DE3207898C2 - Antennenanordnung für Fahrzeuge - Google Patents

Antennenanordnung für Fahrzeuge

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Abstract

Eine Antennenanordnung für den LMKU-Rundfunkempfang für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, weist zwei Antennenleiter auf, die auf oder in einer von einem metallischen Rahmen umschlossenen Sichtscheibe angeordnet sind. Der eine Antennenleiter ist im wesentlichen horizontal verlaufend einer Seitenkante der Sichtscheibe folgend angeordnet, der andere im wesentlichen vertikal verlaufend einer anderen Seitenkante der Sichtscheibe folgend. Beide Antennenleiter sind an ihren einander zugekehrten Enden mit einer gemeinsamen Anschlußstelle verbunden, die im zugekehrten Eckbereich der Sichtscheibe liegt. Zur Erzielung weitestgehender Rundstrahlcharakteristik sind die Antennenleiter in ihrer geometrischen Länge besonders bemessen, nämlich der horizontale Antennenleiter (3) nach Gleichung l ↓h = λ a/2 π mit der Bestimmungsgröße a in der Größenordnung von a = 60 ° bis 120 ° im Winkelmaß und der vertikale Antennenleiter (4) unterschiedlich davon nach Gleichung l ↓v = λ b/2 π mit der Bestimmungsgröße b = 30 ° bis 70 ° im Winkelmaß, wobei Winkelmaß ° mit π/180 definiert ist und λ die Wellenlänge der mittleren Betriebsfrequenz des zu empfangenden UKW-Frequenzbereichs bedeutet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennenanordnung für den LMK- und UKW- Rundfunkempfang für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der auf oder in einer von einem metallischen Rahmen umschlossenen Sichtscheibe zwei Antennenleiter angeordnet sind, von denen der eine Antennenleiter in der Nähe und parallel zu einer im wesentlichen horizontalen Seitenkante der Sichtscheibe verlaufend und der andere Antennenleiter in der Nähe und parallel zu einer im wesentlichen vertikalen Seitenkante der Sichtscheibe verlaufend angeordnet ist, und beide Antennenleiter an ihren einander zugekehrten Enden an einer gemeinsamen Verbindungstelle elektrisch leitend verbunden sind, die im zugekehrten Eckbereich der Sichtscheibe liegt, und bei der horizontale Antennenleiter in seiner geometrischen Länge nach der Gleichung &udf53;vu10&udf54;°KI°k°T°Kh°t¤=¤&udf57;°Kl&udf56;¤´¤@W:°Ka°k:2¤&udf57;°Kp&udf56;&udf54;°z&udf53;vu10&udf54;und der vertikale Antennenleiter in seiner geometrischen Länge nach der Gleichung &udf53;vu10&udf54;°KI°k°T°Kv°t¤=¤&udf57;°Kl&udf56;¤´¤@W:°Kb°k:2¤&udf57;°Kp&udf56;&udf54;°z&udf53;vu10&udf54;bemessen sind (λ: Wellenlänge bei einer mittleren Betriebsfrequenz).
  • Derartige Antennenanordnungen haben sich im Vergleich zur sonst üblichen Stabantenne wegen ihrer Unempfindlichkeit gegenüber äußeren Einflüssen bewährt. Bei solchen Antennenanordnungen werden die Antennenleiter entweder in Form von Drähten oder anderen Leiterausbildungen in die Sichtscheibe eingearbeitet, z. B. in Verbundglasscheiben eingelegt, oder es werden in geeigneter Weise die Antennenleiter in Form von Drähten oder bandförmigen Leitern auf die Sichtscheibe aufgeklebt, oder auch auf die Sichtscheibe in geeigneter Weise aufgedruckt. Diese Antennenanordnungen sind für alle Arten von Fahrzeugen geeignet, die Sichtscheiben aufweisen, z. B. für Kraftfahrzeuge, Boote und ähnliche Fahrzeuge.
  • Eine Antennenanordnung der eingangs angegebenen Art ist bekannt aus der Zeitschrift "fuba-SPIEGEL" 1/81, Seite 27. Bei dieser Antennenanordnung weisen die beiden Antennenleiter gleiche Längen auf und erstrecken sich gleichlang parallel zu je einer Seitenkante der Sichtscheibe in vertikaler und horizontaler Richtung. Die elektrischen Bestimmungsgrößen a und b sind daher im Bogenmaß gleich groß bemessen. Für derartige Antennen wird Rundempfangscharakteristik gewünscht. Diese wie auch ähnliche sogenannte Windschutzscheibenantennen besitzen im UKW-Frequenzbereich ein Empfangsminimum bei Null Grad (Sendereinfall von vorne) und ein stark ausgeprägtes Empfangsminimum bei 180 Grad (Sendereinfall von hinten) in der angestrebten Rundempfangscharakteristik. Für den Empfang in Fahrzeugen, die ihre Stellung zum empfangenen Sender ständig ändern, sind derartige ausgeprägte Minima in der Rundempfangscharakteristik von Nachteil. Wünschenswert wäre eine Antennenanordnung, bei der, unabhängig von der Stellung des Fahrzeugs zur einfallenden Wellenfront, eine möglichst weitgehend konstante Spannung an den Empfänger geliefert wird, also eine ideale Rundempfangscharakteristik der Antennenanordnung.
  • Zur Verbesserung der Rundempfangscharakteristik ist es bei einer wesentlich aufwendigeren Kraftfahrzeug-Antennenanordnung gemäß DE-AS 23 01 291 bereits bekannt geworden, dem in der Scheibenmitte angeordneten und im wesentlichen vertikalen ersten Antennenleiter einen zweiten mit hauptsächlich horizontalen Anteilen versehenen Antennenleiter zuzuordnen. Bei dieser Antennenanordnung müssen, zwei auf UKW abgestimmte Antennenleiter vorhanden sein, die mithin eine große räumliche Ausdehnung der Antennenanordnung erfordern. Außerdem muß der horizontale und auf UKW abgestimmte Antennenleiter unsymmetrisch angeordnet bzw. ausgebildet sein. Durch die stets auf der vertikalen Mittellinie der Sichtscheibe liegende Verbindungsstelle zwischen horizontalem und dem ebenfalls auf UKW abgestimmten vertikalen Antennenleiter wird bei dieser Antennenanordnung der horizontale und abgestimmte Antennenleiter mit dem vertikalen Antennenleiter verbunden. Auch deshalb muß der vertikale Antennenleiter bei dieser Antennenanordnung stets in der Mitte der Sichtscheibe angeordnet werden, was zu Sichtbeeinträchtigungen führen kann, insbesondere, da er relativ lang bemessen sein muß, um die Resonanzforderung im UKW-Bereich auch für diesen Antennenleiter erfüllen zu können. Bei der aus "fuba-SPIEGEL 1/81", Seite 27, bekannte Antenne sind Sichtbeeinträchtigungen beseitigt. Ferner ist bei der Antennenanorndung gemäß DE-AS 23 01 291, trotz einer verhältnismäßig aufwendigen Antennenleiterkonfiguration die erzielbare Verringerung der Minima in der Rundempfangscharakteristik noch verhältnismäßig unzureichend. Insbesondere ist das hintere Minimum noch deutlich ausgeprägt, was sich aus Fig. 11 und Spalte 9, Zeile 18, bis Spalte 10, Zeile 2, dieser Veröffentlichung ergibt. Dies Minimum entsteht nach den Ausführungen in dieser Veröffentlichung durch die weitgehende Abdeckung der an der Windschutzscheibe angeordneten Antenne durch die Fahrzeugkarosserie, wenn der Sender von der rückwärtigen Fahrzeugseite her einstrahlt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antennenanordnung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der auf möglichst einfache Weise im UKW-Frequenzbereich auch das ausgeprägte hintere Minimum in der Rundempfangscharakteristik, das durch die Abdeckung der Antenne durch die Fahrzeugkarosserie entsteht, weitgehend zu vermindern und/oder zu egalisieren.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Antennenanordnung der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst.
  • Es hat sich gezeigt, daß allein durch diese erfindungsgemäße Bemessung der geometrischen Längen der beiden winklig zueinander angeordneten Antennenleiter, gemessen von der gemeinsamen Verbindungsstelle bis zum jeweiligen Antennenleiterende, eine außerordentlich weitgehende Verminderung und/oder Egalisierung des hinteren Minimums in der Rundempfangscharakteristik erreicht wird, so daß also die Empfangswirkung der Antennenanordnung im UKW-Bereich weitestgehend richtungsunabhängig ist. Dies wird erreicht bei einer sehr einfachen Antenne, die im Grunde nur ein winklig verlaufender Dipol ist, der aus zwei Antennenleitern mit einer gemeinsamen Verbindungsstelle besteht. Somit benötigt diese Antenne außerdem nur wenig Platz auf der Sichtscheibe, wodurch die Sichtbeeinträchtigung sehr gering wird.
  • Im UKW-Empfangsbereich beträgt die Breite der Sichtscheiben von Kraftfahrzeugen in der Regel etwa eine halbe Wellenlänge, bezogen auf die mittlere Betriebsfrequenz des zu empfangenden UKW-Bereichs. Nach weiteren Erkenntnissen wirkt der die Sichtscheibe umschließende metallische Rahmen im Empfangsfeld ähnlich wie eine an den Enden kurzgeschlossene, nicht abgeschirmte Zweidrahtleitung, wobei sich resonanzartig ein Spannungsmaximum in der Leitungsmitte und ein Strommaximum an den kurzgeschlossenen Enden ausbildet. Im UKW-Bereich wirken beide Antennenleiter zusammen mit dem sie umschließenden metallischen Rahmen als eine auf Resonanz abgestimmte Anordnung, wobei der metallische Rahmen ein Resonanzfeld bildet. Es wird dadurch einerseits optimale Kopplung im UKW-Bereich mit dem umschließenden metallischen Rahmen erreicht, wodurch nicht nur optimale Energieübertragung erfolgt, sondern andererseits vor allem durch die ausgewählte Bemessung der beiden Teilstücke des Antennendipols auch die gewünschte Rundempfangscharakteristik im UKW-Bereich weitestgehend erreicht.
  • Für die Erzeugung der gewünschten Rundempfangscharakteristik hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die elektrische Bestimmungsgröße a des horizontalen Antennenleiters zu etwa 90° und die elektrische Bestimmungsgröße b des vertikalen Antennenleiters zu etwa 45° bemessen sind.
  • Weiterhin hat es sich als für die Erzeugung der Rundempfangscharakteristik günstig erwiesen, wenn die beiden Antennenleiter so angeordnet sind, daß sie mit ihren einander etwa im rechten Winkel zugekehrten Enden im Bereich einer der oberen Ecken der Sichtscheibe, vorzugsweise im Bereich der oberen Ecke an der Beifahrerseite, mit einer gemeinsamen Verbindungsstelle elektrisch leitend verbunden sind. An der gemeinsamen Verbindungsstelle können in üblicher Weise die elektrischen Anschlußelemente in einem Gehäuse angeordnet werden, z. B. in Form eines Verstärkergehäuses, von dem aus dann die jeweiligen Anschlußleitungen in den übrigen Teil des Fahrzeugs geführt werden. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, die Empfangsenergie an jeder anderen Stelle der Antennenleiter abzunehmen, z. B. an einem Endpunkt.
  • In vielen Anwendungsfällen ist es ferner von Vorteil für die gewünschte Erzielung der Rundempfangscharakteristik, wenn der Abstand des horizontalen Antennenleiters von der zugehörigen Seitenkante der Sichtscheibe verschieden ist von dem Abstand des vertikalen Antennenleiters von der zugehörigen Seitenkante der Sichtscheibe. Vorzugsweise sind dabei diese Abstände derart gewählt, daß der horizontale Antennenleiter näher an der zugehörigen Seitenkante der Sichtscheibe angeordnet ist als der vertikale Antennenleiter an seine zugehörigen Seitenkante. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erstgenannte Abstand etwa 6 cm und der zweitgenannte Abstand etwa 8 cm beträgt.
  • Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert:
  • Die Zeichnung zeigt in weitestgehend schematischer Darstellung schaubildlich ein Kraftfahrzeug mit einer Antennenanordnung nach der Erfindung.
  • Eine Sichtscheibe 1, hier die Frontscheibe des Kraftfahrzeuges K, ist in der üblichen Weise von einem metallischen Rahmen 2 umschlossen.
  • Auf oder in der Sichtscheibe 1 sind zwei Antennenleiter angeordnet, und zwar der Antennenleiter 3, der in der Nähe und parallel zu einer im wesentlichen horizontalen Seitenkante 2 a der Sichtscheibe 1 verlaufend angeordnet ist, und der zweite Antennenleiter 4, der in der Nähe und parallel zu einer im wesentlichen vertikalen Seitenkante 2 b verlaufend angeordnet ist. Es ergibt sich also eine angenähert rechtwinklige Anordnung der beiden Antennenleiter 3 und 4 zueinander. Dabei sind beide Antennenleiter 3 und 4 an ihren einander zugekehrten Enden an einer gemeinsamen Verbindungsstelle 5 elektrisch leitend verbunden, wobei diese Verbindungsstelle z. B. auch gleichzeitig die Anschlußstelle für ein Anschlußkabel und/oder für einen Verstärker sein kann. Die Empfangsenergie für den UKW-Bereich und die für den LMK- Bereich wird aus beiden Antennenleitern 3 und 4 an der gewählten Anschlußstelle 5 entnommen. Im Anschluß an die in diesem Ausführungsbeispiel mit der Verbindungsstelle zusammenfallende Anschlußstelle 5 wird die Empfangsenergie in die Frequenzbereiche aufgeteilt, was z. B. in einem aktiven Antennenteil (Verstärker) geschehen kann, und am Ausgang dieses aktiven Antennenteils (Verstärkers) wieder zusammengeführt. Die Anordnung der Antennenleiter 3 und 4 mit dem Zusammenfallen von Verbindungsstelle und Anschlußstelle 5 ist derart gewählt, daß die gemeinsame Anschlußstelle in einem Eckbereich der Sichtscheibe 1 liegt, im dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich der in Fahrtrichtung gesehenen rechten oberen Ecke der Sichtscheibe 1.
  • Erfindungsgemäß sind die Antennenleiter 3 und 4 in ihrer geometrischen Länge jeweils in bestimmter Weise unterschiedlich bemessen, wobei der vertikale Antennenleiter 4 deutlich kürzer ausgebildet ist als der horizontale Antennenleiter 3. Es ist nämlich der horizontale Antennenleiter 3 in seiner geometrischen Länge nach der Gleichung &udf53;vu10&udf54;°KI°k°T°Kh°t¤=¤&udf57;°Kl&udf56;¤´¤@W:°Ka°k:2¤&udf57;°Kp&udf56;&udf54;°z&udf53;vu10&udf54;mit der elektrischen Bestimmungsgröße a in der Größenordnung von a=60° bis 120° im Bogenmaß bemessen. Deutlich kürzer dagegen, wie es in der Zeichnung angedeutet ist, ist der vertikale Antennenleiter 4 in seiner geometrischen Länge, bemessen nach der Gleichung &udf53;vu10&udf54;°KI°k°T°Kv°t¤=¤&udf57;°Kl&udf56;¤´¤@W:°Kb°k:2¤&udf57;°Kp&udf56;&udf54;°z&udf53;vu10&udf54;mit der elektrischen Bestimmungsgröße b in der Größenordnung von b=30° bis 70° im Bogenmaß. Dabei bedeutet λ die Wellenlänge der mittleren Betriebsfrequenz des zu empfangenden UKW-Frequenzbereichs.
  • Eine besonders günstige Rundempfangscharakteristik für den UKW-Frequenzbereich erhält man, wie in den Grundproportionen in der Zeichnung dargestellt ist, wenn die elektrische Bestimmungsgröße a des horizontalen Antennenleiters 3 zu 90° und die elektrische Bestimmungsgröße b des vertikalen Antennenleiters 4 zu 45° bemessen sind. Die elektrischen Bestimmungsgrößen a und b sind in die Gleichung für I h und I v in dem entsprechenden Bogenmaß einzusetzen, im Fall der elektrischen Bestimmungsgröße a von 90° also mit π/2 und im Fall der elektrischen Bestimmungsgröße b zu 45° mit π/4.
  • Innerhalb der erfindungsgemäß eingeführten Bemessungsregeln nach den angegebenen Gleichungen für die beiden Bestimmungsgrößen a und b lassen sich für die jeweiligen Proportionen der Sichtscheibe und des umschließenden Rahmens die jeweils optimalen Antennenleiterlängen bestimmen und in der Gesamtkonfiguration auf oder in der Sichtscheibe anbringen.
  • Für die Erzeugung der gewünschten Rundempfangscharakteristik ist es besonders förderlich, wenn der Abstand des horizontalen Antennenleiters 3 von seiner zugehörigen Seitenkante 2 a der Sichtscheibe 1 verschieden, nämlich vorzugsweise geringer bemessen ist als der Abstand des vertikalen Antennenleiters 4 von seiner zugehörigen Seitenkante 2 b der Sichtscheibe 1. So ist es für eine Reihe von Gesamtkonfigurationen der Antennenanordnung zweckmäßig, wenn der horizontale Antennenleiter 3 einen Abstand von etwa 6 cm von seiner Seitenkante 2 a und der vertikale Antennenleiter 4 einen größeren Abstand von etwa 8 cm von seiner Seitenkante 2 b aufweist. Dabei sind die Seitenkanten der Sichtscheibe 1, hier die Seitenkanten 2 a und 2 b, als diejenigen Kanten definiert, an die sich der metallische Rahmen 2 anschließt, so daß diese Abstände auch als Abstände vom umschließenden metallischen Rahmen 2 angesehen werden können.

Claims (6)

1. Antennenanordnung für den LMK- und UKW-Rundfunkempfang für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der auf oder in einer von einem metallischen Rahmen umschlossenen Sichtscheibe zwei Antennenleiter angeordnet sind, von denen der eine Antennenleiter in der Nähe und parallel zu einer im wesentlichen horizontalen Seitenkante der Sichtscheibe verlaufend und der andere Antennenleiter in der Nähe und parallel zu einer im wesentlichen vertikalen Seitenkante der Sichtscheibe verlaufend angeordnet ist und beide Antennenleiter an ihren einander zugekehrten Enden mit einer gemeinsamen Verbindungsstelle elektrisch leitend verbunden sind, die im zugekehrten Eckbereich der Sichtscheibe liegt und der horizontale Antennenleiter in seiner geometrischen Länge nach der Gleichung &udf53;vu10&udf54;°KI°k°T°Kh°t¤=¤&udf57;°Kl&udf56;¤´¤@W:°Ka°k:2¤&udf57;°Kp&udf56;&udf54;°z&udf53;vu10&udf54;und der vertikale Antennenleiter in seiner geometrischen Länge nach der Gleichung &udf53;vu10&udf54;°KI°k°T°Kv°t¤=¤&udf57;°Kl&udf56;¤´¤@W:°Kb°k:2¤&udf57;°Kp&udf56;&udf54;°z&udf53;vu10&udf54;bemessen sind, (λ: Wellenlänge bei der mittleren Betriebsfrequenz) dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Bestimmungsgröße a in der Größenordnung von a=60° bis 120° im Bogenmaß und die elektrische Bestimmungsgröße b=30° bis 70° im Bogenmaß so gewählt sind, daß der vertikale Antennenleiter (4) in seiner geometrischen Länge kürzer ist als der horizontale Antennenleiter (3), und daß die Antennenleiter an die Seitenkanten der Sichtscheibe durch Bemessung der Abstände von diesen derart angekoppelt sind, daß sich insgesamt eine möglichst gleichmäßige Rundfunkempfangscharakteristik ergibt.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Bestimmungsgröße a des horizontalen Antennenleiters (3) zu etwa 90° im Bogenmaß und die elektrische Bestimmungsgröße b des vertikalen Antennenleiters (4) zu etwa 45° im Bogenmaß bemessen sind.
3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antennenleiter (3, 4) an der Sichtscheibe (1) so angeordnet sind, daß sie mit ihren einander etwa im rechten Winkel zugekehrten Enden im Bereich einer der oberen Ecken der Sichtscheibe (1), vorzugsweise im Bereich der oberen Ecke an der Beifahrerseite mit einer gemeinsamen Verbindungsstelle elektrisch leitend verbunden sind.
4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des horizontalen Antennenleiters (3) von der zugehörigen Seitenkante (2 a) der Sichtscheibe (1) verschieden ist von dem Abstand des vertikalen Antennenleiters (4) von der zugehörigen Seitenkante (2 b) der Sichtscheibe (1).
5. Antennenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des horizontalen Antennenleiters (3) von der zugehörigen Seitenkante (2 a) der Sichtscheibe (1) geringer gewählt ist als der des vertikalen Antennenleiters (4) von der zugehörigen Seitenkante (2 b) der Sichtscheibe (1).
6. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Antennenleiter (3) einen Abstand von etwa 6 cm von der zugehörigen Seitenkante (2 a) der Sichtscheibe (1) und der vertikale Antennenleiter (4) einen Abstand von etwa 8 cm von der zugehörigen Seitenkante (2 b) der Sichtscheibe (1) aufweisen.
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