DE2633489A1

DE2633489A1 - Einer scheibe zugeordnete antenne fuer mehrere wellenbereiche

Info

Publication number: DE2633489A1
Application number: DE19762633489
Authority: DE
Inventors: Giorgio Ciarniello; Mauro Comastri
Original assignee: Societa Italiana Vetro SIV SpA
Current assignee: Societa Italiana Vetro SIV SpA
Priority date: 1975-07-24
Filing date: 1976-07-26
Publication date: 1977-02-24
Also published as: CA1065051A; GB1553895A; SE7608435L; DK148243C; LU75459A1; IT1041016B; NO148129C; ES450122A1; FR2319214B1; IE44013L; DE7623497U1; NL7608231A; NO762597L; NO148129B; DK148243B; FR2319214A1; US4090202A; IE44013B1; BE844499A; DK330976A

Description

S 80 P 12,

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Anmelder: Societä Italiana Vetro SIV S.p.A., Vasto (Chieti) Italien

Einer Scheibe zugeordnete Antenne für mehrere Wellenbereiche

Die Erfindung bezieht sich auf eine Empfangsantenne für mehrere Wellenbereiche, die einer Scheibe zugeordnet ist, insbesondere der Frontscheibe von Fahrzeugen. Unter dem Ausdruck "Scheibe" wird im Zusammenhang mit der Erfindung eine Scheibe aus Glas oder Plastikmaterial verstanden. Die Antenne soll aus einem elektrischen Leiter bestehen, der auf der Scheibe im Siebdruckverfahren aufgetragen ist. Statt einer im Siebdruckverfahren hergestellten Antenne, kann jedoch auch ein elektrisch leitender Metalldraht Anwendung finden. Die Antenne ist vorzugsweise auf der bei eingebauter Scheibe innen liegenden Seite der Scheibe angeordnet. Bei Scheiben aus Verbundglas liegt die Antenne zwischen den beiden Teilscheiben.

•Eine solche Antenne ist vorzugsweise der Frontscheibe eines Kraftfahrzeuges zuzuordnen, jedoch kann sie auch jeder anderen Scheibe des Fahrzeuges zugeordnet werden.

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Die Antenne gemäß der Erfindung soll zum Empfang von Funkfreguenzsignalen der verschiedenen Wellenbereiche bestimmt sein, wie Langwellen, Mittelwellen, Kurzwellen, ultrakurze oder Prequenzmoaulationswellen (FM) und VHF, Dezimeterwellen und UHF sowie alle Wellen zur Ton- und Bildübertragung einschließlich der Wellen, deren Frequenzen für Funkamateure reserviert sind.

Die in eine Scheibe, insbesondere die Frontscheibe eines Fahrzeuges eingearbeitete Antenne vermeidet wesentliche Nachteile der frei aus der Karosserie herausragenden Antenne. Zu diesen Nachteilen gehören insbesondere

a) während der Fahrt treten erhebliche Vibrationen auf, die Signalabweichungen verursachen, insbesondere beim Empfang entfernter Stationen und wenn der Empfänger in Grenzbereichen arbeitet;

b) spürbare Instabilität der Antennencharakteristik wie Zunahme ihres Widerstandes und folglich Zunahme ihrer Verluste, Änderung der Antennenkapazität mit zunehmendem Älter infolge des Eindringens von Wasser in den zylindrischen Grundkörper der Antenne, was zu Korrosion und Oxidation der rohrförmigen Antennenteile insbesondere in verschmutzter und salziger Atmosphäre führt;

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c)"· Stabantennen (fishpole antennas) laufen Gefahr, daß sie beim Einfahren in eine Garage, eine Unterführung und dergleichen abbrechen, weil sie besonders weit aus der Karosserie vorstehen;

d) Stabantennen laufen außerdem Gefahr, rautwillig abgebrochen zu werden.

All dieser Nachteile dieser Antennen wegen-"wurden- die in die Scheiben eingearbeiteten Antennen entwickelt.

Es ist bekannt, daß die meisten Autoradios nur einen einzigen Welleneingang haben im Gegensatz zu Heimempfängern , die einen Eingang für Mittelwellen und einen Eingang für ultrakurze Wellen (FM) haben. Ein Problem bei Autoradios besteht nun darin, trotz des nur einen Welleneinganges einen guten Empfang sowohl im Mitte!wellenals auch im UKW-Bereich zu ermöglichen. Das Problem besteht insbesondere für die Antennen in einer Scheibe des Fahrzeuges.

Um einen guten Empfang in allen Wellenbereichen sicherzustellen, sind bereits verschiedene Formen von in die Frontscheiben von Kraftfährzeugen eingearbeiteten Antennen bekannt geworden. So wurden für diesen Zweck Antennen bekannt, die ein zentrales, vertikales stab- oder

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T-förmiges Element aufweisen, das insbesondere für UKW einen guten Empfang gewährleistet. Ferner wurden Antennen bekannt, die eine größere Länge haben und im Bereich des Rahmens der Scheibe um diese herumgeführt sind, um. eine sogenannte Rahmenantenne zu bilden, die für Mittelwellen eine gute Empfangsmöglichkeit bietet. Der Nachteil von Antennen mit solchen zwei, aber getrennten Empfangsteilen für die verschiedenen Wellenbereiche ist, daß die von den getrennten Empfangsteilen empfangenen Signale im einzigen Einlaß des Empfängers zusammengeführt werden müssen. Dadurch ist es auch bei diesen Lösungen schwierig, in allen Wellenbereichen einen guten Empfang zu haben, zumal eine für einen guten Empfang im Mittelwellenbereich ausgelegte Antenne nicht die Charakteristika für einen guten Empfang im Ultrakurzwellenbereich aufweist und umgekehrt. Bei den bekannten Lösungen stellt darüberhinaus der für den Empfang jeweils nicht benützte Antennenteil einen toten Ballast dar, da die beiden Antennenteile nur für ihren jeweiligen bestimmungsgemäßen Empfangsbereich genutzt werden. Schließlich haben die Antennen insbesondere für den UKW-Empfang in den verschiedenen Empfangsrichtungen sehr unterschiedliche Charakteristika.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat sich nun die Möglichkeit verschiedener Antennenformen ergeben, die einen opti-

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malen Empfang von Signalen sowohl im Bereich der Mittelwellen mit 550 - 1600 KHz als auch im Bereich der Frequenzmodulationswellen mit 87,5 - 108 MHz ermöglichen. Die elektrischen Charakteristika der Frontscheibenantenne gemäß der Erfindung befriedigen besonders gut die Forderungen der meisten Rundfunkanlagen, die derzeit am Markt sind. Diese benötigen eine sehr hohe Antennenkapazität von 70-100 pF, eine Kapazität, die es in Verbindung mit der Kapazität des koaxialen Kabels und des Verbindungsstückes erlaubt, mittels eines Trimmers in dem Empfänger die beste Abstimmung zwischen der Antenne und dem Empfänger bei einer Kapazität von etwa 150 pF zu erhalten. Die Kapazität soll dabei einen großen Verlustwiderstand (einige 100 KOhm) im Mittelwellenbereich und eine Antennenimpedanz von etwa 150 Ohm haben, die hauptsächlich resistiv ist, sowie eine Phase zwischen - 30° im Bereich der UKW haben.

Um einen guten Empfang zu haben, ware eine Länge der Äntennenleiter als ein genau definierter Bruchteil der Wellenlänge j\/2 - Λ/4 bei symmetrischer bzw. assymmetrischer Antenne wünschenswert.

Zumindest im Mittelwellenbereich ist aber eine Leiterlänge von J\/4 nicht möglich, weil dies eine Leiterlänge von 18.7/4 - 570/4 Metern bedeuten würde und eine solche

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Länge wegen der begrenzten Größe von Fahrzeugscheiben nicht anzubringen ist. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Antenne aufzuzeigen, die trotz ihrer demgegenüber reduzierten Ausdehnung eine gute Empfangseffizienz sowohl im Bereich der Mittelwellen als auch im Bereich der Frequenzmodulationswellen sicherstellt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwar ein Teil der Antenne überwiegend zum Empfang von Wellen einer Frequenz und ein anderer Teil der Antenne überwiegend zum Empfang von Wellen einer anderen Frequenz bestimmt ist, daß jedoch darüberhinaus jeder Antennenteil auch zum Empfang von Wellen der Frequenz beiträgt, die überwiegend vom jeweils anderen Antennenteil empfangen werden.

Während bei den bekannten Lösungen jeweils nur ein Antennenteil zum Empfang von Signalen eines bestimmten Wellenbereiches bestimmt ist und dabei der jeweils andere Äntennenteil ungenutzter Ballast ist, sind bei der Erfindung beim Empfang von Signalen zweier Wellenbereiche beide Antennenteile aktiv. Mit der Erfindung ist also eine echte Mehrbereichsantenne aufgezeigt, deren verschiedenen Teile beim Empfang von Wellen verschiedener Frequenzbereiche gemeinsam tätig sind.. Die Antenne gemäß

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der Erfindung hat darüberhinaus gegenüber den bekannten Lösungen den Vorteil, daß sie eine zufriedenstellende und gleichbleibende Empfangsleistung in allen Richtungen hat.

Dieses Ergebnis wird durch eine Antenne mit einer Geometrie erzielt, die extrem hohe Anforderungen an die Impedanz des Äntennenschaltkreises befriedigt, indem den Leitern der Antenne eine vorgegebene Konfiguration gegeben wird und diese dem Rand der Fahrzeügscheibe, insbesondere also der Windschutzscheibe, so zugeordnet werden, daß beim Empfang von Ultrakurzwellen ein besonders guter Magnetismus der Impedanz erreicht wird, im Optimum bis zu 150 Ohm.

Um dies zu erreichen, besteht der vorzugsweise aktive Teil der Antenne aus einem gestreckten Leiter (vom "fishpole-Typ"), der vorzugsweise in der lotrechten Mittellinie der Scheibe verläuft. Um die Impedanz zu erhalten, die für den zu berücksichtigenden Frequenzbereich charakteristisch ist, endet der gestreckte Leiter gernäß einer Ausgestaltung der Erfindung in einer Spirale, die um die Signalausgangsklemme eine magnetische Induktivität zwischen 0,2 und 0,5/^H erzeugt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie die reaktive Komponente der Impedanz des gestreckten Antennenteiles in einem weiten Frequenzbereich kompensiert.

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Die Gesamtimpedanz einer in dieser Weise ausgestalteten Antenne kann in einem Frequenzbereich von 87,5 - 110 MHz zwischen 100 und 200 Ohm schwanken, so daß für den Erapfanger eines Autoradios ein maximaler Eingabewert zur Verfügung steht, der als optimale Impedanz 150 Ohm benötigt.

Der Ausdruck "in dieser Weise ausgestaltet" soll eine Anpassung in der Weise kennzeichnen, daß während des Empfanges eine maximale Energieübertragung von der Antenne zum Empfängereingang gegeben ist. Der Beitrag des primär empfangenden Antennenelementes ist dabei vorherrschend, während das andere Antennenelement einen zusätzlichen Beitrag von 10 - 20 % erbringt. Im FM-Bereich ist das primär aufnehmende Antennenelement der stabförmige Antennenteil, während im Mittelwellenbereich das primär aufnehmende Antennenelement der übrige Teil der Antenne ist, d.h. der Teil, der am Scheibenrahmen entlangläuft, und zwar mit wenigen Zentimetern Abstand von ihm, wobei sich der optimale Abstand aus den Abmessungen der Scheibe ergibt.

Die Länge des stabförmigen Antennenteiles hängt primär von der Scheibengröße ab, wobei jedoch zu beachten ist, daß seine Länge ein genau definierter Bruchteil der Wellenlänge sein muß, beispielsweise Λ/4.

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Die Länge des stabförmigen Antennenteiles hängt außerdem von seiner Beschaffenheit ab, ob es sich um eine im
Siebdruckverfahren hergestellte Silberablagerung auf der Scheibe handelt, ob es ein sehr dünner Draht von wenigen Zehnte!millimeterη Durchmesser ist, der auf einer Plastikscheibe aufgelegt ist, oder ob es ein solcher Draht zwischen den beiden Teilscheiben eines Sicherheitsglases
ist. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen ist davon abhängig, ob ihr Empfang auf der
Außenseite der Scheibe oder im Zwischenraum zwischen zwei Teilscheiben eines Sicherheitsglases erfolgt.

Die genaue und richtige Länge des Leiters ist im einzelnen Fall an Hand dieser Kriterien zu ermitteln, um die
Resonanz zu den benötigten Frequenzen zu erhalten, um
beim Empfang von Ultrakurzwellen aine vorherrschend
resistive Antennenimpedanz um 150 Olim und dadurch eine
maximale Übertragung der dem Empfänger zuzuführenden
Signale zu haben.

Für den Antennenteil, der insbesondere zum Empfang
von Mittelwellen bestimmt ist, wurde erfindungsgemäß
eine Form und Struktur ermittelt, die die maximal mögliche Kapazität von angenähert 100 pF und einen hohen Verlustwiderstand ergeben.

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Es hat sich gezeigt, daß der Abstand des Leiters des peripheren Antennenteiles vom Scheibenrahmen in Ahhängigkeit von der Kapazität zu wählen ist, die zur Zlinimierung der Teilung der von der Antenne aufzunehmenden und an den Empfänger zu übertragenden Signale notwendig ist. Er ist andererseits abhängig von den Abmessungen der Scheibe, wobei die Effizienz der Antenne bei größerem Abstand des Leiters vom Scheibenrahmen größer ist. Beim Festlegen der Antennenkonfiguration ist es deshalb zweckmäßig, einen vernünftigen Kompromiß zwischen der Forderung nach einer guten Antennenkapazität und der Forderung nach einer guten Empfangseffizienz zu finden.

Für eine gute Antennenkapazität beim Empfang von Mittelwellen mit einer Antennenkonfiguration gemäß der Erfindung hat sich der Abstand des peripheren, rahmenförmigen Leiters vom Scheibenrahmen bezüglich der Antennenkapazität mit etwa 7 cm als optimal erwiesen. Um dann die Antennenkapazität weiter zu erhöhen, können die Leiter des peripheren Antennenteiles verlängert werden, indem die Enden des peripheren Leiters zurückgeschlungen werden und einen parallelen Rücklauf zum ersten peripheren Leiterteil ergeben. Wenn es die Größe der Frontscheibe ohne Sichtbehinderung erlaubt, ist es vorteilhaft, den

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Abstand des peripheren Leiters vom Scheibenrahmen auf etwa 9 - 10 cm zu vergrößern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und zum besseren Verständnis nachfolgend erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1a eine erste Ausfuhrungsform der Erfindung,

Fig. 1b einen Ausschnitt aus Fig. 1a in größerer Darstellung,

Fig. 2a eine zweite Ausfuhrungsform der Erfindung,

Fig. 2b einen Ausschnitt aus Fig. 2a in größerer Darstellung,

Fig. 1c eine abgewandelte Ausfuhrungsform der Lösung gemäß Fig. Ta und

Fig. 2c eine abgewandelte Ausführungsform der Lösung gemäß Fig. 2a.

Die Antenne gemäß der Erfindung ist der Frontscheibe 1 eines Kraftfahrzeuges zugeordnet und weist einen stab-

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förmigen Leiter 2 sowie einen Teil 3 auf, der peripher entlang dem Rand der Scheibe verläuft, wobei dieser Teil einen zweiten Leiter 3¹ aufweisen kann (Fig. 2a, 2c).

Alle Leiter laufen in einem Ausgang 4 zusammen, der mit dem Empfänger verbunden ist.

Die Anpassung des Antennenwiderstandes wird mit der Reaktanz einer flachen, spiralenformigen Spule 5 bzw. 6 mit 3 bis 5 Windungen erzielt. Die Spule kann rund oder rhombenartig ausgebildet sein. Sie beginnt am Ausgang 4

und hat eine Fläche von 5 bis 15 cm .

Bei der Lösung nach Fig. 1a, 1b ist der periphere, am Scheibenrand entlanggeführte Leiter ein einziger Leiter. Die Spule 5 nimmt als einziger Leiter ihren Anfang am Ausgang 4, ist in drei Windungen geführt und setzt sich im Leiter 3 fort. Dieser Leiter 3 folgt in einer Entfernung von etwa 7 cm dem Scheibenrand, um etwa 2 cm vor der Spule zu enden. Bei der Lösung nach Fig. 1c bildet der Leiter 3 in dem Endpunkt nach Fig. 1c eine Schleife, um parallel zu sich selbst zurückzulaufen, um in entsprechender Weise auf der anderen Seite der Spule zu enden.

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Bei der Lösung nach Fig. 2a, 2b wird der periphere Antennenteil, der auch als eine Art Rahmenantenne angesehen werden kann, von zwei Leitern 3, 3¹ gebildet und die Spule aus einem zweiadrigen Draht hergestellt. Dieser zv/eiadrige Draht spaltet sich am Ende der Spule in die beiden Leiter 3, 3' auf. Bei der Lösung nach Fig. 2c sind die beiden Leiter gedoppelt, indem sie im Bereich des oberen, freien Endes des stabförmigen Leiters 2 eine Schleife bilden und parallel zu sich selbst über eine von den Umständen abhängende Länge zurückverlaufen. Das andere Ende des stabförmigen Leiters ist bei allen Lösungen am Ausgang 4 angeschlossen.

Beispiel

Eine Antenne der in Fig. 1a und 1b dargestellten Art ist in eine Frontscheibe von der Größe 60 χ 130 cm eingearbeitet. Sie wurde einem Test unterworfen und wies die folgenden Eigenschaften auf:

Antennenkapazität 65 - 70 pF im MitteIwellenbereich Verlustwiderstand 300 KOhm im Mittelwellenbereich Antennenwiderstand 120 - 200 Ohm bei FM.

Wenn die Antenne gemäß der Erfindung doppelt zurückgeführte Verlängerungen besitzt, können diese Verlängerungen

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entlang der inneren oder äußeren Seite des Rahmenteils verlaufen.

Die obigen Ergebnisse zeigen, daß die Erfindung eine wirkungsvolle Mehrwellenbereichantenne mit hervorragenden Arbeits- und Richtungseigenschaften geschaffen hat.

Die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele der Erfindung und sollen diese nicht beschränken .

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Claims

Patentansprüche

j Einer Scheibe zugeordnete Antenne für den Rundfunkempfang in mehreren Wellenbereichen mit nur einem Antenneneinlaßanschluß, mit einem vorzugsweise dem Empfang im Ultrakurzwellenbereich dienenden stabförmigen bzw. geraden Antennenteil und mit einem vorzugsweise dem Empfang im Hittelwellenbereich dienenden rahmenförmigen Antennenteil, der parallel zum Scheibenrand verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Antennenteile zum Empfang des jeweils anderen Antennenteiles beiträgt, vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 10 - 20 %, und zwar durch Adaption der Impedanz des Antennenteils für den Empfang im Ultrakurzwellenbereich dadurch, daß der rahmenförmig ausgebildete Antennenteil für Empfang im Mittelwellenbereich eine von dem Antenneneinlaßanschluß ausgehende Spirale bildet, die über eine Fläche von 5 bis 15 cm² eine Induktivität von 0,2 - 0,5 F erzeugt.
2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenteil für den Mittelwellenbereich einen am Scheibenrand entlanggeführten Leiter aufweist.

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3. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter nach einer Schleife parallel zu sich selbst über eine vorbestimmte Länge zurückgeführt wird.
4. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenteil für den Mittelwellenbereich aus zwei Leitern besteht, von denen jeder nur auf einem Teil des Scheibenrandes an diesem entlanggeführt ist und die Spirale aus den beiden Leitern zweiadrig ausge-

• bildet ist.
5. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Leiter in einer Schleife parallel zu sich selbst auf einer bestimmten Länge zurückgeführt ist.
6. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter bzw. der Leiter des dem Mittelwellenempfang dienenden Antennenteiles in einem Abstand von etwa 7-10 cm vom Scheibenrand an diesem entlanggeführt sind bzw. ist.

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Of=SIGlNAt INSPECTED