DE2808745C2 - Aktive Scheibenantenne für Kraftfahrzeuge mit einer breitbandigen HF-Verstärkerschaltung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine aktive Scheibenantenne für Kraftfahrzeuge mit einem in oder auf einer Windschutzscheibe angeordneten Antennenleiter und einer auf den Antennenleiter abgestimmten breitbandigen HF-Verstärkerschaltung.

Bei einer aus der DE-OS 24 06 324 bekannten aktiven Scheibenantenne ist zur Herabsetzung von Kreuzmodulationen die Verstärkerschaltung in zwei Zweige aufgeteilt, und zwar in einen Zweig für den LMK-Bereich und in einen Zweig für den UKW-Bereich. Diese Maßnahme erfordert einerseits einen größeren Aufwand für die Verstärkerschaltung, und verhindert andererseits nicht das Entstehen von Kreuzmodulationen mehrerer Sendefrequenzen innerhalb eines der beiden Frequenzbereiche.

Zur Verhinderung von Kreuzmodulationen ist es auch bekannt, in der Eingangsstufe eines Rundfunkempfängers für das Ausgangssignal der Eingangsstufe eine lineare Verstärkungsregelung vorzusehen (Z. Funk-Technik 1971, S. 926). Bei dieser bekannten Regelungsschaltung handelt es sich um eine Empfänger-Eingangsstufe mit einem schmalbandigen Charakter. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Verstärkers wird dabei unmittelbar auf die Verstärkerschaltung geführt und bewirkt eine lineare Abregelung. Eine solche lineare Abregelung hat den Nachteil, daß beim Empfang eines schwachen Senders, bei dem der Verstärker bereits voll wirksam ist, das Nutzsignal nicht mehr voll ausgeglichen werden kann und damit die Lautstärke der empfangenen Station periodisch schwankt.

Die gleiche Problematik, nämlich die Übersteuerung der Übertragungswege bzw. insbesondere das Auftreten von Kreuzmodulationen bei Annäherung des Kraftfahrzeugs an Sendestationen mit hoher Sendeleistung, liegt der in der DE-OS 25 58 862 beschriebenen aktiven Kraftfahrzeugantenne zugrunde. In diesem Fall wird diese Störerscheinung ähnlich wie bei der zuerst genannten Offenlegungsschrift dadurch verringert daß der passive Antennenteil zusätzliche frequenzselektive Mittel enthält die die Eingänge der nachfolgenden Verstärkerschaltungen für die beiden Übertragungswege gegen das Eindringen von störenden Signalen schützt

Ebenfalls bekannt ist es, bei einer Zweiwege-Verstärkerschaltung einer aktiven Kraftfahrzeugantenne im LMK-Zweig der Verstärkerschaltung eine Regelschaltung vorzusehen, deren Regelspannung dem Empfänger entnommen wird, und infolgedessen nur das Nutzsignal als Regekignal dient (Rundfunktechnische Mitt 1977, S. 259). Da hierbei nur in Abhängigkeit vom Nutzsignal die Regelung erfolgt, und zwar ausschließlich im LMK-Zweig, wird hierdurch die Kreuzmodulationsfestigkeit nicht verbessert

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer aktiven Scheibenantenne der eingangs genannten Art mit einer breitbandigen Verstärkerschaltung die beim Empfang auftretenden Störungen, nämlich die durch Kreuzmodulationen und Intermodulationen hervorgerufenen Verzerrungen und kurzzeitigen lauten Störgeräusche, die insbesondere bei schwach einfallenden Nutzsignalen und starken Fremdsendern auftreten, in ihren Auswirkungen zu mindern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung an den Eingang einer Gleichrichterschaltung gelegt ist, deren gleichgerichtete Ausgangsspannung über eine oberhalb eines bestimmten Pegels stromleitende Z-Diode einem die Verstärkung der Verstärkerschaltung beeinflussenden Organ zugeführt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird einerseits die Regelspannung bereits in der aktiven Antenne, d. h. unmittelbar hinter dem Antennenverstärker erzeugt. Auf diese Weise lassen sich Übersteuerungen auch in solchen Fällen vermeiden, in denen die bekannten Verstärkungsregelungen nicht zu einem befriedigenden Ergebnis führen. Ferner setzt infolge der Zwischenschaltung einer Z-Diode die Abregelung der Verstärkung erst dann ein, wenn die Amplitude des Störsignals einen vorgegebenen kritischen Grenzwert überschreitet, oberhalb dessen die Verzerrungen und lauten Störgeräusche auftreten. Dadurch bleibt bei kleineren Störsignalen der Empfang unbeeinflußt. Andererseits nimmt man bei der erfindungsgemäßen Schaltung in Kauf, daß bei sehr schwach einfallendem Nutzsignal und sehr starkem Störsender der Empfang des Nutzsignals im Extremfall unterdrückt wird. Für die am häufigsten vorkommenden Fälle wird durch die Erfindung eine wesentliche Verbesserung der Kreuzmodulationsfestigkeit auch bei einem breitbandigen Einwegverstärker erreicht.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung umfaßt die Gleichrichterschaltung eine aus einem RC-G\\ed bestehende Speichereinrichtung mit einer Entladezeitkonstanten von wenigstens 1 Sekunde. Während der Regeleinsatz unverzögert gestaltet ist, wird durch diese Speichereinrichtung die Regelspannung etwa 1 Sekunde lang festgehalten. Diese Maßnahme hilft, Flattererscheinungen, die z. B. beim Durchfahren eines starken UKW-Feldes auftreten können, zu vermeiden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich

aus den Unteransprüchen. Der Erläuterung der Erfindung dient die nachfolgende Beschreibung zweier Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnungen. Von den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform der aktiven Scheibenantenne in vereinfachter Darf r ellung, und

Fig.2 eine zweite Ausführungsform der aktiven Scheibenantenne in Form eines vollständigen Schaltbildes, jedoch ohne den Antennenleiter.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, umfaßt die aktive Antenne nach der Erfindung einen auf der Oberfläche einer Windschutzscheibe oder in deren plastischer Zwischenschicht angeordneten Antennenleiter, dessen Länge und Anordnung nachträglich nicht mehr verändert werden kann. Der Antennenleiter besteht aus einem in der Mitte der Windschutzscheibe vertikal angeordneten Leiterabschnitt 2 und einem in Form einer Schleife entlang dem oberen Scheibenrand horizontal angeordneten Leiterabschnitt 3. Der schleifenartige Leiterabschnitt 3 ist in seinem unteren Teil mit einer Unterbrechung 4 versehen. Durch die Wahl der Stelle, an der die Unterbrechung 4 vorgesehen ist, kann die Richtwirkung der Antenne in gewissen Grenzen korrigiert werden. Am unteren Ende des Mittelleiters 2, dem Fußpunkt der Antenne, ist ein Anschlußelement 6 für die Verbindung mit dem Verstärker angeordnet.

Die am Anschlußelement 6 abgegriffene Antennenspannung wird über den Kondensator 8 auf den Verstärker 10 aufgekoppelt. Der Verstärker 10 ist ein Breitband-Hochfrequenz-Verstärker, dessen Verstärkung über eine Hilfsspannung einstellbar ist. Am Ausgang des Verstärkers 10 wird ein Teil der verstärkten Antennenspannung abgenommen und über einen Gleichrichter 11 einem Gleichspannungsverstärker 12 zugeführt, wo sie auf ihre Größe überprüft wird. Die am Ausgang des Gleichrichters 11 anliegende Gleichspannung ist ein Maß für die größte vorkommende Signalamplitude innerhalb des Durchlaßbereichs der aktiven Antenne. Die von dem Gleichspannungsverstärker 12 kommende Gleichspannung wird als Regelspannung dem Hochfrequenzverstärker 10 zugeführt, wo sie den Verstärkungsgrad regelt. Dabei setzt die Regelung erst bei dem für den Empfänger kritischen Pegel ein, oberhalb dessen Verzerrungen auftreten. Am Ausgang 13 der aktiven Antenne steht so eine Antennenspannung zur Verfügung, die auch beim Passieren eines starken Störfeldes keine Verzerrungen im Empfänger verursacht.

F i g. 2 zeigt das vollständige Schaltbild einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäß aufgebauten Verstärkers. Verantwortlich für die Signalverstärkung ist der Transistor 15, bei dem es sich um einen Doppel-Gate-MOS-Feldeffekttransistor handelt. Hierfür eignet sich beispielsweise der im Handel unter der Bezeichnung BF 900 erhältliche Typ. Die Abstimmung des Antennenleiters 2, 3 auf den Eingang Gi des Transistors 15 erfolgt über den Kondensator 8 mit einer Kapazität von 18 pF und die Luftspule 16, die aus 25 Windungen bei einem inneren Spulendurchmesser von 3 mm besteht. Der Widerstand 17 mit einem Wert von 470 kOhm legt die Spannung des Gatei auf Null-Potential. Die Widerstände 8 (470 kOhm) und 19 (1 MOhm) dienen zur Einstellung des Arbeitspunktes des Transistors 15 für den Ruhezustand. Sie erzeugen ein Spannungspotential von 5VoIt am Gate G2. Der Kondensator 25 mit einer Kapazität von 10 nF schließt das Gate Gt wechselspannungsmäßig mit Null-Potential kurz. Der Widerstand 26 mit einem Wert von 470 Ohm bildet den Arbeitswiderstand des Transsistors 15. Die aus dem Widerstand 27 und dem Kondensator 28 bestehende RC-Kombination stabilisiert den statischen Arbeitspunkt des Transistors 15. Dabei erzeugt der Widerstand 27 mit einem Wert von 150 0hm eine gegenkoppelnde Source-Spannung in Abhängigkeit vom Source-Strom, während der Kondensator 28 mit einer Kapazität von 1OnF verhindert, daß sich die Gegenkoppelung auch wechselspannungsmäßig auswirkt.

Die am Drain D des Transistors 15 anliegende verstärkte Antennenspannung wird über den Koppelkondensator 29 zum Ausgang A geführt und von dort über eine abgeschirmte Leitung zum Empfänger weitergeleitet.

Das Filterglied aus dem Kondensator 22 mit einer Kapazität von 1OnF, dem Kondensator 23 mit einer Kapazität von 0,33 μ¥ und der Spule 24 mit einer Induktivität von 2.5 μΗ liegt in der 12 Volt-Stromversorgungsleitung und verhindert, daß Störspannurtgen in den Verstärker eindringen.

Zur Regelung der Verstärkung wird die am Drain D abgegriffene Ausgangsspannung des Verstärkers über einen Kondensator 30 von 1 nF auf das Gate G des Transistors 32 geführt. Bei dem Transistor 32 handelt es sich um einen Junction-Feldeffekttransistor, beispielsweise vom Typ BF 245, der in Source-Basisschaltung betrieben wird und zur Entkoppelung des Signalweges vom nachfolgenden Gleichrichter dient. Eine direkte Gleichrichtung des Ausgangssignals würde eine unerwünschte Oberwellenbildung zur Folge haben. Der Widerstand 34 mit einem Wert von 1 MOhm legt das Gate G des Transistors 32 auf Null-Potential und bestimmt damit seinen Arbeitspunkt. Als Arbeitswiderstand des Transistors 32 dient der Widerstand 35 mit einem Wert von 1 kOhm.

Die so verstärkte Signalspannung wird über den Kondensator 36 mit einer Kapazität von 1 nF auf den Gleichrichter gegeben, der aus den beiden Dioden 37 und 38 besteht. Am Ladekondensator 40, der eine Kapazität von 1 μΡ aufweist, entsteht eine Gleichspannung, die sich proportional zu der Verstärker-Ausgangsspannung verhält. Die Dioden 37 und 38 arbeiten hier in Spannungsverdoppler-Schaltung. Der Widerstand 41 bildet den Entladewiderstand für den Ladekondensator 40. Bei einem Wert von 1 MOhm für den Widerstand 41 ergibt sich eine Entladezeitkonstante von 1 Sekunde.

Die Gleichspannung wird über eine Z-Diode 42 an das Gate Gi des Transistors 15 geführt. Die Z-Spannung beträgt etwa 6 Volt, so daß bei dem angegebenen Potential von 5 Volt am Gate G2 erst eine Ladespannung von 1 Volt am Ladekondensator 40 am Gate Gi wirksam wird. Größere Ladespannungen verringern linear die Spannung am Gate G^ und damit die Verstärkung des Transistors 15.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I.Aktive Scheibenantenne für Kraftfahrzeuge mit einem in oder auf einer Windschutzscheibe angeordneten Antennenleiter und einer auf den Antennenleiter abgestimmten breitbandigen H F-Verstärkerschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung an den Eingang einer Gleichrichterschaltung (11; 36,37, 38) gelegt ist, deren gleichgerichtete Ausgangsspannung über eine oberhalb eines bestimmten Pegels stromleitende Z-Diode (42) einem die Verstärkung der Verstärkerschaltung beeinflussenden Organ zugeführt ist
2. 2. Aktive Scheibenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung (11; 36,37,38) eine aus einem flC-Glied (40,41) bsstehende Speichereinrichtung mit einer Entladezeitkonstanten von wenigstens 1 s umfaßt
3. 3. Aktive Scheibenantenne nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerschaltung als verstärkenden Transistor einen Doppelgate-MOS-Feldeffekttransistor (15) aufweist dessen eines Gate (Gi) als die Verstärkung der Verstärkerschaltung beeinflussendes Organ dient
4. 4. Aktive Scheibenantenne nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß zwischen der Abnahmestelle der Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung und der Gleichrichterschaltung (36,37,38) ein in Source-Basis-Schaltung betriebener Junction-Feldeffekttransistor (32) zwischengeschaltet ist.