DE112004002469T5

DE112004002469T5 - Mittels Schlitzes in der Karosseriepaneele verborgene Fahrzeugantenne

Info

Publication number: DE112004002469T5
Application number: DE112004002469T
Authority: DE
Inventors: Peter Canterbury CALLAGHAN
Original assignee: Harada Industries Europe Ltd; Harada Industry Co Ltd
Current assignee: Harada Industries Europe Ltd; Harada Industry Co Ltd
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-12-07
Also published as: GB2438899A; GB2409344A; WO2005060046A2; GB0329159D0; GB0614050D0; GB2438899B; WO2005060046A3

Abstract

Fahrzeugantennen-Struktur mit:
einem Stecker, der so ausgestaltet ist, dass er in einen vorgeformten länglichen Schlitz in einer leitenden Paneele eines Straßenfahrzeugs passt, wobei der Stecker ein dielektrisches Element und ein Antennenelement aufweist, wobei das Antennenelement nach dem Einpassen des Steckers in den Schlitz ausgerichtet wird, um den Schlitz zum Empfang und/oder Senden von Signalen anzuregen; und
einer dielektrischen Paneele, die mit dem Stecker verbunden ist und so ausgestaltet ist, dass sie sich auf der Außenfläche der leitenden Paneele erstreckt, um den Stecker zu verbergen, wenn der Stecker in den Schlitz eingepasst ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugantenne, insbesondere auf eine integrierte Fahrzeugantenne, die einen in einer Paneele des Fahrzeugs verborgenen Schlitz verwendet.
Es gibt einen wachsenden Bedarf für die Bereitstellung von Hochfrequenzantennen in Fahrzeuganwendungen. Einhergehend mit dem normalen AM/FM Funkempfang gibt es an derartige Antennen neue Anforderungen, mit höheren Frequenzen zu arbeiten, wie beispielsweise solchen, die bei Mobiltelefonie und Digital Audio Broadcasting (DAB) verwendet werden. Häufig ist es erforderlich, dass mehr als eine Antenne in einem System verwendet wird, z.B. um Vielfältigkeit zu erhalten, oder um Unterstützung für Notrufsysteme zu implementieren, die eine Funkverbindung verwenden.
Der gewöhnliche Ansatz bei Fahrzeugantennen ist es, eine dachmontierte Antenne zu verwenden, obwohl es eine wachsende Anzahl an neuen integrierten Antennen gibt. Integrierte Antennen sind aufgrund eines neuen Trends, Antennen in das allgemeine Erscheinungsbild des Fahrzeugs einzubinden, d.h. ihr Vorhandensein so weit wie möglich zu verbergen, besonders relevant geworden. Beispiele für integrierte Antennen sind: Patch-/Dipol-Antennen, die hinter Plastik-Karosserieteilen (z.B. Stoßstangen-Formteilen) montiert sind, PIFA-Antennen von reduzierter Höhe, die hinter Glas montiert sind, oder Monopolstrukturen, die direkt auf eine dielektrische Paneele, d.h. auf eine Windschutzscheibe, gedruckt sind.
Die Erfindung schlägt vor, eine Schlitzantenne direkt in einer äußeren Metall-Karosseriepaneele einer Fahrzeugkarosserie, beispielsweise einem Kotflügel, einer Tür, oder einer Dachpaneele, auszubilden. Die Dachpaneelen-Implementierung ist besonders auf den Empfang von satellitengestützten Systemen, z.B. SDARS und GPS, ausgerichtet.
Aufgabe der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es, eine voll integrierte Antenne zur Verfügung zu stellen, die eine Alternativlösung zu dem vorgenannten Problem des Integrierens einer Antenne in das allgemeine Erscheinungsbild des Fahrzeugs bereitstellen kann. Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Antenne ist es, dass sie vandalismussicherer ist als herkömmliche sichtbare Außenantennen, d.h. dachmontierte, stoßstangenmontierte oder windschutzscheibenmontierte Antennen, auf die leicht ein Zugriff erfolgen kann.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrzeugantennen-Struktur, die aufweist: einen Stecker, der so ausgestaltet ist, dass er in einen vorgeformten länglichen Schlitz in einer leitenden Paneele eines Straßenfahrzeugs passt, wobei der Stecker ein dielektrisches Element und ein Antennenelement aufweist, wobei das Antennenelement ausgerichtet wird, nachdem der Stecker in den Schlitz eingepasst worden ist, um den Schlitz zum Empfang und/oder zum Senden von Signalen anzuregen; und eine dielektrische Paneele, die mit dem Stecker verbunden ist und so ausgestaltet ist, dass sie sich auf der äußeren Oberfläche der leitenden Paneele erstreckt, um den Stecker zu verbergen, wenn er in den Schlitz eingepasst ist.
Die dielektrische Paneele kann ein dekoratives Element an dem Fahrzeug sein. Leitende Streifen können sich auf der Außenseite der dielektrischen Paneele im Allgemeinen normal zur Längsrichtung des Schlitzes erstrecken. Der Schalter kann mit der dielektrischen Paneele einstückig ausgebildet sein.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrzeugantennen-Struktur, die aufweist: einen dielektrischen Stecker, der so ausgestaltet ist, dass er in einen vorgeform ten länglichen Schlitz in einer leitenden Paneele eines Straßenfahrzeugs passt; und einen Karosserieabschnitt, der so ausgestaltet ist, dass er sich an der Innenseite der leitenden Paneele erstrecken kann, wobei der Karosserieabschnitt ein dielektrisches Element und ein Antennenelement aufweist, wobei das Antennenelement nach dem Einpassen des Steckers in den Schlitz ausgerichtet wird, um den Schlitz zum Empfang und/oder zum Senden von Signalen anzuregen.
Die Antennenstruktur des zweiten Aspekts kann aufweisen: eine dielektrische Paneele, die mit dem Stecker verbunden werden kann, und die so ausgestaltet ist, dass sie sich an der äußeren Oberfläche der leitenden Paneele erstreckt, um den Stecker zu verbergen, wenn er in den Schlitz eingepasst ist.
Der Stecker kann mit dem Karosserieabschnitt einstückig ausgebildet sein.
Jede der vorgenannten Antennenstrukturen kann so ausgestaltet sein, dass sie fest auf der leitenden Paneele gehalten wird, indem gewisse Außenabmessungen des Steckers und entsprechende Innenabmessungen des Schlitzes so gewählt werden, dass der Stecker mit Presspassung in dem Schlitz gehalten wird.
Das Antennenelement kann sich über den Schlitz erstrecken, oder in Längsrichtung des Schlitzes.
Eine Signal-Zuführleitung kann mit einer im Allgemeinen mittigen Position auf dem Antennenelement verbindbar sein. Bei einer derartigen Anordnung kann jedes Ende des Antennenelements von einem jeweiligen Ende des Schlitzes beabstandet sein.
Eine Signal-Zuführleitung kann mit einer im Allgemeinen mittigen Position auf dem Antennenelement verbindbar sein, wobei ein Ende des Antennenelements von einem Ende des Schlitzes beabstandet ist, und das andere Ende des Antennen elements sich über das andere Ende des Schlitzes hinaus erstreckt.
Eine Signal-Zuführleitung kann mit einer Position auf dem Antennenelement verbindbar sein, wobei die Position so gewählt wird, dass die Antenne in zwei Frequenzbändern empfangen und senden kann.
Der Karosserieabschnitt kann einen Massering aufweisen, der sich auf der Oberfläche des Karosserieabschnitts erstreckt, der so ausgestaltet ist, dass er der Innenseite der Paneele außerhalb des Schlitzes gegenüberliegt, und die Masseleitung eines Koaxialkabels kann mit dem Massering verbunden sein.
Der Schlitz kann gerade oder mit einer oder mehreren Biegungen ausgebildet sein.
Der Karosserieabschnitt kann eine gedruckte Leiterplatte sein.
Die oben beschriebene Antennenstruktur kann des Weiteren eine Wellenleiter-Struktur aufweisen, die sich von dem Schlitz in das Innere des Fahrzeugs erstreckt, wobei die Wellenleiter-Struktur eine Isolierung für die Antennenstruktur zur Verfügung stellt und eine Länge aufweist, die wenigstens ein Viertel der Wellenlänge der von der Antennenstruktur zu empfangenden und/oder zu sendenden Signale hat.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrzeugantennen-Struktur, die aufweist: ein Antennenelement, das einen ersten Teil aufweist, der als dielektrischer Stecker ausgebildet ist, so dass er in einen vorgeformten länglichen Schlitz in einer leitenden Paneele eines Straßenfahrzeugs passt, und einen zweiten Teil, der ein dielektrisches Element und ein Antennenelement aufweist, wobei das Antennenelement nach dem Einpassen des Steckers in den Schlitz ausgerichtet wird, um den Schlitz zum Empfang und/oder Senden von Signalen anzuregen; und eine Wellenleiter-Struktur, die sich von dem Schlitz in das Innere des Fahrzeugs erstreckt, wobei die Wellenleiter-Struktur eine Isolierung für das Antennenelement zur Verfügung stellt und eine Länge aufweist, die wenigstens ein Viertel der Wellenlänge der von dem Antennenelement zu empfangenden und/oder zu sendenden Signale hat.
Die Wellenleiter-Struktur kann eine lineare Konfiguration oder eine gebogene Konfiguration aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Straßenfahrzeug, an dem die Fahrzeugantennen-Struktur eines der vorhergehenden Aspekte der vorliegenden Erfindung montiert ist.
Bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun nur beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
1 eine erste Ausführungsform der Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung, wobei die Antennenstruktur eine Signal-Zuführleitung aufweist, die sich über einen Plastikeinsatz erstreckt, der in einem Paneelenschlitz angebracht ist;
2 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung, wobei die Antennenstruktur ein Antennenelement aufweist, das sich an einer im Allgemeinen mittigen Position in einem Dielektrikum befindet, das in einem Paneelenschlitz angebracht ist;
3 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung, wobei die Antennenstruktur ein Antennenelement aufweist, das sich an einer versetzten Position in einem Dielektrikum befindet, das in einem Paneelenschlitz angebracht ist, wobei sich ein Ende des Antennenelements über ein Ende des Schlitzes hinaus erstreckt;
4 eine Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform der Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung, wobei die Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform ist, außer dass der Schlitz Biegungen aufweist und nicht gerade ist;
5A eine Rückansicht einer fünften Ausführungsform der Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung, wobei die Ansicht von der Innenseite der Karosseriepaneele aus aufgenommen ist;
5B eine teilgeschnittene Seitenansicht der Antennenstruktur der fünften Ausführungsform, wobei die Ansicht entlang der Linie A-A in 5A aufgenommen ist;
6 im Aufriss eine Wellenleiter-Struktur, die in einer Fahrzeugkarosserie-Paneele und in der Nähe der Antenne unter Verwendung der Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
7 ist ähnlich 6, zeigt jedoch eine alternative gebogene Wellenleiter-Struktur;
8A eine Draufsicht auf eine Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung, die ein äußeres Formteil aufweist;
8B eine teilgeschnittene Seitenansicht der Antennenstruktur von 8A;
9A eine Rückansicht einer sechsten Ausführungsform der Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung, wobei die Ansicht von der Innenseite der Karosseriepaneele aus aufgenommen ist;
9B eine teilgeschnittene Seitenansicht der Antennenstruktur der 9A, wobei die Ansicht entlang der Linie A-A in 9A aufgenommen ist und einen Schaftabschnitt eines äußeren Formteils, beispielsweise des in 8B gezeigten Formteils, aufweist;
10A und 10B jeweils eine Vorderansicht und eine teilgeschnittene Seitenansicht (10B ist entlang der Linie A-A der 10A aufgenommen) einer siebten Ausführungsform der Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung, wobei die Ansicht die relative Positionierung von zwei leitenden Streifen auf der äußeren Oberfläche eines Außenstoßstangen-Formteils eines Fahrzeugs zeigt;
11 ein typisches Strahlungsmuster für eine Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung, wobei das Muster für einen Schlitz ist, der für das GSM 900MHz Band mit vertikaler Polarisation in der Azimutebene (wie in 5A) eingestellt ist;
12 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer achten Ausführungsform der Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung, wobei die achte Ausführungsform Merkmale der fünften und der siebten Ausführungsform kombiniert.
Eine Grundform der Erfindung ist die erste Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist. Ein länglicher Schlitz 20 ist in eine Fahrzeugkarosserie-Paneele 22 geschnitten und mit einem undurchsichtigen Plastikeinsatz versehen. Die Position des Schlitzes 20 und die Farbe des Einsatzes 24 sind eine Angelegenheit der Design-Wahl auf der Grundlage der Gesamtausgestaltung des Fahrzeugs. Eine Signal-Zuführleitung 26, die von dem stromführenden Draht eines Koaxialkabels 28 gebildet wird, erstreckt sich durch oder über die rückseitige Oberfläche des Einsatzes 24. Die Zuführleitung 26 ist mit einer Kante des Schlitzes 20 verbunden. Die umgebende Masse des Kabels 28 ist mittels eines Massekabels 30 mit der Karosseriepaneele 22 verbunden. Diese Anordnung regt den Schlitz 20 an, der schwingt, wenn die Schlitzlänge ungefähr λ/2 ist. Die Strahlung von dieser Antenne ist quer zur Richtung der Länge des Schlitzes, d.h. für den in 1 gezeigten horizontalen Schlitz wird eine vertikal polarisierte Strahlung ausgebildet. Die einfache Zuführ-Anordnung schafft eine Antenne mit hoher Impedanz (500Ω). Diese Art von Antenne erfordert eine Zuführstruktur, in die ein passendes Netzwerk eingebaut ist.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform, einen 'Schleifen-'Schlitz, bei dem sich ein Antennenelement 32 durch einen undurchsichtigen Plastikeinsatz 34 oder entlang der hinteren Oberfläche eines derartigen Einsatzes erstreckt. Der stromführende Draht 36 und die Masse 38 des Koaxialkabels 40 sind jeweils mit einer mittigen Position auf dem Antennenelement 32 und der Karosseriepaneele 42 verbunden. Die Wirkung dieser Anordnung ist, dass die Impedanz auf ca. 120Ω verringert wird, was für einige Anwendungen genügen kann und kein lokales passendes Netzwerk erforderlich macht.
3 zeigt eine dritte Ausführungsform, die ähnlich der zweiten Ausführungsform ist, außer dass das Antennenelement 46 an einem Ende verkürzt ist und der Verbindungspunkt des stromführenden Drahts 48 mit dem Antennenelement 46 außerhalb der Mitte und näher an dem verkürzten Ende liegt. Der Zweck dieser Konfiguration ist es, zwei Betriebsbänder zur Verfügung zu stellen, wobei das zweite bei ungefähr zweimal dem ersten liegt. Eine typische Anwendung, bei der die beiden Bänder erforderlich sind, ist Mobiltelefonie.
Die Schlitze in den 1 bis 3 sind als lineare, lange, dünne und gerade Öffnungen gezeigt. Der Schlitz muss jedoch nicht darauf beschränkt sein. Ein Schlitz könnte beispielsweise in einer Karosseriepaneele 52 in „abgeknickter" Form (wie in der vierten Ausführungsform von 4 gezeigt) ausgebildet sein, wobei ein undurchsichtiger Plastikeinsatz 54 von entsprechender Form angepasst ist. Jede der Antennenstrukturen der 1 bis 3 könnte so ausgestaltet sein, dass sie in eine derartige Form passt, d.h. dass sie sich durch die oder entlang der hinteren Oberfläche des Einsatzes erstreckt. Die Eigenschaften der in 4 gezeigten abgeknickten Schlitzantenne sind im Wesentlichen dieselben wie die der in 1 gezeigten geraden Version. Ein weiterer Vorteil der erstgenannten ist jedoch, dass die Abknickung eine Verwendung zur Bereitstellung dual polarisierter Strahlung möglich macht.
Die 5A und 5B zeigen eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer Antennenstruktur in einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Die Antennenstruktur ist aus einem Steckelement 60 und einer damit verbundenen gedruckten Leiterplatte (PCB) 62 konstruiert. Das Steckelement 60 weist einen ersten Abschnitt 64 auf, der in den Schlitz 66 in der Karosseriepaneele 68 passt, und einen zweiten Abschnitt 70, der sich als Lippe erstreckt, die an der Innenfläche der Karosseriepaneele 68 anschlägt. Auf einer Seite der gedruckten Leiterplatte 62 befinden sich eine innere leitende Stelle 72 und eine äußere leitende Stelle 74, die gedruckte metallische Muster sind, und auf der anderen Seite der Platte 62 befindet sich ein befestigtes Koaxialkabel 76. Die innere leitende Stelle 72 fungiert als Antennenelement der Antennenstruktur, und die äußere leitende Stelle 74 fungiert als Massering. Ein stromführender Draht 78 und ein Massekabel 80 des Koaxialkabels 76 gehen mittels „Via"-Löchern durch die gedruckte Leiterplatte 62 hindurch und sind jeweils mit den inneren und äußeren leitenden Stellen 72 und 74 verbunden. Die Tatsache, dass das Steckelement 60 zuerst an der gedruckten Leiterplatte 62 befestigt wird, bevor der erste Abschnitt 64 des Steckelements 60 in dem Schlitz 66 platziert wird, stellt sicher, dass die gedruckte Leiterplatte 62 in Bezug auf den Schlitz 66 richtig positioniert wird. Ein Gehäuse kann die gedruckte Leiterplatte 62 und die Zuführ-Anordnung (Koaxialkabel 76) umgeben. Zweck der äußeren leitenden Stelle 74 ist es, mit der Karosseriepaneele 68 kapazitiv zu koppeln, um eine Hochfrequenz-Masseverbindung zu bewirken. Ein Vorteil, den dieser Ansatz bietet, ist, dass die gedruckte Leiterplatte 62 exakter hergestellt werden kann als das Loch, das den Schlitz 66 bildet, insbesondere im Hinblick auf die in nere leitende Stelle 72, die das Antennenelement bildet. Dies ermöglicht einen höheren Produktionsertrag, was für Anwendungen im Fahrzeugbereich ein Schlüsselmerkmal ist.
Ein besonderer Punkt, der den Nutzen einer Antenne beeinflusst, ist die Nähewirkung der Bestandteile (insbesondere der leitenden Bestandteile) in der Nähe des Schlitzes. Alle Strukturen, die sich elektrisch nahe an der Antenne befinden, führen zu Verstimmung und Belastung (Absorptionsverluste). Was noch wichtiger ist, ist, dass alle metallischen Paneele die Antenne „kurzschließen", was zu erheblicher Steigerung des Signalverlustes führt. Daher wird dieses Antennenkonzept bei höheren Frequenzen (> 800 MHz) eher angewendet, bei denen die Signal-Wellenlängen entsprechend kurz sind. Eine Schlitzantenne strahlt auf beiden Seiten, sowohl nach innen als auch nach außen, wenn sie gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Karosseriepaneele angewendet wird. Strahlung in das Fahrzeug hinein kann zum Problem werden. Eine Lösung ist es sicherzustellen, dass sich in dem Fahrzeug nahe der Antenne ein Hohlraum befindet; derartige Hohlräume werden durch Wellenleiter-Strukturen wie sie mit 81 und 82 in den 6 und 7 gekennzeichnet sind, geschaffen. Derartige Wellenleiter-Strukturen sind so dimensioniert, dass ihre Länge einem Viertel der zentralen Wellenlänge in dem Band entspricht, mit dem die Antenne arbeitet. Eine derartige Wellenleiter-Struktur kann gerade sein, wie es in 6 dargestellt ist, oder gebogen, wie es in 7 gezeigt ist; jede ist gleich effektiv. Es kann erforderlich sein, eine derartige Wellenleiter-Struktur besonders auszugestalten. Beispielsweise hätte eine Antenne in einer Türpaneele einen > λ/4 Hohlraum in der Tür. Eine „Abschirmung", die auf der Innenfläche der Türverkleidung angebracht wird, kann einen ähnlichen Effekt bereitstellen. Es kann jedoch von Vorteil sein, Strahlung durch die Tür hindurch zu verwenden, um das Polar diagramm einer Antenne zu verbessern, wenn Vielfältigkeit nicht möglich ist.
Die bisher beschriebenen Antennenstrukturen erstrecken sich nur in der Ebene der Karosseriepaneele, oder in dieser Paneele und hinter dieser Paneele. Ein weiterer breiter Aspekt der Erfindung ist es jedoch, einen Abschnitt des Dielektrikums, das sich durch die Karosseriepaneele hindurch erstreckt, auch von der Karosseriepaneele nach außen erstrecken zu lassen, um den Schlitz in der Karosseriepaneele zu verbergen. Entsprechende Drauf- und Seitenansichten einer derartigen Antennenstruktur sind in den 8A und 8B gezeigt.
Wie in 8A gezeigt ist, befindet sich der Schlitz 88 in der metallischen Karosseriepaneele 90 hinter einer dielektrischen Paneele 92. Idealerweise ist die dielektrische Paneele 92 eine bestehende Paneele, beispielsweise ein Plastikstoßstangen-Formteil oder eine Zierleiste „gegen Verkratzen" an einer Tür. Es ist beabsichtigt, dass die Antenne das äußere Styling eines Fahrzeugs nicht beeinträchtigt und möglichst vollständig unsichtbar ist. Es kann eine geeignete Abdeckpaneele verwendet werden, wobei die äußere Erschienung einer derartigen Abdeckpaneele so angepasst ist, dass sie den Anforderungen des Fahrzeug-Stylings genügt. 8B zeigt eine Seitenansicht der dielektrischen Paneele 92, die einen Außenhaut-Abschnitt 96 aufweist, der auf der Karosseriepaneele 90 ruht, sowie einen Schaftabschnitt 98, der mit dem Außenhaut-Abschnitt 96 einstückig ausgebildet ist. Ein Innenende 100 des Schaftabschnitts 98 sitzt mit Presspassung in dem Schlitz 88, und eine (nicht gezeigte) Antenne, die mit dem Koaxialkabel 102 verbunden ist, ist in das Innenende 100 eingeformt oder daran befestigt. Bei dieser Anordnung muss auf die Wahl des Materials für die dielektrische Paneele 92 geachtet werden, da der tiefe Schaftabschnitt 98 bedeutet, dass genügend Dielektrikum vorhanden ist, dass seine Wirkung auf die elektrischen Eigenschaften der Antenne nicht ignoriert werden können, d.h. sie muss als elektrischer Bestandteil der Antennenschaltung behandelt werden. Es gibt zwei Effekte. Zum einen verursacht die relative Permittivität des Dielektrikums eine Änderung der primären elektrischen Eigenschaften, wobei die Resonanzfrequenz verschoben und die Bandbreite geändert wird. Zum anderen verringert ein „verlustbehaftetes" Dielektrikum die Effizienz der Antenne erheblich. Beide Effekte werden durch eine Frequenzerhöhung verstärkt. Daher muss sorgfältig auf die dielektrischen Materialien geachtet werden, die für das Formteil ausgewählt werden, und es muss gegebenenfalls ein Material gewählt werden, das sich von dem unterscheidet, das verwendet wird, wenn die Antenne nicht vorhanden ist.
Die 9A und 9B zeigen entsprechende hintere und seitliche Ansichten einer sechsten Ausführungsform der Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung. Ein Schaftabschnitt 110 eines äußeren Plastik-Formteils erstreckt sich durch einen Schlitz 112 in der Karosseriepaneele 114. Der Schaftabschnitt 110 ist länglich, wobei sein Querschnitt dem des Schlitzes 112 entspricht, und sitzt mit Presspassung in dem Schlitz. Ein lineares Antennenelement 116 ist hinten an dem Schaftabschnitt 110 in mittiger Position befestigt, wie in 9A gezeigt ist. Der stromführende Draht 118 und eine Masseklemme 119 eines Koaxialkabels 120 sind jeweils mit dem Antennenelement 116 und der Karosseriepaneele 114 verbunden.
Eine siebte Ausführungsform der Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung ist in den 10A und 10B gezeigt. Die Seitenansicht der 10B ist ähnlich der in 8B, unterscheidet sich jedoch darin, dass sich ein Paar paralleler äußerer „Radiator" 124 auf der Außenfläche 126 des Stoßstangen-Formteils 130 erstreckt. Die Radiatoren sind Me tallstreifen, von denen sich jeweils ein Vorsprung nahe zu einem jeweiligen entgegengesetzten Ende eines Antennenelements 132 in dem Schlitz 134 erstreckt (in 10A skizziert dargestellt). Wenn die Radiatoren eine Resonanzlänge (normalerweise λ/2) haben, interagieren sie mit der Antenne und verursachen eine Störung in den lokalen Feldern. Dies führt zu einer Veränderung des Strahlungsmusters. Solche Techniken können verwendet werden, um das Strahlungsmuster zu formen, d.h. die Strahlung um die Ecken des Fahrzeugs herum zu verbessern, oder um Nullen in einer bestimmten Richtung für ein Vielfältigkeitssystem einzuführen, oder um eine duale zirkular polarisierte Strahlung zu erzeugen.
11 zeigt ein typisches Strahlungsmuster, das für eine Antenne auf der Grundlage der vorliegenden Erfindung erhalten wird. Die Antenne, die verwendet wurde, um das Muster zu erhalten, war ein dünner, linearer, horizontaler Schlitz, der auf das GSM 900MHz Band eingestellt war, wobei das gemessene Strahlungsmuster für vertikale Polarisierung in der Azimutebene ist (wie in 5). Drei Muster sind gezeigt. Zwei Positionen in einem Fahrzeug werden betrachtet sowie, zum Vergleich, eine Bezugsantenne („Platte" in 11), die als Schlitz, der durch ein großes, flaches, vertikales Metallblech geschnitten ist, verwendet wird. Die erste integrierte Antenne wurde in einer Beifahrertüre hinter der Zierleiste gegen Verkratzen positioniert. Die zweite integrierte Antenne verwendete einen Schlitz, der durch eine hintere Kotflügelpaneele geschnitten und hinter einem Plastikstoßstangen-Formteil verborgen ist. Wie erwartet arbeitete die Bezugsantenne („Platte") auf eine Art und Weise, die nahezu äquivalent zu einer Dipolantenne ist, jedoch mit 5 bis 10dB Nullen zu den Seiten. Dies wurde durch die endliche Größe der Masseplatte verursacht. Beide integrierten Antennen zeigten ein verschiedenartiges Polardiagramm, wie es aufgrund von Streuung von der Fahrzeugstruktur erwartet werden kann. Es ist ersichtlich, dass die Antenne in dem hinteren Kotflügel hauptsächlich auf eine Seite strahlte, wie zu erwarten war. Die in der Türpaneele befindliche Antenne erzielte höhere Strahlung nach beiden Seiten, da sie durch das Fahrzeuginnere strahlte. Als Alternative können, wo Omni-Bündelung erforderlich ist, zwei Antennen an entgegengesetzten Seiten des Fahrzeugs kombiniert werden. Da die Antenne Ströme über die Struktur des Fahrzeugs anregt, kann die Antenneneffizienz relativ hoch sein, vergleichbar einer monopolartigen Struktur (Spitzengewinn von 2dBi). Dies erfordert jedoch eine sorgfältige Optimierung der Zuführ-Struktur sowie den Einsatz von Dielektrika mit geringem Verlust.
12 zeigt eine Antenne, die das Stoßstangen-Formteil 130 der siebten Ausführungsform mit einer gedruckten Leiterplatte 62 kombiniert, die sich am Inneren einer Fahrzeugkarosserie-Paneele 68 in ähnlicher Anordnung zu der fünften Ausführungsform erstreckt. Der dielektrische Schaft 98 des Stoßstangen-Formteils 130 sitzt mit Presspassung in dem Schlitz 66, dann wird ein ringförmiges dielektrisches Element 71 so angepasst, dass es den Schaft 98 umgibt. Die gedruckte Leiterplatte 62 wird dann so befestigt, dass die Fläche, die die innere leitende Stelle 72 und die äußere leitende Stelle trägt, gegen das Ende des dielektrischen Schafts 98 und das ringförmige dielektrische Element 71, das den Schaft 98 umgibt, anschlägt.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist es selbstverständlich, dass die verwendeten Worte eher beschreibende Worte als einschränkende Worte sind, und dass die Erfindung verändert werden kann, ohne von dem in den beigefügten Ansprüchen definierten Umfang abzuweichen.
Jedes in der vorliegenden Beschreibung (dieser Begriff umfasst auch die Ansprüche) offenbarte und/oder in den Zeichnungen gezeigte Merkmal kann in die Erfindung unabhängig von anderen offenbarten und/oder gezeigten Merkmalen aufgenommen werden.
Der Text der hiermit eingereichten Zusammenfassung wird nun als Teil der Beschreibung wiederholt.
Eine Fahrzeugantenne wird verborgen indem, als Teil der Antenne, ein länglicher Schlitz verwendet wird, der normalerweise nur zur Dekoration auf einer Metallpaneele des Fahrzeugs dient. Ein zweiter Teil der Antenne wird durch ein Antennenelement gebildet, das an dem Schlitz positioniert ist, um Signale durch den Schlitz zu empfangen und/oder zu senden. Eine Grundform der Antenne ist eine Schlitzantenne, bei der sich ein Draht über den Schlitz hinweg durch oder hinter einem undurchsichtigen Plastikstecker erstreckt, der in den Schlitz eingepasst ist und sich in der Ebene der Metallpaneele erstreckt. Eine andere Form weist ein längliches Antennenelement auf, das sich der Länge nach an einer mittigen Position in dem Schlitz erstreckt. Das Antennenelement kann als Metallstreifen auf einer gedruckten Leiterplatte ausgebildet sein, die sich hinter dem Schlitz erstreckt, und ein Massering kann als umgebende Metallfläche ausgebildet sein, die kapazitiv mit der Metallpaneele koppelt. Der Schlitz wird in einer Doppelrolle verwendet, indem er ein dekoratives Element bereitstellt, aber auch einen Teil der Antenne bildet. Das Plastikstoßstangen-Formteil oder die Fahrzeug-Zierleiste können einen Schaftabschnitt aufweisen, der mit Presspassung in den Schlitz eingebracht werden kann, damit das Formteil oder die Zierleiste an dem Fahrzeug an Ort und Stelle gehalten wird. In einem derartigen Fall kann der Schaftabschnitt ein dielektrisches Material sein, an dessen einem Ende ein Antennenelement befestigt werden kann. Das Formteil oder Zier leiste bedeckt den Schlitz vollständig und verbirgt so die Antenne.
Zusammenfassung
Eine Fahrzeugantenne wird verborgen, indem, als Teil der Antenne, ein länglicher Schlitz verwendet wird, der normalerweise nur zur Dekoration auf einer Metallpaneele des Fahrzeugs dient. Ein zweiter Teil der Antenne wird durch ein Antennenelement gebildet, das an dem Schlitz positioniert ist, um Signale durch den Schlitz zu senden und/oder zu empfangen. Eine Grundform der Antenne ist eine Schlitzantenne, bei der sich ein Draht über den Schlitz hinweg durch oder hinter einem undurchsichtigen Plastikstecker erstreckt, der in den Schlitz eingepasst ist und sich in der Ebene der Metallpaneele erstreckt. Eine andere Form weist ein längliches Antennenelement auf, das sich der Länge nach an einer mittigen Position in dem Schlitz erstreckt. Das Antennenelement kann als Metallstreifen auf einer gedruckten Leiterplatte ausgebildet sein, die sich hinter dem Schlitz erstreckt, und ein Massering kann als umgebende Metallfläche ausgebildet sein, die kapazitiv mit der Metallpaneele koppelt. Der Schlitz wird in einer Doppelrolle verwendet, indem er ein dekoratives Element bereitstellt, aber auch einen Teil der Antenne bildet. Das Plastikstoßstangen-Formteil oder die Fahrzeug-Zierleiste können einen Schaftabschnitt aufweisen, der mit Presspassung in den Schlitz eingebracht werden kann, damit das Formteil oder die Zierleiste an dem Fahrzeug an Ort und Stelle gehalten wird. In einem derartigen Fall kann der Schaftabschnitt ein dielektrisches Material sein, an dessen einem Ende ein Antennenelement befestigt werden kann. Das Formteil oder Zierleiste bedeckt den Schlitz vollständig und verbirgt so die Antenne.

Claims

Fahrzeugantennen-Struktur mit: einem Stecker, der so ausgestaltet ist, dass er in einen vorgeformten länglichen Schlitz in einer leitenden Paneele eines Straßenfahrzeugs passt, wobei der Stecker ein dielektrisches Element und ein Antennenelement aufweist, wobei das Antennenelement nach dem Einpassen des Steckers in den Schlitz ausgerichtet wird, um den Schlitz zum Empfang und/oder Senden von Signalen anzuregen; und einer dielektrischen Paneele, die mit dem Stecker verbunden ist und so ausgestaltet ist, dass sie sich auf der Außenfläche der leitenden Paneele erstreckt, um den Stecker zu verbergen, wenn der Stecker in den Schlitz eingepasst ist.
Fahrzeugantennen-Struktur nach Anspruch 1, wobei die dielektrische Paneele ein Dekorationselement an dem Fahrzeug ist.
Fahrzeugantennen-Struktur nach Anspruch 1 oder 2, die leitende Streifen aufweist, die sich an der Außenseite der dielektrischen Paneele im Allgemeinen normal zu der Längsrichtung des Schlitzes erstrecken.
Fahrzeugantennen-Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Stecker mit der dielektrischen Paneele einstückig ausgebildet ist.
Fahrzeugantennen-Struktur mit: einem dielektrischen Stecker, der so ausgestaltet ist, dass er in einen vorgeformten länglichen Schlitz in einer leitenden Paneele eines Straßenfahrzeugs passt; und einem Karosserie-Abschnitt, der so ausgestaltet ist, dass er sich an der Innenseite der leitenden Paneele erstreckt, wobei der Karosserie-Abschnitt ein dielektrisches Element und ein Antennenelement aufweist, wobei das Antennenelement nach dem Einpassen des Steckers in den Schlitz ausgerichtet wird, um den Schlitz zum Empfang und/oder Senden von Signalen anzuregen.
Fahrzeugantennen-Struktur nach Anspruch 5, die des Weiteren aufweist: eine dielektrische Paneele, die mit dem Stecker verbunden werden kann und so ausgestaltet ist, dass sie sich auf der Außenfläche der leitenden Paneele erstreckt, um den Stecker zu verbergen, denn der Stecker in den Schlitz eingepasst ist.
Fahrzeugantennen-Struktur nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Stecker mit dem Karosserie-Abschnitt einstückig ausgebildet ist.
Fahrzeugantennen-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antennenstruktur so ausgestaltet ist, dass sie fest an der leitenden Paneele gehalten werden kann, indem bestimmte Außenabmessungen des Steckers und entsprechende Innenabmessungen des Schlitzes so gewählt werden, dass der Stecker in Presspassung in dem Schlitz gehalten werden kann.
Fahrzeugantennen-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das Antennenelement über den Schlitz erstreckt.
Fahrzeugantennen-Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei sich das Antennenelement in Längsrichtung des Schlitzes erstreckt.
Fahrzeugantennen-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Signal-Zuführleitung mit einer im Allgemeinen mittigen Position auf dem Antennenelement verbunden werden kann.
Fahrzeugantennen-Struktur nach Anspruch 11, wobei jedes Ende des Antennenelements von einem jeweiligen Ende des Schlitzes beabstandet ist.
Fahrzeugantennen-Struktur nach Anspruch 5 oder 6, wobei eine Signal-Zuführleitung mit einer im Allgemeinen mittigen Position auf dem Antennenelement verbunden werden kann, ein Ende des Antennenelements von einem Ende des Schlitzes beabstandet ist, und das andere Ende des Antennenelements sich über das andere Ende des Schlitzes hinaus erstreckt.
Fahrzeugantennen-Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Signal-Zuführleitung mit einer Position auf dem Antennenelement verbunden werden kann, die so gewählt wird, dass die Antenne in zwei Frequenzbändern empfangen und senden kann.
Fahrzeugantennen-Struktur nach den Ansprüchen 5 bis 14, wobei der Karosserie-Abschnitt einen Massering aufweist, der sich auf einer Oberfläche des Karosserie-Abschnitts erstreckt, die so ausgestaltet ist, dass sie einer Innenseite der Paneele außerhalb des Schlitzes gegenüberliegt.
Fahrzeugantennen-Struktur nach Anspruch 15, die ein Koaxialkabel aufweist, dessen Erdleiter mit: dem Massering verbunden ist.
Fahrzeugantennen-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schlitz gerade ist.
Fahrzeugantennen-Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Schlitz mit einer oder mehreren Biegungen ausgebildet ist.
Fahrzeugantennen-Struktur nach einem der Ansprüche 5 bis 18, wobei der Karosserie-Abschnitt eine gedruckte Leiterplatte ist.
Fahrzeugantennen-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die des weiteren eine Wellenleiter-Struktur aufweist, die sich von dem Schlitz in das Innere des Fahrzeugs erstreckt, wobei die Wellenleiter-Struktur Isolierung für die Antennenstruktur bereitstellt und eine Länge von wenigstens einem Viertel der Wellenlänge der von der Antennenstruktur zu empfangenden und/oder zu sendenden Signale hat.
Fahrzeugantennen-Struktur mit: einem Antennenelement, das einen ersten Teil aufweist, der als dielektrischer Stecker zum Einpassen in einen vorgeformten länglichen Schlitz in einer leitenden Paneele eines Straßenfahrzeugs ausgestalte ist, und einen zweiten Teil, der ein dielektrisches Element und ein Antennenelement aufweist, wobei das Antennenelement nach dem Einpassen des Steckers in den Schlitz ausgerichtet wird, um den Schlitz zum Empfang und/oder zum Senden von Signalen anzuregen; und einer Wellenleiter-Struktur, die sich von dem Schlitz in das Innere des Fahrzeugs erstreckt, wobei die Wellenleiter-Struktur Isolierung für das Antennenelement bereitstellt und eine Länge von wenigstens einem Viertel der Wellenlänge der von dem Antennenelement zu empfangenden und/oder zu sendenden Signale hat.
Fahrzeugantennen-Struktur nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Wellenleiter-Struktur eine lineare Konfiguration aufweist.
Fahrzeugantennen-Struktur nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Wellenleiter-Struktur eine gebogene Konfiguration aufweist.
Straßenfahrzeug, an dem die Fahrzeugantennen-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche montiert ist.
Fahrzeugantennen-Struktur im Wesentlichen. wie hier unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben und darin gezeigt.
Straßenfahrzeug, an dem eine Fahrzeugantennen-Struktur im Wesentlichen wie hier unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben und darin gezeigt montiert ist.