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung wird an dieser Stelle deutlich:
Beim
LMK-Empfang kommt es entscheidend auf die Kapazität des Antennenleiters
gegenüber
der Fahrzeugmasse an. Bei dem System nach dem Stand der Technik
wird bei dem Zweiantennen-System durch den Anschluss einer zweiten
elektronischen Baugruppe mit einer gewissen Eingangskapazität die Gesamtkapazität der Anordnung
bezogen auf den Antennenanschluss 1 erhöht. Mit anderen Worten wird
ein Teil des empfangenen LMK-Signals über die zweite Baugruppe gegen
Masse abgeleitet und verschlechtert damit den gesamten Empfang.
Dieser Umstand wird bei der erfindungsgemäßen Antennenanordnung verhindert.
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Messungen
zeigen, dass der Empfang von LMK-Signalen mit der erfindungsgemäßen Anordnung
gemäß 1 vergleichbar
ist mit einem System, bei dem der Antennenanschlusspunkt galvanisch
mit dem Heizfeld an der oberen äußeren Ecke verbunden
ist. Dabei stellt es sich ebenfalls heraus, dass eine offene Leiterschleife
wie in 1 dargestellt die besten Ergebnisse erzielt. Der
Empfangspegel ist zwar geringfügig
geringer, dafür
wird aber ein geringeres Grundrauschen von dem Heizstrom erzeugt.
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Die
Empfangsperformance für UKW-/TV-Empfang
ist vergleichbar mit bekannten Anordnungen.