DE19630070A1 - Mikrowellenantenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine auf eine GPS-Frequenz von etwa 1,5 GHz abgestimmte Empfangsantenne für von einem oder mehreren Satelliten abgestrahlte Signale, sowie mit einem mit der Antenne über ein Kabel verbundenen Empfänger, der aus den empfangenen Signalen geodätische Positionsdaten ermittelt.

Bekannt ist ein globales, GPS (Global Positioning System) genanntes Navigationssystem, mit welchem durch Satellitenunterstützung bei Einzelpunktbestimmungen bei­ spielsweise eines Fahrzeugs eine Positionsgenauigkeit von ca. 100 m oder darunter erreicht werden kann. Dieses Navigationssystem bietet dem Fahrer daher eine genaue Auskunft darüber, wo sich sein Fahrzeug derzeit befin­ det und erleichtert seine Orientierung in ihm unbekann­ ten Gebieten anhand von Karten.

Das genannte Navigationssystem arbeitet im Frequenzbe­ reich von etwa 1,5 GHz. Zur Aufnahme von geodätischen Daten aus den Satelliten kann eine Antenne der eingangs genannten Art dienen, die auf die GPS-Frequenz von 1,5 GHz abgestimmt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Antenne derart am Fahrzeug zu plazieren, daß sie die von einem oder mehreren Satelliten abgestrahl­ ten Signale auch unter ungünstigen Empfangsbedingungen zuverlässig aufnehmen kann. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Antenne in einem aus Kunststoff be­ stehenden Gehäuse eines Fahrzeugsaußenspiegels ange­ ordnet ist. Dadurch wird nicht nur eine Abschattung der Antenne durch die Metallteile des Fahrzeugs weitgehend vermieden, sondern es wird auch die äußere Erscheinungs­ form des Fahrzeugs durch die Antenne nicht beeinflußt.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist der Emp­ fänger im Inneren des Fahrzeugs befestigt, wobei das Kabel durch eine Halterung des Außenspiegels am Fahr­ zeug hindurchgeführt ist. Damit wird sichergestellt, daß der im Inneren des Außenspiegels ohnehin knappe Bauraum für übliche elektrische Verstellmechanismen für das im Außenspiegel vorhandene Spiegelglas nicht beein­ trächtigt ist.

Eine besonders gute Empfangsleistung wird in Weiterbil­ dung der Erfindung dann erzielt, wenn die Antenne in einem oberen Teil des Gehäuses auf einer Platine befe­ stigt ist, auf der die Antenne angeordnet ist. Die übli­ cherweise im Inneren des Außenspiegels vorhandene im allgemeinen metallische Tragplatte für das Spiegelglas und den Verstellmechanismus hat dann, weil sie ganz un­ terhalb der Platine verbleibt, keinen nachteiligen Ein­ fluß auf die Empfangsleistung der Antenne.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann die Platine einen Antennenvorverstärker tragen, der aus dem von der Antenne empfangenen Signalgemisch die Signale von der GPS Frequenz herausfiltert und vorverstärkt, wobei der Signaleingang des Vorverstärkers mit der An­ tenne und der Signalausgang mit dem Kabel elektrisch verbunden sind.

Da von den beiden symmetrisch zur Antenne vorhandenen Richtcharakteristiken für die erfindungsgemäße Antenne nur deren oberen Teil ausgenutzt wird, empfiehlt es sich, wenigstens eine der Oberflächen der Platine mit elektrisch gut leitfähigem Metall, wie etwa Kupfer zu beschichten und elektrisch auf Massepotential zu legen, wodurch die untere Empfindlichkeitskeule der Antenne ab­ geschnitten ist.

Zweckmäßig sind die Antenne, der Vorverstärker und die Platine korrosionsgeschützt, beispielsweise mit einer Tauchlackierung versehen.

Eine besonders gute Empfangsleistung wird in Weiterbil­ dung der Erfindung dadurch erreicht, wenn der Außenspie­ gel zur Montage an einer ersten Fahrzeugsseite vorberei­ tet ist und an den Empfänger eine zweite Antenne der er­ wähnten Art über ein zweites Kabel angeschlossen ist, welche in einem zweiten Außenspiegel angeordnet ist, der zur Montage an einer zweiten bezüglich der Fahr­ zeugslängsachse der ersten Fahrzeugsseite gegenüberlie­ genden Fahrzeugsseite vorbereitet ist. Ist der Empfang durch die auf einer Fahrzeugsseite angeordnete Antenne wegen Abschattung durch das Fahrzeug ungünstig, kann die Empfangsleistung durch die zweite Antenne, die auf der gegenüberliegenden Fahrzeugsseite angeordnet ist, verbessert werden. Zweckmäßig enthält der Empfänger dazu Anpassungsglieder wie etwa Phasenschieber, die eine unterschiedliche Signallaufzeit über das erste und das zweite Kabel kompensieren. Diese Anpassungsglieder können entbehrlich werden, wenn das erste Kabel und das zweite Kabel im Verhältnis zur Wellenlänge der empfange­ nen GPS-Signale genau gleich lang sind.

Im übrigen sind bevorzugte Ausgestaltungen der Erfin­ dung in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beige­ fügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Fahrzeugsaußenspiegels mit Spiegel­ fuß, der an einer in Fahrtrichtung rechten Fahrzeugsseite montierbar ist und mit den Merkmalen der Erfindung ausgerüstet ist.

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch ein Gehäuse eines Fahrzeugaußenspiegels herkömmlicher Bauweise; und

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch ein der Fig. 2 ähnliches Gehäuse eines Außenspiegels nach Fig. 1, wobei das Spiegelglas sowie dessen Verstellmechanismus weggelassen sind.

Der im ganzen mit 1 bezeichnete Kfz-Außenspiegel besitzt ein Spiegelgehäuse 15, welches in an sich bekannter Weise an einem Spiegelfuß 3 derart gelenkig befestigt ist, daß dann, wenn der Spiegelfuß 3 beispielsweise an der Fahrer- oder Beifahrertür montiert ist, um eine im wesentlichen vertikaler Achse nach vorne und hinten ver­ schwenkbar ist. Der in Fig. 1 dargestellte Außenspiegel 1 ist dazu bestimmt, an der Beifahrertür, also an der bezüglich der Fahrtrichtung rechten Fahrzeugsseite befe­ stigt zu werden.

Fig. 2 zeigt ein beispielsweise aus der deutschen Ge­ brauchsmusterschrift G 94 20 273 bekanntes Gehäuse 5 eines Kfz-Außenspiegels mit den von dem Gehäuse 5 übli­ cherweise umschlossenen an sich bekannten Bauteilen, nämlich ein Spiegelglas 6, einen elektrischen Verstell­ mechanismus 7, auf dem das Spiegelglas 6 montiert ist, sowie eine Tragplatte 8, welche den Verstellmechanismus 7 trägt. Fig. 2 dient nur zur Erläuterung des technolo­ gischen Hintergrunds der Erfindung, wobei es selbstver­ ständlich für die vorliegende Erfindung nicht darauf an­ kommt, ob das Gehäuse 5 gemäß der Gebrauchsmuster­ schrift ganz oder teilweise von der Tragplatte 8 abnehm­ bar und wiederaufsteckbar ist, oder ob das Gehäuse sich mit einem Randwulst 9 über das Spiegelglas 6 hinausge­ hend nach hinten erstreckt.

Wesentlich für die Erfindung ist vielmehr nur, daß das Gehäuse 15 mindestens im oberen Bereich 10 aus einem für elektromagnetische Strahlung im GHz-Bereich durch­ lässigen Kunststoff besteht. Ferner gehört es zur Erfin­ dung, daß im Inneren des Gehäuses 15 die Tragplatte 18 vorgesehen ist.

Die vom Gehäuse 5 umschlossenen erwähnten Bauteile 6 und 7 sind bei dem in Fig. 3 dargestellten Gehäuse 15 des Außenspiegels 1 weggelassen worden. Man sieht durch Vergleich, daß das Gehäuse 15 einen Bauraum für die Teile 6 und 7 umschließt, der im wesentlichen genau so groß ist wie der vom herkömmlichen Gehäuse 5 umschlosse­ ne Bauraum.

Im Gehäuse 15 des Außenspiegels 1 erstreckt sich eine Tragplatte 18, die aus steifem Metall bestehen kann, in der Nähe der bauchigen Innenfläche 14 des Gehäuses 15, an welcher das Gehäuse 15 in nicht dargestellter Weise befestigt ist. Der obere Randwulst 19 des Gehäuses 15 ist verglichen mit dem bekannten Randwulst 9 etwas bau­ chiger ausgeführt, so daß sich innerhalb eines vom oberen Teil 10 und dem Randwulst 19 umschlossener Bau­ raum 12 ergibt, in welchem die im Ganzen mit 20 bezeich­ nete Antenne untergebracht ist.

Wie dargestellt ist die Antenne 20 auf einer Platine 22 befestigt, die einerseits am inneren Ende des Randwulstes 19 und am gegenüberliegenden Ende am oberen Ende der Tragplatte 18 beispielsweise durch Verschrau­ bung festgelegt ist. Die Antenne 20 weist einen flächi­ gen elektrischen Dipol sowie einen an diesen angeschlos­ senen keramischen Schwinger und eine PIN-Diode auf, die in einen Block aus Kunststoff mit geringer elektromagne­ tischer Dämpfung eingegossen sind. Der Dipol und der Schwinger sind auf eine für das globale Positionierungs­ system typische Empfangsfrequenz von etwa 1,5 GHz abge­ stimmt und in dem Block im wesentlichen horizontal ange­ ordnet. Da die im Mikrowellenbereich liegende Wellenlän­ ge der von der Antenne 20 aufzunehmenden Empfangssigna­ le relativ kurz ist, kann der Block eine Abmessung von beispielsweise 50×50×25 mm besitzen.

Auf der Platine 22 ist neben der Antenne 20 ein Vorver­ stärker mit den Schaltungsteilen 24, 26, 28 angeordnet, dessen Signaleingang mit der erwähnten PIN-Diode und dessen Signalausgang mit einem Koaxialkabel 30 verbun­ den ist. Der Vorverstärker 24, 26, 28 filtert aus dem von der Antenne 20 aufgenommenen Empfangssignalen eines Frequenzgemisches diejenigen Empfangssignale heraus, die die GPS-Frequenz von etwa 1,5 GHz haben und ver­ stärkt diese Signale, ehe sie auf das Kabel 30 gegeben werden.

Das Kabel 30 ist in nicht dargestellter Weise durch das Gehäuse 15 hinter dem Spiegelglas, durch das Gelenk zwi­ schen Gehäuse 15 und Spiegelfuß 3, durch den Spiegelfuß 3 in das Innere des Fahrzeugs bis zum Signaleingang eines nicht dargestellten Empfängers geführt, der im In­ neren des Fahrzeugs an geeigneter, unauffälliger Stelle untergebracht ist.

Die Platine 22 ist mindestens zweiseitig kupferbeschich­ tet, vorzugsweise wird eine Multilayer-Ausführung ver­ wendet. Die unterste Beschichtung ist mit Massepoten­ tial verbunden und dient der Abschirmung der Antenne 20 nach unten, so daß eine Montage der Platine 22 auf Metall, beispielsweise der Trägerplatte 18 unschädlich für den Empfang der Antenne 20 ist.

Die Richtcharakteristik des in der Antenne 20 enthalte­ nen Dipols ist kugelförmig, ausgehend von der Basis des erwähnten Schwingers, also von der Oberfläche der Plati­ ne 22. Diese Richtcharakteristik mit einem sehr großen Radius tangiert die Oberfläche der Platine 22 in einem Winkel von 5°-7°. Daher besitzt die Antenne 20 eine ausgezeichnete Rundum-Empfangsempfindlichkeit.

Zum Schutz vor korrodierenden Einflüssen sind die Anten­ ne 20 sowie der Vorverstärker 24, 26, 28 und die Plati­ ne 22 mit einer Schutzschicht, beispielsweise mit einer Tauchlackierung versehen.

Zur Spannungsversorgung des Vorverstärkers 24, 26, 28 dient beispielsweise ein zweipolig verlegter üblicher FLRY-Leiter, der mit dem Bordnetz und damit letzlich mit der Batterie des Fahrzeugs verbunden ist.

Wie bekannt gibt es dem Außenspiegel 1 ähnliche Außen­ spiegel, die jedoch zum Anbau an die linke Fahrzeugssei­ te, also beispielsweise die Fahrertür vorbereitet sind. Ein verbesserter Empfang der von den Satelliten aus­ gesandten Signale ergibt sich dann, wenn in dem Gehäuse des zweiten Außenspiegels eine zweite Antenne mit zwei­ tem Vorverstärker und zweiter Platine eingebaut sind, die in Form und Funktion der Antenne 20, dem Vorverstär­ ker 24, 26, 28 und der Platine 22 gleichen. Das von der zweiten Antenne bzw. dem zweiten Vorverstärker ausgehen­ de zweite Kabel ist ebenso wie das erste Kabel an den Signaleingang des Empfängers geführt, welcher Anpas­ sungsglieder wie etwa Phasenschieber zur Kompensation von kaufzeitunterschieden der Empfangssignale im ersten und zweiten Kabel enthält. Solche Anpassungsglieder kön­ nen entfallen, wenn das erste Kabel und das zweite Kabel im Verhältnis zur Wellenlänge der Empfangssignale genau gleich lang ausgeführt werden.

Claims (9)

1. Auf eine GPS-Frequenz von etwa 1,5 GHz abgestimmte Empfangsantenne für von einem oder mehreren Satelliten abgestrahlte Signale, sowie mit einem mit der Antenne über ein Kabel verbundenen Empfänger, der aus den empfangenen Signalen geodätische Positionsdaten ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (20) in einem aus Kunststoff bestehenden Gehäuse (15) eines Fahrzeugsaußenspiegels (1) angeordnet ist.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger im Fahrzeug befestigt ist, wobei das Kabel (3) durch eine Halterung (3) des Außenspiegels (1) am Fahrzeug hindurchgeführt ist.

3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem oberen Teil (10) des Gehäuses (15), der nur eine geringe elektromagnetische Dämpfung besitzt, eine Platine (22) befestigt ist, auf welcher die Antenne (20) angeordnet ist.

4. Antenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (22) einen Antennen-Vorverstärker (24, 26, 28) trägt, der aus dem von der Antenne (20) empfangenen Signalgemisch die Signale von der GPS-Frequenz herausfiltert und vorverstärkt, wobei der Signaleingang des Vorverstärkers (24, 26, 28) mit der Antenne (20) und der Signalausgang mit dem Kabel (30) elektrisch verbunden sind.

5. Antenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Oberflächen der Platine (22) mit elektrisch gut leitfähigem Metall, wie etwa Kupfer, beschichtet und auf Massepotential gelegt ist.

6. Antenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (20), der Vorverstärker (24, 26, 28) und die Platine (22) korrosionsgeschützt, beispielsweise mit einer Tauchlackierung versehen sind.

7. Antenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenspiegel (1) zur Montage an einer ersten Fahrzeugsseite vorbereitet ist und daß an den Empfänger eine zweite Antenne nach einem der vorstehenden Ansprüche über ein zweites Kabel angeschlossen ist, welche in einem zweiten Außenspiegel angeordnet ist, der zur Montage an einer zweiten bezüglich der Fahrzeuglängsachse der ersten Fahrzeugsseite gegenüberliegenden Fahrzeugsseite vorbereitet ist.

8. Antenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger Anpassungsglieder wie etwa Phasenschieber oder dergleichen aufweist, die eine unterschiedliche Signallaufzeit über das erste und das zweite Kabel kompensieren.

9. Antenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kabel (30) und das zweite Kabel im Verhältnis zur Wellenlänge der empfangenen GPS-Signale genau gleich lang sind.