DE202013007872U1

DE202013007872U1 - Multi-band fin antenna for mobile use, especially for vehicles

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Publication number: DE202013007872U1
Application number: DE202013007872U
Authority: DE
Original assignee: Antennentechnik Bad Blankenburg GmbH
Current assignee: Desay Sv Automotive Europe De GmbH
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2023-09-05

Abstract

Mehrfachband-Finnenantenne (1) für den mobilen Einsatz, insbesondere für Fahrzeuge, mit mindestens einem Sende- und einem Empfangsantennenelement (4; 3), mindestens einer Leiterplatte (7) für Anpassungs- und/oder Verstärkerschaltungen (9), wobei die vorgenannten Mittel von einer finnenförmigen Abdeckung (2) umschlossen oder gekapselt sind, sowie weiterhin mit Anschlussmitteln (13; 14; 18; 19) zur elektrischen Signalführung zu versorgenden oder speisenden Endgeräten, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des von der finnenförmigen Abdeckung (2) umschlossenen Raums ein Antennenstrahler (5; 6) für ein Behördenfunkband (TETRA) befindlich ist, wobei für den Erhalt der erforderlichen Bandbreite für das Behördenfunkband eine externe Anpassungseinheit (23) vorgesehen ist, welche über ein Hochfrequenz-Kabel (21) mit dem Antennenstrahler (5; 6) in Verbindung steht und diesbezüglich das Hochfrequenz-Verbindungskabel (21) als Transformationsglied ausgebildet ist.Multi-band fin antenna (1) for mobile use, in particular for vehicles, comprising at least one transmitting and one receiving antenna element (4; 3), at least one printed circuit board (7) for matching and / or amplifying circuits (9), the aforementioned means are enclosed or encapsulated by a fin-shaped cover (2), and furthermore with connection means (13; 14; 18; 19) for electrical signal routing to terminals to be supplied or fed, characterized in that within the space enclosed by the fin-shaped cover (2) Antenna radiator (5; 6) for a government radio band (TETRA) is located, wherein to obtain the required bandwidth for the authority radio band, an external matching unit (23) is provided, which via a high-frequency cable (21) with the antenna radiator (5; ) is connected and in this regard, the high-frequency connection cable (21) is designed as a transformation member.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrfachband-Finnenantenne für den mobilen Einsatz, insbesondere für Fahrzeuge, mit mindestens einem Sende- und einem Empfangsantennenelement, mindestens einer Leiterplatte für Anpassungs- und/oder Verstärkerschaltungen, wobei die vorgenannten Mittel von einer finnenförmigen Abdeckung umschlossen oder gekapselt sind, sowie weiterhin mit Anschlussmitteln zur elektrischen Signalführung zu versorgenden oder speisenden Endgeräten gemäß Anspruch 1.The invention relates to a multi-band fin antenna for mobile use, in particular for vehicles, with at least one transmitting and one receiving antenna element, at least one circuit board for matching and / or amplifier circuits, wherein the aforementioned means are enclosed or encapsulated by a fin-shaped cover, as well as Further to terminal means for electrical signal routing to be supplied or feeding terminals according to claim 1.

Aus der DE 10 2009 051 605 A1 ist eine Multiband-Finnenantenne für ein Fahrzeug vorbekannt. Die dortige Multiband-Finnenantenne weist mindestens ein Sende- und ein Empfangsantennenelement aus der Gruppe AM/FM-Antennen, Telefon- und RKE-Antennen, GPS-Antennen, SDARS-Antenne, Patchantenne, WLAN-Antenne oder DRM-Antenne auf.From the DE 10 2009 051 605 A1 a multi-band fin antenna for a vehicle is previously known. The local multiband fin antenna has at least one transmitting and one receiving antenna element from the group of AM / FM antennas, telephone and RKE antennas, GPS antennas, SDARS antenna, patch antenna, WLAN antenna or DRM antenna.

Die Antennenelemente sind unter einer gemeinsamen finnenförmigen Außenabdeckung auf der Außenseite des jeweiligen Fahrzeugs angeordnet. Im Inneren der finnenförmigen Außenabdeckung ist eine Antennenplatine vorhanden, auf der die Antennenelemente angeordnet werden. Weiterhin sind elektronische Anpassungs- oder Verstärkungsschaltkreise auf der Antennenplatine befindlich. Abschirmbleche sorgen dafür, dass eine Beeinträchtigung der Funktionsweise der auf verschiedenen Frequenzen arbeitenden Elemente der Finnenantenne reduziert ist. Die Abschirmbleche schützen ebenso vor Übersprechen und sollen die EMV-Eigenschaften der Finnenantenne verbessern.The antenna elements are arranged under a common fin-shaped outer cover on the outside of the respective vehicle. Inside the fin-shaped outer cover there is an antenna board on which the antenna elements are arranged. Furthermore, electronic matching or amplification circuits are located on the antenna board. Shielding ensures that an impairment of the operation of the operating at different frequencies elements of the fin antenna is reduced. The shielding also protects against crosstalk and should improve the EMC characteristics of the fin antenna.

Bei der Fahrzeugantenne nach EP 2 276 111 A2 besteht der grundsätzliche Aufbau aus einem Antennenfuß mit einem Antennenfußgehäuse und einem davon nach oben abragenden Strahlergehäuse. Das Strahlergehäuse und das Antennenfußgehäuse können eine bauliche Einheit bilden. Die diesbezügliche Antenne weist Mittel auf, die es ermöglichen, eine vormontierte Anordnung auf das Fahrzeugdach aufzusetzen, wobei eine vom Antennenfuß nach unten abragende Gewindebuchse vorhanden ist.At the vehicle antenna after EP 2 276 111 A2 the basic structure consists of an antenna base with a Antennenfußgehäuse and one of them projecting upwards radiator housing. The radiator housing and the antenna base housing can form a structural unit. The relevant antenna has means that make it possible to put a preassembled arrangement on the vehicle roof, with a downwardly projecting from the antenna base threaded bushing is present.

Vorgesehene Krallen kommen in einer Befestigungsendstellung an der Unterseite des Fahrzeugdachs zur Anlage. Die aus der EP 2 276 111 A2 vorbekannte Antenne weist eine Form auf, die im Wesentlichen einer Finne entspricht, um im diesbezüglichen Bauraum einen entsprechenden Antennenstrahler aufnehmen zu können.Provided claws come in a mounting end position on the underside of the vehicle roof to the plant. The from the EP 2 276 111 A2 Previously known antenna has a shape which substantially corresponds to a fin in order to accommodate a corresponding antenna radiator in the relevant space.

Zusammenfassend ist es also bekannt, diskrete Antennen bzw. Strahler in Antennengehäusen finnenförmiger Gestalt oder einer finnenförmigen Abdeckung anzuordnen, wobei es ebenso bekannt ist, in dem zur Verfügung stehenden Gehäuseraum elektronische Verstärkerschaltungen oder Anpassglieder unterzubringen. Die Ausdehnungen derartiger Finnenantennen sollen jedoch bezogen auf die entsprechende Fahrzeugkategorie minimal sein, keine störenden Windgeräusche verursachen und sich ästhetisch in die Fahrzeugkarosserie integrieren lassen.In summary, it is therefore known to arrange discrete antennas in antenna housings of fin-shaped form or a fin-shaped cover, wherein it is also known to accommodate electronic amplifier circuits or matching elements in the available housing space. However, the dimensions of such fin antennas should be minimal with respect to the corresponding vehicle category, cause no disturbing wind noise and be aesthetically integrated into the vehicle body.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Mehrfachband-Finnenantennen mit einem Antennenstrahler für den Behördenfunk auszurüsten. Es hat sich jedoch gezeigt, dass in bekannten Antennengehäusen nicht genügend Bauraum zur Verfügung steht, um eine verlustarme und breitbandige interne Anpassungseinheit, insbesondere für den Behördenfunk zu realisieren. Die notwendige Bandbreite von beispielsweise 380 bis 410 MHz kann in diesem Fall nicht gewährleistet werden. Darüber hinaus ist es bei den bekannten Antennenkonstruktionen nicht möglich, eine Feinabstimmung nach Verschraubung und Anordnung des Antennengehäuses nebst Antennenfuß auf dem Fahrzeug vorzunehmen. Die diesbezügliche Fahrzeugkarosserie und die in der Nähe der Antenne befindlichen metallischen Elemente führen zu einem jeweils individuellen Antennenverhalten, das bezüglich Selektivität und Wirkungsgrad der Antenne nur durch eine individuelle Einstellung optimiert werden kann. Gerade für Fahrzeuge mit einer Behördenfunkausrüstung muss sichergestellt werden, dass unter allen Umständen ein sicherer Datenaustausch und Funkverkehr erfolgen kann.It has also been proposed to equip multi-band fin antennas with an antenna radiator for the public agency radio. However, it has been shown that in known antenna housings not enough space is available to realize a low-loss and broadband internal matching unit, especially for the public authority radio. The necessary bandwidth of, for example, 380 to 410 MHz can not be guaranteed in this case. In addition, it is not possible in the known antenna designs to make a fine-tuning after screwing and arrangement of the antenna housing together with antenna base on the vehicle. The relevant vehicle body and the metallic elements located in the vicinity of the antenna lead to a respective individual antenna behavior, which can be optimized with respect to selectivity and efficiency of the antenna only by an individual setting. Especially for vehicles with public radio equipment, it must be ensured that secure data exchange and radio communication can take place under all circumstances.

Die theoretische Möglichkeit, neben einer klassischen Mehrfachband-Finnenantenne einen separaten Behördenfunkstrahler, z. B. TETRA-Strahler auszubilden, schließt sich insofern aus, als dass es für bestimmte behördliche Anwendungen nicht gewünscht wird, dass durch einen solchen Strahler erkennbar ist, um welches Fahrzeug mit vermutetem Einsatzzweck es sich handelt.The theoretical possibility, in addition to a classic multi-band fin antenna a separate authority radio emitters, z. B. TETRA emitters, excludes insofar as it is not desired for certain regulatory applications that can be seen by such a radiator to which vehicle with a suspected purpose is.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Mehrfachband-Finnenantenne für den mobilen Einsatz, insbesondere für Fahrzeuge, mit mindestens einem Sende- und einem Empfangsantennenelement anzugeben, welche für die Anwendung im Behördenfunkband besonders geeignet ist, sowie die erforderliche Bandbreite gewährleistet und über optimale Leistungsparameter verfügt, die insbesondere dadurch sichergestellt werden, dass eine individuelle Feinanpassung der Antenne für den jeweiligen Einsatzfall, insbesondere für das entsprechende Fahrzeug bzw. den Fahrzeugtyp gewährleistet ist.From the foregoing, it is therefore an object of the invention to provide an advanced multi-band fin antenna for mobile use, especially for vehicles, with at least one transmitting and one receiving antenna element, which is particularly suitable for use in the authorities radio band, and ensures the required bandwidth and has optimal performance parameters, which are ensured in particular by ensuring an individual fine adjustment of the antenna for the particular application, in particular for the corresponding vehicle or the vehicle type.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Merkmalskombination nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.The object of the invention is achieved by the feature combination according to claim 1, wherein the dependent claims represent at least expedient refinements and developments.

Es wird demnach von einer Mehrfachband-Finnenantenne für den mobilen Einsatz, insbesondere für den Einsatz bei Kraftfahrzeugen ausgegangen. Die Mehrfachband-Finnenantenne weist mindestens ein Sende- und mindestens ein Empfangsantennenelement auf. Weiterhin ist mindestens eine Leiterplatte für Anpassungs- und/oder Verstärkerschaltungen vorhanden. Die vorgenannten Mittel sind von einer finnenförmigen Abdeckung umschlossen oder gekapselt. Weiterhin sind Anschlussmittel zur elektrischen Signalführung zu den versorgenden oder speisenden Endgeräten vorhanden. It is therefore assumed that a multi-band fin antenna for mobile use, in particular for use in motor vehicles. The multi-band fin antenna has at least one transmitting and at least one receiving antenna element. Furthermore, at least one circuit board for matching and / or amplifier circuits is present. The aforementioned means are enclosed or encapsulated by a fin-shaped cover. Furthermore, connection means for electrical signal routing to the supplying or dining terminals are available.

Erfindungsgemäß ist innerhalb des von der finnenförmigen Abdeckung umschlossenen Raums ein Antennenstrahler für ein Behördenfunkband, insbesondere TETRA, befindlich, wobei für den Erhalt der erforderlichen Bandbreite für das jeweilige Behördenfunkband eine externe Anpassungseinheit vorgesehen ist. Die externe Anpassungseinheit ist über ein Hochfrequenzkabel mit dem Antennenstrahler in Verbindung stehend. Erfindungsgemäß ist das Hochfrequenz-Verbindungskabel als Transformationsglied ausgebildet und erfüllt insofern eine Doppelfunktion.According to the invention, an antenna radiator for an authority radio band, in particular TETRA, is located within the space enclosed by the fin-shaped cover, wherein an external adaptation unit is provided for obtaining the required bandwidth for the respective authority radio band. The external matching unit is in communication with the antenna radiator via a high frequency cable. According to the invention, the high-frequency connection cable is designed as a transformation element and thus fulfills a dual function.

Die externe Anpassungseinheit verfügt erfindungsgemäß über hochwertige Abgleich- und Einstellbauelemente, welche durch den frei wählbaren Montageort der Anpassungseinheit zugänglich bleiben, um eine Antennenanpassung nach den spezifischen Bedingungen des jeweiligen Einsatzes, insbesondere des Fahrzeugs vorzunehmen. Nach entsprechender Montage der Antenne und der Verlegung des Hochfrequenz-Verbindungskabels sowie Anschluss an das entsprechende Endgerät kann eine Antennenabstimmung für das jeweilige Fahrzeug individuell vorgenommen werden. Bei baulichen Veränderungen am Fahrzeug, z. B. der Montage eines Dachgepäckträgers oder dergleichen, kann die Abstimmung nachträglich angepasst und der optimale Wirkungsgrad für den Betrieb der Antenne wieder hergestellt werden.According to the invention, the external adaptation unit has high-quality balancing and adjustment components which remain accessible through the freely selectable installation location of the adaptation unit in order to adapt the antennas to the specific conditions of the particular application, in particular of the vehicle. After appropriate installation of the antenna and the laying of the high-frequency connection cable and connection to the appropriate terminal an antenna tuning for each vehicle can be made individually. For structural changes to the vehicle, z. As the installation of a roof rack or the like, the vote can be adjusted later and restored the optimal efficiency for the operation of the antenna.

Die externe Anpassungseinheit enthält zu Abstimmungszwecken hochwertige LC-Abstimmelemente, deren Auswahl frei von Bauraumbegrenzungen ist, wie es der Fall wäre, wenn derartige Abstimmelemente innerhalb des Raums der finnenförmigen Abdeckung unterzubringen wären.The external matching unit contains for tuning purposes high quality LC tuning elements, the selection of which is free of space limitations, as would be the case if such tuning elements were to be accommodated within the space of the fin-shaped cover.

Die Abstimmelemente innerhalb der externen Anpassungseinheit können thermostatiert sein, so dass temperaturbedingte Veränderungen des Betriebsverhaltens der Antenne kompensiert oder ausgeschlossen werden können.The tuning elements within the external matching unit can be thermostated, so that temperature-induced changes in the operating behavior of the antenna can be compensated for or eliminated.

Die finnenförmige Abdeckung besitzt einen Bereich mit horizontalem Verlauf sowie einen sich anschließenden weiteren Bereich mit vertikalem Verlauf. Im diesbezüglichen horizontalen Gehäuseraum sind mindestens eine GNSS-Patch-Antenne und im vertikalen Gehäuseraum der Antennenstrahler für das Behördenfunkband angeordnet.The fin-shaped cover has an area with a horizontal course and a subsequent further area with a vertical course. In the respective horizontal housing space at least one GNSS patch antenna and in the vertical housing space of the antenna radiators for the authorities radio band are arranged.

Das erwähnte Hochfrequenz-Verbindungskabel weist bevorzugt eine Trennstelle in Form einer Stecker-Buchse-Anordnung auf.The mentioned high-frequency connection cable preferably has a separation point in the form of a plug-socket arrangement.

Die externe Anpassungseinheit umfasst eine erste Gruppe von L-C-Schaltungen zur Anpassung im Frequenzbereich von ca. 380 bis 385 MHz und eine zweite Gruppe von L-C-Schaltungen zur Anpassung im Frequenzbereich von ca. 406 bis 410 MHz.The external matching unit comprises a first group of L-C circuits for adaptation in the frequency range of approximately 380 to 385 MHz and a second group of L-C circuits for adaptation in the frequency range of approximately 406 to 410 MHz.

Die GNSS-Patch-Antenne ist sowohl für das Navigationssystem GPS (amerikanisch) und GLONASS (russisch) ausgelegt.The GNSS patch antenna is designed for both the navigation system GPS (American) and GLONASS (Russian).

Die externe Anpassungseinheit kann über kundenspezifische Anschlussbuchsen oder Anschlussstecker verfügen, so dass ein universeller Einsatz der Mehrfachband-Finnenantenne gewährleistet ist.The external matching unit can have custom connection sockets or connectors, ensuring universal use of the multi-band fin antenna.

Die äußere Form der finnenförmigen Abdeckung weist eine Gestalt auf, die derjenigen einer Antenne ohne Strahler für das Behördenfunkband entspricht. Insofern kann diesbezüglich von einer getarnten Antenne gesprochen werden.The outer shape of the fin-shaped cover has a shape which corresponds to that of an antenna without radiator for the authorities radio band. In this respect can be spoken in this regard of a camouflaged antenna.

Die finnenförmige Abdeckung ist hierbei der Gestalt einer Haifisch-Dorsalflosse angenähert.The fin-shaped cover here approximates the shape of a shark dorsal fin.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme einer Figur näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an embodiment and with the aid of a figure.

Die Figur zeigt hierbei eine Prinzipdarstellung mit Schnittansicht der Mehrfachband-Finnenantenne sowie der externen Anpassungseinheit mit Hochfrequenz-Verbindungskabel.The figure shows a schematic diagram with a sectional view of the multi-band fin antenna and the external matching unit with high-frequency connection cable.

Um das Behördenfunk-TETRA-Band im Bereich von 380 bis 410 MHz ohne Anpassungsglied abzudecken, wird ein Strahler mit minimaler λ1/4 Wellenlänge benötigt. Ein solcher Strahler besitzt eine maximale Bandbreite von ca. 7%. Die erforderliche TETRA-Bandbreite liegt jedoch bei 7,6% ((410 – 380)/395 = 7,6%). Das heißt, bereits ein 1/4 λ Strahler weist eine grenzwertige Bandbreite auf.In order to cover the public radio TETRA band in the range of 380 to 410 MHz without an adapter, a radiator with a minimum λ1 / 4 wavelength is required. Such a radiator has a maximum bandwidth of about 7%. However, the required TETRA bandwidth is 7.6% ((410-380) / 395 = 7.6%). That is, even a 1/4 λ emitter has a borderline bandwidth.

Die maximale Länge eines Strahlers, der in einem üblichen Finnenantennengehäuse unterbracht werden kann, liegt im Bereich zwischen 5 und 7 cm. Die mittlere Wellenlänge des TETRA-Bands beträgt 76 cm. Unter Beachtung der vorerwähnten maximalen Länge würde ein solcher Strahler nur etwa dem 0,3-fachen der Länge eines 1/4 λ Strahlers entsprechen. Je kürzer jedoch der Strahler ist, desto schmalbandiger sind dessen Eigenschaften. Ohne Anpassungseinheit sind keine signifikanten Antennenparameter erreichbar. Damit würde die Bandbreite eines Strahlers bei Unterbringung in üblichen Finnenantennen und einfacher integrierter LC-Anpassungseinheit nur etwa 7 bis 8 MHz betragen.The maximum length of a radiator, which can be accommodated in a conventional fin antenna housing, is in the range between 5 and 7 cm. The mean wavelength of the TETRA band is 76 cm. Considering the aforementioned maximum length, such a radiator would correspond to only about 0.3 times the length of a 1/4 λ radiator. But the shorter the spotlight, the better narrowband are its properties. Without an adaptation unit, no significant antenna parameters can be achieved. Thus, the bandwidth of a spotlight would be only about 7 to 8 MHz when housed in conventional fin antennas and LC integrated simpler unit.

Erforderlich ist jedoch das Erreichen einer Bandbreite von ca. 30 MHz, was bauraumaufwendige Mehrfach-Anpassungseinheiten mit einer Vielzahl von LC-Schwingkreisen erfordert. Diese entsprechenden Bauelemente müssen hochwertig und leistungsstark ausgeführt sein, um einen akzeptablen Wirkungsgrad zu erreichen. Der diesbezügliche Bauraum ist bei einer klassischen Finnenantenne nicht zur Verfügung stehend. Aus diesem Grund müssten miniaturisierte Bauelemente Anwendung finden, deren Eigenschaften für den Betrieb der Antenne nicht optimal sind.However, it is necessary to achieve a bandwidth of about 30 MHz, which requires space-consuming multiple adaptation units with a plurality of LC resonant circuits. These corresponding components must be high-quality and powerful designed to achieve an acceptable efficiency. The relevant space is not available in a classic fin antenna. For this reason, miniaturized components would have to find application whose properties are not optimal for the operation of the antenna.

Besonders schwierig ist es, eine Anpassungseinheit mit mehreren LC-Schwingkreisen einzustellen bzw. abzugleichen, wenn kein Zugang zu den Einstellelementen nach Gehäusemontage bzw. Montage der Antenne gegeben ist. Hier ergibt sich als zusätzliche Schwierigkeit, dass die Antennenanpassung stark vom Fahrzeugtyp abhängig ist. Man würde also von kommerzieller Seite her für jeden Fahrzeugtyp eine definierte, auf den Typ abgestellte Finnenantenne benötigen.It is particularly difficult to adjust an adjustment unit with multiple LC resonant circuits or adjust if there is no access to the adjustment after housing mounting or mounting the antenna. Here is an additional difficulty that the antenna adaptation is highly dependent on the vehicle type. From a commercial point of view, one would need for each type of vehicle a defined, parked on the type fin antenna.

Bei der im nachstehenden Ausführungsbeispiel näher erläuterten Mehrfachband-Finnenantenne sind die oben genannten Probleme erfindungsgemäß gelöst. Dabei wurde von dem Grundgedanken ausgegangen, innerhalb des von der finnenförmigen Abdeckung umschlossenen Raums einen Antennenstrahler für ein Behördenfunkband anzuordnen, wobei für den Erhalt der erforderlichen Bandbreite für das Behördenfunkband eine externe Anpassungseinheit vorgesehen ist, welche über ein Hochfrequenz-Verbindungskabel mit dem Antennenstrahler gekoppelt ist und diesbezüglich das Hochfrequenz-Verbindungskabel als Transformationsglied ausgebildet wird.In the case of the multiple band fin antenna explained in more detail in the following exemplary embodiment, the abovementioned problems are solved according to the invention. It was assumed that the basic idea within the space enclosed by the fin-shaped cover an antenna radiator for a government radio band, being provided for obtaining the required bandwidth for the authorities radio band an external matching unit which is coupled via a high-frequency connection cable with the antenna radiator and In this regard, the high-frequency connection cable is formed as a transformation member.

Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt die Länge des Hochfrequenz-Verbindungskabels zwischen der Antenne und der externen Anpassungseinheit definierte 250 cm.In one embodiment, the length of the radio frequency connection cable between the antenna and the external matching unit is defined as 250 cm.

Die in der Figur dargestellte Mehrfachband-Finnenantenne 1 besitzt eine finnenförmige Abdeckung 2 oder ein diesbezügliches Gehäuse.The multi-band fin antenna shown in the figure 1 has a fin-shaped cover 2 or a related housing.

Im sich vertikal erstreckenden Teil des Gehäuses oder der Abdeckung 2 ist eine TETRA-Behördenfunkantenne 3 befindlich. Diese TETRA-Antenne 3 umfasst eine Antennenleiterplatte 5 sowie eine einen Strahler bildende Antennenstruktur 6.In the vertically extending part of the housing or the cover 2 is a TETRA authority radio antenna 3 located. This TETRA antenna 3 includes an antenna circuit board 5 and an antenna structure forming a radiator 6 ,

Eine Antennenschaltungsleiterplatte 7 befindet sich um unteren Bereich der Abdeckung 2, d. h. in der Nähe des Antennenfußes 15.An antenna circuit board 7 is located at the bottom of the cover 2 ie near the antenna base 15 ,

Die Antennenschaltungsleiterplatte 7 nimmt u. a. eine interne Anpassungseinheit 9 auf, die über einen Eingang 8 und einen Ausgang 10 verfügt.The antenna circuit board 7 takes, inter alia, an internal adjustment unit 9 on, over an entrance 8th and an exit 10 features.

Weiterhin ist im ersten, horizontalen Bereich innerhalb der Abdeckung 2 eine GNSS-Antenne, z. B. kombiniert als GPS/GLONASS-Antenne, befindlich. Diese Antenne umfasst mindestens ein Patch-Antennenelement 11, das wiederum mit einer Verstärkerleiterplatte 12 in Verbindung steht. Mit dem Bezugszeichen 16 ist eine Abschirmkammer der GNSS-Antenne 4 bezeichnet. Ausgangsseitig steht die GNSS-Antenne 4 mit einem diesbezüglichen GPS/GLONASS-HF-Kabel 13 in Verbindung, welches in einen Stecker, insbesondere FAKRA-Stecker 14 mündet. Der Antennenfuß 15 geht in einen Gewindeabschnitt über, der der Aufnahme einer Befestigungsmutter 17 dient, mit deren Hilfe ein Klammerelement die Befestigung der Antenne an einer z. B. Kraftfahrzeugkarosserie ermöglicht.Furthermore, in the first, horizontal area within the cover 2 a GNSS antenna, e.g. B. combined as GPS / GLONASS antenna, located. This antenna comprises at least one patch antenna element 11 , in turn, with an amplifier board 12 communicates. With the reference number 16 is a shielding chamber of the GNSS antenna 4 designated. On the output side is the GNSS antenna 4 with a dedicated GPS / GLONASS RF cable 13 in connection, which in a plug, in particular FAKRA plug 14 empties. The antenna base 15 goes into a threaded section, which is the inclusion of a fastening nut 17 serves, with the help of a clamp element fixing the antenna to a z. B. vehicle body allows.

Über das TETRA-Hochfrequenz-Kabel 18 wird das TETRA-Signal auf eine Stecker-Buchse-Anordnung 19/20 geführt und gelangt auf ein HF-Verbindungskabel 21, das wiederum an einer FME-Buchse 22 der externen Anpassungseinheit 23 angeschlossen ist.Via the TETRA high frequency cable 18 The TETRA signal is applied to a plug-and-socket arrangement 19 / 20 guided and reaches an RF connection cable 21 which in turn is connected to an FME socket 22 the external adaptation unit 23 connected.

Die externe Anpassungseinheit 23 weist bevorzugt ein metallisches, d. h. geschirmtes Gehäuse 24 auf und besitzt einen Eingangs-Anschlussstecker 25 sowie einen Ausgangs-Anschlussstecker 26. Eingangs- und/oder Ausgangs-Anschlussstecker 25; 26 können kundenspezifisch realisiert werden. Über Befestigungsfortsätze 27 kann das Gehäuse 24 der externen Anpassungseinheit fixiert werden.The external adaptation unit 23 preferably has a metallic, ie shielded housing 24 on and has an input connector 25 and an output connector 26 , Input and / or output connector 25 ; 26 can be realized customized. About attachment extensions 27 can the case 24 the external adjustment unit to be fixed.

Die beispielhaft vorgesehene interne Anpassungseinheit 9 dient der Anpassung auf die mittlere Frequenz des TETRA-Frequenzbereichs 380 bis 410 MHz. Zwei weitere, im Detail nicht gezeigte LC-Schwingkreise in der externen Anpassungseinheit 23 ermöglichen die Anpassung im Bereich von 380 bis 385 MHz sowie zwei weitere dort befindliche LC-Schwingkreise die Anpassung im Bereich von 406 bis 410 MHz.The exemplified provided internal adaptation unit 9 is used to adjust to the middle frequency of the TETRA frequency range 380 up to 410 MHz. Two further, not shown in detail LC resonant circuits in the external matching unit 23 allow the adjustment in the range of 380 to 385 MHz as well as two other LC resonant circuits located there, the adjustment in the range of 406 to 410 MHz.

Um den Wirkungsgrad der Antenne bzw. des Strahlers zu verbessern und auch die diesbezügliche Sendeeigenschaften zu optimieren, wird als Antennenleiterplatte 5 ein besonders hochwertiges, verlustarmes Mikrowellen-Basismaterial anstelle von herkömmlichem Basismaterial, z. B. FR4, eingesetzt.In order to improve the efficiency of the antenna or the radiator and also to optimize the relevant transmission properties, is used as an antenna circuit board 5 a particularly high-quality, low-loss microwave base material instead of conventional base material, for. B. FR4 used.

Die GNSS-Antenne 4 ist so ausgelegt, dass sowohl das russische GLONASS-Navigationssystem als auch das US-amerikanische GPS-System empfangen und ausgewertet werden kann. Damit kann eine Ortung und Navigation auch bei schlechten Empfangsbedingungen erfolgen. Die vorerwähnte Abschirmkammer 16 dient dem Reduzieren der Gegenkopplung zwischen dem Patch-Antennenelement 11 und der Verstärkerleiterplatte 12 und erhöht die elektromagnetische Verträglichkeit der Antenne 1.The GNSS antenna 4 is designed so that both the Russian GLONASS navigation system as well as the US-American GPS system can be received and evaluated. This can be a location and navigation even in bad reception conditions. The aforementioned shielding chamber 16 serves to reduce the negative feedback between the patch antenna element 11 and the amplifier board 12 and increases the electromagnetic compatibility of the antenna 1 ,

Mittels der definierten Länge des HF-Kabels 21 bzw. 18 und 21, das gleichzeitigt als Transformationsglied dient und bei der vorerwähnten Ausführungsform 250 cm beträgt, kann die externe Anpassungseinheit 23 an einer beliebigen, leicht zugänglichen und von außen nicht erkennbaren Stelle im Fahrzeug montiert werden. Ohne nähere Analyse besteht keine Möglichkeit zu erkennen, ob die diesbezüglich weitergebildete Mehrfachband-Finnenantenne für den TETRA-Funkeinsatz geeignet ist.By means of the defined length of the RF cable 21 respectively. 18 and 21 , which simultaneously serves as a transformation member and in the above-mentioned embodiment is 250 cm, the external matching unit 23 be mounted in any easily accessible and externally unrecognizable location in the vehicle. Without further analysis there is no way of knowing whether the multiband fin antenna further developed in this respect is suitable for TETRA radio use.

Die Berechnung der optimalen Länge des Hochfrequenzkabels 18 sowie des Verbindungskabels 21 geht von folgenden Überlegungen aus. Die gesamte Länge der Anschlussmittel 18 und 19 sowie des Hochfrequenz-Verbindungskabels 21 soll teilbar durch die halbe Wellenlänge, d. h. λ/2 sein. In einem solchen Fall wird der gewünschte Transformations-Koeffizient der gesamten Hochfrequenz-Verbindung zwischen Antenne und externer Anpassungseinheit 23 1:1. Die mittlere Wellenlänge des TETRA-Behördenfunkbands beträgt 75 cm. Die Wellenlänge in einer Hochfrequenzleitung, z. B. einem Koaxialkabel, wird berechnet als Produkt von K·λ; wobei K ein Verkürzungsfaktor ist. Für ein 50-Ohm Koaxialkabel mit massivem Dielektrikum beträgt K 0,66. Damit ergibt sich die mittlere Wellenlänge des TETRA-Bandes zu 50 cm.The calculation of the optimal length of the high frequency cable 18 and the connection cable 21 is based on the following considerations. The entire length of the connection means 18 and 19 and the high-frequency connection cable 21 should be divisible by half the wavelength, ie λ / 2. In such a case, the desired transformation coefficient of the entire high-frequency connection between the antenna and external matching unit 23 1: 1. The mean wavelength of the TETRA official radio band is 75 cm. The wavelength in a high frequency line, z. A coaxial cable is calculated as the product of K · λ; where K is a shortening factor. For a 50 ohm coaxial cable with solid dielectric, K is 0.66. This results in the average wavelength of the TETRA band to 50 cm.

Für die Länge des Kabels 18 nebst Stecker-Buchse-Anordnung 19/20 wird λ/2 ±5% festgelegt, d. h. 25 cm ± 1,25 cm. Dieses Maß ist eine technisch sinnvolle nutzbare Länge für den eigentlichen Antennenanschluss.For the length of the cable 18 together with plug-socket arrangement 19 / 20 is set λ / 2 ± 5%, ie 25 cm ± 1.25 cm. This measure is a technically useful usable length for the actual antenna connection.

Die Länge des Hochfrequenz-Verbindungskabels 21 kann an Kundenwünsche angepasst werden. Dabei gilt, dass die Länge teilbar durch λ/2 (25 cm) sein soll. Beispielsweise wird eine Länge von 250 cm ± 2,5 cm gewählt, um die Anpassungseigenschaften der Antenne zu erhalten. Eine solche Länge von 250 cm ist eine ausreichende Größe des Verbindungskabels, die es ermöglicht, die Anpassungseinheit an den gewünschten Montageorten mit PKW-Fahrzeug zu installieren.The length of the high-frequency connection cable 21 can be adapted to customer requirements. The rule is that the length should be divisible by λ / 2 (25 cm). For example, a length of 250 cm ± 2.5 cm is chosen to obtain the matching properties of the antenna. Such a length of 250 cm is a sufficient size of the connection cable, which makes it possible to install the adjustment unit in the desired installation locations with car vehicle.

Die vorstehenden Erläuterungen einer Ausführungsform der Erfindung dienen lediglich der Illustration des erfindungsgemäßen Gedankens, ohne diesbezüglich eine Einschränkung hinsichtlich fachgemäßer Erweiterungen oder Abwandlungen darzustellen.The above explanations of an embodiment of the invention serve only to illustrate the concept according to the invention, without in this respect representing a restriction with regard to appropriate extensions or modifications.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009051605 A1 [0002]
EP 2276111 A2 [0004, 0005]

Claims

Multi-band fin antenna ( 1 ) for mobile use, in particular for vehicles, with at least one transmitting and one receiving antenna element ( 4 ; 3 ), at least one printed circuit board ( 7 ) for matching and / or amplifier circuits ( 9 ), wherein the aforesaid means are provided by a fin-shaped cover ( 2 ) are enclosed or encapsulated, and furthermore with connection means ( 13 ; 14 ; 18 ; 19 ) for electrical signal routing to terminals to be supplied or fed, characterized in that within the of the fin-shaped cover ( 2 enclosed space an antenna radiator ( 5 ; 6 ) for a public service radio band (TETRA), whereby an external adaptation unit ( 23 ) is provided, which via a high-frequency cable ( 21 ) with the antenna radiator ( 5 ; 6 ) and in this regard the high-frequency connection cable ( 21 ) is designed as a transformation element.

Multi-band fin antenna according to claim 1, characterized in that the external matching unit ( 23 ) has balancing and Einstellbauelemente which by the arbitrary mounting location of the adjustment unit ( 23 ) remain accessible to make an antenna adaptation to specific conditions of mobile use, in particular on the respective vehicle.

Multi-band fin antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the external matching unit ( 23 ) has high-quality LC tuning elements whose selection is free of space limitations.

Multi-band fin antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the fin-shaped cover ( 2 ) has a region with a horizontal course and a subsequent region with a vertical course, wherein in the relevant horizontal housing space at least one GNSS patch antenna ( 4 ) and in the vertical housing space of the antenna radiators ( 5 ; 6 ) for the Authorities Radio Band (TETRA).

Multi-band fin antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the high-frequency connection cable ( 21 ) a plug-and-socket arrangement ( 19 ; 20 ) has as separation point.

Multi-band fin antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the external matching unit ( 23 ) comprises a first group of LC circuits for adaptation in the frequency range of approximately 380 to 385 MHz and a second group of LC circuits for adaptation in the frequency range of approximately 406 to 410 MHz.

Multi-band fin antenna according to claim 4, characterized in that the GNSS patch antenna ( 4 ) is designed for the GPS and GLONASS navigation systems.

Multi-band fin antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the external matching unit ( 23 ) via customer-specific connection sockets or connection plugs ( 25 ; 26 ).

Multi-band fin antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the outer shape of the fin-shaped cover ( 2 ) has a shape similar to that of a conventional antenna without radiator ( 5 ; 6 ) corresponds to the official radio band.

Multi-band fin antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the fin-shaped cover ( 2 ) approximates the shape of a shark dorsal fin.