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HINTERGRUND
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Systeme
für den
ferngesteuerten, schlüssellosen
Zugang zu Fahrzeugen werden verwendet, um Bedienern neben anderen
Funktionen die Möglichkeit
zu verschaffen, Türen
aus der Ferne zu verriegeln und zu entriegeln, und einen erweiterten
Kommunikationsbereich zur Verfügung
zu stellen, um den Motor eines Fahrzeuges zu starten. Um das System für den ferngesteuerten,
schlüssellosen
Zugang unterzubringen, befindet sich eine Antenne, um Signale für den ferngesteuerten,
schlüssellosen
Zugang zu empfangen, in einem Fahrzeug. Da die Hersteller von Fahrzeugen
mit der Zahl von Teilen, der Größe und den
Kosten von Komponenten bei der Herstellung von Fahrzeugen befasst
sind, möchten
die Hersteller von Fahrzeugen Komponenten zusammenführen, wo
immer es möglich
ist, um Kosten und Gewicht zu reduzieren und um Platz in dem Fahrzeug
zu sparen.
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Das
Zusammenführen
von Antennen in Fahrzeugen ist routinemäßig zum Empfangen von Funkfrequenzbändern, einschließlich AM-
und FM-Bändern,
durchgeführt
worden. Es gibt viele Typen von Antennen, wobei unterschiedliche
Antennentypen für
unterschiedliche Frequenzbänder verwendet
werden. Peitschenantennen, die typischerweise steife, dennoch flexible
Drahtantennen sind, sind üblicherweise
vertikal angebrachte Monopolantennen und dazu ausgelegt, AM/FM-Bandsignale
zu empfangen.
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Systeme
für den
ferngesteuerten, schlüssellosen
Zugang (RKE – Remote
Keyless Entry) verwenden im Allgemeinen andere Antennentypen als Peitschenantennen,
da die Frequenzen, bei denen Systeme für den ferngesteuerten, schlüssellosen
Zugang arbeiten, von den AM/FM-Bandsignalen
unterschiedlich sind. Das AM-Band arbeitet zwischen ungefähr 530 kHz
und ungefähr
1710 kHz. Das FM-Band arbeitet zwischen ungefähr 88 MHz und ungefähr 108 MHz.
RKE-Frequenzen arbeiten zwischen ungefähr 315 MHz und 433.92 MHz,
sind jedoch im Allgemeinen auf ungefähr 315 MHz und 433.92 MHz zentriert.
Die Qualität
der empfangenen AM/FM-RKE-Signale steht in direktem Bezug zu der Gestaltung
der unterschiedlichen Antennen, die verwendet werden, um die Signale
zu empfangen.
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Zusätzlich zu
der Gestaltung der Antennen, die einen Einfluss auf die Qualität der empfangenen Signale
hat, hat dies auch ein Splitter, der verwendet wird, um die von
der/den Antenne(n) empfangenen Signale aufzuteilen, die an ein Funk-
und RKE-System kommuniziert werden sollen. Da FM- und RKE-Signale
bei HF-Frequenzen im Bereich von einigen Hundert MHz arbeiten, kann
der Splitter das Leistungsverhalten beim Empfang von FM- und RKE-Signalen beeinflussen,
wenn er nicht richtig an die Frequenzbänder der jeweiligen Signale
angepasst ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Um
die Belange der Automobilindustrie zu bedienen, stellen die Grundsätze der
vorliegenden Erfindung eine Antenneneinheit zur Verfügung, die eine
erste Antenne, die so ausgelegt ist, dass sie Funksignale sowohl
im FM- als auch im AM-Band empfängt,
und eine zweite Antenne, die so ausgelegt ist, dass sie Signale
für den
ferngesteuerten, schlüssellosen
Zugang über
ein Frequenzband, in dem RKE-Signale kommuniziert werden, empfängt, umfasst.
Bei einer Ausführungsform
ist die Funkantenne eine wendelförmige
Antenne und die RKE-Antenne ist
eine Stummelantenne, die sich in einem kleinen Abstand von der Funkantenne
befindet. Bei einer Ausführungsform
kann der kleine Abstand zwischen den Antennen zwischen ungefähr 2 mm
und 4 mm liegen. Die RKE-Antenne kann eine alternative Ausgestaltung
haben, so wie eine wendelartige Form oder mäanderartige Form, die beide
als Option auf einer gedruckten Leiterkarte angeordnet sind.
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Eine
Ausführungsform
umfasst ein Antennensystem, das eine erste Antenne mit einem wendelartig
geformten Bereich und so ausgelegt, dass sie Signale über einen
ersten Frequenzbereich empfängt,
und eine zweite Antenne, die in enger Nähe zu der ersten Antenne angeordnet
ist, und so ausgelegt ist, dass sie Signale über einen zweiten Frequenzbereich
empfängt,
umfasst. Bei einer Ausführungsform ist
die zweite Antenne eine Stummelantenne. Als Alternative kann die
zweite Antenne eine wendelartige oder mäanderartige Form haben.
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Eine
weitere Ausführungsform
kann ein Verfahren zum Herstellen einer Antenne umfassen. Eine Antenne
kann mit einem wendelartigen Bereich aufgebaut und so ausgelegt
sein, dass sie Signale über einen
ersten Frequenzbereich empfängt.
Eine zweite Antenne kann in einer Auslegung aufgebaut sein, dass
sie Signale über
einen zweiten Frequenzbereich empfängt. Die zweite Antenne kann
in enger Nähe
zu der ersten Antenne angeordnet sein. Bei einer Ausführungsform
kann die enge Nähe
der zweiten Antennen zwischen ungefähr 2 mm und 4 mm liegen.
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Um
weiter die Belange der Automobilsignalindustrie anzusprechen, stellen
die Grundsätze
der vorliegenden Erfindung einen Splitter zur Verfügung, der
passive Filter für
Signale des AM-Bandes, des FM-Bandes und für den RKE umfassen kann. Ein
aktiver Verstärker
kann das gefilterte RKE-Signal verstärken. Der Splitter kann zum
Beispiel in eine Basis einer Dachantenne eingebaut sein, in ein
Kabel, das mit der Antenne verbunden ist, die so ausgelegt ist, dass
sie jedes der Signale empfängt,
oder in ein RKE-Steuermodul.
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Eine
Ausführungsform
eines Splitters zum Trennen von Signalen, die von Funkantennen oder Antennen
für den
ferngesteuerten, schlüssellosen Zugang
empfangen werden, kann einen ersten Zweig, der einen ersten Filter
zum Ausfiltern von AM-Bandsignalen aus Kommunikationssignalen, die von
einer Antenne empfangen werden, einen zweiten Zweig, der einen zweiten
Filter zum Ausfiltern von FM-Bandsignalen aus Kommunikationssignalen,
die von der Antenne empfangen werden, einen dritten Zweig, der einen
dritten Filter zum Ausfiltern von Signalen für den ferngesteuerten, schlüssellosen
Zugang aus Kommunikationssignalen, die von der Antenne empfangen
werden, und einen Verstärker,
um die Signale für
den ferngesteuerten, schlüssellosen Zugang
zu verstärken,
umfassen. Der erste und der zweite Filter können passive Filter sein. Die
Antenne kann eine Peitschenantenne sein. Eine Dachantenne kann als
Alternative eingesetzt werden. Bei einer Ausführungsform können Verstärker verwendet
werden, um die gefilterten AM- und FM-Frequenzbandsignale zu verstärken, wenn
eine Dachantenne verwendet wird.
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Eine
Ausführungsform
beim Empfangen von Signalen an einem Fahrzeug kann das Empfangen, an
einem Antennensystem eines Fahrzeuges, eines ersten Funksignales
innerhalb eines ersten Frequenzbereiches, eines zweiten Funksignales
innerhalb eines zweiten Frequenzbereiches und eines Signals für den ferngesteuerten,
schlüssellosen
Zugang innerhalb eines dritten Frequenzbereiches umfassen. Jedes,
das erste Funksignal, das zweite Funksignal und das Signal für den ferngesteuerten, schlüssellosen
Zugang, kann von dem Antennensystem an einen ersten, einen zweiten
und einen dritten Kommunikationsweg eines elektronischen Splitters kommuniziert
werden. Das Filtern kann entlang dem ersten Kommunikationsweg, um
das erste Funksignal durchzulassen, entlang dem zweiten Kommunikationsweg,
um das zweite Funksignal durchzulassen, und entlang dem dritten
Kommunikationsweg, um das Signal für den ferngesteuerten, schlüssellosen
Zugang durchzulassen, geschehen. Das gefilterte Signal für den ferngesteuerten,
schlüssellosen
Zugang kann verstärkt
werden. Das gefilterte erste und zweite Funksignal können an
eine Funkeinheit kommuniziert werden, und das gefilterte Signal
für den ferngesteuerten,
schlüssellosen
Zugang kann ein System für
den ferngesteuerten, schlüssellosen
Zugang kommuniziert werden, um zu bewirken, dass Türen des
Fahrzeuges aus der Ferne verriegelt und entriegelt werden können.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Veranschaulichende
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in Einzelheiten hiernach mit Bezug
auf die angehängten
Zeichnungsfiguren beschrieben, die durch Bezugnahme hierin aufgenommen
sind und bei denen:
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1 eine
Veranschaulichung eines beispielhaften Fahrzeuges ist, das eine
beispielhafte Ausgestaltung einer Antenne und eines RKE-Steuermoduls
umfasst;
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2 eine
Veranschaulichung eines beispielhaften Systems ist, das so ausgelegt
ist, dass es Funk- und RKE-Signale empfängt;
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3 eine
Veranschaulichung einer beispielhaften Antenne ist, die so ausgelegt
ist, dass sie AM-, FM- und RKE-Bandsignale empfängt;
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4 eine
Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform einer beispielhaften
Antenne mit derselben Grundgestaltung wie der Antenne der 3 ist,
jedoch mit getrennten Ausgängen
für jeweilige
Antennen;
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5 eine
Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform einer beispielhaften
Antenne mit einer ähnlichen
Gestaltung wie der Antenne der 3 ist;
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6A eine
Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform einer beispielhaften
Antenne ist, die so ausgelegt ist, dass sie AM-Band-, HF-Band- und
RKE-Frequenzbandsignale
empfängt;
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6B eine
Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform einer beispielhaften
Antenne ist, die so ausgelegt ist, dass sie AM-Band-, HF-Band- und
RKE-Frequenzbandsignale
empfängt;
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7 ein
Ablaufdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Aufbau einer Tribandantenne
gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung ist;
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8 eine
Veranschaulichung eines beispielhaften Antennensystem ist, das so
ausgelegt ist, dass es über
AM-, FM- und RKE-Frequenzbändern arbeitet;
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9A eine
Veranschaulichung eines Signals zum Empfangen von Funksignalen und
RKE-Signalen an einem Fahrzeug ist;
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9B eine
Veranschaulichung eines beispielhaften Systems zum Empfangen von
Funk- und RKE-Bandsignalen ist;
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10 eine
Veranschaulichung einer beispielhaften HF-Kabeleinheit ist, die
einen Splitter umfasst, der in einem HF-Kabel liegend gestaltet
ist;
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11A ein Blockschaubild eines beispielhaften HF-Systems
ist, das eine Dachantenne, einen Splitter, ein RKE-Steuermodul und
ein AM/FM-Funkgerät
umfasst;
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11B eine alternative Ausführungsform des Antennensystems
der 11A ist;
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11C ein Blockschaubild einer weiteren beispielhaften
Ausführungsform
eines HF-Systems zum
Empfangen von Funk- und RKE-Signalen ist;
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11D ein Blockschaubild eines weiteren beispielhaften
HF-Systems ist, das eine weitere Ausgestaltung eines Splitters umfasst;
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12A eine schematische Ansicht einer beispielhaften Äquivalenzschaltung
für die
AM-Signalanalyse ist;
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12B eine grafische Darstellung einer beispielhaften
Auftragung der Verstärkung
bei einem AM-Funksignalweg über
einen passiven Splitter, der zwischen eine Antenne und eine Funkeinheit
des Fahrzeuges eingesetzt ist, ist;
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13 ein
Smith-Chart ist, das zum Darstellen einer beispielhaften Impedanzauftragung
verwendet wird, welche die Impedanz einer Peitschenantenne über ein
RKE-Frequenzband zeigt;
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14 ein
Smith-Chart ist, das eine beispielhafte Impedanzauftragung einer
Ausgabe eines Zweiges einer RKE-Anpassschaltung eines Splitters ist,
welcher eine Peitschenantenne verwendet;
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15 ein
Smith-Chart ist, der eine beispielhafte Impedanzauftragung einer
Ausgangsimpedanz eines Verstärkers
ist, der über
ein RKE-Frequenzband arbeitet;
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16 eine
schematische Ansicht einer beispielhaften Splitter-Antenne für eine Peitschenantenne
ist;
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17 eine
schematische Ansicht einer alternativen Splitter-Antenne ist, die
mit einer Peitschenantenne ausgestaltet ist, um Funk- und RKE-Signale
zu empfangen;
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18A und 18B polare
Auftragungen sind, die simulierte (18A)
und gemessene (18B) Ergebnisse für das Richtungsvermögen einer
Peitschenantenne für
die vertikale Polarisation zeigen; und
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19A und 19B polare
Auftragungen sind, die simulierte (19A)
und gemessene (19B) Ergebnisse für die Richtungsabhängigkeit einer
Peitschenantenne für
die horizontale Polarisation zeigen.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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1 ist
eine Veranschaulichung eines beispielhaften Fahrzeuges 100,
welches eine beispielhafte Ausgestaltung einer Antenne 102 und
eines RKE-Steuermoduls 104 enthält. Die Antenne 102 kann
aus einer oder mehreren Antennen gebildet sein, um Hochfrequenz(HF)-Signale über AM-
und FM-Frequenzbänder
zu empfangen, und aus einer weiteren Antenne, um RKE-Signale über ein RKE-Frequenzband
zu empfangen.
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2 ist
eine Veranschaulichung eines beispielhaften Systems 200,
das so ausgelegt ist, dass es Funk- und RKE-Signale empfängt. Das
System 200 kann eine Antenne 202, ein HF-Kabel 204 und einen
elektronischen Splitter 206 umfassen. Bei einer Ausführungsform
kann der Splitter 206 in das HF-Kabel 204 integriert
sein oder als ein Beispiel in eine Basis (nicht gezeigt) der Antenne 202 eingebaut
sein. Das System 200 kann weiter einen HF-Empfänger 208,
eine Funkeinheit 210 und ein RKE-Steuermodul 212,
wie es auf dem Gebiet bekannt ist, umfassen.
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Im
Betrieb kann die Antenne 202 so gestaltet sein, dass sie
AM-, FM- und RKE-Bandsignale 214 empfängt und die Signale über das
HF-Kabel 204 an den Splitter 206 kommuniziert.
Der Splitter 206 kann so ausgelegt sein, dass er die Signale über jedem HF-Frequenzband,
einschließlich
der Funksignale 216a und 281a, trennt, und die
verschiedenen Signale an den HF-Empfänger 208 kommuniziert.
Der HF-Empfänger 208 kann
so ausgelegt sein, dass er die verschiedenen HF-Signale demoduliert
und die demodulierten HF-Signale 216B und 218B jeweils
an die Funkeinheit 210 und das RKE-Steuermodul 212 kommuniziert.
Bei einer Ausführungsform
können
die RKE-Signale 218b digitale Daten sein, die an das RKE-Steuermodul kommuniziert
werden, um zu bewirken, dass das RKE-Steuermodul beispielsweise Türen des
Fahrzeuges verriegelt und entriegelt.
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3 ist
eine Veranschaulichung einer beispielhaften Antenne 300,
die so ausgelegt ist, dass sie AM-, FM- und RKE-Frequenzbandsignale
empfängt.
Eine erste Antenne 302 kann eine Wendel sein oder eine
wendelartige Form haben. Die Antenne 302 kann einen Durchmesser Φ1 und eine
Länge L1 zur
Verwendung beim Empfang von AM- und FM-Frequenzbandsignalen haben. Bei einer
Ausführungsform
liegt die Länge
L1 zwischen ungefähr
18 cm und ungefähr
50 cm, und der Durchmesser Φ1 liegt
zwischen ungefähr
0.5 cm und ungefähr
1.0 cm. Die erste Antenne 302 kann weiterhin eine Stummelantenne 304 umfassen,
die nahe bei der wendelförmigen
Antenne 302 mit einem trennenden Abstand S angeordnet ist
(d. h. nahe beabstandet ist). Bei einer Ausführungsform hat die Stummelantenne 304 (i) eine
lineare Gestaltung, (ii) ist in der Zusammensetzung metallisch,
(iii) hat eine Länge
L3 zwischen ungefähr
5 cm und ungefähr
10 cm, (iv) liegt parallel zu der wendelförmigen Antenne 302 und
hat einen trennenden Abstand S zwischen ungefähr 2 mm und ungefähr 4 mm
von der wendelförmigen
Antenne 302. Wie es auf dem Gebiet verstanden wird, kann
die HF-Kopplung
zwischen den eng benachbarten Antennen 302 und 304 das
Abstimmen jeder einzelnen Antenne beeinflussen. Daher, obwohl die
oben beschriebenen Antennenparameter als eine Tribandantenne verwendet
werden können,
um Signale des AM-Bandes, des FM-Bandes und des RKE-Bandes zu empfangen,
können
andere Parameteränderungen,
so wie Länge
und Durchmesser der wendelförmigen
Antenne 302, der Stummelantenne 304 und der Abstand
zwischen den Antennen verwendet werden, um sie als eine Tribandantenne
zu betreiben, die Funk- und RKE-Bandsignale empfängt.
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Wie
es weiter in der 3 gezeigt ist, sind die wendelförmige Antenne 302 und
die Stummelantenne 304 mit einem gemeinsamen Ausgang 306 verbunden.
Die wendelförmige
Antenne 302 hat einen linearen Ausgangsbereich 305 mit
einer Länge L2
zwischen ungefähr
3 cm und 6 cm. Die Stummelantenne 304 umfasst einen Ausgangsbereich 309, der
an den linearen Ausgangsbereich 308 der wendelförmigen Antenne 302 angeschlossen
ist und senkrecht zu jeder der Antennen 302 und 304 verläuft. Obwohl
die Antenne 300 so gekennzeichnet ist, dass sie zwei Antennen
umfasst, die wendelförmige Antenne 302 und
die Stummelantenne 304, arbeiten die beiden Antennen 302 und 304 als
zwei Antennenbereiche, die Signale über unterschiedliche Frequenzen
empfangen. Die Antenne 302 kann einen gemeinsamen Ausgang 306 oder
getrennte Ausgänge haben,
wie es in 4 gezeigt ist.
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Die
Antenne 300 umfasst weiterhin eine Erdungsebene 310 mit
einer dielektrischen Karte 312, die darauf angeordnet ist.
Bei einer Ausführungsform kann
die dielektrische Karte 312 aus einem FR-4-Material aufgebaut
sein und eine Dicke von ungefähr
1.6 mm haben. Es sollte verstanden werden, dass die Gestaltung der
Ausgänge 308 und 309 der
jeweiligen Antennen 302 und 304 alternative Konfigurationen haben
können
und die dielektrische Karte aus einem anderen Material aufgebaut
und eine unterschiedliche Dicke haben kann und eine betreibbare
Triband-Antennenlösung
bieten kann.
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Wie
es auf dem Gebiet verstanden wird, werden physikalische Parameter
einer Antenne zum Anpassen der Bandbreite verwendet, um Signale über ein
Frequenzband zu empfangen, zum Abstimmen der Impedanz der Antenne über das
Frequenzband und zum Anpassen der Verstärkung über die Bandbreite. Zum Beispiel
wird der Ausgang 306 verwendet, um HF-Signale an eine HF-Schaltung
zu leiten. Wenn der Ausgang der Antennenbereiche 302 und 304 eine
bestimmte Impedanz hat, die nur eine Widerstandskomponente umfasst
(der Wert der reaktiven Komponente ist gleich Null), wird dann,
wenn die HF-Schaltung dieselbe Eingangsimpedanz hat, ein Stehwellenverhältnis der
Spannung (VSWR – Voltage
Standing Wave Ratio) einen Wert von 1.0 haben und das HF-Signal
wird vollständig
in die HF-Schaltung eingegeben (d. h. kein Teil des HF-Signals wird aus
der HF-Schaltung rückreflektiert).
Wenn jedoch die Ausgangsimpedanz der Antenne 300 und die
Eingangsimpedanz der HF-Schaltung nicht angepasst sind, erhöht sich
das VSWR auf ein Vielfaches von 1.0, wobei, je höher das Verhältnis ist,
desto höher das
VSWR und desto geringer das Einspeisen des HF-Signals in die HF-Schaltung
ist. Diese fundamentalen HF-Grundsätze treiben die Ausgestaltung
der Antenne 300. Da leichte Unterschiede bei der Ausgestaltung
der Antenne große
Wirkungen beim Abstimmen der Antenne 300 über die
Frequenzbereiche (d. h. AM-, FM- und RKE-Frequenzbänder) haben können, können viele
Ausgestaltungen der Grundstruktur der Antenne 300 verwendet
werden, um eine HF-Ausgabe bei einem bestimmten Widerstand (z. B. 50
Ohm) zu liefern, der an einen Widerstand einer HF-Schaltung (z.
B. 50 Ohm) angepasst ist. Natürlich ist
es in der Praxis schwierig, einen Widerstand bei einer Antenne über einen
weiten Frequenzbereich von 50 Ohm zu haben, da typischerweise der
Widerstand, selbst wenn gut abgestimmt ist, zum Beispiel 50 +/– 10 Ohm
sein kann, was über
den Frequenzbereich variiert. Zusätzlich hat der Widerstand eine
mathematisch imaginäre
Komponente, die sich ebenfalls über
den Frequenzbereich der Antenne ändert. Diese
fundamentalen HF-Grundsätze
können
auf einem Smith-Chart (s. zum Beispiel 13) sichtbar gemacht
werden. Da die Impedanz der Antenne 300 und der HF-Schaltung
sich über
das Frequenzband ändern, ändert sich
das Anpassen der Impedanzen, und daher ändert sich das VSWR über die
HF-Bänder.
Wenn sich das VSWR ändert, ändert sich
die Verstärkung
des Systems, da das VSWR näher
an 1 liegt, je höher
die Verstärkung
der HF-Signale ist, die von der HF-Schaltung empfangen werden. Aus
diesen HF-Grundsätzen
her werden weitere Ausgestaltungen von Antennen, um HF-Signale über AM-,
FM- und RKE-Frequenzbänder
zu empfangen, wobei die Grundgestaltung der 3 verwendet
wird, hierin dargestellt.
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4 ist
eine Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform einer beispielhaften
Antenne 400 mit derselben Grundgestaltung wie der Antenne 300 der 3,
jedoch mit getrennten Ausgängen 402 und 404 für die Antennen 302 bzw. 304.
Die Stummelantenne 304 in dieser Ausgestaltung der Antenne 400 hat
keinen Ausgangsbereich, der an den Ausgangsbereich 308 der
wendelförmigen
Antenne 302 angeschlossen ist. Obwohl sie physikalisch
entkoppelt sind, sind die beiden Antennen 302 und 304 weiterhin
aufgrund dessen, dass der Trennabstand S klein ist, gekoppelt, so
dass eine HF-Kopplung über eine
Luftschnittstelle zur Verfügung
gestellt wird. Die HF-Kopplung aufgrund dessen, dass die Antennen 302 und 304 nahe
beieinander angeordnet sind, sorgt für das Abstimmen der beiden
Antennen 302 und 304 über die AM-, FM- und RKE-Frequenzbänder, wie
es weiter hierin beschrieben ist.
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5 ist
eine Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform einer beispielhaften
Antenne 500 mit einer ähnlichen
Ausgestaltung wie der der Antenne 300 der 3.
Jedoch verwendet die Antenne 500 eine gedruckte Leiterkarte
(PCB – Printed Circuit
Board) 502, auf die die Stummelantenne 504 und
der Ausgangsbereich 408 der Stummelantenne 504 gedruckt
sind. Der Ausgangsbereich 510 der wendelförmigen Antenne 506 ist
ebenfalls auf die gedruckte Leiterkarte 502 gedruckt. Die
gedruckte Leiterkarte 502 kann aus dielektrischem Material
aufgebaut sein, beispielsweise aus demselben Material wie die gedruckte
Leiterkarte 312, und kann so bemessen sein, dass sie an
die Stummelantenne 405 und den Ausgangsbereich 510 der
wendelförmigen Antenne 506 angepasst
ist. Die gedruckte Leiterkarte 502 kann einen Kantenverbinder
(nicht gezeigt) haben, der in eine Fassung (nicht gezeigt) eingesteckt wird,
welche in der gedruckten Leiterkarte 312 angeordnet ist.
Das Verwenden der gedruckten Leiterkarte 502 kann das Verbinden
der Ausgangsbereiche 508 und 510 der Stummelantenne
bzw. der wendelförmigen
Antenne 504 und 506 verbessern oder vereinfachen.
Die Antenne 508 ist mit einem Ausgangsleiter 512 zum
Leiten von Funk- und RKE-Frequenzbandsignalen
an eine HF-Schaltung, so wie einen HF-Splitter (z. B. den Ausgangssplitter,
der in der 11A gezeigt ist) verbunden.
Eine alternative Ausführungsform
der Antenne 500 kann getrennte Ausgänge für die Stummelantenne 502 und
die wendelförmige
Antenne 506, so wie die Antenne 400, die in der 4 gezeigt
ist, umfassen. Die Verbindung mit dem Ausgangsleiter 512 oder
den beiden Ausgangsleitern bei der alternativen Ausgestaltung kann eine
Lötverbindung,
einen Kantenverbinder oder irgendeine andere Verbindung nutzen,
die für
eine gute Weiterleitung des HF sorgen, so dass eine minimal nachteilige
VSWR über
den Funk- und RKE-Frequenzbereich erlangt wird.
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6A ist
eine Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform einer beispielhaften
Antenne 600a, die so ausgelegt ist, dass sie Signale eines
AM-Bandes, eines HF-Bandes und eines RKE-Frequenzbandes empfängt. Bei
dieser Antenne 600a wird eine gedruckte Leiterkarte 602 für eine mäanderförmige Antenne 604 verwendet,
die gemäß ihrer
Ausgestaltung als ein mäanderförmig verlaufendes
Muster bezeichnet worden ist. Die Verwendung eines mäanderförmig verlaufenden
Musters erlaubt eine Verringerung der Größe der Antenne ohne ein wesentliches
Herabsetzen der Parameter für
das Leistungsverhalten der Antenne, sowie Verstärkung und Ausgangsimpedanz.
Die mäanderförmig verlaufende
Antenne 604 kann bei einer Ausführungsform neun horizontale
Spuren 606a/606e (insgesamt als 606 bezeichnet)
und acht vertikale Spuren 608a/608h (insgesamt
als 608 bezeichnet) umfassen. Die horizontalen Spuren 606 können eine
Länge L4
zwischen ungefähr
2 mm und ungefähr
4 mm haben und die vertikalen Spuren 608 können eine
Länge L5
zwischen ungefähr
1 mm und 2 mm haben. Ein Ausgangsbereich 610 der wendelförmigen Antenne 612 kann
drei horizontale Spuren 614a/614c (insgesamt als 614 bezeichnet)
mit einer Länge
L6 zwischen ungefähr
0.5 cm und ungefähr
0.7 cm und zwei vertikale Spuren 616a/616b (insgesamt
als 616 bezeichnet) mit einer Länge L7 zwischen ungefähr 20 mm
und ungefähr
40 mm haben. Ähnlich
wie die Antenne der 3 sind die mäanderförmige Antenne 604 und
die wendelförmige
Antenne 612 getrennte Antennen, die als Bereiche der Antenne 600a arbeiten,
welche so arbeitet, dass sie HF-Signale über unterschiedliche Frequenzbereiche
empfängt.
Wie es auf dem Gebiet verstanden wird, wird das Leistungsverhalten
jedweder Kommunikationssysteme durch die Eigenschaften von Antenne
und Rauschen diktiert, so diktiert der Betrieb der Stummelantenne 304 und 504 (3–4 bzw. 5)
und der mäanderförmig verlaufenden
Antenne 604 (6) im Allgemeinen
den Betrieb des HF-Systems.
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6B ist
eine Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform einer beispielhaften
Antenne 600b, die so ausgelegt ist, dass sie Signale im AM-Band,
im HF-Band und im RKE-Frequenzband empfängt. In
dieser Antenne 600b findet sich eine wendelförmige Antenne 618.
Die Verwendung eines wendelförmigen
Musters ermöglicht
die Verringerung der Größe der Antenne
ohne wesentliche Verschlechterung der Parameter des Leistungsverhaltens
der Antenne, so wie Verstärkung
und Ausgangsimpedanz. Die wendelförmige Antenne 618 kann eine
oder mehrere Spuren umfassen. Bei einer Ausführungsform liegt der Durchmesser
D der Antenne zwischen ungefähr
1 cm und ungefähr
4 cm und die Höhe
A liegt zwischen ungefähr
1.5 cm und ungefähr 7
cm. Ähnlich
wie bei der Antenne der 3 können die wendelförmige Antenne 618 und
die wendelförmige
Antenne 612 getrennte Antennen sein, die als Bereiche der
Antenne 600b arbeiten, welche so arbeitet, dass sie HF-Signale über verschiedene
Frequenzbereiche empfängt.
Die beiden wendelförmigen
Antennen 612 und 618 können einen gemeinsamen Ausgang 620 haben.
Als Alternative können
getrennte Ausgänge
(nicht gezeigt) mit den jeweiligen Antennen 612 und 618 verbunden
sein.
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7 ist
ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Prozesses 700 zum
Aufbauen einer Triband-Antenne gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung. Der Prozess 700 beginnt im Schritt 702,
bei dem eine erste Antenne mit einem wendelförmigen Bereich und so ausgelegt,
dass die Signale über
einen ersten Frequenzbereich empfängt, aufgebaut wird. Der erste
Frequenzbereich ist ein FM-Frequenzbandbereich. Im Schritt 702 kann eine
zweite Antenne in einer Ausgestaltung aufgebaut werden, dass sie
Signale in einem zweiten Frequenzbereich empfängt. Der zweite Frequenzbereich kann
ein RKE-Frequenzband sein. Im Schritt 706 kann die zweite
Antenne in nahem Abstand von oder naher Position zu der ersten Antenne
angeordnet werden. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Antenne
eine Stummelantenne und ist ungefähr 2 mm bis ungefähr 4 mm
von der ersten Antenne angeordnet. Der Aufbau der ersten und der
zweiten Antenne kann gemäß den 3–6 oder ansonsten entsprechend den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung geschehen.
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8 ist
eine Veranschaulichung eines beispielhaften Antennensystems 800,
das so gestaltet ist, dass es über
einem AM-, FM- und RKE-Frequenzband arbeitet. Das Antennensystem 800 kann einen
Antennenbereich 802 umfassen, der an einen Basisbereich 804 gekoppelt
ist. Der Antennenbereich 804 kann ein Gehäuse umfassen,
das aus Kunststoff sein kann, welches eine wendelförmige Antenne
abdeckt, um die wendelförmige
Antenne davor zu schützen,
dass sie durch Wetter, Schmutz, Autowäschen oder andere künstliche
oder natürliche
Zustände
beschädigt
wird. Innerhalb des Basisbereiches 804 kann ein Splitter
untergebracht werden, da als eine allgemeine Regel Verstärker, wenn
sie in einem Splitter oder an anderer Stelle verwendet werden, in enger
Nähe zu
der Antenne gebracht werden. Der Splitter kann so arbeiten, dass
er die FM-, AM- und RKE-Frequenzbandsignale trennt, die von der
Antenne empfangen werden. Bei einer Ausführungsform können sich
ein elektrisches Kabel 806a und zwei HF-Kabel 806b/806c (insgesamt
als 806 bezeichnet) von dem Basisbereich 804 zu
einer Funkeinheit und einem RKE-Steuermodul erstrecken, die sich
innerhalb des Fahrzeugs befinden. Es sollte verstanden werden, dass
andere Ausgestaltungen eines Antennensystems gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Zum Beispiel kann, anstatt
den Splitter in den Basisbereich 804 unterzubringen, der
Splitter irgendwo in dem Fahrzeug angeordnet werden (z. B. über eine
neue Leitung mit einem der HF-Kabel 806), jedoch weiterhin
in enger Nähe
zu der Antenne.
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9a ist
eine Veranschaulichung des Systems 900a zum Empfangen von
Funksignalen und RKE-Signalen in einem Fahrzeug. Das System 900a kann
eine Dachantenne 902 umfassen, die in Verbindung mit einem
Splitter 904 steht. Der Splitter 904 kann so gestaltet
sein, dass er Funk- und RKE-Signale 905 von der Dachantenne 902 empfängt und
die Signale zum Kommunizieren jeweiliger Signale an eine Autofunkeinheit 906 und
ein RKE-Steuermodul 908 trennt. Bei dieser Ausführungsform
sind zwei HF-Kabel 910a und 910b zwischen den
Splitter 904 und die Autofunkeinheit 906 bzw.
das RKE-Steuermodul 908 geschaltet, um zu ermöglichen,
dass Funksignale 912 und RKE-Signale 914 an die
Autofunkeinheit 906 bzw. das RKE-Steuermodul 908 kommuniziert
werden. Es sollte verstanden werden, dass andere Kabelgestaltungen
zwischen dem Splitter 904, der Autofunkeinheit 906 und
dem RKE-Steuermodul 908 entsprechend den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Zum Beispiel kann der
Splitter 904 näher
an die Autofunkeinheit 906 und das RKE-Steuermodul 908 gebracht werden,
so dass sich ein einziges Kabel von der Dachantenne 902 zu
dem Splitter 904 erstreckt, und kürzere HF-Kabel können den
Splitter 904 und die Autofunkeinheit 906 und das
RKE-Steuermodul 904 verbinden. Noch weiter kann der Splitter 904 mit dem
RKE-Steuermodul 908 verbunden oder in dieses eingebaut
werden, und ein einziges HF-Kabel kann sich zwischen dem RKE-Steuermodul 908 und der
Autofunkeinheit 906 erstrecken.
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9b ist
eine Veranschaulichung eines beispielhaften Systems 900b zum
Empfangen von Funk- und RKE-Bandsignalen. Das System 900b kann
eine Dachantenne 902 umfassen, die mit einem Splitter-Kombinierer 916 verbunden
ist. Der Splitter-Kombinierer 916 kann so gestaltet sein,
dass er Funkband- und RKE-Bandsignalen 917 von der Dachantenne 902 empfängt, um
die Signale zu trennen, zu filtern und die gefilterten Signale 918 an
den Splitter 920 über
ein HF-Kabel 922 zu kommunizieren. Der Splitter 920 kann
so gestaltet sein, dass er die gefilterten Signale 918 empfängt und
die Funksignale 924 und die RKE-Signale 926 für die Kommunikation
zu der Autofunkeinheit 906 bzw. dem RKE-Steuermodul 908 trennt.
Diese Ausgestaltung nutzt ein einziges HF-Kabel 922 und
kann die Teileanzahl, das Gewicht und die Komplexität für Hersteller
von Fahrzeugen verringern.
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10 ist
eine Veranschaulichung einer beispielhaften HF-Kabeleinheit 1000,
die einen Splitter 1002 umfasst, der in der Leitung eines
HF-Kabels 1004a/1004d (insgesamt als 1004 bezeichnet)
eingebaut ist. Das HF-Kabel 1004 kann mit einem Verbinder 1006 verbunden
sein, der so gestaltet ist, dass er an eine Antenne angeschlossen
ist, welche dazu ausgelegt ist, Funk- und RKE-Signale zu empfangen, und
mit Verbindern 1008 und 1010, die so ausgelegt sind,
dass sie mit einer Autofunkeinheit und einem RKE-Steuermodul verbunden
sind. Bei einer Ausführungsform
sind die Verbinder 1006, 1008 und 1010 standardmäßige Verbinder
aus dem Lager. Durch Ausgestalten des Splitters 1002 derart,
dass er innerhalb des HF-Kabels 1004 liegt, kann eine Dachantenne
oder eine andere Einheit kleiner sein als der Splitter und kann
in einem ansonsten nicht benutzten Bereich eines Fahrzeuges angeordnet
werden. Der Verlust durch das Einfügen bei einem HF-Kabel, der
einen Splitter in der Leitung umfasst, sowie der, der in der 10 gezeigt
ist, kann auf dem FM-Frequenzband in dem Bereich von 0.8 dB und
1.0 dB sein.
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Zwei
Typen von Antennen können
im Allgemeinen bei den Splittergestaltungen verwendet werden, die
hier nach beschrieben ist, welche eine Dachantenne, so wie die oben
beschriebene, und eine Peitschenantenne umfassen. Die Peitschenantennen,
wie sie auf dem Gebiet bekannt sind, haben genug Länge, um
für ausreichende
Verstärkung
zu sorgen, so dass Verstärker
für die
AM/FM-Kanäle
in dem Splitter vermieden werden können. Dachantennen jedoch bieten
im Allgemeinen keine ausreichende Verstärkung, so dass Verstärker in
den Funkbändern vorgesehen
sind.
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11A ist ein Blockschaubild eines beispielhaften
HF-Systems 1100a, das eine Dachantenne 1102, einen
Splitter 1104a, ein RKE-Steuermodul 1106 und eine
AM/FM-Funkeinheit 1108 umfasst. Die Peitschenantenne 1102 kann
als eine Antenne ausgestaltet sein, die Funk signale (z. B., AM und FM-Frequenzbandsignale)
und RKE-Signale empfängt.
Die Peitschenantenne 1102 kann in Verbindung mit dem Splitter 1104a über ein
HF-Kabel 1107 stehen, das HF-Kabelzweige 1110a, 1110b und 1110c umfasst.
HF-Signale 1112, die von der Peitschenantenne 1102 empfangen
werden, werden in Schaltungswege eingegeben, die jeweils mit jedem der
HF-Kabelzweige 1110a–1110c verbunden
sind. Ein erster Schaltungsweg 1114a kann eine RKE-Anpassschaltung
und einen passiven Filter 1116 umfassen, der an eine Impedanz
der Peitschenantenne 1102 angepasst ist, die RKE-Signale
ebenso wie Funksignale (d. h. HF-Signale 1112)
empfängt.
Die RKE-Anpassschaltung und der passive Filter 1116 sind
weiter so gestaltet, dass sie Nicht-RKE-Signale ausfiltern, so wie
Funksignale, die von der Peitschenantenne 1102 empfangen
werden, und die gefilterten RKE-Signale 1118 ausgeben.
Die gefilterten RKE-Signale 1118 können in eine aktive RKE-Schaltung 1120 eingegeben
werden, die das gefilterte RKE-Signal 1118 verstärken kann,
um ein verstärktes
gefiltertes RKE-Signal 1122 auszugeben.
Das verstärkte gefilterte
RKE-Signal 1122 kann in das RKE-Steuermodul 1106 eingegeben
werden, um zu bewirken, dass das RKE-Steuermodul 1106 z.
B. das Verriegeln einer Fahrzeugtür steuert.
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Ein Übertragungsweg 1114b kann
einen passiven FM-Filter 1124 umfassen, der so ausgelegt ist,
dass er FM-Frequenzbandsignale aus den HF-Signalen 1112 ausfiltert,
um ein FM-Frequenzbandsignal 1126 für die Eingabe
in AM/FM-Funkeinheit 1108 zu erzeugen. Der Übertragungsweg 1114c kann
einen passiven AM-Filter 1128 umfassen, der so ausgelegt
ist, dass er die HF-Signale 1112 filtert, um ein gefiltertes
AM-Frequenzbandsignal 1130 zu erzeugen, das an die AM/FM-Funkeinheit 1108 kommuniziert
werden kann. Der passive AM-Filter 1128 kann so
gestaltet sein, dass er keinen Verstärker oder eine andere aktive
Schaltung benutzt und passive Elemente in dem passiven AM-Filter 1128 basierend
auf der Impedanz des Kabels 1132, das in die AM/FM-Funkeinheit 1108 eingeführt wird,
abstimmt. Teilweise kann die Länge
des HF-Kabels 1132 zwischen dem passiven AM-Filter 1128 und
der Funkeinheit 1108 die Impedanz des Kabels 1132 festlegen. Der
Splitter 1104a kann sich nahe der Peitschenantenne 1102 oder
der Funkeinheit 1108 befinden, da es ausreichend Verstärkung der
HF-Signale, die von der Peitschenantenne 1102 empfangen
werden, in jeder Ausgestaltung gibt, so dass richtig gearbeitet werden
kann.
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Während die 11A drei HF-Zweige 1114a–1114c zeigt,
wobei der RKE-Zweig 1114a eine aktive Schaltung 1120 verwendet
und keiner der anderen Zweige 1114b und 1114c eine
aktive Schaltung verwendet, können
weitere Ausführungsformen
des Splitters 1104a gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung verwendet werden und umfassen aktive Schaltung,
wie sie weiter hier nach beschrieben ist.
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11B ist eine alternative Ausgestaltung des Antennensystems
der 11A. Wie gezeigt wird ein unterschiedlicher
Splitter 1104b verwendet, um HF-Signale 1112 von
einer Dachantenne 1103 zu empfangen und zu verarbeiten,
die eine geringere Verstärkung
als eine Peitschenantenne, die oben beschrieben ist, hat. Da die
Dachantenne 1103 eine niedrigere Verstärkung hat als eine Peitschenantenne,
kann der Splitter 1104b den selben RKE-Übertragungsweg 1114 umfassen,
jedoch aktive Schaltungen verwenden, um die gefilterten Signale 1126 und 1130 zu
verstärken,
bevor sie an die Funkeinheit 1108 kommuniziert werden.
Wie gezeigt, befindet sich eine aktive FM-Schaltung 1134 in
dem Übertragungsweg 1114b hinter
dem passiven FM-Filter 1124. Die aktive FM-Schaltung 1134 kann
so gestaltet sein, dass sie das gefilterte FM-Signal 1126 verstärkt, um
ein verstärktes,
gefiltertes FM-Signal 1136 für die Eingabe
in die Funkeinheit 1108 zu erzeugen. Im AM-Übertragungsweg 1114c kann
eine aktive AM-Schaltung 1138 verwendet werden, um das
gefilterte AM-Signal 1130 zu verstärken, damit ein verstärktes, gefiltertes
AM-Signal 1140 für
die Eingabe in die Funkeinheit 1108 erzeugt wird. In dem
Fall des Verwendens der aktiven AM-Schaltung 1138 wird das
Abstimmen des passiven AM-Filters 1128 um an die Impedanz
des Kabels 1142 anzupassen, das mit der Funkeinheit 1108 verbunden
ist, weniger wichtig, da die aktive AM-Schaltung 1138 die Dämpfung des gefilterten
AM-Signals 1130 aufgrund der Impedanz in dem Kabel 1142 überwinden
kann.
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11C ist ein Blockschaubild einer weiteren beispielhaften
Ausführungsform
eines HF-Systems 1100c zum
Empfangen von Funk- und RKE-Signalen. Bei dieser Ausführungsform
ist ein Splitter 1104c, der in Verbindung mit der Dachantenne 1103 steht,
so ausgelegt, dass er die Ausgaben der FM- bzw. AM-Kommunikationswege 1414b und 1414c für die Eingabe
in die AM/FM-Funkeinheit 1108 kombiniert. Um das Kombinieren
der Ausgaben der Wege 1414b und 1414c zu bewerkstelligen,
ist ein passiver AM-Filter 1142 eingebaut, um das verstärkte, gefilterte
AM-Signal 1140 zu filtern, um ein AM-Ausgangssignal 1144 zu
erzeugen. Der passive AM-Filter 1142 kann so ausgelegt
werden, dass er eine Impedanz des Kabels 1145 bedient oder
in anderer Weise bezüglich
der Impedanz angepasst ist. Ein passiver FM-Filter 1146 kann auch eingebaut
sein, um das verstärkte
gefilterte FM-Signal 1136 filtern, um ein gefiltertes FM-Signal 1148 zu
erzeugen, wobei der passive FM-Filter 1146 so abgestimmt
ist, dass er an die Impedanz des Kabels 1149 angepasst
ist. Bei einer Ausführungsform
ist der Splitter ein Splitter in der Leitung, der in das Kabel 1110 eingesetzt
ist. Als Alternative befindet sich der Splitter 1104c bei
der Antenne 1102. Noch weiter kann sich der Splitter 1104c am
RKR-Steuermodul 1108 oder an der AM/FM-Funkeinheit 1108 befinden.
Zusammengefasst ermöglicht
der Splitter 1104c das Aufteilen von Funk- und RKE-Signalen,
nutzt jedoch ein einziges Kabel, um die gefilterten Funksignale
an die Funkeinheit 1108 zu kommunizieren.
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11D ist ein Blockschaubild eines weiteren beispielhaften
HF-Systems 1100d, das eine weitere Ausgestaltung eines
Splitters 1104d umfasst, welcher so arbeitet, dass er die
HF-Signale 1112 aufteilt,
die von der Dachantenne 1103 empfangen worden sind, die
Signale in unterschiedlichen Frequenzbändern verarbeitet (d. h. AM-,
FM- und RKE-Frequenzband) und die bearbeiteten Signale, die die
Signale 1144, 1148 und 1150 umfassen,
zur Kommunikation an die Funkeinheit 1108 und das RKE-Steuermodul 1106 kombiniert.
Diese Ausgestaltung ermöglicht
es, dass der Splitter 1104d mit einem einzigen HF-Kabel 1154 zur
Verbindung mit der Funkeinheit 1108 und dem RKE-Steuermodul 1106 verbunden wird,
was Platz, Kosten und Komplexität
spart. Bei der Ausführungsform
wird der Splitter 1104a der 11A verwendet,
um die Signale am RKE-Steuermodul zu trennen (siehe 9B).
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Im
Gegensatz zu dem FM-Frequenzband wird keine Anpassung der Antennenimpedanz
mit der nominalen Impedanz des Kabels im Bereich des AM-Frequenzbandes
angestrebt, da keine Breitbandlösung
gefunden werden kann. Der Wert der kapazitiven Impedanz einer Splitter-/Peitschenantenne ist
ungefähr
15.6 kOhm (kΩ)
und 10 pF. Moderne Empfänger
in dem AM- Frequenzbereich
verwenden eine kapazitive widerstandsfreie Eingangsstufe mit einer
Eingangskapazität,
die typischerweise in der Größenordnung
von 15 pF liegt.
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12A ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Äquivalenzschaltung 1200 für die AM-Signalanalyse.
Eine Antenne wird durch einen Kondensator Ca modelliert,
der eine Impedanz von 15.6 KΩ hat,
und durch eine offene Spannungsquelle V. Ein HF-Eingangssignal wird modelliert, indem
ein Oszillationssignal mit 1 MHz verwendet wird. Ein Koaxialkabel
wird durch eine kapazitive Last C1p modelliert,
weil das Kabel im Vergleich zu der Wellenlänge des HF-Signals kurz ist.
Das Koaxialkabel, das von der kapazitiven Last C1p modelliert
wird, ist repräsentativ
für eine
Teil des HF-Kabels zwischen dem Antennenverbinder und dem Eingang
des Splitters. Ein weiterer Teil des HF-Kabels wird durch die kapazitive
Last C2p modelliert, die repräsentativ
für einen Teil
HF-Kabels zwischen einem Ausgang des Splitters und einem Empfängerverbinder
einer Funkeinheit ist. Eine Eingangsstufe des Empfängers wird durch
die Eingangskapazität
Cr moduliert. Ein Filter 1202 kann
in das äquivalente
Schaltungsmodell 1200 eingebaut werden, und eine HF-Signalanalyse kann
durchgeführt
werden, indem die äquivalente Schaltung
einschließlich
des Filters 1202 verwendet wird. Es sollte verstanden werden,
dass ähnliche
Modelle für
das Analysieren der HF- und RKE-Signalwege
verwendet werden können,
wie es zum Beispiel in den 11A–11D gezeigt ist.
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12B ist eine grafische Darstellung einer beispielhaften
Auftragung 1204 der Verstärkung eines AM-Funksignalweges
gegenüber
einem passiven Splitter, der zwischen eine Antenne und eine Funkeinheit
des Fahrzeuges eingeschaltet ist. Wie gezeigt, erhöht sich
die Verstärkung
entlang dem AM-Signalweg von 0 dB nahe 500 kHz bis ungefähr 5 dB
zwischen 1.3 kHz und 1.5 kHz und fällt bei 1700 kHz auf ungefähr 1 dB
ab. Es sollte verstanden werden, dass die Verstärkung über das AM-Frequenzband geformt
werden kann, indem unterschiedliche Abstimmung am passiven Filter
verwendet wird. Weitere Faktoren, so wie die Impedanz der HF-Kabel
(i) zwischen der Antenne und dem passiven Filter und (ii) zwischen
dem passiven Filter und der Funkeinheit haben ebenfalls einen Einfluss
auf die Verstärkung innerhalb
des AM-Bandes eines HF-Systems, wie es auf dem Gebiet verstanden
wird. Im Vergleich hat das AM-Signal ohne den passiven Filter innerhalb
des Splitters einen Leistungspegel von ungefähr 0 dB über das AM-Band.
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13 ist
ein Smith-Chart 1300, das zum Darstellen einer beispielhaften
Impedanzauftragung 1302 verwendet wird, die die Impedanz
einer Peitschenantenne über
ein RKE-Frequenzband zeigt. Beim Gestalten eines RKE-Signalweges
kann ein Netzwerk-Analysator, der in der Lage ist, das Smith-Chart 1300 zu
erzeugen, verwendet werden, um Impedanzen über einen RKE-Frequenzbereich zu
analysieren. Wie es in dem Smith-Chart 1300 gezeigt ist,
zeigt die Auftragung 1302 der Eingangsimpedanz die Eingangsimpedanz
einer Peitschenantenne in Verbindung mit einem normal hergestellten Kabel
mit einer Impedanz von 50 Ohm. Da die Antenne und das Funkkabel
in der Impedanz stark fehlangepasst sind, ergibt sich ein VSWR-Wert von mehr als
Eins. Eine Markierung 1304 zeigt eine Impedanz oder einen
Widerstand von 14.6 Ohm bei 315 mHz. Wie es auf dem Gebiet verstanden
wird, würde,
wenn die Eingangsimpedanz der Peitschenantenne an die Impedanz des
normal hergestellten Kabels von 50 Ohm bei 350 mHz angepasst wäre, die
Auftragung 1302 der Eingangsimpedanz bei oder nahe 50 Ohm die
Markierung 1306 mit einer kleinen imaginären Komponente
schneiden. Für
den guten Empfang des RKE-Signals von einem RKE-Steuermodul sollte
die Eingangsimpedanz der Antenne 50 Ohm oder nahe dabei liegen.
Zusätzlich
sollte die Ausgangsimpedanz der Antenne an die Eingangsimpedanz
des Verstärkers
angepasst sein. Indem die Eingangs- und Ausgangsimpedanz der Antenne an
eine Eingangsimpedanz eines Filters und/oder eines Verstärkers angepasst
wird, kann die maximale Leistung der RKE-Signale, die von der Antenne
empfangen werden, an das RKE-Steuermodul kommuniziert werden. Mit
anderen Worten führt
das Anpassen von Impedanzen entlang den HF-Wegen zu einer minimalen Dämpfung aufgrund
eines geringen VSWR (d. h. eines VSWR nahe an 1:1 oder 1.0).
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14 ist
ein Smith-Chart 1400, das eine beispielhafte Auftragung 1402 der
Impedanz an einem Ausgang eines passiven RKE-Anpassschaltungszweiges
eines Splitters, der eine Peitschenantenne verwendet, zeigt. Bei
einer Frequenz von 315 mHz, gezeigt bei der Markierung 1404,
ist die Impedanz nahe bei 50 Ohm. Da die Impedanz nahe bei 50 Ohm
liegt, ist das VSWR 1.2, das eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem
VSWR ist, das in der 13 bei einer Frequenz von 315
mHz gezeigt ist (d. h. einer Mittenfrequenz, bei der die RKE-Signale bei einer
Ausführungsform
empfangen werden).
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15 ist
ein Smith-Chart 1500, das eine beispielhafte Auftragung 1502 der
Impedanz einer Ausgangsimpedanz bei einem Verstärker zeigt, der über einem
RKE-Frequenzband arbeitet. Ein Splitter kann vor dem Verstärker einen
Bandpassfilter umfassen, um AM- und FM-Frequenzbandsignale zu blockieren und
das RKE-Frequenzband durchzulassen. Die Verstärkung, wenn der Verstärker verwendet wird,
der zum Erzeugen der Impedanzauftragung 1502 benutzt wurde,
hat einen Wert von 15 dB, wenn eine Eingangsquelle eine Impedanz
von 50 Ohm hat und die Ausgangslast eine Impedanz von 50 Ohm hat.
Die Markierung, die sich bei der Frequenz 315 mHz befindet, ist
mit ungefähr
37 Ohm gezeigt und hat ungefähr
j5 Impedanz.
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16 ist
eine schematische Ansicht einer beispielhaften Splitter-Antenne 1600 für eine Peitschenantenne.
Die Splitter-Antenne 1600 umfasst eine Peitschenantenne 1602 und
einen Splitter 1604, der drei Übertragungswege 1606a–1606c umfasst. Der
erste Übertragungsweg 1606a ist
ein RKE-Übertragungsweg
zum Filtern und Verstärken
von RKE-Frequenzbandsignalen,
die von der Peitschenantenne 1602 empfangen werden. Der Übertragungsweg 1606b wird
verwendet, um FM-Frequenzbandsignale zu filtern, und der Übertragungsweg 1606c wird
verwendet, um AM-Frequenzbandsignale zu filtern, die von der Peitschenantenne 1602 empfangen
werden. Wenn Signale 1607 von der Peitschenantenne 1602 empfangen
werden, werden die Signale entlang jedem der jeweiligen Übertragungswege 1606a–1606c kommuniziert.
Der Übertragungsweg 1606a umfasst
einen passiven Bandpassfilter 1608, der ein gefiltertes
RKE-Signal 1610 erzeugt, welches an eine aktive Schaltung 1612 kommuniziert
wird. Die aktive Schaltung 1612 umfasst einen Verstärker 1614,
der das gefilterte RKE-Signal 1610 verstärkt, um
ein verstärktes,
gefiltertes RKE-Signal 1616 zu erzeugen. Das verstärkte, gefilterte
RKE-Signal 1616 wird auf ein Koaxialkabel 1618 ausgegeben,
um an ein RKE-Steuermodul (nicht gezeigt) kommuniziert zu werden.
Ein Koaxialkabel 1620 wird verwendet, um gefilterte FM-Signale 1622 und
gefilterte AM-Signale 1624 an eine Funkeinheit (nicht gezeigt)
zu kommunizieren.
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17 ist
eine schematische Ansicht einer alternativen Splitter-Antenne 1700,
die mit einer Peitschenantenne 1702 ausgestaltet ist, um
Funk- und RKE-Signale 1704 zu empfangen. Ein Splitter 1706 umfasst
drei passive Zweige, die die Übertragungswege 1706a, 1706b und 1706c umfassen.
Der Übertragungsweg 1706a ist
als ein Bandpassfilter gestaltet, um RKE-Frequenzbandsignale zu filtern, der Übertragungsweg 1706b ist
ein Übertragungsweg, der
so gestaltet ist, dass er AM-Frequenzbandsignale filtert, und der Übertragungsweg 1706c ist
ein Übertragungsweg,
der so gestaltet ist, dass er FM-Frequenzbandsignale filtert. Jeder
der Übertragungswege
kann so abgestimmt werden, dass er an die Ausgangsimpedanz der Antenne 1702 und
die Eingangsimpedanz der nächsten
HF-Schaltung in dem HF-Weg angepasst ist.
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Die 18A und 18B sind
polare Auftragungen, die simulierte (18A)
und gemessene (18B) Ergebnisse für die Direktivität einer
Peitschenantenne für
die vertikale Polarisation zeigen. Die Auftragung 1800a zeigt
eine Direktivitätsauftragung 1802 für das Fernfeld über einem
Winkel, die sich aus einer Simulation ergibt, und die Auftragung 1800b zeigt
eine Direktivitätsauftragung 1804,
die sich aus gemessenen Signalen der Peitschenantenne ergibt. Beim
Erzeugen dieser Auftragungen 1800a und 1800b war
die Vorderseite eines Fahrzeuges in die Nullwinkelrichtung ausgerichtet.
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Die 19A und 19B sind
polare Auftragungen, die simulierte (19A)
und gemessene (19B) Ergebnisse für die Direktivität der Peitschenantenne
für die
horizontale Polarisation zeigen. Aus den Ergebnissen der Simulation,
die in den 18A und 19A gezeigt
sind, ergibt sich eine zufriedenstellende Übereinstimmung zwischen Simulation
und Messungen, die in den 18B und 19B gezeigt sind, sowohl für die vertikale als auch für die horizontale
Polarisation. Wie es in den Auftragungen der 18A–19B gezeigt ist, ist ein Signal, das von der Peitschenantenne
von vorn empfangen wird, für
die vertikale Polarisation kleiner als eines von hinten. Das Entgegengesetzte
gilt für die
horizontale Polarisation (d. h. das empfangene Signal ist von der
Vorderseite höher
als von der Rückseite
für die
vertikale Polarisation). Damit wird aus der Angabe der Ergebnisse
für die
Direktivität
erwartet, dass ein Bereich von einem hinteren Teil eines Fahrzeuges
größer ist,
wenn die Ausrichtung eines Schlüsselanhän gers vertikal
ist, und der Bereich von der Vorderseite eines Fahrzeuges her größer ist, wenn
die Ausrichtung eines Schlüsselanhängers horizontal
ist.
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Die
voranstehende genaue Beschreibung zeigt eine geringe Anzahl von
Ausführungsformen zum
Implementieren der Erfindung und nicht so gedacht, dass sie im Umfang
beschränkend
ist. Ein Fachmann wird unmittelbar Verfahren und Abänderungen
in Betracht ziehen, die verwendet werden, um diese Erfindung auf
anderen Gebieten als denen, die in Einzelheiten beschrieben sind,
zu implementieren. Die folgenden Ansprüche führen eine Anzahl der Ausführungsformen
der Erfindung auf, die in größeren Einzelheiten
offenbart sind.
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ZUSAMMENFASSUNG:
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Ein
Antennensystem kann eine erste Antenne umfassen, die einen wendelartig
geformten Bereich aufweist und so ausgelegt ist, dass die Signale über einen
ersten Frequenzbereich empfängt.
Eine zweite Antenne kann in enger Nähe zu der ersten Antenne angeordnet
werden und so ausgelegt werden, dass sie Signale über einen
zweiten Frequenzbereich empfängt.
Ein Splitter kann so ausgelegt werden, dass er Signale trennt, die
von einer Funkantenne und einer Antenne für den ferngesteuerten, schlüssellosen
Zugang empfangen werden, und kann einen ersten Zweig, der einen
ersten Filter, um AM-Bandsignale aus Kommunikationssignalen, die von
einer Antenne empfangen worden sind, auszufiltern, einen zweiten
Zweig, der einen zweiten Filter, um FM-Bandsignale aus Kommunikationssignalen, die
von der Antenne empfangen worden sind, auszufiltern, einen dritten
Zweig, der einen dritten Filter umfasst, um Signale für den ferngesteuerten,
schlüssellosen
Zugang aus Kommunikationssignalen, die von der Antenne empfangen
worden sind, auszufiltern, und einen Verstärker, um die Signale für den ferngesteuerten,
schlüssellosen
Zugang zu verstärken,
umfassen. Die Filter können
passive Filter sein. Die Antenne kann eine Peitschenantenne oder
eine Dachantenne sein.