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Funkentstörte Empfangsantenne in der Nähe der IIeizleiter auf der
Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung
zur Verminderung von Funkstörungen in einer Empfangsantenne, die sich in der Nähe
von Heizleitern befindet, die auf der Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs angebracht
sind. Es ist bekannt, daß solche Heizleiter hochfrequente Störfelder in ihrer Umgebung
dadurch erzeugen, daß diese Leiter neben dem Heizstrom auch Störströme führen, die
durch den Zündvorgang des Motors erzeugt sind und durch die Stromversorgungsleitungen
des Fahrzeugs in die Heizleitungen übertragen werden.
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Fig.l zeigt eine Glasscheibe in einem Fensterrahmen 2. Die Heizleiter
bilden auf der Scheibe 1 eine Fläche 3, die zusammenhängend aus einen nanezu durchsichtigen
Leiter oder aus mehreren Einzelleitern bestehen kann. Der Leiter 3 umgibt sich mit
magnetischen Feldlinien H, die in gewisser Entfernung vom Leiter etwa die in Fig.1
gezeichnete Form haben und die genannten Störfelder enthalten. Ist die Empfangsantenne
beispielsweise ein Leiter 4, so induzieren die magnetischen Störfelder, die den
Leiter 4 umschließen, in dieser Antenne Störspannungen. Aus der Fläche 3 treten
ferner elektrische Feldlinien E aus, die etwa die in Fig.l gezeichnete Form haben
und ebenfalls die genannten Störfelder enthalten. Treffen diese Feldlinien E auf
den Antennenleiter 4, so erzeugen die mit ihnen verbundenen Verschiebungsstrome
Ströme in der Empfangs antenne.
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Die Störfelder der Heizleiter stören also den Empfang hochfrequenter
Signale im Kraftfahrzeug, wenn die Empfangsantenne in der Nähe der Heizleiter angebracht
ist. Dieser Fall tritt beispielsweise in ausgeprägter Form ein, wenn auf der Heckscheibe
des Fahrzeugs Heizleiter in bekannter Weise vorhanden sind und auf der gleichen
Scheibe eine Empfangsantenne angebracht ist.
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Es ist bekannt, daß man durch Filter in den Zuleitungen der Heizleiter,
z.B. Drosseln, die Störströme in den Heizleitern vermindern kann. Jedoch ist diese
Maßnahme praktisch nur bei relativ hohen Frequenzen und mit sehr begrenzter Bandbreite
erfolgreich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Wirkung der Störfelder auf die Empfangsantenne
in sehr großen Frequenzbändern und auch für relativ niedrige Frequenzen, z.B. für
den Rundfunkempfang zu vermindern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß auf der Fensterscheibe oder in unmittelbarer Nähe der Scheibe zusätzliche Leiter
in der Nähe der Heizleiter angebracht sind und diese Leiter von den Heizleitern,gegebenenfalls
mit Ausnahme ihrer Enden, isoliert sind und an mindestens einem ihrer Endenmit der
metallischen Karosserie hochfrequent leitend verbunden sind.
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Fig.2 beschreibt schematisch eine solche Anordnung für den gebräuchlichen
Fall, daß die Heizleiter als Ganzes eine Fläche 5 ausfüllen; entweder in der Form,
daß sie eine zusammenhängende Fläche 8 aus einem nahezu durchsichtigen Leitermaterial
bilden, oder in der Form, daß die Fläche aus mehreren Einzelleitern besteht. 6 ist
die Quelle des Heizstroms und der in ihm enthaltenen Störströme. Die Quelle ist
mit einem Pol mit der Karosserie 7 verbunden mit dem anderen Pol an den einen Anschluß
des Heizleiters gelegt. Der zweite Pol der Quelle und der zweite Anschluß des Heizleiters
liegen an der leitenden Karosserie 7 überdie Leiter 10 und 11. 4 ist die gestörte
Empfangsantenne . In der Nähe der Heizleiter liegt erfindungsgemäß der zusätzliche
Leiter 8, im vorliegenden Beispiel ebenfalls in flächenhafter Form, d.h. entweder
als leitende Fläche aus einem nahezu durchsichtigen Leitermaterial oder als System
von Einzeldrähten. Die Fläche 8 ist von der Fläche 5 isoliert und über den Leiter
9 mit der Karosserie 7 verbunden . Wenn der Leiter 10 einen sehr kleinen Widerstand
hat, kann ein Ende des Heizleiters auch direkt mit dem Ende des oder der zusätzlichen
Leiter verbunden sein und dadurch die Leiter 9 und lo
ein gemeinsamer
Leiter sein.
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Der Leiter 9 braucht keine Gleichstromverbindung zwischen den Leitern
7 und 8 herzustellen, da hier nur hochfrequente Ströme fließen. Der Leiter 9 soll
also nur eine hochfrequente Verbindung ergeben, die bei allen Betriebsfrequenzen
eine hinreichend kleine Impedanz besitzt. Eine vorteilhafte Ausführungsform des
Leiters 9 ist ein Leiter mit einem Serienkondensator, der bei ungewollter Berührung
zwischen den Flächen 5 und 8 einen Schutz der Quelle 6 gegen einen Gleichstrom-Kurzschluß
ergibt.
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Die weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft die Form und die
Anbringung der zusätzlichen, von den Heizleitern isolierten Leiter 8.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen die nachfolgenden Figuren,
und zwar Fig. 3 Anbringung der flächenhaften Leiter im Innern einer Verbundglasscheibe,
Fig.4 Anbringung der flächenhaften Leiter auf getrennten Oberflächen einer Glasscheibe,
Fig.5 Anbringung der in Einzelleiter aufgeteilten Flächen -leiter auf der gleichen
Seite einer Glasscheibe, Fig.6 Anbringung der beiden Flächenleiter in überlappter
Anordnung, Fig.7 Anschluß der zusätzlichen Leiter an eine Schiene, an die auch die
eine Seite der Heizleiter angeschlossen ist, Fig.8 Zusatzleiter mit Schutzwiderstand,
Fig.9 Anschluß der Leiter an 4 Schienen, Fig.1O Schirmung der Antenne gegen magnetische
Felder
In Fig.3 besteht das Verbundglas aus zwei Glasscheiben 12
und 13, die durch eine Isolierschicht 14 getrennt sind. Die flächenhaften Leiter
5 und 8 sind voneinander isoliert in diese Isolierschicht gebettet, und zwar so,
daß die beiden Leiter auf getrennten Glasscheiben angebracht sind. Im Beispiel der
Fig.3a besteht der eine flächenhafte Leiter aus parallelen Einzeldrähten, die im
Schnitt als kleine Kreise gezeichnet sind, während der andere flächenhafte Leiter
eine zusammenhängende Fläche ist. In Fig.3b bestehen beide flächenhaften Leiter
aus Einzeldrähten. Ein Vorteil einer solchen Anbringung innerhalb einer Verbundglasscheibe
ist, daß die flächenhaften Leiter gegen mechanische Beschädigung geschützt sind.
Jeder flächenhafte Leiter kann vor dem Zusammenfügen des Verbundglases auf der zugehörigen
Oberfläche der betreffenden Glasscheibe angebracht werden.
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Im Beispiel der Fig.4 ist auf den beiden Oberflächen einer Glasscheibe
15 je einer der flächenhaften Leiter angebracht.
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Ein Vorteil dieser Anordnung gegenüber der Anordnung nach Fig.3 besteht
in den wesentlich geringeren Kosten.
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Im Beispiel der Fig.5 bestehen die beiden flächenhaften Leiter aus
parallelen Einzelleitern in Form von Drähten oder Bändern und sind auf der gleichen
Seite der Glasscheibe so angebracht, daß in dem sich überlappenden Teil der Flächen
5 und 8 jeder Leiter der einen Fläche in einem Zwischenraum zwischen zwei Leitern
der zweiten Fläche liegt. Wenn dann beide Flächen 5 und 8 auf der Innenseite des
Fensters angebracht sind, hat eine solche Anordnung den Vorteil, daß beide leitenden
Flächen 5 und 8 gegen Wettereinflüsse geschützt sind Fig.5a zeigt eine Anordnung,
bei der die Einzelleiter bandfertig ausgebildet sind und der Zwischenraum zwischen
benachbarten Bändern sehr klein ist. Um die Durchsichtigkeit der Anordnung zu erreichen,
muß dann mindestens eine der Gruppen von Einzelleitern nahezu durchsichtig ausgebildet
sein. Wenn
die zusätzlichen Leiter 8 nur die elektrischen Störfelder
vermindern sollen, und dementsprechend in diesen Leitern nur sehr kleine Ströme
fließen, können diese Leiter aus einer sehr dünnen und daher weitgehend durchsichtigen
Schicht bestehen. Wenn undurchsichtige Leiter verwendet werden, müssen größere durchsichtige
Zwischenräume zwischen den Leitern bestehen. Da andererseits ein kleiner Zwischenraum
die Voraussetzung für die Verminderung der elektrischen Störfelder ist, ordnet man
die Einzelleiter wie in Fig.5b so an, daß je ein Heizleiter 5 und ein Zusatzleiter
8 eine Gruppe mit kleinem Abstand der Leiter bilden und ein größerer Zwischenraum
zur benachbarten Gruppe besteht. Wie in Fig.5c kann man die Anordnung der Fig.5b
auch im Innern einer Verbundglasscheibe anwenden.
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Fig.6 zeigt das Beispiel eines flächenhaften Leiters 8, dessen Mittelpunkt
gegenüber dem Mittelpunkt des flächenhaften Leiters 5 in Richtung zur Empfangsantenne
4 verschoben ist.
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Eine solche Anordnung kann die Entstörung der Antenne verbessern und
Material einsparen. nenn die Kopplung zwischen dem störenden flächenhaften Leiter
5 und der Antenne 4 ist dort am größten, wo sich der Leiter 5 der Antenne am meisten
nähert. Daher ist es vorteilhaft, daß der Leiter 8 in Richtung zur Antenne hin über
den Leiter 5 hinausragt, um Störfelder des Leiters 5 weitestgehend aufzufangen.
An den von der Antenne am weitesten entfernten Stellehdes Leiters 5 ist unter Umständen
die Kopplung zur Antenne hin so klein, daß man dort die zusätzlichen Leiter fortlassen
kann.
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Wenn die Antenne 4 ein Gebilde ist, daß fast nur elektrische Felder
empfangen kann, also beispielsweise den Charakter eines kurzen Dipols oder Monopols
hat, reicht es aus, die Antenne gegen die elektrischen Störfelder zu schützen und
den flächenhaften Leiter 8 wie in Fig.2 hochfrequent leitend nur mit der Karosserie
7 zu verbinden. Auf die Antenne wirken störend nur diejenigen Störfelder E, deren
Feldlinien in Fig.1 von dem Leiter 5 ausgehen und auf dem Antennenleiter 4
landen.
Wenn es dagegen den zusätzlichen Leiter 8 gibt und dieser Leiter ganz oder teilweise
wesentlich näher an dem Leiter 5 liegt als die Antenne 4, dann landen die meisten
Störfeldlinien E auf dem Leiter 8 und das Störfeld im Bereich der Antenne 4 wird
wesentlich schwächer.
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Fig. 7 zeigt perspektivisch ein Beispiel einer solchen Anordnung nach
Fig.5, bei der die Heizleiter parallele Drähte zwischen zwei Schienen 16 und 17
sind und die Schiene 16 von der Quelle 6 gespeist wird und die Schiene 17 hinreichend
niederohmig mit der Karosserie 7 verbunden ist. Die zusätzliche Fläche 8 besteht
im Beispiel der Fig.7 aus Einzeldrähten, die an einem Ende mit der Schiene 17 leitend
verbunden sind und in den Zwischenräumen der Heizleiter liegen.
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Hierbei können wie in Fig.6 eine oder mehrere Einzeldrähte des Leiters
8 auch in dem Bereich zwischen der Empfangsantenne 4 und dem Rand der Heizleiterfläche
5 liegen. Das Beispiel der Fig.7 zeigt eine Anordnung der Leiter wie in Fig.
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5b.
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In einer Anordnung nach Fig.7 besteht wegen der kleinen Leiterabstände
die Gefahr einer leitenden Verbindung zwischen den Leitern 5 und den Leitern 8,
wenn sich dieses Leitersystem im Laufe der Zeit verändert. Um zu verindern, daß
dann die Quelle 6 mit einem Kurzschluß belastet wird, werden in einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung in die an die Schiene 17 angeschlossenen Enden der
Leiter 8 Widerstände 18 eingefügt, die so gewählt sind, daß bei Berührung zwischen
den Leitern 5 und 8 keine unzulässig hohen Ströme aus der Quelle 6 entnommen werden.
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Wenn die Heizleiter über ihre Schiene 16 nicht hinreichend niederohmig
an die Karosserie 7 verbunden sind, sondern die Verbindung 10 eine merkliche Hochfrequenzimpedanz
19 besitzt, bestehen hochfrequente Störspannungen auch zwischen der Schiene 16 und
der Karosserie, wodurch elektrische Störfelder erzeugt werden. Dann darf das eine
Ende der zustäzlichen Leiter 8 nicht mit der Schiene 16 verbunden werden.
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Man verwendet dann eine gesonderte Schiene 20 für den Anschluß der
zusätzlichen Leiter 8 und verbindet diese Schiene hochfrequent leitend mit der Karosserie
7.
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Wenn nicht nur die Heizleiter, sondern auch ihre Schienen 16 und 17
elektrische Störfelder erzeugen und der zusätzliche Leiter 8 aus Einzeldrähten besteht,
dann müssen einige dieser zusätzlichen Leiter auch in kleinem Abstand entlang dieser
Schienen verlaufen, um die Störfelder der Schienen aufzunehmen. Wie im Beispiel
der Fig.9 kann man zusätzliche Schienen 20 und 21 in der Nähe der Schienen 16 und
17 anbringen und diese gleichzeitig zum Auffangen der elektrischen Störfelder der
Schienen 16 und 17 und zum Anschluß der Einzeldrähte des zusätzlichen Leiters 8
verwenden.
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Wenn die Antenne 4 durch magnetische Störfelder der Heizleiter gestört
wird, müssen Anordnungen von zusätzlichen Leitern 8 verwendet werden, die die magnetischen
Störfelder vermindern und gegebenenfalls gleichzeitig die elektrischen Störfelder
vermindern. Das Prinzip einer solchen Anordnung zeigt Fig.10, Die magnetischen Störfelder
werden durch Störströme erzeugt, die durch die Heizleiter fließen. Magnetische Störfelder
werden in der Anordnung der Fig.2 mit nur einer Verbindung 9 zur Karosserie nur
wenig beeinflußt. Ein flächenhafter Leiter 8 vermindert die Wirkung magnetischer
Felder nur dann, wenn in dem Leiter 8 Ströme fließen können, die annähernd ebenso
groß sind wie die Störströme des Leiters 5, etwa am gleichen Ort auf der Fläche
8 fließen wie auf der Fläche 5, aber entgegengesetzte Richtung haben. Pfeile in
Fig.10 entlang der Leiter 5 und 8 stellen die entgegengesetzten Stromrichtungen
dar. Wenn zwei entgegengesetzt gleiche Ströme in dicht benachbarten Leitern fließen,
so konzentriert sich das magnetische Feld auf den Raum zwischen den Leitern und
der Außenraum ist feldarm. Die Bildung solcher störungsmindernden Ströme in den
Leitern 5 ist möglich durch Nachbarschaftswirkung, wie sie in H.Meinke, Einführung
in die Elektrotechnik höherer Frequenzen, 1. Band, 2.Aufl., Berlin 1965, dort auf
S.21 und 22 und in Ab.17,
beschrieben ist. Voraussetzung für das
Entstehen ausreichend großer Ströme im Leiter 8 ist ein möglichst geringer Abstand
zwischen den Leiterteilen des Leiters 8 und den zugehörigen Leiterteilen des Leiters
5, im Fall von Einzeldrähten also zwischen den zugehörigen Einzeldrähten. Die gewünschten
Ströme können sich nur ausbilden,, wenn geeignete niederohmige Stromkreise zur Verfügung
stehen. Hierzu reicht die einseitige Verbindung der Leiter 8 durch die Verbindung
9 nicht aus. In einem solchen Fall wird daher erfindungsgemäß wie in Fig.10 auch
das zweite Ende der Leitergruppe 8, z.B. die Schiene 21 der Fig.9 durch die Verbindung
22 mit der Karosserie 7 verbunden. Der Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß die
Verbindung 22 im Fall der Verminderung rein elektrischer Störungen zwar nicht erforderlich
ist, aber durchaus verwendbar ist und die Entstörung der Antenne unter Umständen
verbessert, weil dadurch die leitende Verbindung zwischen dem Leiter 8 und der Karosserie
7 verbessert wird.
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Aus dem Prinzipbild der Fig.lOist auch ersichtlich, wie der stromdurchflossene
Zusätzleiter 8 die auf die Antenne 4 wirkenden magnetischen Störfelder vermindert.
Wenn der Leiter 8 nicht vorhanden wäre oder im Leiter 8 kein Strom fliessen würde,
würden die von der Quelle 6 ausgehenden Störströme sich über den Leiter 5 und die
Karosserie schließen. Dann wäre der gesamte Raum zwischen dem Leiter 8 und der Karosserie,
in dem auch die Antenne 4 liegt, von magnetischen Störfeldern erfüllt. Bei Vorhandensein
eines Leiters 8 in der Nähe des Leiters 5 schließen sich die Störströme des Leiters
5 über die Verbindung 9, dem Leiter 8 und die Verbindung 22, und die Antenne 4 liegt
weit außerhalb dieses Stromkreises.