DE3108040A1

DE3108040A1 - Antennenanlage

Info

Publication number: DE3108040A1
Application number: DE19813108040
Authority: DE
Inventors: Shintaro Gomi; Katsuaki Kawagoe Saitama Kawamura; Yasuhiro Tokorozawa Saitama Oshime; Junichi Shibata; Masashi Shibata; Shigeki Takeda
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1980-03-03
Filing date: 1981-03-03
Publication date: 1982-02-18
Also published as: GB2071424B; JPS6347058Y2; GB2071424A; JPS56130329U; US4395714A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Antennenanlage, insbesondere für einen AM/FM-Empfänger zum Einbau in ein Fahrzeug, beispielsweise ein Kraftfahrzeug.

In bekannter Weise wird oft eine Rahmenantenne dazu verwandt, FM-Wellen aufzufangen, die von einem FM-Empfanger wiedergegeben werden, der in ein Fahrzeug, beispielsweise ein Kraftfahrzeug eingebaut ist. Wenn jedoch ein AM/FM-Empfanger in ein Fahrzeug eingebaut ist, muss zusätzlich zur Rahmenantenne eine weitere Antenne vorgesehen werden, um die ÄM-Wellen aufzufangen, die gewöhnlich eine niedrigere Frequenz im KHz-Bereich als die FM-Wellen im MHz-Bereich haben. Wenn daher ein AM/FM-Empfänger in ein Fahrzeug eingebaut wird, sind wenigstens zwei verschiedene Antennenanlagen jeweils für die AM- und die FM-Wellen aussen am Fahrzeug , beispielsweise am Dach des Fahrzeuges, anzubringen. Die beiden verschiedenen Antennenanlagen nehmen am Fahrzeug viel Platz ein, was das Aussehen oder das äussere Erscheinungsbild des Fahrzeuges nachteilig beeinflusst.

Durch die Erfindung soll daher eine Antennenanlage geschaffen werden, die sich dazu eignet, sowohl AM- als auch FM-Wellen aufzufangen, und gleichzeitig einen kompakten Aufbau hat.

Die erfindungsgemässe Antennenanlage soll sich weiterhin für einen AM/FM-Empfänger eignen, der in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist und leistungsfähig Signale mit niedriger Frequenz und Signale mit hoher Frequenz getrennt und unabhängig voneinander auffangen können.

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Die erfindungsgemässe Antennenanlage soll schliesslich eine Impedanzanpassungssteuerung ausführen können.

Dazu umfasst die erfindungsgemässe Antennenanlage wenigstens eine ausgeglichene oder symmetrische Antenne mit einem elektrisch neutralen Punkt und zwei Ausgangsklemmen, die nahe aneinander angeordnet sind, wenigstens eine nicht ausgeglichene oder asymmetrische Antenne, deren eine Endklemme elektrisch mit dem elektrisch neutralen Punkt der symmetrischen Antenne gekoppelt ist, während sich ihre andere Endklemme nahe an der Ausgangsklemme der symmetrischen Antenne befindet, eine erste Einrichtung, die mit den Ausgangsklemmen der symmetrischen Antenne verbunden ist, um ein erstes Frequenzsignal aufzunehmen, das durch die symmetrische Antenne aufgefangen wird, und eine zweite Einrichtung, die mit der anderen Endklemme der asymmetrischen Antenne verbunden ist, um ein zweites Frequenzsignal aufzunehmen, das von der asymmetrischen Antenne aufgefangen wird und eine andere Frequenz als das erste Frequenzsignal hat.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben." Es zeigen:

Fig. 1 in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Antennenanlage,

Fig. 2 in einem Schaltbild den Aufbau der Schaltung der in Fig. 1 dargestellten Antennenanlage, und

Fig. 3 in einem Schaltbild ein weiteres Ausführungsbeispiel des Aufbaues der Schaltung der in Fig. 1 dargestellten Antennenanlage.

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Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Antennenanlage umfasst eine symmetrische Antenne 1, beispielsweise eine Rahmenantenne,mit zwei Ausgangsklemmen 2 und 3, die nahe aneinander angeordnet sind. Die symmetrische Antenne weist einen elektrisch neutralen Punkt 4 auf, mit dem eine Endklemme einer Stab- oder Stangenantenne 5 verbunden ist. Die Stabantenne 5 ist eine asymmetrische Antenne. Die Ausgangsklemmen 2 und 3 sind jeweils mit den Eingangsklemmen 6 und 7 einer Impedanzanpassungsschaltung 8 verbunden, die ein asymmetrisches oder nicht ausgeglichenes Ausgangssignal an ihrer Ausgangsklemme 9 erzeugen kann. Die Impedanzanpassungsschaltung 8 weist eine ausgeglichene oder symmetrische Eingangsimpedanz auf, die über eine erste Steuerspannung V₁ veränderbar ist, die an einer ersten Steuerklemme 10 liegt. Die Eingangsimpedanz sollte gesteuert werden, um eine Impedanzanpassung für ein erstes Frequenzsignal, beispielsweise ein FM-Signal zu bewirken. Eine nicht ausgeglichene oder asymmetrische Ausgangsimpedanz der Impedanzanpassungsschaltung 8 ist über eine zweite Steuerspannung V~ veränderbar, die an einer zweiten Steuerklemme 11 liegt, um eine Impedanzanpassung zwischen der asymmetrischen Ausgangsimpedanz der Impedanzanpassungsschaltung 8 und der asymmetrischen Eingangsimpedanz der nächsten oder folgenden Stufe durchzuführen. Die Ausgangsklemme 9 der Impedanzanpassungsschaltung 8 ist mit einer Eingangsklemme eines ersten asymmetrischen Verstärkers 12 verbunden. Das erste durch den Verstärker 12 verstärkte Frequenzsignal liegt an einer Ausgangsklemme 14 der Antennenanlage. Die andere Endklemme 15 der Stabantenne 5 ist über eine Leitung 16 mit einem zweiten asymmetrischen Verstärker 17 verbunden. Der zweite asymmetrische Verstärker 17 verstärkt ein zweites Frequenzsignal, beispielsweise ein AM-Signal und lässt dieses zur anderen Ausgangsklemme 18 der Antennenanlage durch.

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Es sei im folgenden angenommen, dass ein Strom Iq aufgrund eines Signales niedriger Frequenz, das von der Stabantenne 5 aufgefangen wird, erzeugt wird, der in der Stabantenne 5 fliesst. Der Strom I_Q wird in zwei Ströme I₁ und I2 jeweils geteilt, die durch die Rahmenantenne 1 in entgegengesetzte Richtungen vom neutralen Punkt 4 zu den Ausgangsklemmen 2 und 3 fliessen. Da die Rahmenantenne 1 symmetrisch bezüglich der Stabantenne ist, und die Impedanzanpassungsschaltung 8 eine symmetrische Eingangsimpedanz hat, haben die Ströme I., und I₂ die gleiche Stärke, so dass sich diese Ströme Ii und I2 in der Impedanzanpassungsschaltung 8 aufheben. Die Impedanzanpassungsschaltung 8 erzeugt somit ein hoch-, frequentes Signal an der Ausgangsklemme 9 nur auf einen Strom I- ansprechend, der in eine Richtung durch die Antenne fliesst und durch eine elektromagnetische Welle erzeugt wird, die durch die Antenne 1 aufgefangen wird- Andererseits wird der Strom I_Q durch den Verstärker 17 verstärkt, der daraufhin . das zweite Frequenzsignal an der Ausgangsklemme 18 erzeugt.

Wenn das zweite Frequenzsignal ein AM-Signal, d.h. ein Mittelwellensignal ist, ist die Stabantenne 5 zu kurz, um die Impedanzanpassung bei dem Mittelwellensignal auszuführen. Es ist daher in der Praxis notwendig, einen Verstärker mit einer hohen Eingangsinduktivität, aber kleinen Eingangskapazität als Verstärker 17 zu verwenden, da die Stabantenne 5 gegenüber einem Mittelwellensignal kapazitiv ist.

In Fig. 2 ist der Schaltungsaufbau der Impedanzanpassungsschaltung 8 und der Verstärker 12 und 17 dargestellt. Die Impedanzanpassungsschaltung 8 weist einen Impedanzanpassungstransformator T mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung auf. Die Endklemmen der Primärwicklung stehen jeweils über

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Kondensatoren C₁ und C₂ mit den Ausgangsklemmen 2 und 3 der symmetrischen Antennen 1 in Verbindung. Zwei Varaktordioden D., und D₂ sind jeweils an ihren Anoden mit den Ausgangsklemmen 2 und 3 der Antenne 1 und an ihren Kathoden miteinander verbunden. Die Kondensatoren C, und C₂ und die Varaktordioden D., und D₂ bilden eine symmetrische Schaltung variabler Reaktanz. Die Reaktanzen der Varaktordioden D-] und D₂ werden über die Steuerspannung V-] gesteuert, die über die Steuerklemme 10 und ein Tiefpassfilter aus einem Kondensator C^ und einem Widerstand R-j an den Kathoden der Varaktordioden D₁ und D₂ liegt. Die Anoden der. Varaktordioden D₁ und D₂ liegen Gleichstrom-gekoppelt über die Antenne 1 und eine Eingangsimpedanzschaltung des Verstärkers 17 an Masse. Die Sekundärwicklung des Transformators T ist mit einer asymmetrischen Schaltung variabler Reaktanz verbunden, die von einer Varaktordiode D^, deren Anode an einem Ende der Sekundärwicklung liegt, und einem Kondensator C₃ gebildet ist, der zwischen die Kathode der Varaktordiode Do und das andere Ende der Sekundärwicklung geschaltet ist. Das andere Ende der Sekundärwicklung liegt an Masse. Die zweite Steuerspannung liegt über die zweite Steuerklemme 11 an der Kathode der Varaktordiode D-., die eine der Steuerspannung V₂ entsprechende Reaktanz hat. Der erste asymmetrische Verstärker 12 enthält einen Doppelgatefeldeffekt-MOS-Transistor Q₁, dessen erstes Gate mit einem Ende der Sekundärwicklung des Transformators T₂ verbunden ist und dessen zweites Gate über eine Vorspannungsquelle V^ vorgespannt ist. Die Source des Transistors Q₁ ist über einen Sourcewiderstand R₂ und einen Nebenschlusskondensator C₅ mit Masse verbunden. Der Drain des Transistors Q₁ liegt über einen Drainwiderstand R₃ an einer Spannungsquelle +Vcc. Der Drain des Transistors Q₁ ist mit der Ausgangsklemme 14 verbunden.

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Der zweite asymmetrische Verstärker 17 enthält einen Unijunktionfeldeffekttransistor Q₂, dessen Gate an der Ausgangsklemme 15 der Stabantenne 5 über die Leitung 16 liegt. Ein Induktanzelement L.. schliesst die Gate- und Sourceanschlüsse des Feldeffekttransistors Q₂ neben. Die Source des Transistors Q₂ liegt an Masse. Der Drain des Transistors Q₂ ist über einen Drainwiderstand Rg mit der Spannungsquelle +Vcc und weiterhin mit der Ausgangsklemme 18 verbunden. Das Element L- bewirkt die Impedanzanpassung bei der Stabantenne 5 und liefert gleichfalls eine Gleichstromkopplung zwischen der Endklemme der Stabantenne 5 und Masse, um das Massepotential über die Antennen 1 und 5 an die Anoden der Varaktordioden D₁ und D₂ zu legen. Das Element L₁ kann durch einen Widerstand mit hohem Widerstandswert ersetzt werden, falls das bevorzugt ist.

Der Widerstand R₁ sollte einen relativ grossen Widerstandswert haben, während die Kondensatoren C₁ und C2 relativ kleine Kapazitäten haben sollten, so dass die Endklemmen 2 und 3 der Rahmenantenne 1 in Hinblick auf Mittelwellensignale gegenüber der Masse isoliert sind.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel· der erfindungsgemässen Antennenanlage dargestellt, das denselben Aufbau wie die in Fig. 2 dargestellten Anlage mit der Ausnahme hat, dass ein induktives Element L₂ zwischen dem elektrisch neutralen Punkt 4 und dem Ende 19 der Stabantenne 5 liegt. Das Ende 19 der Stabantenne 5 ist somit mit dem neutralen Punkt 4 gleichstromgekoppelt, jedoch bezüglich hoher Frequenzen gegenüber dem neutralen Punkt 4 isoliert.

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Bei einer derartigen Anordnung kann die Stabantenne gegenüber einem hochfrequenten Rauschen, das von der Rahmenantenne 1 aufgefangen wird, isoliert oder geschützt werden. Wenn die Antennenanlage bei einem Kraftfahrzeug verwandt wird, liegt an der Rahmenantenne 1 ein hoher Pegel eines hochfrequenten Rauschens, das von den Zündungen der Maschine des Fahrzeuges kommt. Es ist daher ersichtlich, dass die in Fig. 3 dargestellte Antennenanlage sich insbesondere für AM/FM-Empfänger eignet, die in ein Kraftfahrzeug eingebaut sind.

Wenn die Antennenanlage eine Vielzahl von Richtwirkungen mit verschiedenen Richtungen maximaler Empfindlichkeit haben soll, kann eine zusätzliche Rahmenantenne derart vorgesehen sein, dass sich beide Rahmenantennen an ihren elektrisch neutralen Punkten kreuzen und mit ihren Ausgangsklemmen nahe aneinander angeordnet sind. Eine derartige Antennenanlage eignet sich insbesondere dafür, das sog. Mehrwegerauschen zu vermeiden, indem die Rahmenantennen wahlweise benutzt werden.

Aus dem Obigen ist ersichtlich, dass die erfindungsgemässe Antennenanlage zwei verschiedene Arten von Antennen aufweist, die in einem Stück, jedoch elektrisch voneinander isoliert für zwei verschiedene Frequenzbänder, beispielsweise für die FM/AM-Frequenzbänder vorgesehen sind. Die erfindungsgemässe Antennenanlage hat daher einen kompakten Aufbau, obwohl sie sich dazu eignet, Signale aus zwei verschiedenen Frequenzbändern zu empfangen.

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-U-

Leerseite

Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsbenger ^H U Dipi.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

Case: FPG01-8104

Pioneer Electronic Corporation, Tokyo, Japan

Antennenanlage

PATENTANSPRÜCHE

1 .J Antennenanlage, gekennzeichnet durch wenigstens eine symmetrische Antenne mit einem elektrisch neutralen Punkt und zwei Ausgangsklemmen, die nahe aneinander angeordnet sind, wenigstens eine asymmetrische Antenne, deren eine Endklemme elektrisch mit dem elektrisch neutralen Punkt der symmetrischen Antenne gekoppelt ist und deren andere Endklemme nahe an den Ausgangsklemmen der symmetrischen Antenne angeordnet ist, eine erste Einrichtung, die mit den Ausgangsklemmen der symmetrischen Antenne verbunden ist, um ein erstes Frequenzsignal aufzunehmen, das von der symmetrischen Antenne aufgefangen wird,und eine zweite Einrichtung, die mit der anderen Endklemme der asymmetrischen

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Antenne verbunden ist, um ein zweites Frequenzsignal aufzunehmen, das von der asymmetrischen Antenne aufgefangen wird und das eine andere Frequenz als das erste Frequenz-

j signal hat
2. Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, dass das erste Frequenzsignal eine höhere Frequenz als das zweite Frequenzsignal hat.
3. Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, dass das erste Frequenzsignal ein Ultrakurzwellensignal ist und dass das zweite Frequenzsignal ein Mittelwellensignal ist.
4. Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, dass die symmetrische Antenne eine Rahmenantenne ist.

j
5. Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η

zeichnet
Stabantenne ist.

j zeichnet, dass die asymmetrische Antenne eine
6. Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ■ zeichnet , dass eine Endklemme der asymmetrischen Antenne über ein Induktan^lement mit dem elektrisch neutralen Punkt der symmetrischen Antenne verbunden ist.
7. Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die erste Einrichtung eine Impedanzanpassungsschaltung, deren Eingangsklemmen jeweils mit den Ausgangsklemmen der symmetrischen Antenne verbunden sind, und einen ersten Verstärker aufweist, dessen Eingang mit

] der Ausgangsklemme der Impedanzanpassungsschaltung verbunden

S ist.

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8. Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einrichtung einen zweiten Verstärker aufweist, dessen Eingangsklemme mit der anderen Endklemme der asymmetrischen Antenne verbunden ist.
9. j Antennenanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Impedanzanpassungsschaltung einen Impedanzanpassungstransformator mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung, eine symmetrische Schaltung variabler Reaktanz, die zwischen die Ausgangsklemme der symmetrischen Antenne und die beiden Endanschlüsse der Primärwicklung geschaltet ist und parallel zwei Reaktanzen aufweist, die mit einer ersten Steuerspannung variabel sind, und eine asymmetrische Schaltung variabler Reaktanz aufweist, die zwischen die beiden Endanschlüsse der Sekundärwicklung und den Eingang des ersten Verstärkers geschaltet ist und eine mit einer zweiten Steuerspannung variable Reaktanz aufweist.
10. Antennenanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass die symmetrische Schaltung variabler Reaktanz zwei Varaktordioden, die an ihren Kathoden miteinander verbunden sind und an ihren Anoden jeweils über zwei Kondensatoren mit den beiden Anschlüssen der Primärwicklung verbunden sind, und ein Tiefpassfilter aufweist, das die erste Spannung zu den Kathoden der Varaktordioden hindurchlässt.
11. Antennenanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass die asymmetrische Schaltung variabler Reaktanz eine Reihenschaltung aus einem Kondensator und einer Varaktordiode aufweist, die zwischen den beiden Anschlüssen der Sekundärwicklung liegt, wobei die zweite Steuerschaltung dem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator und der Varaktordiode aufgeprägt wird und einer der An-

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Schlüsse der Sekundärwicklung auf einem Vergleichspotential gehalten wird.
12. Antennenanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einrichtung ein Element hoher induktanz, das die andere Endklemme der asymmetrischen Antenne mit einem Punkt verbindet, an dem eine Vergleichsspannung liegt, um die andere Endklemme der asymmetrischen Antenne mit diesem Punkt gleichstromzukoppeln, während das zweite Frequenzsignal blockiert wird, und einen zweiten Verstärker aufweist, der mit seiner Eingangsklemme mit der anderen Endklemme der asymmetrischen Antenne verbunden ist.
13. Antennenanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass der zweite Verstärker eine hohe Eingangsimpedanz hat, um im wesentlichen zu verhindern, dass ein Gleichstrom durch seine Eingangsklemme fliesst.
14. Antennenanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , dass der zweite Verstärker aus einem Feldeffekttransistor besteht, dessen Basis mit der anderen Endklemme der asymmetrischen Antenne verbunden ist.
15. Antennenanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass das Element hoher Induktanz eine 'Induktivitätsspule ist.
16. Antennenanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass das Element hoher Induktanz ein Widerstand mit einem hohen Widerstandswert ist.

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