DE29708536U1

DE29708536U1 - Antennenvorrichtung

Info

Publication number: DE29708536U1
Application number: DE29708536U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-05-05
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2007-05-06
Also published as: WO1998044585A1; GB2323713A; AU743623B2; AU3450897A; GB9706371D0; EP0970536A1; CA2285270A1; US6285331B1; ZA973478B; CA2285270C; GB2323713B

Description

Antennenvorrichtunq

Die Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung für den Funkverkehr von und/oder zu Kraftfahrzeugen, und zwar speziell eine Funkantennenvorrichtung/ die für hohe Frequenzen geeignet ist, wie sie bei Mobilfunktelefonen oder ähnlichen Geräten verwendet werden.

Bereits bekannt ist eine Funkantenne, die an der Oberfläche einer Glasscheibe angebracht ist. Diese Funkantenne umfaßt ein außenliegendes Antennenelement, das an der Außenfläche eines Glasfensters oder der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs angebracht ist, und ein innenliegendes Kopplungselement, das mit dem sich im Fahrzeug befindlichen Funkgerät verbunden und mit dem außenliegenden Antennenelement gekoppelt ist. Dazu ist das Kopplungselement mit einer an der Innenfläche von zum Beispiel der Windschutzscheibe angebrachten Kondensatorplatte verbunden, die mit einer an der Außenfläche der Windschutzscheibe angebrachten Kondensatorplatte zusammenwirkt, die wiederum mit dem außenliegenden Antennenelement elektrisch gekoppelt ist. Die

beiden Kondensatorplatten befinden sich in gegenseitiger Ausrichtung und bilden zusammen mit dem zwischenliegenden dielektrischen Glasmaterial der Scheibe einen Kondensator, der das innenliegende Kopplungselement mit dem außenliegenden Antennenelement koppelt und Teil einer Anpassungsschaltung sein kann, die unter anderem dazu dient, um die Impedanz der Antenne an das Funkgerät anzupassen. Ein Beispiel eines solchen innenliegenden Kopplungselements, bei dem eine derartige Anordnung verwendet wird, ist in dem europäischen Patent Nr. 0 456 350 beschrieben.

Das außenliegende Antennenelement einer solchen Anordnung hat, mit Ausnahme des Kopplungskondensators, eine herkömmliche Bauweise. Außerdem enthält das außenliegende Antennenelement einen Leiter in Form eines Drahtes oder einer Antennenpeitsche, die eine Länge hat, die einem Bruchteil der Betriebswellenlänge entspricht. Daher ist das Antennenelement mit einer Induktivität belasted, die normalerweise durch die Antennenpeitsche hervorgerufen wird.

Obwohl eine solche außenliegenden Antenne (Außenantenne) gut funktioniert, gibt es bei deren Verwendung bei Kraftfahrzeugen jedoch einige Nachteile, da die Außenantenne häufig Gegenstand von äußeren Gewalteinwirkungen bzw. Vandalismus ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Antenne vorzusehen, die nicht durch Gewalteinwirkungen beschädigt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Antenne mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Anordnung basiert auf der Erkenntnis,

daß eine Antenne mit einer geeigneten Ausgestaltung direkt auf der das Dielektrikum des Kopplungskondensators bildenden Glasfläche angebracht und ohne eine herkömmlicherweise verwendete Antennenpeitsche betrieben werden kann, die bei bekannten Aus-

führungen von der Glasoberfläche absteht und Gegenstand von Vandalismus ist. Die erfindungsgemäße Anordnung bewirkt weiterhin eine Verminderung von Windgeräuschen und kann normalerweise in Autowaschanlagen nicht beschädigt werden.
5

Die Antenne kann verschiedenartig ausgebildet sein und Komponenten aus elektrisch leitfähigem Material umfassen, wie zum Beispiel Metall, das in einer dielektrischen Abdeckung eingebettet ist. Vorzugsweise ist die Antenne durch elektrisch leitfähige Leiterbahnen einer gedruckten Leiterplatte gebildet. Die dielektrische Abdeckung kann durch die Platine der gedruckten Leiterplatte gebildet sein. Vorzugsweise ist die gedruckte Schaltung jedoch in einer separaten Abdeckung aus einem Kunststoffmaterial enthalten, das zu einer ästhetisch ansprechenden Gestalt geformt ist, ein gut mit der Glasfläche abschließendes Profil hat und mit einem geeigneten Klebstoff auf der Glasfläche befestigt werden kann.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben:

Figur 1 ist eine seitliche Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Antennenanordnung in schematischer Darstellung,

Figur 2 ist eine Draufsicht auf eine gedruckte Leiterplatte, die das in Figur 1 gezeigte außenliegende Antennenelement bildet,

Figur 3 ist eine ähnliche Ansicht zu Figur 2, in der jedoch eine andere Anordnung der Leiterbahn der gedruckten Leiterplatte dargestellt ist,

Figur 4 ist eine Darstellung eines Schaltkreises, der dem Schaltungsaufbau der in Figur 1 gezeigten Antennenanordnung entspricht,

Figur 5A ist eine schematische Draufsicht, die die Ausrichtung zwischen der gedruckten Leiterplatte aus Figur 3 und einer innenliegenden gedruckten Leiterplatte des in Figur 1 gezeigten Kopplungselements zeigt, wenn dieses auf einer Glasscheibe angebracht ist,

Figur 5B ist eine ähnliche Ansicht, in der eine andere Ausrichtung zwischen den beiden gedruckten Leiterplatten gezeigt ist,
10

Figur 6 ist eine Draufsicht auf eine dielektrische Abdeckschale, die dazu dient, die außenliegende gedruckte Leiterplatte der in Figur 1 gezeigten Antennenanordnung zu überdecken,
15

Figur 7 ist eine Ansicht der in Figur 6 gezeigten Abdeckschale von unten,

Figur 8 ist eine Endansicht der in Figur 6 gezeigten Abdeckschale,

Figur 9 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie D-D aus Figur 6, und

Figuren 1OA bis IOC sind Querschnittsansichten entlang der Linien A-A, B-B bzw. C-C aus Figur 6.

Die in Figur 1 gezeigte Antennenanordnung enthält ein Kopplungselement 1, mit Hilfe dessen eine angepaßte Kopplung mit einem Sender-/Empfängergerät erreicht wird, wie beispielsweise mit einem Mobilfunktelefon. Der Anschluß des Mobilfunktelefons an das Kopplungselement erfolgt über ein Koaxialkabel. Die Kopplung erfolgt auf eine Weise, wie sie in dem obengenannten europäischen Patent Nr. 0 456 350 beschrieben ist, und die daher an dieser Stelle nicht weiter erläutert wird.

Das Kopplungselement 1 ist auf bekannte Weise an der Innenfläche der aus Glas bestehenden Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs befestigt und umfaßt eine ebenfalls an der Innenfläche der Windschutzscheibe angebrachte Kondensatorplatte 2. Die Kondensatorplatte 2 bewirkt über eine Kondensatorplatte 4, die an der Außenfläche der Windschutzscheibe angebracht und mit dem außenliegenden Antennenelement 3 elektrisch verbunden ist, eine elektrisch Kopplung mit dem Antennenelement 3.

In Figur 2 ist eine Draufsicht auf das Antennenelement 3 in Richtung des Pfeils A in Figur 1 gezeigt. Das Antennenelement 3 ist durch eine hin- und herverlaufende Leiterbahn gebildet, die auf einer gedruckten Leiterplatte 5 vorgesehen und mit der Kondensatorplatte 4 verbunden ist. Die Kondensatorplatte 4 und das Antennenelement 3 sind integriert auf der gedruckten Leiterplatte 5 ausgebildet.

In Figur 3 ist eine andere Anordnung der Antenne gezeigt. Das Antennenelement ist durch eine durchgängige, elektrisch leitfähige Fläche 6 gebildet, die mittels einer hin- und herverlaufenden Leiterbahn 7 mit der Kondensatorplatte 4 verbunden ist. Durch die Leiterbahn 7 ist ein induktives Element gebildet, das dazu dient, um die Antenne einzustellen und eine Impedanzabstimmung zu bewirken, wie nachfolgend detailliert beschrieben wird.

Figur 4 zeigt einen Schaltkreis, der dem elektrischen Schaltungsaufbau entspricht, der das Kopplungselement 1 und die in Figur 3 gezeigte Außenantenne umfaßt, wobei der gezeigte Schaltkreis, der mit der Kondensatorplatte 2 verbunden ist, durch sich überdeckende Leiterbahnen auf den Flächen von zwei gedruckten Leiterplatten gebildet ist, wie dies in dem europäischen Patent Nr. 0 456 350 beschrieben wird.

Der gezeigte Impedanzanpassungsschaltkreis, der zwischen der außenliegenden Kondensatorplatte 4 und dem Antennenelement 3

• ·

gebildet ist, also die Kapazität C6 und die dazu parallel geschaltete Induktivität L5, entsteht als Folge des Zusammenwirkens zwischen den leitfähigen Leiterbahnen auf der gedruckten Leiterplatte 5 aus Figur 3 und den leitfähigen Leiterbahnen auf einer gedruckten Leiterplatte in dem Kopplungselement 1, die dazu ausgestaltet ist, um die gedruckte Leiterplatte 5 auf der Außenfläche der Glasscheibe zu überdecken.

Figur 5A zeigt eine Anordnung, durch die der vorstehend erläuterte Impedanzanpassungsschaltkreis gebildet ist. Es kann gesehen werden, daß die Kondensatorplatte 4, die induktive Fläche 7 und der Abschnitt 6 des Antennenelements teilweise die Kondensatorplatte 2 des Kopplungselements und außerdem einen weiteren elektrisch leitfähige Bereich 8 überdecken, der auf der gleichen Fläche der gedruckten Leiterplatte gebildet ist wie die Kondensatorplatte 2. Die Funktion dieser leitfähigen Bereiche auf der gedruckten Leiterplatte des Kopplungselements 1 wird in der Beschreibung des obengenannten europäischen Patents erläutert und hier nicht weiter beschrieben.

In Figur 5B ist eine ähnliche Anordnung gezeigt, bei der die Positionen der innenliegenden und der außenliegenden gedruckten Leiterplatte symmetrisch umgekehrt sind. Dadurch ist es möglich, die Außenantenne in verschiedenen Ausrichtungen an einer Scheibe anzubringen.

Um einen Schutz für die außenliegende gedruckte Leiterplatte zu bewirken, die das Antennenelement 3 bildet, ist die gedruckte Leiterplatte 5 von einer Abdeckschale aus einem dielektrischen Material umschlossen, das zum Beispiel ein synthetisches Spritzgußkunststoff material sein kann, wie detailliert in den Figuren 6 bis 10 gezeigt ist.

Die Kunststoffschale, die durch Bezugszeichen 9 bezeichnet ist, hat zur Aufnahme der gedruckten Leiterplatte eine rechteckige Aussparung 9A, die so geformt ist, daß die Außenfläche

der gedruckten Leiterplatte 5 mit einer ebenen Fläche 9B der Abdeckschale fluchtet. Bei Verwendung kann die gedruckte Leiterplatte 5 in der Aussparung 9A eingeklebt werden, und auf der freiliegenden ebenen Fläche 9B der Schale kann eine geeignete Klebeplatte aufgebracht werden, die, wie in Figur 7 gezeigt, sich über die gesamte Fläche der Schale 9 erstreckt, um eine selbstklebende Fläche zu bilden, mit Hilfe derer die Schale 9 an einer Windschutzscheibe angebracht werden kann.

Die beschriebene Anordnung sieht eine kompakte Außenantenne zur Verwendung an der Scheibe eines Kraftfahrzeugs vor, die in dem beschriebenen Ausführungsbexspiel für einen Betrieb in den Frequenzbereichen GSM (870-960 MHz) und PCN (1710-1880 MHz) geeignet ist. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Antenne, die mit einem Dual-Standard GSM/PCN-Transceiver betrieben werden kann, mit einem geeignet angepaßten Kopplungselement gekoppelt. Durch das Kopplungselement wird die Antenne gespeist, deren Antennenelement angeordnet ist, um sowohl bei GSM- als auch bei PCN-Frequenzen Resonanzen zu haben. Das Außenteil der Antenne ist so ausgestaltet, daß es flach ist und im Vergleich zu bekannten Ausführungen nur wenig Angriffsfläche für äußere Gewalteinwirkungen bietet, obwohl es vergleichbare elektrische Eigenschaften hat.

Claims

Ansprüche

1, Antennenvorrichtung mit einem Antennenelement (3) und einer eine Kondensatorplatte (4) umfassenden gedruckten Leiterplatte (5), die zur Anbringung an einer dielektrischen Fläche ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (3) im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die Kondensatorplatte (4) angeordnet ist.

. Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (3) durch leitfähige Leiterbahnen auf der gedruckten Leiterplatte (5) gebildet ist.

3. Antennenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopplungselement (1) vorgesehen ist, das eine zugehörige Kondensatorplatte (2) umfaßt, die Teil eines AnpassungsSchaltkreises ist, und daß die zu dem Antennenelement (3) gehörige Kondensatorplatte (4) und die zu dem Kopplungselement (1) gehörige Kondensatorplatte (2) an gegenüberliegenden Flächen einer dielektrischen Platte angebracht und relativ zueinander so angeordnet sind, um zwischen dem Antennenelement (3) und dem Kopplungselement (1) eine kapazitive Kopplung zu bewirken.

4. Antennenvorrichtung nach Anspruch 3, sofern abhängig von Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Antennenelement (3) als auch das Kopplungselement (1) durch Leiterbahnen (7) auf gedruckten Leiterplatten gebildet sind, und daß die Leiterplatten des Antennenelements (3) und die des Kopplungselements (1) so ausgestaltet sind, daß die Leiterbahnen der jeweiligen Leiterplatten zusammenwirken, um einen kapazitiv und induktiv angepaßten Schaltkreis zu bilden, der in Reihe zwischen der Kondensatorplatte (2) des Kopplungselements (1) und der des Antennenelements (3) geschaltet ist.

»· ·· &idigr;'&iacgr;&idigr; J * **&idigr; I

5. Antennenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (3) eine dielektrische Abdeckung (9) enthält.

6. Antennenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das Antennenelement (3) zusammen mit der Kondensatorplatte (4) von einer äußeren Schutzschale (9) umgeben sind.

7. Antennenvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schutzschale (9) aus einem Kunststoff material besteht und ein eng an der dielektrischen Fläche anliegendes Profil hat.

8. Antennenvorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schutzschale (9) mit einer Klebstoff versehen ist, um die Schutzschale (9) auf der dielektrischen Fläche zu befestigen.