DE29822825U1

DE29822825U1 - Antennenaufbau

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Publication number: DE29822825U1
Application number: DE29822825U
Authority: DE
Original assignee: Allgon AB
Current assignee: Laird Technologies AB
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 1999-03-04
Anticipated expiration: 2008-12-23
Also published as: SE511431C2; WO1999035709A1; AU2079999A; SE9801248L; SE9801248D0

Description

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Antennenaufbau

Die Erfindung betrifft einen Antennenaufbau zum Empfang und zur Übertragung hochfrequenter RF-Signale für Kommunikationsvorrichtungen in Fahrzeugen, wobei der Aufbau auf einer nichtleitenden Oberfläche, wie einer Windschutzscheibe der Fahrzeuge montiert ist.

Die Einführung von Mobilfunktelefonen, welche Funkdienste in einem doppelten Frequenzband, beispielsweise 900 MHz/1.800 MHz nutzen können, hat das Interesse an effizienten mobilen Antennensystemen für diese Frequenzbänder vergrößert.

Herkömmliche Antennen für Kommunikationsvorrichtungen in Fahrzeugen umfassen nur ein einzelnes Frequenzband. In dem US-Patent 5,457,468 ist ein Antennenaufbau für Radio- und Kommunikationsvorrichtungen offenbart. Der Antennenaufbau kann auf einer nichtleitenden Oberfläche, wie einem Fenster montiert werden, und umfaßt einen auf einer elektrisch leitfähigen Basis fixierten Antennenstrahler. Diese Basis ist ein erster Teil einer Kopplungskapazität, welche das RF-Signal durch das Fenster überträgt. Eine mit der Basis wechselwirkende Verbindungseinheit ist auf der Innenseite des Fensters, direkt gegenüber der Basis angeordnet. Ein Koaxialkabel vom Radio oder von der Kommunikationsvorrichtung des Fahrzeuges ist mit dieser Einheit verbunden, wobei die Einheit eine Box mit einem zweiten Teil der Kopplungskapazität und ein Impedanz-Anpassungsmittel, wie ein Anpassungsschaltkreis mit einer Erdungsebene umfaßt.

Ein anderer Aufbau für eine Einzelbandfrequenz-Antenne ist in dem US-Patent 4,764,773 offenbart. Der Aufbau umfaßt zwei Paare leitender Platten, wobei ein Paar auf jeder Seite einer Windschutzscheibe und wobei jedes Paar entgegengesetzt zu dem anderen Paar angeordnet ist. Ein Koaxialkabel ist mit dem Plattenpaar auf der Innenseite verbunden. Ein Anpassungsschaltkreis ist über das äußere Plattenpaar verbunden. Eine Antenne ist mit dem Ausgang des Anpassungsschaltkreises verbunden. Das Koaxialkabel ist deshalb direkt durch die Windschutzscheibe ohne ein dazwischenliegendes Anpassungsnetzwerk gekoppelt.

BOEHMERT & BOEHMERT

Bei früheren Versuchen zum Schaffen von Doppelband-Antennen für eine Kommunikationsvorrichtung in Fahrzeugen umfaßt der Antennenaufbau ähnliche wie in dem US-Patent 5,457,468 beschriebene Teile, mit der Ausnahme, daß der Antennenstrahler für Doppelfrequenzen eingestellt ist, und daß der Anpassungsschaltkreis auf der Innenseite des Fensters für Doppelresonanzfrequenzen eingestellt ist. Eine gute Leistung in beiden Frequenzbändern ist auf diesem Wege jedoch schwer zu erreichen.

/i Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antennenaufbau der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welcher wenigstens in Doppelfrequenzbändern mit einer guten Leistung betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird mittels eines Antennenaufbaus gelöst, welcher wenigstens einen an einer elektrisch leitfähigen Basis befestigten Antennenstrahler umfaßt. Diese Basis ist ein erstes Teil einer Kopplungskapazität zur Übertragung des RF-Signals durch eine dielektrische Scheibe. Eine mit der Basis wechselwirkende Verbindungseinheit ist auf der Innenseite der Scheibe und direkt gegenüber der Basis angeordnet. Ein Koaxialkabel vom Radio oder von einer Kommunikationsvorrichtung des Fahrzeuges ist mit dieser Einheit verbunden, wobei die Einheit aus einem wenigstens teilweise elektrisch leitfähigem Material gebildet ist, wobei die Box wenigstens zwei der Scheibe zugewandte Platten umfaßt, wobei eine erste in Reihe mit einem ersten Verbindungsleiter geschaltete Platte auf ein erstes Frequenzband abgestimmt ist, und wobei eine zweite in Reihe mit einem zweiten Verbindungsleiter geschaltete Platte auf ein zweites Frequenzband abgestimmt ist. Das andere Ende der Verbindungsleiter ist an einen Koaxialantennenleiter angeschlossen.

Die Platten wechselwirken wenigstens mit der auf der Außenseite der Scheibe montierten, leitfähigen Basis, welche aus einem beliebeigen, nicht-leitfähigen Material gebildet sein kann, solange die dielektrischen Eigenschaften des Materials die Übertragung von Signalen mit einer geforderten Impedanz für die zwischen der Basis und den Platten ausgebildete Kopplungskapazität erlauben.

BOEHMERT & BOEHMERT

Vorteil der Erfindung ist es, daß ein einziger Antennenaufbau für jede Kommunikationsvorrichtung genutzt werden kann, welche in Doppelfrequenzbändern, wie GSM 900/1.800 MHz arbeitet.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß die Antenne montiert und demontiert werden kann, ohne daß irgendein Schaden an dem Fahrzeug entsteht.

Vorteil der Erfindung ist es weiterhin, daß getrennte Anpassungsschaltkreise für verschiedene Frequenzbänder möglich sind, welche ihrerseits die Leistung der Antenne vergrößern.

Die genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen äußeren Antennenstrahlers für Doppelfrequenzbänder.

Figur 2 zeigt eine schematische Teilansicht einer auf der Innenseite der Scheibe

montierten Verbindungseinheit und der auf der Außenseite der Scheibe montierten Basis.

Figur 3 zeigt eine schematische Teilansicht der Verbindungseinheit mit einem alternativen Anschluß eines Koaxialkabels an die Verbindungsleiter.

Figur 4 zeigt eine Teilansicht der Innenseite der Verbindungseinheit einer bevorzugten

Ausführung der Erfindung.

Figur 5 und 6 zeigen Seitenansichten einer alternativen Ausführungsform der Verbindungseinheit.

Gemäß Figur 1 umfaßt ein Antennenaufbau ein äußeres Modul 1 mit einem Strahler mit einem ersten Strahlerteil 16 und einem zweiten Strahlerteil 17, wobei das erste Teil 16 auf ein erstes Frequenzband abgestimmt ist, und wobei das erste und zweite Strahlerteil 16, 17 zu-

BOEHMERT & BOEHMERT

sammen auf ein zweites, niedrigeres Frequenzband abgestimmt sind. Das erste und zweite Teil 16,17 des Strahlers sind miteinander elektrisch verbunden. Der Strahler ist elektrisch mit einer elektrisch leitfähigen Basis 15 verbunden, welche an einer ersten Seite einer Scheibe 18, beispielsweise auf der Außenseite einer Windschutzscheibe mittels eines selbsthaftenden Klebebandes montiert ist. Die Impedanz des Systems wird durch die Länge und den Aufbau des Strahlers zusammen mit Anpassungsschaltkreisen in einer Verbindungseinheit bestimmt, wobei die Verbindungseinheit auf einer zweiten Seite, direkt gegenüber der ersten Seite der Scheibe, d. h. auf der Innenseite der Windschutzscheibe montiert ist.

Die Verbindungseinheit 20, 30 umfaßt eine Box 14 aus einem wenigstens teilweise elektrisch leitfähigem Material, wobei die Box 14 eine Erdungsebene 13 umfaßt, welche zusammen mit der Basis 15 auf der Außenseite der Scheibe, insbesondere auf einer Glasscheibe, die Verbindung für die Übertragung der Radiowellen von und zu dem Strahler 16, 17 und von einem Kommunikationsradio in dem Auto über eine Antennenleitung 6 bildet. Die Box hat eine offene, der Innenseite der Scheibe 18 zugewandte Primärseite und ist direkt gegenüber der Basis 15 angeordnet.

Gemäß Figur 2 umfaßt die Primärseite eine Leiterplatte (nicht dargestellt), welche Steuermittel für die Kapazitäten und/oder Induktivitäten, in Form leitfähiger Platten 10, 12, und Verbindungsleiter 9, 11 aufnimmt. Ein Teil oder die gesamte Erdungsebene 13 kann in die Leiterplatte eingearbeitet sein, und kann mit einem äußeren Leiter 7 eines Koaxialkabels 6 verbunden sein. Die Primärseite der Box 14 ist wenigstens teilweise mit einem haftenden Material bedeckt, zum Beispiel mit einem doppelseitigem Band (nicht dargestellt), um die Box an der Innenseite der Scheibe 18 anzubringen. Ein Gehäuse 5 des äußeren Moduls 1 ist in ähnlicher Weise an der Außenseite der Scheibe 18 angeordnet, wobei die Basis 15 wenigstens eine Basisplatte umfaßt, welche direkt gegenüber den leitfähigen Platten 10, 12 auf der Innenseite der Scheibe 18 angeordnet ist. Die Basis 15 ist direkt mit dem ersten Strahlerteil 16 des äußeren Moduls 1 verbunden.

Bei einer alternativen Ausführung der Erfindung (nicht dargestellt) ist eine Anzahl von Basisplatten der Basis 15 vorgesehen, die der Anzahl leitfähiger Platten 10, 12 auf der Innenseite der Scheibe 18 entspricht.

BOEHMERT & BOEHMERT

Ein Leiter 8 des Koaxialkabels 6 ist mit einem ersten Verbindungsleiter 9 in Reihe mit einer ersten leitfähigen Platte 10 und mit einem zweiten Verbindungsleiter 11 in Reihe mit einer zweiten leitfähigen Platte 12 verbunden. Der Zweck der Verbindungsleiter 9, 11 ist es, die leitfähigen Platten 10, 12 und die Erdungsebene 13 so anzupassen, daß die RF-Signale in einem ersten Frequenzband, beispielsweise in dem 1.800 Mhz-Band hauptsächlich über die erste leitfähige Platte 10 und die Basis 15 durch die Scheibe gekoppelt werden, und daß die RF-Signale in einem zweiten Frequenzband, beispielsweise in dem 900 MHz-Band hauptsächlich über die zweite leitfähige Platte 12 und die Basis 15 durch die Scheibe gekoppelt werden. Die kritischen Abmessungen sind der Umfang der leitfahigen Plattten 10, 12 und der Basis 15, und die Länge und der Aufbau der Verbindungsleiter 9, 11 und der Erdungsebene 13.

Eine erste Verbindung über das erste Strahlerteil 16 und die Basisplatte 15 des äußeren Moduls 1, die erste leitfähige Platte 10 und den ersten Verbindungsleiter 9 weist eine dem ersten Frequenzband entsprechend angepaßte Impedanz, beispielsweise 1.800 MHz auf, um die Impedanz des Koaxialkabels 6 anzupassen. Eine zweite Verbindung über das erste und zweite Teil 16, 17 und die Basisplatte 15 des äußeren Moduls 1, die zweite leitfähige Platte 12 und den zweiten Verbindungsleiter 11 weist eine dem zweiten Frequenzband entsprechend angepaßte Impedanz, beispielsweise 900 MHz auf, um die Impedanz des Koaxialkabels 6 anzupassen. Das Koaxialkabel ist eine mit einem Radio oder einer Kommunikationsvorrichtung verbundene Antennenleitung, welche als Teil eines Systems genutzt wird. Der mit der Basisplatte 15 verbundene Strahler kann auch als ein Strahler für ein Einzelfrequenzband ausgebildet sein, wodurch sich ein für nur ein Frequenzband angepaßter Antennenaufbau ergibt.

Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Anpassungsschaltkreises einer Verbindungseinheit 30, wobei ein erstes Ende einer Induktivität 19 mit dem zweiten Verbindungsleiter 11 und in Reihe mit der zweiten leitfahigen Platte 12 verbunden ist, und wobei ein zweites Ende der Induktivität 19 mit dem Leiter 8 des Koaxialkabels 6 verbunden ist.

BOEHMERT & BOEHMERT

Figur 4 zeigt eine Ausfuhrung der Erfindung mit einer Hauptleiterplatte 40 und einer zweiten Leiterplatte 41 mit einer geteilten Erdungsebene, einem Verbindungsleiter 9, einer auf eine erste Frequenz abgestimmten Platte 10, einer Zwischenverbindung 11 und einer zweiten Platte 12, wobei der Verbindungsleiter 9 in Reihe mit der Leiterplatte 11 und der zweiten Platte 12 ist, welche auf eine zweite Frequenz abgestimmt ist, die niedriger als die erste Frequenz ist. Der Verbindungsleiter 9 ist ein Leiter 8 eines abisolierten Teiles eines Koaxialkabels 6. Weiterhin ist ein äußerer Leiter 7 des Koaxialkabels 6 mit einer auf der zweiten Leiterplatte 41 ausgebildeten Erdungsebene 13 verbunden.

Der Aufbau der Erdungsebene 13 ist abgestimmt, um das niedrigere, aus dem Stand der Technik bekannte Frequenzband anzupassen. Die Erdungsebene ist auf das niedrigere Frequenzband abgestimmt, da die Leistung des höheren Frequenzbandes angemessen arbeitet. Andererseits würde eine Abstimmung auf das höhere Frequenzband keine angemessene Leistung in dem niedrigeren Band ergeben.

Die Figuren 5 und 6 zeigen alternative Wege zum Verbinden der Platten 10, 12 mit dem Koaxialkabel 6. Anstelle der Implementierung der Verbindung zwischen den Platten 10 und 12 auf einer Leiterplatte, ist die Verbindung gemäß Figur 5 mittels eines Drahtes 11 oder gemäß Figur 6 mittels eines Drahtes 11 und eines Induktors 19 ausgebildet. Die Ausführungsformen sind bei der Herstellung teurer, haben jedoch den Vorteil, einer im Vergleich zur Ausfuhrungsform gemäß Figur 4 besseren Leistung.

In allen beschriebenen Ausführungsformen ist es für die Leistung der Antennenvorrichtung von Bedeutung, wo die Verbindungsleiter 9, 11 physikalisch an die leitfähigen Platten 10, 12 angeschlossen sind. Die beste Leistung wird erreicht, wenn der Anschluß so nah wie möglich am Zentrum der entsprechenden leitfahigen Platte ausgebildet ist.

Die Basis 15 umfaßt in den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wenigstens eine der Scheibe zugewandte Basisplatte, wobei diese Basisplatte mit dem ersten und zweiten Strahl erteil 16, 17 des Strahlers verbunden ist. Die erste und zweite leitfähige Platte 11, 12 sind durch die Scheibe 18 kapazitiv mit der Basisplatte der Basis 15 verbunden.

BOEHMERT & BOEHMERT

Claims

Schutzansprüche

1. Antennenaufbau, insbesondere für eine Kommunikationsvorrichtung in einem Fahrzeug, wobei der Aufbau auf einer Scheibe (18) des Fahrzeuges montiert ist, der Aufbau umfaßend:

ein mit einer elektrisch leitfähigen, auf der Außenseite der Scheibe (18) montierten Basis (15) verbundenes äußeres Modul (1) mit wenigstens einem Strahler (16, 17), der für wenigstens ein erstes und ein zweites Frequenzband angepaßt ist,

ein mit der Basis wechselwirkendes Verbindungsmittel (10, 30), welches auf - der Innenseite der Scheibe (18), direkt gegenüber der Basis angeordnet ist, wobei ein Koaxialkabel (6) einer Kommunikationsvorrichtung mit dem Verbindungsmittel (20, 30) verbunden ist, und wobei das Verbindungsmittel eine Box (14) mit einem Erdungsmittel (13) umfaßt,
gekennzeichnet durch:

einen Leiter (8) in dem Koaxialkabel (6), welcher mit zwei getrennten Verbindungsleitern (9, 11) verbunden ist,

einen ersten mit einer ersten leitfähigen Platte (10) und der Basis verbundenen Verbindungsleiter (9), der hauptsächlich Signale in einem ersten Frequenzband überträgt,

einen zweiten mit einer zweiten leitfähigen Platte (12) und der Basis verbundenen Verbindungsleiter (11), der hauptsächlich Signale in einem zweiten Frequenzband überträgt,

wobei der erste Verbindungsleiter (9) als ein einzelner Leiter ausgebildet ist, welcher zusammen mit einer Verbindung zwischen der ersten Platte (10) und der Basis (15) und dem Erdungsmittel (13) eine Übertragung von Signalen über den auf das erste Frequenzband abgestimmten Strahler (16, 17) an der Außenseite der Scheibe (18) ermöglicht,

wobei der zweite Verbindungsleiter (11) als ein einzelner Leiter ausgebildet ist, welcher zusammen mit einer Verbindung zwischen der zweiten Platte (12) und der Basis (45) und der Erdungsebene (13) eine Übertragung von Signalen über den auf das

zweite Frequenzband abgestimmten Strahler (16, 17) an der Außenseite der Scheibe (18) ermöglicht,

und wobei das Verbindungsmittel (20, 30) auf der Innenseite der Scheibe (18) so abgestimmt ist, daß es zusammen mit der Basis (15) auf der Außenseite der Scheibe (18) eine charakteristische Impedanz für zwei getrennte Frequenzbänder liefert, wobei die charakteristische Impedanz jegliche Streukapazitäten, Streu- und Verlust-Induktivitäten und Reihen- und Parallelwiderstände umfaßt, und wobei die Impedanz etwa die gleiche ist, wie die für das Koaxialkabel.

2. Antennenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite leitfähige Platte (11, 12) kapazitiv mit einer einzelnen Basisplatte (5) in der Basis (15) verbunden sind, wobei die Basisplatte der Scheibe (18) zugewandt ist.

3. Antennenaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau der Erdungsebene (13) auf das niedrigere der Frequenzbänder abgestimmt ist.

4. Antennenaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der entsprechende Verbindungsleiter (9, 11) etwa im Zentrum der entsprechenden leitfähigen Platte (10, 12) elektrisch angeschlossen ist.

5. Antennenaufbau nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Verbindungsleiter (9, 11) auf einer Hauptleiterplatte (40) ausgebildet ist.

6. Antennenaufbau nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdungsebene auf einer zweiten Leiterplatte (41) ausgebildet ist.

7. Antennenaufbau, insbesondere für eine Kommunikationsvorrichtung in einem Fahrzeug, der an einer Scheibe des Fahrzeuges montierte Aufbau aufweisend:

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einen auf wenigstens ein erstes und ein zweites Frequenzband abgestimmten Strahler (16, 17), welcher mit einer auf der Außenseite der Scheibe montierten, elektrisch leitfähigen Basis (15) verbunden ist, und

ein mit der Basis wechselwirkendes Verbindungsmittel (20, 30), welches auf der Innenseite der Scheibe, direkt gegenüber der Basis angeordnet ist, wobei ein Koaxialkabel (6) der Kommunikationsvorrichtung mit dem Verbindungsmittel verbunden ist,

wobei das Verbindungsmittel eine Box (14) mit einer der Basis zugewandten Primärseite und ein mit einem äußeren Leiter (7) des Koaxialkabels (6) verbundenes Erdungsmittel (13) umfaßt, und wobei das Koaxialkabel (6) einen von der Box (14) isolierten Leiter (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet,

daß der Leiter (8) der Box (14) über zwei Anpassungsschaltkreise (9, 11, 19) mit zwei unabhängig angeordneten, leitfähigen und der Primärseite der Box (14) zugewandten Platten verbunden ist, wobei die Anpassungsschaltkreise (9, 11, 19) so abgestimmt sind, daß Mittel zur Signalübertragung in dem ersten Frequenzband über den Strahler (16, 17), die Basis (15), die erste leitfähige Platte (10) und die Anpassungsschaltkreise (9, 11, 19) auf das Koaxialkabel (6) in der Lage sind, und daß Mittel zur Signalübertragung in dem zweiten Frequenzband über den Strahler (16, 17), die Basis (15), die zweite leitfähige Platte (12) und die Anpassungsschaltkreise (9, 11, 19) auf das Koaxialkabel (6) in der Lage sind.

8. Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite leitfähige Platte (11, 12) kapazitiv mit einer einzelnen Basisplatte (5) in der Basis (15) verbunden sind, wobei die Basisplatte der Scheibe (18) zugewandt ist.

9. Antennenaufbau nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpassungsschaltkreis einen ersten Verbindungsleiter (9) in Reihe mit einer auf ein erstes Frequenzband abgestimmten, leitfähigen Platte (10) und einen zweiten Verbindungsleiter (11) in Reihe mit einer zweiten auf ein zweites Frequenzband abgestimmten, leitfähigen Platte (12) umfaßt.

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10. Antennenaufbau nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpassungsschaltkreis einen ersten Verbindungsleiter (9) in Reihe mit einer ersten auf ein erstes Frequenzband abgestimmten, leitfähigen Platte (10) und einen Induktor (19) in Reihe mit einem zweiten Verbindungsleiter (11) und einer zweiten auf ein zweites Frequenzband abgestimmten, leitfähigen Platte (12) umfaßt.

11. Antennenaufbau nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsschaltkreise (9, 11, 19) so eingestellt werden können, daß sie zusammen mit den leitfähigen Platten (10, 12), der Erdungsebene (13) und der Basis (15) eine charakteristische Impedanz für zwei getrennte Frequenzbänder liefern, wobei die Impedanz etwa dieselbe ist, wie die für das Koaxialkabel (6) für jedes der Frequenzbänder.

12. Antennenaufbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristische Impedanz jegliche Streukapazitäten, Streu- und Verlust-Induktanzen und Reihen- und Parallelwiderstände umfaßt.

13. Antennenaufbau nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau der Erdungsebene (13) auf das niedrigere der Frequenzbänder abgestimmt ist.

14. Antennenaufbau nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der entsprechende Verbindungsleiter (9, 11) etwa im Zentrum der entsprechenden leitfähigen Platten (10,12) angeschlossen ist.

15. Antennenaufbau nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Verbindungsleiter (9, 11) auf einer Hauptleiterplatte (40) ausgebildet ist.

16. Antennenaufbau nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdungsebene auf einer zweiten Leiterplatte (41) ausgebildet ist.

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