DE19603514C2 - Mobiles Funkempfangssystem mit Antennendiversity - Google Patents
Mobiles Funkempfangssystem mit AntennendiversityInfo
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- Radio Transmission System (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein mobiles Funkempfangssystem mit
Antennendiversity gemäß den Merkmalen des Obergegriffs des
Anspruchs 1 oder des Oberbegriffs des Anspruchs 2.
Ein solches Empfangssystem ist z. B. aus DE 39 40 852 A1
bekannt. Weitere Empfangssystem sind in US 45 12 034, GB 22 62 414 A
und DE 42 04 490 A1 beschrieben.
Beim mobilen VHF-Rundfunkempfang bringt die Nutzung
mehrerer Antennensysteme mit unterschiedlichen Eigenschaften
hinsichtlich Richtcharakteristik, Polarisationsebene und
Position erhebliche Vorteile mit sich. Durch rechtzeitige
Auswahl der richtigen Antennen können Feldstärkeeinbrüche
ausgeglichen werden. Mehrwegeempfang sowie Störungen durch
Gleichkanal oder Nachbarkanäle können reduziert werden,
sofern der Einfallswinkel der Störungen sich deutlich von dem
des Nutzkanals unterscheidet.
In der Direktausstattung von KFZ werden
Antennendiversitysysteme heute hauptsächlich in Kombination
mit (verdeckten) Scheibenantennen genutzt. Diese Kombination
hat vor allen das Ziel, das eingeschränkte Richtdiagramm von
Scheibenantennen zu vervollständigen. Bei Verwendung von drei
bis vier Antennen in einer Heckscheibe wird heute eine recht
gleichmässige Rundumempfindlichkeit erreicht.
Systeme, die als Nachrüstlösungen angeboten werden, sind
meist direkt im Empfänger integriert und in der Regel für zwei
Antennen ausgelegt, die an der Karosserie möglichst weit
voneinander entfernt angeordnet sein sollen.
Man unterscheidet zwei Prinzipien. Am weitesten verbreitet
ist das Scanningverfahren, das anhand von Fig. 1 erläutert
wird.
Fig. 1 zeigt ein mobiles Funkempfangssystem mit
Antennendiversity nach dem Stand der Technik, von dem die
Erfindung im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht. Das
Funkempfangssystem umfasst einen Rundfunkempfänger 1 und eine
sogenannte Diversitybox 2, die als eine von dem
Rundfunkempfänger 1 getrennte Einheit ausgebildet ist, da bei
der Direktausstattung nur ein geringer Anteil von Fahrzeugen
damit bestückt wird. Die Diversitybox 2 ist in diesem Beispiel
für vier Antennen 3a bis 3d ausgelegt. Die Antennen 3a bis 3d
sind mit Antennenverstärkern 4a bis 4d in der Diversitybox 2
verbunden, und die verstärkten Antennensignale werden jeweils
einem von vier Kontakten eines vierstufigen Antennenschalters
5 zugeführt. Der zentrale Kontakt des Antennenschalters 5 ist
über eine Hochfrequenzleitung 6, in der Regel ein
Koaxialkabel, mit dem Eingang eines Tuners 7 des
Rundfunkempfängers 1 verbunden. Das Hochfrequenzsignal RF von
der gerade ausgewählten Antenne wird dem Tuner 7 zugeführt,
und ein Zwischenfrequenzsignal IF des Tuners 7 wird über
separates Kabel 8 an die Diversitybox 2 zurückgespeist. Die
Diversitybox 2 enthält eine Auswerteschaltung 9, welche das
Zwischenfrequenzsignal IF verstärkt, demoduliert und auf
Empfangsstörungen hin auswertet. Sobald ein Einbruch in der
Empfangsqualität detektiert wird, veranlasst die
Auswerteschaltung 9 eine Antennenauswahlschaltung 10,
den Antennenschalter 5 schnell auf eine Alternativantenne
umzuschalten. Die Empfangsqualität wird erneut überprüft, und
bei Bedarf wird die nächste Alternativantenne ausgewählt.
Besonders problematisch bei diesem Verfahren ist das
Schaltgeräusch, das beim Antennenschalten im Signal entsteht.
Deshalb muss bei diesem Verfahren durch geeignete Massnahmen
dafür gesorgt werden, dass keine zu häufigen Antennenwechsel
stattfinden.
Nach einem zweiten bekannten Prinzip werden die
phasenkorrigierten Signale der verschiedenen Antennen addiert.
Damit ist es möglich, eine Vielzahl von Richtcharakteristika
zu erzeugen und ohne abrupte Übergänge die optimale
Empfangsrichtung einzustellen. Nachteile dieser Verfahren sind
der sehr grosse technische Aufwand sowie Probleme bei der
Phasenzuordnung der Antennensignale bei geringen Pegeln,
wodurch der Rauschpegel bei geringen Feldstärken
überproportional ansteigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mobiles
Funkempfangssystem mit Antennendiversity zu schaffen, das es
bei möglichst einfachem Aufbau ermöglicht, Störimpulse beim
Antennenwechsel auszuschalten.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemässen
Empfangssystem durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 2
gelöst. Wesentlich hierbei ist, dass Informationen zur
Antennenauswahl ausschließlich über die Hochfrequenzleitung
übertragen werden. Da darüber hinaus der Schaltzeitpunkt des
Antennenwechsels im Funkempfänger bekannt ist, können die beim
Antennenwechsel entstehenden Störimpulse gezielt ausgeblendet
werden.
Ausserdem erfordert es wesentlich weniger Aufwand, die
Informationen zur Antennenauswahl von der Auswerteschaltung an
den Antennenwahlschalter zu übertragen, als das vollständige
Zwischenfrequenzsignal vom Funkempfänger an die Diversitybox
zu übertragen, wie im Stand der Technik. Besonders einfach ist
es, die Informationen durch eine Gleichspannung oder einen
Gleichstrom auf der Hochfrequenzleitung zu übertragen, wobei
verschiedene Intensitäten bzw. Intensitätsbereiche der
Gleichspannung oder des Gleichstroms jeweils einer bestimmten
Antenne entsprechen. In diesem Fall benötigen der
Funkempfänger und die davon getrennte Einheit mit dem
Antennenwahlschalter nur eine einzige Verbindungsleitung. Ein
Zwischenfrequenzkabel mit den zugehörigen Stecksystemen sowie
Zwischenfrequenzverstärker und -demodulatoren in der
Diversitybox kann erfindungsgemäß entfallen.
Ein weiterer Vorteil ist, dass das erfindungsgemässe System
auf einfache Weise diagnosefähig gemacht werden kann, da die
Antennen vom Rundfunkempfänger, insbesondere dem Autoradio aus
ausgewählt werden können. Ferner kann während der Prüfung von
Alternativsendern bei einem sogenannten RDS-Autobestsuchlauf
die Hauptantenne ausgewählt werden, um für gleiche
Empfangsbedingungen zu sorgen. Da beim Autobestverfahren eine
ähnliche Signalauswertung wie beim Antennendiversity
stattfindet, können die beiden Arten von Signalauswertungen
unter Umständen von einer einzigen Schaltung durchgeführt
werden, so dass eine der Auswerteschaltungen eingespart werden
kann.
Weiter gelingt es gegenüber dem Stand der Technik den
Schaltungsaufwand und damit die Störquellen zu reduzieren,
indem auf redundante Baugruppen in der Diversitybox und im
Funkempfänger wie Zwischenfrequenzfilter, Demodulatoren
verzichtet wird.
Schliesslich kann die Zwischenfrequenzlage im Tuner
beliebig gewählt werden. Der Umstand, dass bei der Auswahl von
Zwischenfrequenzen im Tuner keine Rücksicht auf das Antennen
diversity genommen werden muss, erlaubt es überdies, auf
einfache Weise ein Diversitysystem zur gemeinsamen Nutzung
eines Antennenarrays durch mehrere verschiedene Funkempfänger
zu schaffen, etwa ein Autoradio und die Empfangsteile für
Bild bzw. Ton eines mobilen Fernsehgerätes. Zu diesem Zweck können mehrere
Antennenwahlschalter zu einer Einheit zusammengefaßt werden, die eine Schaltmatrix
zur Verbindung der Funkempfänger mit den Antennen aufweist. Die Antennen können in
diesem Fall überlappende Frequenzbereiche aufweisen, und jeder Funkempfänger kann
auf diejenige unter den Antennen zugreifen, die das benötigte Signal gerade in der besten
Qualität liefert.
Die beschriebene Art und Weise der Fernsteuerung eines Antennenscanners durch einen
Funkempfänger, insbesondere ein Autoradio, läßt sich auch in Verbindung mit dem oben
erwähnten Prinzip der Phasenkorrektur der verschiedenen Antennensignale realisieren.
Ein mobiles Funkempfangssystem mit einem nach diesem Prinzip arbeitenden
Antennendiversity umfaßt einen Funkempfänger, mehrere Antennen mit zugeordnetem
steuerbaren Phasenschieber, eine Additionsstufe zur Zusammenfassung der
Antennensignale und eine Auswerteschaltung mit einer Optimierungslogik zur
Optimierung der phasenrichtigen Zusammenfassung der Antennensignale, wobei die
Phasenschieber und die Additionsstufe in einer vom Funkempfänger getrennten Einheit
untergebracht und über eine Hochfrequenzleitung mit dem Funkempfänger verbunden
sind. Für die Optimierung der phasenrichtigen Zusammenfassung der Antennensignale
kommen verschiedene Methoden in Frage, die in der Technik bekannt sind. Bei einem
solchen Empfangssystem wird die oben erwähnte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die Auswerteschaltung in dem Funkempfänger untergebracht ist und daß von
der Auswerteschaltung gelieferte Informationen zur phasenrichtigen Zusammenfassung
der Antennensignale an die Phasenschieber übertragen werden. Die oben erwähnten
Vorteile der Erfindung werden auch in diesem Fall erhalten.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen der
Erfindung angegeben.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele und aus der Zeichnung, auf die Bezug
genommen wird. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein mobiles Funkempfangssystem mit Antennendiversity nach dem Stand der
Technik; und
Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 jeweils eine Ausführungsform eines mobilen
Funkempfangssystems mit Antennendiversity gemäß der Erfindung.
In den Fig. 1 bis 4 sind übereinstimmende Elemente mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet.
Das in Fig. 2 gezeigte Funkempfangssystem enthält einen Rundfunkempfänger 11 und
eine davon getrennte Diversitybox 12. Vier Antennen 3a bis 3d sind mit
Antennenverstärkern 4a bis 4d in der Diversitybox 12 verbunden, und die verstärkten
Antennensignale werden jeweils einem von vier Kontakten eines vierstufigen
Antennenschalters 5 zugeführt. Der zentrale Kontakt des Antennenschalters 5 ist über
eine Hochfrequenzleitung 6 mit einem Tuner 7 des Rundfunkempfängers 12 verbunden.
Das Hochfrequenzsignal RF aus der gerade ausgewählten Antenne wird dem Tuner 7
zugeführt, und ein Zwischenfrequenzsignal des Tuners 7 wird einer Bewertungsschaltung
13 zugeführt, die im Rundfunkempfänger 11 angeordnet ist. Wenn die
Bewertungsschaltung 13 einen Einbruch der Empfangsqualität feststellt, gibt sie ein
Umschaltsignal an eine Logikschaltung 14 aus, die sich ebenfalls im Rundfunkempfänger
11 befindet. Die Logikschaltung 14 legt an die Seele der Hochfrequenzleitung 6
wahlweise bestimmte Gleichspannungen Ust an, die jeweils einer bestimmten Antenne
entsprechen und die dem Hochfrequenzsignal RF überlagert werden (z. B. 0 V: Antenne
3a; 2 V: Antenne 3b; 4 V: Antenne 3c; 6 V: Antenne 3d). Bei Empfang eines
Umschaltsignals von der Bewertungsschaltung 13 ändert die Logikschaltung 14
entsprechend ihrer internen Logik ihre Ausgangsspannung Ust. Eine Antennenauswahl
schaltung 15 in der Diversitybox 12 fühlt die überlagerte Gleichspannung Ust auf der
Hochfrequenzleitung 6 mit Hilfe von Fensterkomparatoren ab und stellt den
Antennenschalter 5 auf die entsprechende Antenne ein.
Die Diversitybox 12 enthält somit neben den Antennenverstärkern 4a bis 4d lediglich
einen Antennenwahlschalter, bestehend aus dem Antennenschalter 5 und der
Antennenauswahlschaltung 15. Der Rundfunkempfänger 11 muß eine Schaltung zur
Signalauswertung enthalten, die in diesem Beispiel durch die Bewertungsschaltung 13
und die Logikschaltung 14 gebildet wird. Durch die Integration in den
Rundfunkempfänger 11 läßt sich diese Schaltung häufig mit wesentlich weniger Aufwand
als die Auswerteschaltung 9 in der Diversitybox 2 von Fig. 1 realisieren, da redundante
Baugruppen entfallen.
Das Umschaltsignal der Bewertungsschaltung 13 wird außerdem einer
Ausblendschaltung 16 im Rundfunkempfänger 11 zugeführt, die dem Tuner 7
nachgeschaltet ist. Bei Empfang eines Umschaltsignals von der Bewertungsschaltung 13
unterdrückt die Ausblendschaltung 16 kurzzeitig das an den nicht gezeigten NF-Teil des
Rundfunkempfängers 11 übertragene Multiplexsignal, so daß bei einem Antennenwechsel
entstehende Störimpulse ausgeblendet werden.
Im Falle einer Prüfung von Alternativsendern beim RDS-Autobest (in den Figuren nicht
dargestellt) wird die Diversityfunktion kurzzeitig ausgeschaltet und die Logikschaltung
14 dazu gebracht, die der Fahrzeughauptantenne entsprechende Spannung auszugeben.
Ferner kann im Falle einer Fahrzeugdiagnose die Logikschaltung 14 von außen
angesteuert werden, eine bestimmte Antenne auszuwählen (ebenfalls nicht im einzelnen
dargestellt.)
Fig. 3 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels von Fig. 2, bei der eine
Antennenauswahlschaltung 15' in der Diversitybox 12' einen Steuerstrom Ip in die
Hochfrequenzleitung 6 einprägt. Anhand des Steuerstroms Ip erkennt der
Rundfunkempfänger 11', daß sich eine Diversitybox 12' im Fahrzeug befindet, und die
Logikschaltung 14' ruft für eine Antennenauswahl unterschiedliche
Widerstandsbelastungen R der Hochfrequenzleitung 6 hervor. Die
Antennenauswahlschaltung 15' fühlt die entsprechend der Widerstandsbelastung R
herrschende Spannung U auf der Hochfrequenzleitung 6 ab und stellt den
Antennenschalter 5 entsprechend ein.
Die auszuwählende Antenne kann nicht nur eine Funktion der Gleichspannung Ust auf
der Hochfrequenzleitung 6 sein, wie in Fig. 2 bzw. 3 gezeigt, sondern alternativ auch
eine Funktion eines Gleichstroms auf der Hochfrequenzleitung 6 sein. Neben diesen
Methoden zur Übertragung von Informationen zur Antennenauswahl an die Diversitybox
12, die allerdings besonders einfach zu realisieren sind, kommen aber auch noch andere
Methoden zur Informationsübertragung in Frage, beispielsweise über sonstige
Verbindungskabel oder -systeme, die unter Umständen ohnehin im Fahrzeug vorhanden
sind. Prinzipiell sind als Steuersignale auch Wechselspannungen unterschiedlicher
Modulationsarten denkbar.
Fig. 4 zeigt ein System zur Mehrfachausnutzung von Antennen bzw. Antennenarrays
durch verschiedenartige und beliebig viele Funkempfänger, die in diesem Beispiel ein
Radio-Tuner 17, ein Fernsehton-Tuner 18 und ein Fernsehbild-Tuner 19 sind. Jeder der
drei Tuner 17, 18 und 19 weist eine Auswerteschaltung auf, die zum Beispiel der
Bewertungsschaltung 13 und Logikschaltung 14 von Fig. 2 entspricht, und ist über eine
Hochfrequenzleitung mit einem Antennenschalter und einer Antennenauswahlschaltung
wie in Fig. 2 verbunden. Die drei Antennenschalter sind jeweils wie in Fig. 2 mit den
Ausgängen von vier Antennenverstärkern verbunden. Jeder Antennenverstärker ist an
seinem Eingang mit einer von vier Antennen verbunden, die einander überlappende
Frequenzbereiche aufweisen. Jeder der Tuner 17 bis 19 kann auf jede der Antennen
zugreifen. Die Antennenschalter, die Antennenauswahlschaltungen und die
Antennenverstärker, die eine ausreichende Entkopplung der Antennen und der
Empfänger sicherstellen, sind in einer einzigen, als Verstärkerbox mit Antennenmatrix
ausgebildeten Diversitybox 20 untergebracht.
Claims (9)
1. Mobiles Funkempfangssystem mit Antennendiversity, das einen
Funkempfänger, mehrere Antennen, einen Antennenwahlschalter
zur Auswahl einer der Antennen und eine Auswerteschaltung
umfaßt, welche räumlich von dem Antennenwahlschalter
abgesetzt ist und welche die Empfangsqualität des gerade
empfangenen Funksignals bewertet und bei Bedarf den
Antennenwahlschalter steuert, auf eine andere Antenne
umzuschalten, wobei der Antennenwahlschalter in einer von
dem Funkempfänger getrennten Einheit (12) untergebracht und
über eine Hochfrequenzleitung (6) mit dem Funkempfänger
verbunden ist, und die Auswerteschaltung (13, 14; 13', 14')
in dem Funkempfänger (11) untergebracht ist
dadurch gekennzeichnet, daß die von
der in dem Funkempfänger untergebrachten Auswerteschaltung
gelieferten Informationen zur Antennenauswahl an den
Antennenwahlschalter (5, 15) ausschließlich über die
Hochfrequenzleitung (6) übertragen werden.
2. Mobiles Funkempfangssystem mit Antennendiversity, das einen Funkempfänger,
mehrere Antennen mit zugeordnetem steuerbaren Phasenschieber, eine
Additionsstufe zur Zusammenfassung der Antennensignale und eine
Auswerteschaltung mit Optimierungslogik zur Optimierung der phasenrichtigen
Zusammenfassung der Antennensignale umfaßt, wobei die Phasenschieber und die
Additionsstufe in einer vom Funkempfänger getrennten Einheit untergebracht und
über eine Hochfrequenzleitung mit dem Funkempfänger verbunden sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung in dem Funkempfänger untergebracht
ist und daß von der Auswerteschaltung gelieferte Informationen zur
phasenrichtigen Zusammenfassung der Antennensignale ausschließlich über die
Hochfrequenzleitung (6), die den Funkempfänger (11) mit der davon getrennten
Einheit verbindet, an die Phasenschieber übertragen werden.
3. Mobiles Funkempfangssystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Informationen zur Antennenauswahl oder zur phasenrichtigen
Zusammenfassung der Antennensignale durch eine Wechsel-
oder Gleichspannung oder einen Wechsel- oder Gleichstrom
auf der Hochfrequenzleitung (6) übertragen werden, wobei
verschiedene Intensitäten oder Intensitätsbereiche der
Wechsel- oder Gleichspannung oder des Wechsel- oder
Gleichstroms jeweils einer bestimmten Antenne (3a, 3b, 3c,
3d) entsprechen.
4. Mobiles Funkempfangssystem nach Anspruch 1 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Auswerteschaltung eine Bewertungsschaltung (13), die ein
Zwischenfrequenzsignal eines Tuners (7) des Funkempfängers
(11) empfängt und die Empfangsqualität bewertet, und eine
Logikschaltung (14; 14') umfaßt, welche auf der Basis der
Qualitätsbewertung eine Wechsel- oder Gleichspannung (Ust),
einen Wechsel- oder Gleichstrom oder einen ohmschen
Widerstand (R) an der Hochfrequenzleitung (6) einstellt,
die bzw. der einer auszuwählenden Antenne entspricht.
5. Mobiles Funkempfangssystem nach Anspruch 1 oder 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Antennenwahlschalter einen Antennenschalter (5), der
wahlweise eine der Antennen (3a, 3b, 3c, 3d) mit dem
Funkempfänger (11) verbindet, und eine
Antennenauswahlschaltung (15) aufweist, welche die
Hochfrequenzleitung (6) abfühlt und den Antennenschalter
entsprechend der Intensität der Wechsel- oder
Gleichspannung (Ust) oder des Wechsel- oder Gleichstroms
oder der Größe des ohmschen Widerstandes (R) einstellt.
6. Mobiles Funkempfangssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß es weitere Funkempfänger (17, 18, 19) und zugehörige
Antennenwahlschalter oder Phasenschieber und Additionsstufen umfaßt, welche
die Antennen gemeinsam benutzen, wobei jeder Funkempfänger nach Bedarf auf
die einzelnen Antennen zugreifen kann.
7. Mobiles Funkempfangssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere Antennenwahlschalter oder Phasenschieber und Additionsstufen in einer
Einheit (20) zusammengefaßt sind, die eine Schaltmatrix zur Verbindung der
Funkempfänger mit den Antennen aufweist.
8. Mobiles Funkempfangssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der oder die Funkempfänger Tuner (17, 18, 19) von Rundfunk- oder
Fernsehgeräten für Fahrzeuge aufweisen.
9. Mobiles Funkempfangssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Funkempfänger eine Ausblendschaltung (16) aufweist,
durch welche beim Umschalten der Antennen das vom Tuner gebildete Signal
ausblendbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family
ID=7784189
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1996103514 Expired - Lifetime DE19603514C2 (de) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | Mobiles Funkempfangssystem mit Antennendiversity |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: HARMAN BECKER AUTOMOTIVE SYSTEMS (BECKER DIVISION) |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: HARMAN BECKER AUTOMOTIVE SYSTEMS GMBH, 76307 KARLS |
|
R071 | Expiry of right |