DE3586938T2

DE3586938T2 - Fahrzeugantennensystem.

Info

Publication number: DE3586938T2
Application number: DE8585307836T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kondo; Junzo Ohe
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-10-29
Filing date: 1985-10-29
Publication date: 1993-07-15
Anticipated expiration: 2005-10-30
Also published as: CA1245757A; ATE84171T1; EP0180462A3; DE3586938D1; EP0180462A2; DK495785D0; DK495785A; US4804966A; EP0180462B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Antennensysteme für Kraftfahrzeuge, die leistungsfähig durch die Fahrzeugkarosserie empfangene Rundfunkwellen erfassen und die erfaßten Signale zu verschiedenen, in die Fahrzeugkarosserie eingebauten Empfängern übertragen können.
In modernen Kraftfahrzeugen ist es wesentlich, Antennensysteme zum eindeutigen Empfangen von verschiedenen Programm- Ausstrahlungswellen (Radio und TV) oder Nachrichten-übermittlungswellen (Autotelefon u. dgl.) an ihren eingebauten Empfängern zu haben. Darüber hinaus sind derartige Antennensysteme auch bedeutungsvoll für z. B. CB-Sende-Empfangsgeräte, die imstande sind, die Übertragung sowie den Empfang von Wellensignalen zwischen dem Kraftfahrzeug und anderen Stationen zu bewirken.
Im Stand der Technik ist eine Antenne der Stabbauart allgemein bekannt, die von der Fahrzeugkarosserie nach außen ragt und eine gute Empfangsleistung hat.
Eine solche Stabantenne ist jedoch Beschädigungen oder einem Diebstahl ausgesetzt und erzeugt ein unangenehmes Geräusch, wenn ein Automobil, an welchem die Antenne der Stabbauart montiert ist, mit hohen Geschwindigkeiten fährt. Es ist gewünscht worden, solche Antennen der Stabbauart von der Fahrzeugkarosserie zu beseitigen.
In den letzten Jahren hat sich die Anzahl der Frequenzbänder von Radio- oder Nachrichten-übermittlungswellen vermehrt, so daß eine Mehrzahl von Antennensystemen erforderlich ist, die an verschiedene Frenquenzbänder angepaßt sind. Dadurch werden nicht nur ästhetische Konzepte im Äußeren des Fahrzeugs beeinträchtigt, sondern wird auch aufgrund elektrischer Interferenz zwischen den Antennen die Empfangsleistung herabgesetzt.
Es sind gewisse Bemühungen unternommen worden, um die Stabantenne zu beseitigen oder zu verbergen. Eine dieser Bemühungen sieht vor, einen Antennendraht beispielsweise an der Heckscheibe eines Automobils anzubringen.
Es ist ein anderer Vorschlag gemacht worden, wobei am Fahrzeugaufbau durch Funkwellen induzierte Oberflächenströme erfaßt werden. Obwohl es den Anschein hat, daß ein solcher Vorschlag offenbar bezüglich seiner Effizienz positiv und vorteilhaft ist, stellten sich unerwartete sowie unerwünschte Resultate heraus, und dieser Vorschlag wird derzeit im Stand der Technik nicht verwertet.
Es gibt einige Gründe, weshalb am Fahrzeugaufbau durch Funkwellen induzierte Oberflächenströme im allgemeinen nicht genutzt werden. Einer dieser Gründe ist, daß der Pegel der Oberflächenströme nicht so hoch ist, wie erwartet wurde. Der Stand der Technik benutzt in der Hauptsache am Fahrzeugaufbau, und zwar an seiner Dachtafel, induzierte Oberflächenströme. Derartige Oberflächenströme erzeugen ebenfalls einen für eine Verwertung unzureichenden Pegel im Erfassungsausgang.
Der zweite Grund ist, daß in den Oberflächenströmen in einem sehr großen Verhältnis ein Rauschen enthalten ist. Das Rauschen resultiert hauptsächlich von den Zündungs- und Reglersystemen eines Motors und kann deshalb nicht eliminiert werden, falls der Motor nicht stillgesetzt wird.
Die JP-Patentschrift Sho 53-22418 zeigt ein Antennensystem, das an der Fahrzeugkarosserie durch Radiowellen induzierte Ströme benutzt. Das Antennensystem umfaßt eine elektrische Isolierung am Fahrzeugaufbau an einer Stelle, an welcher die Ströme konzentriert fließen. Zwischen den einander entgegengesetzten Enden der elektrischen Isolierung werden die Ströme durch einen Fühler erfaßt. Dieses Antennensystem nach dem Stand der Technik liefert praktische Erfassungssignale, die einen hervorragenden Rauschabstand haben, es erfordert jedoch eine Empfangsvorrichtung, die in einem ausgeschnittenen Teil am Fahrzeugaufbau angeordnet werden muß. Deshalb ist es zur Verwendung in modernen Automobilen, die mittels eines Massenproduktionssystems gefertigt werden, nicht geeignet.
Die JP-Gebrauchsmusterschrift Sho 53-34826 offenbart ein Antennensystem, das eine Empfangsspule enthält, um am Fahrzeugaufbau fließende Ströme an dessen Türpfosten zu erfassen. Ein solches Antennensystem ist von Vorteil insofern, als die Antenne im Fahrzeugaufbau untergebracht ist. Jedoch ist es nicht praktisch, weil die Empfangsspule nahe dem Türpfosten in einer zur Länge des Türpfostens rechtwinkligen Richtung angeordnet werden muß. Ferner liefert eine solche Anordnung keinerlei verwertbaren Antennenausgang.
Wie dem Vorstehenden zu entnehmen ist, bietet der Stand der Technik kein Antennensystem, das eine Empfängerkonstruktion oder -anordnung hat, die leistungsfähig am Fahrzeugaufbau durch Funkwellen induzierte Ströme erfassen und einen verwendbaren Rauschabstand erzielen kann. Vielmehr tendierten verschiedene Versuche zu der Feststellung, daß es unmöglich ist, das Prinzip eines Ströme am Fahrzeugaufbau nutzenden Systems zu verwenden.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Antennensystem für Automobile geringer Größe zu schaffen, das am Fahrzeugaufbau durch Funkwellen induzierte Ströme mit mehr Leistungsfähigkeit erfassen und diese zu in die Fahrzeugkarosserie eingebauten Empfängern übertragen kann.
Die US-A-2575471 beschreibt ein Kraftfahrzeug-Antennensystem, das einen an einem Teil einer Kraftfahrzeugkarosserie montierten Empfänger, um in dem genannten Karosserieteil durch Rundfunk-Hochfrequenzsignale induzierte Hochfrequenz-Oberflächenströme zu erfassen, enthält;
wobei der besagte Empfänger imstande ist, die erwähnten Oberflächenströme mit einer Frequenz oberhalb von 50 MHz, welche einen konzentrierten Fluß längs Randkantenteilen der Kraftfahrzeugkarosserie haben, zu erfassen; und
wobei der besagte Empfänger länglich ist sowie sich längs eines solchen Randkantenteils der Motorhaube oder des Kofferraumdeckels des Kraftfahrzeugs und im wesentlichen parallel zum Rand des Randkantenteils erstreckt.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß:
der besagte Empfänger ein Metallgehäuse mit einer länglichen Öffnung sowie einer innerhalb dieses Gehäuses angeordneten länglichen Schleifenantenne, deren eine längere Seite durch die genannte Öffnung hindurch nach außen freiliegt sowie sich im wesentlichen parallel zu dem erwähnten Rand des Randkantenteils erstreckt, umfaßt; und
der besagte Empfänger an dem genannten Randkantenteil mit der erwähnten Schleifenantenne in einem Abstand von dem erwähnten Rand montiert ist, der geringer als der Abstand ist, welcher durch die Formel
12 · 10&supmin;³ c/f(m)
gegeben ist, in welcher c = der Lichtgewindigkeit und f = der Trägerfrequenz einer zu erfassenden Rundfunkwelle ist.
Die DE-A-1949828 beschreibt ein Fahrzeugantennensystem, das eine nahe einem Blechbauteil, welches einen Teil der Fahrzeugkarosserie bildet, montierte Antenne umfaßt, um in dem genannten Blechbauteil durch Rundfunk-Hochfrequenzsignale induzierte Hochfrequenz-Oberflächenströme zu erfassen. Diese Antenne ist nicht zum Empfang von FM-Signalen geeignet.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung ist, die den wesentlichen Teil der ersten bevorzugten Ausführungsform eines Kraftfahrzeug-Antennensystems gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem darin verwendeten Empfänger in Form einer elektromagnetischen Schleifenantenne des Kopplungstyps, welche fest am Randteil des Kofferraumdeckels des Fahrzeugaufbaus montiert ist, zeigt.
Fig. 2 eine schematische und perspektivische Ansicht ist, die den Einbau des in Figur i dargestellten Empfängers zeigt.
Fig. 3 die Einzelheiten des Einbaus des in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Empfängers verdeutlicht.
Fig. 4 eine Ansicht ist, die den Umriß des Empfängers bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 5 eine perspektivische Darstellung ist, die den Ort eines Empfängers zeigt, der die zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 6 eine Querschnittsdarstellung ist, die den wesentlichen Teil eines an der Motorhaube montierten Empfängers des elektromagnetischen Kopplungstyps, der die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, zeigt.
Fig. 7 den Einbau der Hochfrequenz-Empfängervorrichtung bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verdeutlicht.
Fig. 8 eine Ansicht ist, die den Umriß des Empfängers bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 9 an der Fahrzeugkarosserie B durch externe Wellen W induzierte Oberflächenströme I darstellt.
Fig. 10 eine Sonde, welche in derselben Weise wie der bei der vorliegenden Erfindung verwendete Empfänger konstruiert ist sowie arbeitet, und deren Verarbeitungskreis zeigt, die insgesamt verwendet werden, um die Verteilung von Oberflächenströmen am Fahrzeugaufbau zu bestimmen.
Fig. 11 die elektromagnetische Kopplungsbeziehung zwischen den Oberflächenströmen I und der Schleifenantenne in der Empfangsvorrichtung darstellt.
Fig. 12 ein Diagramm ist, das die Richtungscharakteristik in der in Fig. 11 dargestellten Schleifenantenne zeigt.
Fig. 13 eine Intensitätsverteilung in den Oberflächenströmen zeigt.
Fig. 14 die Ausrichtung der Oberflächenströme zeigt.
Fig. 15, 16 und 17 Kurvenbilder sind, von denen jedes eine Verteilung von Oberflächenströmen längs eines jeden Abschnitts entlang einer in Fig. 13 dargestellten Längsachse zeigt.
Fig. 18 ein Kurvenbild ist, das eine Verteilung von Störströmen längs einer in Fig. 13 dargestellten Querschnittslinie G-H zeigt.
Fig. 19 ein Kurvenbild ist, das eine Verteilung von Störströmen längs eines Abschnitts E-F auf der Längslinie in Fig. 13 darstellt.
Fig. 20 weitere Stellen des Fahrzeugaufbaus zeigt, an denen der Empfänger angeordnet werden kann.
Fig. 21 eine Querschnittsdarstellung ist, die den wesentlichen Teil eines Kraftfahrzeug-Antennensystems zeigt, das die dritte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei der die Gestalt einer Schleifenantenne des elektromagnetischen Kopplungstyps aufweisende Empfänger am Kofferraumdeckel in dessen mittiger Position auf der Seite der Insassenzelle montiert ist.
Fig. 22 eine schematische und perspektivische Darstellung ist, die die Position des in Fig. 21 gezeigten Empfängers verdeutlicht.
Fig. 23 eine schematische Darstellung des Einbaus des Empfängers bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 24 eine Darstellung ist, die den Umriß des Empfängers bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 25 eine schematische perspektivische Darstellung ist, die die Position des Empfängers, der die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet, zeigt.
Fig. 26 eine Querschnittsdarstellung ist, die den wesentlichen Teil des Empfängers des elektromagnetischen Kopplungstyps in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der an der Motorhaube in deren mittiger Position auf der Seite der Insassenzelle angebracht ist, zeigt.
Fig. 27 eine schematische Darstellung ist, die den Einbau des Empfängers bei der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 28 eine Ansicht ist, die den Umriß des Empfängers in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 9-17 wird ein Verfahren zur Erforschung der Verteilung von Hochfrequenzströmen an der Fahrzeugkarosserie, um einen Ort zu bestimmen, an welchem eine Antenne höchst leistungsfähig arbeiten kann, erläutert.
Die Fig. 9 zeigt, daß, wenn externe Wellen W, wie Radiowellen u. dgl., durch die Fahrzeugkarosserie B aus leitfähigem Metallmaterial treten, der Intensität der Wellen entsprechende Oberflächenströme I an der Fahrzeugkarosserie an verschiedenen Orten induziert werden. Die vorliegende Erfindung bezweckt, Wellen, die zu relativ hohen Frequenzbändern oberhalb 50 MHz, wie FM-Bänder, TV-Bänder und andere, gehören, zu verwenden.
Für solche Frequenzbänder wird die Verteilung der an der Fahrzeugkarosserie induzierten Ströme gemessen, um einen Ort zu bestimmen, an welchem die Dichte der Oberflächenströme bei geringerem Rauschen höher ist und an welchem ein Empfänger angeordnet werden soll.
Um die Verteilung der Oberflächenströme zu bestimmen, wird unter Verwendung eines Computers eine Simulierung durchgeführt und auch die Intensität der Ströme an verschiedenen Orten tatsächlich gemessen. Zu diesem Zweck wird eine Sonde verwendet, die in Übereinstimmung mit demselben Prinzip wie bei einem am Fahrzeugaufbau an einer gewünschten Stelle angebrachten Hochfrequenzempfänger arbeitet, wie im folgenden beschrieben wird. Die Sonde wird über die gesamte Fläche der Fahrzeugkarosserie hinweg bewegt, während die Ausrichtung der Sonde an jedem der Orte geändert wird.
Die Fig. 10 zeigt den schematischen Aufbau einer Sonde P, die im wesentlichen in Übereinstimmung mit demselben Prinzip wie bei einem später beschriebenen Hochfrequenzempfänger konstruiert ist. Die Sonde P umfaßt ein Gehäuse 10 aus elektrisch leitfähigem Material und eine Schleifenspule 12, die innerhalb des Gehäuses 10 aufgenommen ist, um gegen unerwünschte externe Wellen geschützt zu sein. Das Gehäuse 10 ist mit einer darin ausgebildeten Öffnung 10a versehen, durch welche hindurch ein Teil der Schleifenspule 12 nach außen exponiert ist. Der exponierte Teil der Schleifenspule 12 wird in nächster Nähe zur Fläche der Fahrzeugkarosserie B angeordnet, um einen durch die Oberflächenströme an der Fahrzeugkarosserie induzierten magnetischen Fluß zu erfassen. Die Schleifenspule 12 ist elektrisch mit dem Gehäuse 10 durch eine Kurzschlußleitung 14 verbunden und hat einen Ausgangsanschluß 16, der mit einer Leiterseele 20 in einem Koaxialkabel 18 in Verbindung ist. Die Schleifenspule 12 enthält auch einen Kondensator 22, um zu bewirken, daß die Frequenz der Schleifenspule 12 mit einer gewünschten, zu messenden Frequenz in Resonanz kommt, um die Leistungsfähigkeit des Empfängers zu steigern.
Wenn die Sonde P entlang der Oberfläche der Fahrzeugkarosserie B bewegt wird, während ihre Ausrichtung an jedem Ort geändert wird, so ist es möglich, die Verteilung und Ausrichtung von an der Oberfläche der Karosserie induzierten Oberflächenströmen exakt zu bestimmen. Der Ausgang der Sonde P wird mittels eines Hochfrequenz-Spannungsverstärkers 24 verstärkt, wobei das verstärkte Ausgangssignal mit Hilfe eines Hochfrequenz-Voltmeters 28 gemessen wird. Die Ausgangsspannung der Schleifenspule wird am Anzeiger des Meßgeräts 26 abgelesen und gleichzeitig durch einen X-Y-Schreiber 28 als ein Signal aufgezeichnet, das verwendet wird, um die Verteilung von Oberflächenströmen am Fahrzeugaufbau zu bestimmen. Der X-Y-Schreiber 28 empfängt ein Signal, das für jeden der verschiedenen Orte an der Karosserie kennzeichnend ist, von einem Potentiometer 30. Auf diese Weise werden die hochfrequenten Oberflächenströme an den jeweiligen Orten an der Fahrzeugkarosserie bestimmt.
Die Fig. 11 zeigt eine Abweichung R zwischen den hochfrequenten Oberflächenströmen I und der Schleifenspule der Sonde. Wie aus dieser Figur zu erkennen ist, kreuzt ein durch die Ströme I induzierter Induktionsfluß Φ die Schleifenspule 12, um eine in der Schleifenspule 12 zu ermittelnde Spannung V zu erzeugen. Wenn R zu Null wird, d. h., daß die Schleifenspule 12 parallel zu den Oberflächenströmen I angeordnet ist, wie in Fig. 12 gezeigt ist, so wird eine maximale Spannung erzeugt. Wenn andererseits die Sonde P an diesem Ort gedreht wird, so kann die Ausrichtung der Oberflächenströme I bei der maximalen Spannung festgesetzt werden.
Die Fig. 13 und 14 zeigen jeweils den Größenwert und die Ausrichtung von an verschiedenen Orten an der Fahrzeugkarosserie durch Wellen, die eine Frequenz von 60 MHz haben, induzierten hochfrequenten Oberflächenströmen, wobei diese Ergebnisse durch Messen mittels der Sonde P und durch Simulierung mittels des Computers erhalten werden. Wie der Fig. 13 zu entnehmen ist, ist die Dichte der Oberflächenströme an oder nahte der Randkante eines jeden der flachen Elemente der Fahrzeugkarosserie höher und am zentralen Teil desselben flachen Elements niedriger.
Aus der Fig. 14 wird deutlich, daß die Oberflächenströme parallel zu jeder der Randkanten am Fahrzeugaufbau fließen, d. h., sich längs jeder der Verbindungen zwischen den flachen Elementen konzentrieren.
Wenn man eine Verteilung von induzierten Oberflächenströmen an jedem Abschnitt längs einer Längsachse, die im wesentlichen durch die Mittelachse der Fahrzeugkarosserie verläuft, wie in Fig. 13 gezeigt ist, untersucht, so werden Verteilungskurven erhalten, wie sie in den Fig. 15-17 dargestellt sind.
Die Fig. 15 zeigt eine Verteilung von Oberflächenströmen am Kofferraumdeckel längs eines Abschnitts A-B auf der Längsachse. Wie dieser Figur zu entnehmen ist, fließen maximale Ströme an den einander entgegengesetzten Enden des Abschnitts A-B, und von diesen entgegengesetzten Enden aus findet eine Abnahme zum mittigen Teil hin statt.
Für den Kofferraumdeckel ist somit als sicher anzunehmen, daß dann, wenn ein Empfänger nahe dessen Randkante angeordnet wird, die Oberflächenströme erfaßt werden können.
Die Fig. 16 zeigt eine Verteilung von Oberflächenströmen am Dach der Fahrzeugkarosserie, während die Fig. 17 eine Verteilung von Oberflächenströmen an der Motorhaube der Karosserie zeigt. Aus diesen Figuren wird deutlich, daß der Größenwert der Oberflächenströme an den einander entgegengesetzten Enden des Daches oder der Motorhaube ein Maximum erreicht und von den entgegengesetzten Enden aus zum mittigen Teil hin abnimmt.
Obwohl für die vorliegende Erfindung die Verwendung eines in nächster Nähe zum Randabschnitt eines Fahrzeugkarosserieelements angeordneten Empfängers, wobei die Länge der Schleifenantenne parallel zum Randabschnitt liegt, beschrieben worden ist, kann die Empfindlichkeit des Empfängers gesteigert werden, indem der Empfänger mit Abstand von der Randkante angeordnet wird, und zwar mit einem Abstand, der von der Trägerfrequenz der zu empfangenden Funkwellen abhängt.
Wenn der Pegel von Oberflächenströmen unterhalb von 6 dB, bei welchem eine gute Empfindlichkeit tatsächlich erreicht werden kann, in Betracht gezogen wird, so ist es erwünscht, den Empfänger im Bereich eines Abstandes von 4,5 cm von der Randkante entfernt anzuordnen, um eine sehr gute Empfindlichkeit zu erzielen.
Aus den Ergebnissen von verschiedenen Versuchen und der Simulierung durch den Computer wurde festgestellt, daß der praktische Abstand des Empfängers von der Randkante der Fahrzeugkarosserie von der Trägerfrequenz der zu empfangenden Funkwellen abhängt. Wenn die Trägerfrequenz größer wird, so wird dieser praktische Abstand vermindert.
Weil der wünschenswerte Abstand des Empfängers von der Randkante eines metallischen Fahrzeugbauteils (4,5 cm für die Trägerfrequenz von 80 MHz) zum Pegel der Trägerfrequenz umgekehrt proportional ist, kann eine bevorzugte Entfernung, innerhalb welcher der Empfänger von der Randkante der Fahrzeugkarosserie beabstandet wird, um eine gute Empfindlichkeit für jede von verschiedenen Trägerfrequenzen zu erhalten, bestimmt werden durch:
12 · 10&supmin;³ c/f(m)
worin c die Lichtgeschwindigkeit und f die Trägerfrequenz einer zu empfangenden Programm-Ausstrahlungswelle ist.
Beispielsweise kann der Empfänger für eine Trägerfrequenz von 100 MHz bevorzugt an einem Karosserieelement an einem Ort angeordnet werden, der von der Randkante des Karosserieelements mit einer Distanz von 3,6 cm beabstandet ist. Wenn die Trägerfrequenz f größer wird, wird sich die Position des Empfängers der Randkante des Fahrzeugkarosserieelements nähern.
Es wird auf die Fig. 1-4 Bezug genommen, die die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei ein Empfänger am Randabschnitt eines Kofferraumdeckels angebracht ist.
Ein Empfänger 32 in Fig. 2 in Form eines Empfängers einer elektromagnetischen Kopplungsbauart hat eine Konstruktion, die derjenigen der Sonde gleichartig ist, welche eine Schleifenspule enthält, die verwendet wird, um die Verteilung von Oberflächenströmen an der Fahrzeugkarosserie zu bestimmen, wie oben beschrieben wurde.
Der Kofferraumdeckel 34 ist an einer Seite durch Scharniere 35 gelenkig mit der Karosserie verbunden.
Die Fig. 1 zeigt die Einzelheiten des am Kofferraumdeckel 34 montierten Empfängers. Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist ein wasserundurchlässiger Dichtungsstreifen 38 zwischen den Kofferraumdeckel 34 und eine hintere Abschlußplatte 36 eingefügt, um zu verhindern, daß irgendwelches äußeres Wasser in das Innere der Fahrzeugkarosserie eindringt.
Zwischen der Heckscheibe 40 und der hinteren Abschlußplatte 36 ist ein luftdichter Dämmstreifen 42 angeordnet, um ein Eindringen von jeglichem äußeren Wasser und jeglichen Geräuschen in das Innere der Fahrzeugkarosserie zu unterbinden. Der untere Rand der Heckscheibe 40 wird in der allgemein bekannten Weise von einem Formteil 44 abgedeckt.
Der Empfänger 32 ist am Randkantenteil des Kofferraumdeckels 34 an einer zur hinteren Abschlußplatte 36 entgegengesetzten Stelle angebracht. Der Empfänger 32 umfaßt eine in ihm enthaltene Schleifenantenne 46, die so angeordnet ist, daß ihre Länge zur Längsachse des Kofferraumdeckels 34 parallel liegt.
Es ist zu bemerken, daß die Schleifenantenne 46 von der Randkante des Kofferraumdeckels 34 einwärts mit einem Abstand entfernt sein soll, der durch 12 · 10&supmin;³ c/f(m) bestimmt ist, z. B. im Bereich von 4,5 cm für eine FM-Funkwelle, die eine Trägerfrequenz von 80 MHz hat. Somit kann die Schleifenantenne 46 sicher und leistungsfähig Oberflächenströme, die konzentriert am Randabschnitt des Kofferraumdeckels 34 fließen, auffangen.
Da die Ausrichtung der Oberflächenströme zur Randkante des Kofferraumdeckels parallel ist, wie der Fig. 14 zu entnehmen ist, soll die Schleifenantenne 46 so angeordnet werden, daß ihre Länge parallel zur Randkante des Kofferraumdeckels 34 verlaufen wird.
Der Empfänger 32 umfaßt ein Gehäuse 48 aus elektrisch leitfähigem Material, welches die erwähnte Schleifenantenne 46 und einen Schaltkreis 50, der einen Vorverstärker und andere Verarbeitungselemente einschließt, enthält. Das Gehäuse 48 ist mit einer dem Kofferraumdeckel 34 zugewandten Öffnung 48a versehen.
Die innerhalb des Gehäuses 48 aufgenommene Schleifenantenne 46 kann somit nur einen durch die hochfrequenten, am Randabschnitt des Kofferraumdeckels 34 fließenden Oberflächenströme induzierten magnetischen Fluß auffangen und eindeutig gegen jeglichen anderen externen magnetischen Fluß durch das Gehäuse 48 geschützt werden.
Die Schleifenantenne 46 ist von der Art einer Antenne mit einer einzigen Windung, die längs des einwärts gebogenen Randabschnitts dem Kofferraumdeckels angebracht ist. Die Schleifenantenne 46 umfaßt eine isolierte Windung, die elektrisch gegenüber dem Kofferraumdeckel 34 isoliert sowie in enger Berührung mit diesem angeordnet ist. Somit kann die Schleifenantenne 46 den durch die Oberflächenströme am Kofferraumdeckel 34 induzierten magnetischen Fluß kreuzen.
Der Schaltkreis 50 wird mit Energie und Signalen zu seiner Regelung durch ein Kabel 52 gespeist. Von der Schleifenantenne 46 erfaßte Hochfrequenzsignale werden durch ein Koaxialkabel 54 nach außen geführt und dann durch eine Schaltung ähnlich derjenigen, die zur Untersuchung der Verteilung der Oberflächenströme verwendet wird, wie oben beschrieben wurde, verarbeitet.
Somit schafft die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Antennensystem für Automobile, das durch die Verwendung eines Empfängers, um hochfrequente Oberflächenströme zu erfassen, an der Innenseite des Kofferraumdeckels der Fahrzeugkarosserie sicher sowie leistungsfähig Funkwellen von hoher Frequenz empfangen kann und kein äußeres, an der Fahrzeugkarosserie vorstehendes Teil hat.
Die Fig. 3 zeigt die Befestigungsanordnung des Empfängers 32 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei zu Teilen der Fig. 1 gleichartige Teile mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind.
Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, sind Haltebügel 56 (von denen nur einer gezeigt ist) an den einander entgegengesetzten Seiten des Gehäuses 48 des Empfängers 32 angebracht. Jeder der Haltebügel 56 wird mit Hilfe von Schrauben 58 an der inneren Platte des Kofferraumdeckels 34 befestigt. Auf diese Weise wird der Empfänger 32 fest an der Innenseite des Kofferraumdeckels 34 montiert.
Eine bevorzugte Form des Empfängers 32 ist in Fig. 4 gezeigt.
Die Fig. 5-8 zeigen die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Empfänger an einer Motorhaube in nächster Nähe zu deren Randkante montiert ist.
In Fig. 6 ist die Motorhaube 60 gelenkig mit der Fahrzeugkarosserie verbunden. Wenn die Motorhaube 60 in ihrer geschlossenen Lage ist, so ist deren. Randkante auf der Seite einer Windschutzscheibe 62 einem vorderen äußeren Spritzblech 64 zugewandt. Die innere Wand des vorderen äußeren Spritzblechs 64 ist mit einem vorderen inneren Spritzblech 66 verbunden. Die Windschutzscheibe 62 ist an dem vorderen äußeren Spritzblech 64 mittels einer Anschlagleiste 68 gehalten. Zwischen der Windschutzscheibe 62 und dem vorderen inneren Spritzblech 66 ist ein Dämmstreifen 70 angeordnet, um das Eindringen von jeglichem äußeren Wasser in das Innere des Fahrzeugaufbaus zu verhindern.
Darüber hinaus ist die untere Kante der Windschutzscheibe 62 in der allgemein bekannten Weise durch ein Formteil 72 abgedeckt.
Der Empfänger 132 der zweiten Ausführungsform hat eine Konstruktion, die zu derjenigen der ersten Ausführungsform gleichartig ist. Insofern werden zu Teilen der ersten Ausführungsform gleichartige Teile mit gleichartigen Bezugszahlen, die um 100 erhöht sind, bezeichnet.
Der Empfänger 132 ist an der Motorhaube 60 an einer Stelle montiert, die von deren Randkante einwärts auf der Seite des vorderen äußeren Spritzblechs 64 mit einer Distanz von 4,5 cm beabstandet ist. Somit kann der Empfänger positiv hochfrequente Oberflächenströme, die im Randteil der Motorhaube fließen, erfassen.
Die Fig. 7 zeigt die Befestigung des Empfängers 132 an der Motorhaube 60. Die Fig. 8 zeigt den Umriß des an der Motorhaube anzubringenden Empfängers. Diese Konstruktion oder Anordnung ist zu derjenigen der ersten Ausführungsform ähnlich und wird nicht weiter erläutert.
Es ist ferner zu bemerken, daß der Empfänger an einer solchen Stelle angeordnet werden soll, daß er nicht die Bewegung von Wischerblättern behindern wird.
Wie vorher beschrieben wurde, ist das Verhältnis eines Rauschens zu hochfrequenten Oberflächenströmen am Fahrzeugaufbau von einem Ort zu einem anderen am Fahrzeugaufbau sehr unterschiedlich. Es ist insofern ersichtlich, daß dann, wenn der Empfänger am Fahrzeugaufbau an einem Ort, der weniger Rauschen aufweist, angeordnet wird, das Antennensystem verbessert werden kann.
Die Diagramme der Fig. 18 und 19 zeigen Messungen, die sich auf die Verteilung von Störströmen beziehen. Die Figur 18 zeigt eine Verteilung von längs einer Querlinie G-H in Fig. 13 gemessenen Störströmen. Wie der Fig. 18 zu entnehmen ist, ist der Pegel der Störströme an den einander entgegengesetzten Seiten oder an der zentralen Position auf der Querlinie niedriger. Es ist deshalb erwünscht, den Empfänger an der Motorhaube an einer der einander entgegengesetzten Seiten oder am mittigen Teil zu montieren.
Die Fig. 19 zeigt eine Verteilung von Störströmen an der Motorhaube längs eines Abschnitts E-F der Längsachse in Fig. 13. Wie dieser Figur zu entnehmen ist, ist der Pegel der Störströme an den entgegengesetzten Enden des Abschnitts E-F minimal.
Die folgenden Orte am Fahrzeugaufbau werden erwünschterweise aus dem Grund gewählt, daß der Pegel der durch Funkwellen induzierten hochfrequenten Oberflächenströme bei niedrigeren Störströmen höher ist:
- vier Ecken der Motorhaube (I, J, K und L in Fig. 20); und
- zentraler Teil der Motorhaube auf der Seite der Insassenzelle (M in Fig. 20).
Obwohl das vorher nicht im einzelnen beschrieben wurde, gilt das ebenfalls für den Kofferraumdeckel des Fahrzeugaufbaus.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 21-24 wird nun die dritte Ausführungsform gezeigt, wobei ein Empfänger am Kofferraumdeckel in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung montiert ist.
Der Empfänger 232 ist von der elektromagnetischen Kopplungsbauart und hat eine Konstruktion, die derjenigen einer Sonde gleichartig ist, welche eine Schleifenspule einschließt, die zur Bestimmung der Verteilung der Oberflächenströme am Fahrzeugaufbau verwendet wird, wie vorher beschrieben wurde.
Der Kofferraumdeckel 234 ist auf einer Seite mit dem Fahrzeugaufbau durch Scharniere 235 gelenkig verbunden.
Die Fig. 21 zeigt die Einzelheiten des Empfängers in der dritten Ausführungsform, der am Kofferraumdeckel 234 montiert ist. Wie der Fig. 21 zu entnehmen ist, ist ein wasserundurchlässiger Dichtungsstreifen 238 zwischen den Kofferraumdeckel 234 und eine hintere Abschlußplatte 236 eingefügt, um das Eindringen von jeglichem äußeren Wasser in das Innere des Fahrzeugaufbaus an einer Heckscheibe 240 zu verhindern.
Zwischen die Heckscheibe 240 und die hintere Abschlußplatte 236 ist ein Dämmstreifen 242 eingesetzt, um ein Eindringen jeglichen äußeren Wassers und jeglichen Geräuschs in das Innere des Fahrzeugaufbaus zu verhindern. Die untere Kante der Heckscheibe 240 ist in der allgemein bekannten Weise durch ein Formteil 244 abgedeckt.
Der Empfänger 232 ist am mittigen, der hinteren Abschlußplatte 236 zugewandten Teil am Kofferraumdeckel 234 benachbart zur Insassenzelle des Fahrzeugaufbaus fest angebracht.
Eine innerhalb des Empfängers enthaltene Schleifenantenne 246 ist so angeordnet, daß deren Länge parallel zur Längsachse des Kofferraumdeckels 234 verläuft.
Ferner ist die Schleifenantenne 246 am Kofferraumdeckel 234 an einer Stelle angeordnet, die von dessen Randkante einwärts mit einem Abstand, der durch 12 · 10&supmin;³ c/f(m) bestimmt ist, entfernt ist, z. B. im Bereich von 4,5 cm für FM-Radiowellen mit einer Trägerfrequenz von 80 MHz. Auf diese Weise schafft die vorliegende Erfindung ein Antennensystem, das eine Schleifenantenne einschließt, die sicher und leistungsfähig am Randteil des Kofferraumdeckels 234 fließende Oberflächenströme auffangen kann.
Der Empfänger 232 umfaßt ein Gehäuse 248 aus elektrisch leitfähigem Material, das die erwähnte Schleifenantenne 246 und einen Schaltkreis 250 enthält, welcher einen Vorverstärker und andere Verarbeitungselemente einschließt. Das Gehäuse 248 ist mit einer dem Kofferraumdeckel 234 zugewandten Öffnung 248a versehen.
Somit kann die innerhalb des Gehäuses 248 aufgenommene Schleifenantenne 246 lediglich einen durch hochfrequente, am Randbereich des Kofferraumdeckels 234 fließende Ströme induzierten magnetischen Fluß auffangen und eindeutig gegen irgendwelchen anderen äußeren Fluß durch das Gehäuse 248 geschützt werden.
Die Schleifenantenne 246 ist von der Bauart mit einer einzigen Windung, die längs des einwärts gebogenen Randes des Kofferraumdeckels 234 angeordnet ist. Die Schleifenantenne 246 wird durch eine Isolierung abgedeckt derart, daß sie elektrisch vom Kofferraumdeckel 234 getrennt und in enger Berührung mit dem Kofferraumdeckel angeordnet werden kann. Als Ergebnis dessen kann ein durch Oberflächenströme induzierter magnetischer Fluß leistungsfähig die Schleifenantenne 242 kreuzen.
Der Schaltkreis 250 empfängt durch ein Kabel 252 Energie sowie Regelsignale. Durch die Schleifenantenne 246 erfaßte hochfrequente Signale werden über ein Koaxialkabel 254 einem Verarbeitungskreis zugeführt, der demjenigen gleichartig ist, welcher zur Bestimmung der Verteilung von Oberflächenströmen verwendet wurde, wie vorher beschrieben wurde.
Die Fig. 23 zeigt die Befestigung des Empfängers 232 am Kofferraumdeckel 234 in der dritten Ausführungsform, wobei zu Teilen, die in Fig. 21 gezeigt sind, gleichartige Teile mit gleichartigen Bezugszahlen bezeichnet sind.
Wie der Fig. 23 zu entnehmen ist, sind Haltebügel 256 (von denen nur einer gezeigt ist) an den einander entgegengesetzten Seiten des Empfängers 232 mittels Schrauben od. dgl. angebracht. Jeder der Haltebügel 256 ist an der Innenwand des Kofferraumdeckels 234 mit Hilfe von Schrauben 258 (von denen nur eine dargestellt ist) befestigt, um den Empfänger 232 an der Innenseite des Kofferraumdeckels 234 zu montieren.
Es wird somit bevorzugt, daß der Empfänger 232 einen solchen Umriß hat, wie in Fig. 24 gezeigt ist.
In den Fig. 25-28 ist die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche einen an einer Motorhaube befestigten Empfänger einschließt.
Wie der Fig. 26 zu entnehmen ist, ist die Motorhaube 260 an einer Seite über Scharniere mit dem Fahrzeugaufbau gelenkig verbunden. Wenn die Motorhaube geschlossen ist, so ist deren Randteil auf der Seite einer Windschutzscheibe 262 einem vorderen äußeren Spritzblech 264 zugewandt. Die Innenwand des vorderen äußeren Spritzblechs 264, die zur Insassenzelle gerichtet ist, ist mit einem vorderen inneren Spritzblech 266 verbunden. Die Windschutzscheibe 262 wird am vorderen äußeren Spritzblech 264 über eine Anschlagleiste 268 gehalten. Zwischen der Windschutzscheibe 262 und dem vorderen inneren Spritzblech 266 ist ein Dämmstreifen 270 angeordnet, um ein Eindringen von jeglichem äußeren Wasser in das Innere des Fahrzeugaufbaus zu verhindern.
Der untere Rand der Windschutzscheibe 262 ist in der allgemein bekannten Weise durch ein Formteil 272 abgedeckt.
Bei der vierten Ausführungsform hat der Empfänger 332 eine Konstruktion, die derjenigen der dritten Ausführungsform gleichartig ist, wobei zu Teilen der dritten Ausführungsform gleichartige Teile mit gleichartigen Bezugszahlen, die jedoch um 100 erhöht sind, bezeichnet sind.
Der Empfänger 332 ist an der Motorhaube 260 an ihrem mittigen, dem vorderen äußeren Spritzblech 264 zugewandten Teil auf der Seite der Insassenzelle im Bereich von 4,5 cm, gemessen nach innen von der Randkante der Motorhaube, montiert. Somit kann das Antennensystem eindeutig hochfrequente Oberflächenströme, die am Randteil der Motorhaube fließen, mit einem geringeren Rauschen erfassen.
Die Fig. 27 zeigt die Montage des Empfängers 332 an der Motorhaube 260 in der vierten Ausführungsform. Die Fig. 28 zeigt den Umriß des an der Motorhaube befestigten Empfängers. Die Befestigungsanordnung ist zu derjenigen der dritten Ausführungsform gleichartig und wird nicht weiter erläutert.
Bei der vierten Ausführungsform ist zu bemerken, daß der Empfänger an einer solchen Stelle angeordnet werden soll, daß die Tätigkeit der Wischerblätter nicht durch die Haltebügel am Empfänger behindert werden wird.
Obwohl die dritte und vierte Ausführungsform mit Bezug auf den Empfänger, der an einem Fahrzeugkarosserieelement an dessen mittigem Teil auf der Seite der Insassenzelle befestigt ist, beschrieben worden sind, kann die Empfangsvorrichtung in gleichartiger Weise an einer der vier Ecken des Fahrzeugkarosserieelements angeordnet werden.

Claims

1. Kraftfahrzeug-Antennensystem, das einen an einem Teil (34, 60, 234, 260) einer Kraftfahrzeugkarosserie montierten Empfänger (32, 132, 232, 332), um in dem genannten Karosserieteil durch Rundfunk-Hochfrequenzsignale induzierte Hochfrequenz-Oberflächenströme zu erfassen, enthält;

wobei der besagte Empfänger (32, 132, 232, 332) imstande ist, die erwähnten Oberflächenströme mit einer Frequenz oberhalb von 50 MHz, welche einen konzentrierten Fluß längs Randkantenteilen der Kraftfahrzeugkarosserie haben, zu erfassen; und

wobei der besagte Empfänger (32, 132, 232, 332) länglich ist sowie sich längs eines solchen Randkantenteils der Motorhaube (60, 260) oder des Koffereraumdeckels (234, 324) des Kraftfahrzeugs und im wesentlichen parallel zum Rand des Randkantenteils erstreckt; dadurch gekennzeichnet, daß:

der besagte Empfänger (32, 132, 232, 332) ein Metallgehäuse (48, 148, 248, 348) mit einer länglichen Öffnung (48a, 248a) sowie einer innerhalb dieses Gehäuses angeordneten länglichen Schleifenantenne (46, 146, 246, 346), deren eine längere Seite durch die genannte Öffnung hindurch nach außen frei liegt sowie sich im wesentlichen parallel zu dem erwähnten Rand des Randkantenteils erstreckt, umfaßt; und

der besagte Empfänger an dem genannten Randkantenteil mit der erwähnten Schleifenantenne (46, 146, 246, 346) in einem Abstand von dem erwähnten Rand montiert ist, der geringer als der Abstand ist, welcher durch die Formel

12 · 10&supmin;³ c/f(m)

gegeben ist, in welcher c = der Lichtgeschwindigkeit und f = der Trägerfrequenz einer zu erfassenden Rundfunkwelle ist.

2. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Empfänger (132, 332) an einem Randkantenteil der Motorhaube (60, 260) benachbart zu einer Ecke dieser montiert ist.

3. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Empfänger (132, 332) an einem Randkantenteil der Motorhaube (60, 260) im wesentlichen mittig auf der Länge deren Seitenkante benachbart zur Insassenzelle des Kraftfahrzeugs montiert ist.

4. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Empfänger (32, 232) an einem Randkantenteil des Kofferraumdeckels (34, 234) im wesentlichen mittig auf der Länge dessen Seitenkante benachbart zur Insassenzelle des Kraftfahrzeugs montiert ist.

5. Antennensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schleifenantenne (46, 146, 246, 346) die Gestalt einer Schleife mit einer einzigen Windung hat, welche von einer elektrischen Isolierung abgedeckt ist, und der besagte Empfänger (32, 132, 232, 332) derart montiert ist, daß die isolierte Schleife mit dem Randkantenteil in Berührung ist.