DE3619704C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung in der Fenster
scheibe eines Kraftfahrzeugs für den Diversity-Empfang, wie sie im
Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist.
Eine Antennenanordnung dieser Art ist bekannt aus der DE
35 21 732 A1. Die dort in Fig. 8 dargestellte Antennenanordnung
besteht aus zwei Monopolen, deren Antennenleiter von einer unteren
Ecke einer Frontscheibe ausgehen; der eine parallel zum vertikalen
Fensterrahmenteil und vor der Rahmenecke, auf die er zuläuft,
endend, der andere zunächst parallel zum horizontalen Rahmenteil,
um dann in der vertikalen Symmetrieebene der Fensterscheiben nach
oben abzubiegen. Um einen zufriedenstellenden Diversity-Empfang zu
ermöglichen, werden bei dieser bekannten Anordnung noch die
Heckscheibe als Antennenträger und/oder eine hintere Stabantenne
für die Gewinnung von Antennensignalen herangezogen.
Eine weitere Antennenanordnung für Diversity-Empfang in
Kraftfahrzeugen ist aus der DE 32 20 279 A1 bekannt. Die dort
angegebene Anordnung besteht aus zwei Drahtdipolhälften, die
symmetrisch zur vertikalen Symmetrielinie der Fensterscheibe des
Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Damit ist die Antennenanordnung,
bestehend aus der Leiterstruktur und dem umgebenden, leitenden
Fensterrahmen geometrisch symmetrisch und bildet demzufolge
bezüglich der Anschlußpunkte 1a und 1b insgesamt einen Dipol. Die
Empfangsspannung zwischen den Punkten 1a und 1b der symmetrischen
Dipolhälften besitzt eine andere azimutale Richtcharakteristik als
die in der Summe der Einzelspannungen zwischen den Punkten 1a bzw.
1b und dem Symmetriepunkt 3c gebildete Spannung, die somit die
azimutale Richtcharakteristik eines Monopols besitzt, der um seine
vertikale Symmetrieachse gedreht wird.
Es ist bekannt, daß der mobile Empfang durch Reflexion und
Beugung der elektromagnetischen Wellen in der Umgebung des
Fahrzeugs nicht durch den Einfall einer Einzelwelle aus einer
definierten Richtung erfolgt, sondern, daß das Empfangsfeld
statistische Eigenschaften besitzt, die angenähert durch die
bekannten Theorien von Rayleigh und Rice beschrieben werden
können. Die Unterschiedlichkeit der azimutalen Richtdiagramme, die
auf der Messung mit einer einzelnen Welle, wie sie im natürlichen
Gelände am Boden nicht gegeben ist, basieren, läßt keinen
Rückschluß auf die Effektivität der Antennenanordnung im Hinblick
auf Antennendiversity zu. Die in der DE 32 20 279 A1 vorgeschla
gene Anordnung besitzt vielmehr den für den praktischen Einsatz
wesentlichen Nachteil, daß auf Grund der durch die Anwendung eines
Dipols zwangsweise herbeigeführten Symmetrie der Anordnung
bezüglich einer vertikalen Symmetrielinie die Effektivität dieser
Diversityantenne zu gering ist. Diese Effektivität ist durch die
Anzahl der Störungen, die in den Signalen der beiden Spannungen
während der Fahrt gleichzeitig auftreten, bestimmt. Die Effek
tivität ist somit umso größer, je kleiner die Wahrscheinlichkeit
für das gleichzeitige Auftreten von Störungen in den verfügbaren
Empfangssignalen während der Fahrt ist. Je größer die Effektivität
einer Antennenanordnung für Diversityempfang, umso kleiner ist in
der Praxis auch das Störungs-Zeit-Integral, wenn - im Fall des
Selectionsdiversitys - das Diversitysystem in jedem Augenblick
während der Fahrt dasjenige Empfangssignal mit der im Moment
geringsten Störung auswählt. Als allgemein gültiges Maß für die
Effektivität kann somit auch der zeitliche Mittelwert der Störung
dienen, die in dem jeweils zu jedem Zeitpunkt am wenigsten
gestörten Empfangssignal auftritt.
Aus der DE 33 15 458 C2 ist eine aktive Windschutzscheiben
antenne für Kraftfahrzeuge bekannt, die indes nur einen Antennen
leiter besitzt, der bei einer Ausführungsform (Bild 2), ausgehend
von einer unteren Ecke der Windschutzscheibe parallel zu einer
Schmalseite der Scheibe zur oberen Ecke und von dort aus parallel
zum oberen metallischen Rahmen bis zur vertikalen Symmetrielinie
der Scheibe und dann nach unten umknickend entlang dieser
Symmetrielinie bis kurz vor den unteren metallischen Rahmen
verläuft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antennenanordnung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mit der es
möglich ist, mit in einer einzigen Kraftfahrzeugfensterscheibe
angeordneten Antennenleitern die Anzahl der Empfangsstörungen, die
während der Fahrt in allen einzelnen, an den verfügbaren Ausgängen
der Antennenanordnung auftretenden Empfangssignalen gleichzeitig
auftreten, möglichst klein zu halten, und die relativ einfach
sowohl an einfachere als auch an schwierigere Empfangsbedingungen
sowie an geringere und höhere Ansprüche beim mobilen Empfang
angepaßt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß, ausgehend von
einer Antennenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale.
Das Prinzip der Erfindung besteht sonach in der Verbindung einer
besonderen, möglichst viele verschiedene Rahmenteile ausnutzenden
Gestaltung der beiden Antennenleiter mit einem Anschlußnetzwerk,
das aus den von den beiden Antennenleitern gelieferten
Signalspannungen bis zu vier unterschiedliche Empfangsdiagramme an
seinen Ausgängen zu entnehmen gestattet.
Um die Eignung zweier Antennen für Diversityanwendungen
festzustellen, wird nach dem Stand der Technik häufig der
Korrelationsfaktor zwischen dem Signalverhalten der betrachteten
Antennen während der Fahrt (Andersen) oder die Unterschiedlichkeit
der Richtdiagramme, die im Meßfeld ermittelt werden (Bossert),
angesehen. Beide Kriterien sind jedoch keinesfalls hinreichend für
die Beurteilung der Effektivität der Anordnung.
Die Ursache hierfür liegt in der Tatsache begründet, daß zur
Berechnung des Korrelationsfaktors die gesamte Meßzeit heran
gezogen wird. Für die erreichbare Verbesserung des Empfangs durch
ein Diversitysystem entscheiden hingegen nur sehr kurze Zeiträume,
nämlich die Zeiträume, innerhalb deren eine Empfangsstörung auf
einer der Antennen vorliegt. Typische Empfangspegelverläufe von
Einzelantennen zeigen tiefe Einbrüche während der Fahrt. Dies gilt
gleichermaßen für alle bekannten Empfangsstörungen des frequenz
modulierten Rundfunks im Meterwellenbereich wie Aufrauschen,
Mehrwegeverzerrungen, Nachbarkanal- und Gleichkanalstörungen und
Intermodulationsstörungen.
Die Ursachen für die Pegeleinbrüche und die damit einhergehenden
Empfangsstörungen liegen bekanntlich in der vektoriellen Addition
der aus unterschiedlichen Richtungen einfallenden Teilwellen des
zu empfangenden Rundfunksenders am Empfangsort, die sich mit un
terschiedlichen Amplituden, Phasenlagen und Laufzeiten überlagern.
Auch wenn der mittlere Empfangspegel des Nutzsignals deutlich über
dem Eigenrauschpegel des Empfangssystems bzw. über dem mittleren
Störpegel von Nachbar- oder Gleichkanalsignalen liegt, taucht auf
Grund des Pegelhubs des Nutzsignals von typisch 20 bis 30 dB auf
wenige Meter Fahrstrecke dieses in der Praxis häufig unter den
aktuell vorhandenen Störpegel ein mit der Folge erheblicher
Empfangsstörungen.
Im Falle von größeren Laufzeitunterschieden der beteiligten
Teilwellen des Nutzsignals ergeben sich zusätzlich noch Mehrwege
empfangsverzerrungen, weil die Momentanfrequenz dieser einzelnen
Teilwellen unterschiedlich ist mit der Folge von Störfrequenz
hubspitzen, die Spektralanteile beinhalten, die ursprünglich nicht
im Modulationssignal vorhanden waren. Diese Störungen treten
ebenfalls hauptsächtlich in den Pegeleinbrüchen auf.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Antennenanordnung ergeben
sich insbesondere aus folgenden technischen Zusammenhängen:
Die Fensterscheibe bildet bei nicht zu kleinen Abmessungen in
dem in Frage kommenden Frequenzbereich eine Öffnung mit Reso
nanzcharakter. Bezüglich der aus den verschiedenen Richtungen auf
Grund der Mehrwegeausbreitung einfallenden Wellen werden die
verschiedenen Rahmenteile des Fensters unterschiedlich von dem
resultierenden Feld angeregt und liefern somit durch Ankopplung
der beiden Monopole an die verschiedenen Rahmenteile unter
schiedliche Empfangsspannungen. Diese Unterschiedlichkeit bezieht
sich insbesondere auf die Störungen, wie sie z. B. vom Empfang des
UKW-Rundfunks bekannt sind. Dieser Effekt steigert die
Effektivität der Diversityantennenanordnung in hohem Maße. Die
Ausbildung von zwei Monopolen gemäß der Erfindung besitzt den
weiteren Vorteil, sowohl die Ausgangssignale der Einzelmonopole
als auch die Differenz dieser Signale für die Diversity
antennenanordnung auszunutzen. Dies erhöht weiter die Effektivität
des Diversitysystems, da dadurch die Wahrscheinlichkeit für das
Auftreten gleichzeitiger Störungen in allen Signalen entsprechend
reduziert wird. Durch die Unterschiedlichkeit der Ausgangssignale
der Monopole, bedingt durch die Ankopplung der beiden Monopole an
die unterschiedlichen Rahmenteile ist zwangsweise auch das jeweils
gebildete Differenzsignal zwischen den Monopolsignalen sehr
unterschiedlich, insbesondere im Hinblick auf die ausbreitungs
bedingten Störungen. Auf Grund der Unterschiedlichkeit der Mono
polspannungen ist es demzufolge auch möglich, die Summenspannung
der beiden Monopole zusätzlich zur Ergänzung der Diversity
antennenanordnung heranzuziehen.
Besonders vorteilhaft für die Ausnutzung des Erfindungsgedankens
ist ein Winkel zwischen den Schenkeln der Scheiben des
Fensterrahmens von etwa 90 Grad. Jedoch auch bei verhältnismäßig
spitzen Winkeln bis zu 30 Grad und auch bei stumpfen Winkeln bis
zu 150 Grad ist die Verwendung des Erfindungsgedankens
vorteilhaft. Winkel dieses Bereichs sind in der Fahrzeugtechnik
sehr häufig anzutreffen. Mit den dort auftretenden Abmessungen der
Fahrzeuge sind die Vorteile, die mit dieser Antennenanordnung zu
erzielen sind, im Frequenzbereich des UKW-Rundfunks besonders
groß.
Fig. 1 Antennenanordnung nach der Erfindung mit einer Lage der
Anschlußstellen der beiden Antennenleiter und des Anschluß
netzwerkes in einer der unteren Ecken einer Fensterscheibe.
Fig. 2 Weitere vorteilhafte Geometrie der Antennenleiter für
eine Antennenanordnung nach der Erfindung.
Fig. 3 Vorteilhafte Ausgestaltung des Anschlußnetzwerkes für
den Fall zweier Ausgänge am Anschlußnetzwerk mit ausschließlich
passiver Gestaltung des Anschlußnetzwerks.
Fig. 4 Vorteilhafte Ausgestaltung des Anschlußnetzwerkes für
den Fall dreier Ausgänge am Anschlußnetzwerk mit ausschließlich
passiver Gestaltung des Anschlußnetzwerks unter anderem mit einem
Differentialübertragernetzwerk zur Bildung des Differenzsignals
aus den beiden Monopolsignalen.
Fig. 5 Vorteilhafte Ausgestaltung des Anschlußnetzwerkes für
den Fall zweier Ausgänge am Anschlußnetzwerk in der Technik
aktiver Antennen mit zwei verlustarmen Anpassungsschaltungen und
zwei Verstärkerschaltungen.
Fig. 6 Vorteilhafte Ausgestaltung des Anschlußnetzwerkes für
den Fall dreier Ausgänge am Anschlußnetzwerk in der Technik
aktiver Antennen mit zwei verlustarmen Anpassungsschaltungen und
zwei Verstärkerschaltungen und den Verstärkerschaltungen nach
geschaltetem Differentialübertragernetzwerk zur Bildung des Diffe
renzsignals aus den beiden Monopolsignalen.
Fig. 7 Vorteilhafte Ausgestaltung des Anschlußnetzwerkes für
den Fall dreier Ausgänge mit zwei passiven Anpassungsnetzwerken
und einem Differenzverstärker zur Bildung des Differenzsignals aus
den beiden Monopolsignalen.
Fig. 8 Vorteilhafte Ausgestaltung des Anschlußnetzwerkes für
den Fall dreier Ausgänge am Anschlußnetzwerk in der Technik
aktiver Antennen mit zwei verlustarmen Anpassungsschaltungen und
zwei Verstärkerschaltungen, die jeweils getrennte Ausgänge für die
den Monopolen proportionalen Ausgangssignale und für die
Ansteuerung eines Differenzverstärkers zur Bildung des
Differenzsignals der beiden Monopolsignale besitzen.
Im folgenden werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
anhand dieser Figuren näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt das Grundprinzip einer Antennenanordnung nach der
Erfindung. Zwei Antennenleiter 5a und 5b sind auf der Scheibe 1
angeordnet in einer Weise, daß die Anschlußstellen 8a und 8b beide
in der Ecke 3 liegen, in deren Nähe auch das Anschlußnetzwerk 11
angebracht ist. 6a und 6b bezeichnen den jeweiligen Abstand des
Antennenleiters vom metallischen Rahmen 2. Im Bereich der Ecke 3
liegt ebenfalls der gemeinsame Massepunkt 9 für die beiden
Antennenleiter, wodurch zwei Empfangsmonopole definiert sind. Die
Spannung zwischen einem der Anschlußpunkte 8a bzw. 8b und dem
Massepunkt 9 stellt die Eingangsspannung für die Eingangsklemme
10a bzw. 10b des Anschlußnetzwerkes 11 dar. Am Ausgang des
Anschlußnetzwerkes sind mindestens zwei Ausgänge 12a und 12b
vorhanden, an denen Signale verfügbar sind, die den
Monopolspannungen, also der Spannung zwischen dem Anschlußpunkt 8a
und der Masse 9 bzw. dem Anschlußpunkt 8b und der Masse 9
proportional sind. Gegebenenfalls ist ein dritter Ausgang 12c
vorhanden, an dem ein Signal abgegriffen werden kann, das der
komplexen Differenz oder der komplexen Summe der beiden
Monopolspannungen proportional ist.
Im folgenden werden ausschließlich Ausführungsformen von
Antennenanordnungen nach der Erfindung beschrieben, die
gegebenenfalls die Bildung der Differenzspannungen bewirken. Um
die Summenspannung für eine Antennenanordnung nach der Erfindung
zu erhalten, ist in bekannter Weise nur eine Invertierung eines
der Eingangssignale der Schaltung, die die Differenzbildung
bewirkt, erforderlich. Desweiteren ist eine im folgenden nicht
detailliert beschriebene Erweiterung der Erfindung dadurch
möglich, daß neben der Differenzbildung ebenfalls eine Summen
bildung im Anschlußnetzwerk erfolgt, wodurch eine Antennen
anordnung nach der Erfindung dann ein Anschlußnetzwerk 11 mit vier
Ausgängen 12a bis 12d besitzt.
Um eine möglichst hohe Verbesserung der Empfangsqualität im
Diversitysytem zu erreichen, ist es nicht nur erforderlich, daß
sich die Ausgangssignale der verwendeten Antennen im realen
Empfangsfeld möglichst unterschiedlich bezüglich der Empfangs
störungen verhalten, darüber hinaus muß ebenfalls mit jeder
Einzelantenne im Mittel ein möglichst hoher Signal-Störabstand
erreicht sein. Bekanntlich hängt die an den Anschlußpunkten 8a und
8b verfügbare Signalleistung von der Geometrie des Antennenleiters
auf bzw. in der Scheibe ab, da die Geometrie die Art und das
Ausmaß der Ankopplung an die Signalströme in den Rahmenseiten
beeinflußt.
Um die optimale Geometrie der Leiteranordnung auf der Scheibe
für Anordnungen nach der Erfindung zu ermitteln, sind statistisch
arbeitende Meßverfahren erforderlich, die die mittlere verfügbare
Signalleistung der zu optimierenden Struktur in Relation zu einer
Referenzantenne zu ermitteln erlauben. Derartige Meßverfahren sind
bekannt und mehrfach beschrieben worden.
Derartige Messungen zeigen, daß bei Variation des Abstands 6 der
Leiter zum Rahmen zwischen 1 cm und 7 cm ausreichend gute
Empfangsleistungen erreicht werden, wobei in der Regel eine
Vergrößerung des Abstands über 5 cm hinaus keine für die Praxis
bedeutsame Verbesserung mehr bewirkt und im Interesse einer
möglichst unauffälligen Struktur daher häufig ein Wert von 5 cm
für die Abmessung 6 gewählt werden kann.
Bei manchen Fahrzeugen ist im Bereich der Frontscheibe durch
Störungen, die auf die Fahrzeugaggregate, die in der Regel
ebenfalls im Frontbereich in der Nähe des Motors angebracht sind,
zurückgehen, ein unzulässig hoher Störpegel vorhanden, so daß es
nicht sinnvoll ist, Antennenstrukturen in diese Scheibe
einzubringen.
In derartigen Fällen wird vorteilhaft die Antennenanordnung nach
der Erfindung in der Heckscheibe angebracht, die bezüglich des
Störniveaus in der Regel deutlich günstiger ist. Häufig ist auch
bei Anwesenheit eines Heizfeldes in der Heckscheibe ein
ausreichend breiter Streifen vorhanden, der nicht vom Heizfeld
bedeckt ist, so daß genügend Raum für die Anordnung nach der
Erfindung bleibt.
Ist auch dies wegen eines nahezu die gesamte Fensterfläche
bedeckenden Heizfeldes nicht möglich oder soll, z. B. im Falle
einer beweglichen Heckklappe mit Fenster, die Durchführung der
Anschlußleitungen zur Diversityeinheit durch die Heckklappen
scharniere vermieden werden, kann die Antennenanordnung nach der
Erfindung in eine der feststehenden Seitenscheiben eines Fahrzeugs
eingebracht werden.
Es eignen sich die bei Kleinbussen bzw. Großraum-PKW′s vorhan
denen, in der Regel nahezu rechteckförmigen oder trapezförmigen
und nahezu senkrecht stehenden Seitenscheiben hervorragend für den
Einbau von Antennenanordnungen nach der Erfindung.
Im Beispiel der Fig. 1 ist die Ecke 3 eine der beiden unteren
Ecken der Scheibe. Im Falle der Frontscheibe kann das Anschluß
netzwerk vorteilhaft im Bereich der Armaturenbretts untergebracht
werden, wodurch sich eine besonders einfache Verlegung der
Anschlußleitungen zur Diversityeinheit ergibt.
In diesem Beispiel verläuft der eine Antennenleiter 5a von der
Anschlußstelle 8a parallel zum Rahmenteil 13a im wesentlichen nach
oben, dann nach einem Knick parallel zum Rahmenteil 13b horizontal
bis zur Scheibenmitte, knickt dann nach unten ab und verläuft dann
nach unten längs der Symmetrieachse 14 der Scheibe. Dieser Leiter
endet im Abstand 15 zum zweiten Antennenleiter 5b, der horizontal
parallel zum Rahmenteil 13c geführt ist und dessen Länge kürzer
als die gesamte Länge dieses Rahmenteils ist.
Die Struktur des Antennenleiters 5a stellt eine an sich bekannte
Struktur für eine Einzelantenne dar, wobei die Optimierung der
Empfangsleistung u. a. durch den Abstand des Endes des Drahts zum
unteren Rahmenteil 13c erfolgt. Im Falle einer Anordnung nach der
vorliegenden Erfindung ist, um keine unzulässige Beeinflussung zum
Antennenleiter 5b zu erhalten, eine Überschneidung der Leiter
unbedingt zu vermeiden, was durch einen Sicherheitsabstand von
wenigstens 2 cm für die Entfernung 15 erreicht werden kann.
Darüber hinaus kann auch eine größere Entfernung sinnvoll sein, um
mit Sicherheit keine identischen Feldkomponenten auf die beiden
Antennenleiter einzukoppeln, was sich zwangsweise ergäbe, wenn die
Strukturen durch den gleichen Bereich der Scheibe geführt sind.
In der Praxis stellt sich, wie Messungen zeigen, in der Regel
heraus, daß die Abmessung 15 zwischen 2 cm und etwa 15 cm optimal
ist, wenn ebenfalls die Leistungsfähigkeit der Antennenstruktur
des Leiters 5a mitberücksichtigt wird.
In manchen Fahrzeugen ist es vergleichsweise einfach, das
Anschlußnetzwerk 11 im Fahrzeughimmel unterzubringen, so daß in
derartigen Fällen die Ecke 3 vorteilhaft in einer der beiden
oberen Ecken eines trapezförmigen oder rechteckförmigen Fensters
gewählt wird. Eine derartige Ausführung einer Antennenanordnung
nach der Erfindung zeigt Fig. 2.
Hier ist der Antennenleiter 5a parallel zum horizontalen
Rahmenteil 13b bis in die andere obere Ecke geführt, in der er
nach unten abknickt und parallel zum Rahmenteil 13d verläuft. Die
Länge des Antennenleiters im Bereich des Rahmenteils 13d ist, wie
oben erläutert, im Hinblick auf möglichst große mittlere
verfügbare Signalleistung zu optimieren. Der Antennenleiter 5b
verläuft im Beispiel der Fig. 2 zuerst nach unten parallel zum
Rahmenteil 13a, folgt dann parallel dem Rahmenteil 13c bis zur
Symmetrielinie 14 der Scheibe, knickt dort nach oben ab und
verläuft längs der Symmetrielinie nach oben und endet im Abstand
15 zum Antennenleiter 5a. Hinsichtlich des Abstands 15 gelten die
bei der Beschreibung von Fig. 1 erläuterten Gesichtspunkte analog.
Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung des Netzwerks 11 bei Verwendung
von passiven Bauelementen mit dem Vorteil eines sehr kleinen
Bauelementeaufwands. Die beiden Empfangsspannungen der Monopole an
den Punkten 8a und 8b, jeweils bezogen auf den Massepunkt 9 des
metallischen Rahmens 2, werden den Anschlüssen des Anschluß
netzwerks 11 über die Klemmen 10a bzw. 10b zugeführt. Die Eingänge
der Anpassungsnetzwerke 16a bzw. 16b sind mit den Eingängen 10a
bzw. 10b des Anschlußnetzwerks 11 verbunden. Die Anpassungs
netzwerke 16a bzw. 16b in Fig. 3 haben die Aufgabe, jeweils an den
Ausgängen 12a und 12b der Anpassungsnetzwerke Impedanzanpassung an
die weiterführenden Anschlußleitungen 17a bzw. 17b zu erzeugen.
Hierbei ist darauf zu achten, daß diese Transformation möglichst
ohne Signalleistungsverlust durchgeführt wird. Diese Ausführungs
form des Anschlußnetzwerks eignet sich besonders dann, wenn die
Antennenstrukturen eine hohe verfügbare Signalleistung haben.
Gegebenenfalls können in den Anpassungsnetzwerken des Anschluß
netzwerks 11 die Ein- und Ausgänge direkt verbunden werden, wenn
durch geeignete Wahl der Abstände der Antennenleiter zum Rahmen
und durch geeignete Länge der Antennenleiter Impedanzanpassung an
die weiterführenden Leitungen gegeben ist und die verfügbaren
Leistungen der Antennenstrukturen ausreichend sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Anschlußnetzwerkes
11 mit zwei Eingängen und drei Ausgängen ist in Fig. 4 darge
stellt. Hierbei werden wiederum nur passive Bauelemente im
Anschlußnetzwerk verwendet. Die Spannungen der Empfangsmonopole
werden über die verlustarmen Anpassungsnetzwerke 16a bzw. 16b den
Eingängen eines verlustarmen Differentialübertragernetzwerkes 18
zugeführt. Dieses Netzwerk besitzt drei Ausgänge. In ihm enthalten
ist neben verlustarmen passiven Blindelementen eine
Differentialübertragerschaltung mit hoher Entkopplung. Die
Ausgänge des Netzwerks 18 sind mit den Ausgängen des
Anschlußnetzwerks 11 verbunden. Zwei der Ausgänge des Netzwerks 18
führen jeweils den beiden Monopolspannungen proportionale
Spannungen und am dritten Ausgang des Netzwerks 18 liegt eine
Spannung, die der Differenzspannung der beiden Monopolspannungen
nach Betrag und Phase entspricht und durch eine
Differentialübertragerschaltung mit hoher Entkopplung zu den
beiden anderen Ausgängen gebildet wird. Eine geeignete Gestaltung
der Anpassungsnetzwerke 16a und 16b sowie der passiven
Blindelemente des Netzwerks 18 erzeugt jeweils Impedanzanpassung
an den drei Ausgängen des Anschlußnetzwerks 11 an die
weiterführenden Anschlußleitungen. Auf diese Weise wird mit
geringem Aufwand ein weiteres Antennensignal erzeugt, das sich
sehr unterschiedlich zu den Monopolsignalen verhält, insbesondere
im Hinblick auf Empfangsstörungen.
Eine aktive Ausgestaltung des Anschlußnetzwerks 11, wie sie in
Fig. 5 gezeigt ist, ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die
verfügbare Signalleistung der Antennenstrukturen gering ist. An
sich bekannte Antennenverstärkerschaltungen 20a bzw. 20b werden
über verlustarme Anpassungsschaltungen 16a bzw. 16b angesteuert.
Die Auslegung der Anpassungsschaltungen hat dabei so zu erfolgen,
daß durch die Antennenverstärkerschaltungen eine Erhöhung des
Signalstörabstands ermöglicht wird. Ein Vorteil dieser Ausfüh
rungsform der Erfindung besteht darin, daß durch die Anpas
sungsschaltung Rauschanpassung an den Antennenverstärker erzielt
werden kann und sich somit ein optimales Signalrauschverhältnis
einstellt. Ein weiterer Vorteil bei dieser Ausführung der
Erfindung besteht in der in der Regel einfachen Realisierbarkeit
der Impedanzanpassung an die weiterführenden Leitungen. Des
weiteren erhält man eine hohe Entkopplung zwischen den Ein- und
Ausgängen des Anschlußnetzwerks 11.
In Fig. 6 ist wiederum ein Netzwerk 18, wie bereits in Fig. 4
beschrieben, in das Anschlußnetzwerk 11 eingebracht. Dieses
Netzwerk mit dem darin befindlichen Differentialübertrager erzeugt
ein weiteres Antennensignal, das bezüglich des Störabstandes
ähnlich dem der Monopolsignale ist, sich aber im Hinblick auf
ausbreitungsbedingte Störungen sehr unterschiedlich verhält. Die
Impedanzanpassung an die weiterführenden Leitungen erfolgt in der
gleichen Weise wie in Fig. 4 beschrieben.
Fig. 8 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der
Erfindung. Im Gegensatz zu Fig. 6 erfolgt jetzt die Differenz
signalbildung über einen weiteren Verstärker 21. Dadurch erreicht
man eine besonders hohe Entkopplung der drei Antennensignale am
Ausgang des Anschlußnetzwerks 11. Auch unter Kostenaspekten ist in
manchen Fällen eine aktive Erzeugung des Differenzsignals gün
stiger, da in der Regel Übertrager teurer sind. In Fig. 8 werden
die beiden Ausgänge der Antennenverstärker 20a und 20b, die den
Monopolspannungen proportionale Spannungen liefern, auf die Ein
gänge einer Differenzverstärkerschaltung 21 gegeben.
Im Falle der passiven Weiterleitung der Monopolsignale durch die
Anpassungsnetzwerke 16a und 16b werden die Eingänge des
Differenzverstärkers 21 an die Ausgänge der Anpassungsnetzwerke
16a und 16b geschaltet. Der Ausgang des Differenzverstärkers 21
ist an die Impedanz der weiterführenden Leitung 17c angepaßt (sh.
Fig. 7).
Claims (12)
1. Antennenanordnung in der Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges
für den Diversity-Empfang, wobei die nahezu trapezförmige
Fensterscheibe von einem metallischen Rahmen umgeben ist, der
mindestens zwei angenähert geradlinige Seiten besitzt, die in
einer Ecke des Rahmens unter einem eingeschlossenen Winkel von
30-150 Grad zusammengeführt sind, wobei in der Nähe dieser Ecke
die Anschlußstellen zweier Antennenleiter liegen, die jeweils mit
einem benachbarten Anschluß am metallischen Rahmen einen ersten
bzw. einen zweiten Empfangsmonopol mit einem ersten bzw. einem
zweiten Monopolanschluß bilden, und wobei die beiden
Antennenleiter ausgehend von der Anschlußstelle parallel zu je
einer der beiden unmittelbar an die Ecke anschließenden Seiten,
im Abstand von dieser, geführt sind, der erste parallel zum
vertikalen Rahmenteil und der zweite parallel zum horizontalen
Rahmenteil,
dadurch gekennzeichnet, daß
der parallel zum vertikalen Rahmenteil geführte erste Antennen
leiter in der Nähe der Rahmenecke, auf die er zuläuft, umknickt,
dann parallel zum horizontalen Rahmenteil bis zur vertikalen
Symmetrielinie (14) der Fensterscheibe verläuft, dann um 90 Grad
abknickt und längs der vertikalen Symmetrielinie (14) geführt ist
und im Abstand (15) zum zweiten Antennenleiter endet, daß der
parallel zum horizontalen Rahmenteil geführte zweite Antennen
leiter über die vertikale Symmetrielinie (14) der Fensterscheibe
hinweg mindestens bis in die Nähe der Rahmenecke, auf die er
zuläuft, geführt ist, und daß in der Nähe der beiden Anschluß
stellen (8a, 8b) ein Anschlußnetzwerk (11) angebracht ist, dessen
erster Eingang (10a) mit dem ersten Monopolanschluß (8a, 9) und
dessen zweiter Eingang (10b) mit dem zweiten Monopolanschluß (8b,
9) verbunden sind, und daß das Anschlußnetzwerk (11) so gestaltet ist,
daß an seinen Ausgängen entweder
- a) an einem ersten Ausgang (12a) eine Spannung geliefert wird, die der Empfangsspannung am ersten Monopolanschluß (8a, 9) pro portional ist, und an einem zweiten Ausgang (12b) eine Spannung, die der Empfangsspannung am zweiten Monopolanschluß (8b, 9) proportional ist, oder
- b) an insgesamt drei Ausgängen neben den unter a) genannten Si gnalspannungen des ersten Ausgangs (12a) und des zweiten Ausgangs (12b) am dritten Ausgang (12c) eine Spannung geliefert wird, die der komplexen Differenz der Empfangsspannungen am ersten und zweiten Monopolanschluß (8a, 8b, 9) proportional ist, oder
- c) an insgesamt drei Ausgängen neben den unter a) genannten Signalspannungen des ersten Ausgangs (12a) und des zweiten Ausgangs (12b) am dritten Ausgang (12c) eine Spannung geliefert wird, die der komplexen Summe der Empfangsspannungen am ersten und zweiten Monopolanschluß (8a, 8b, 9) proportional ist, oder
- d) an insgesamt vier Ausgängen neben den unter b) genannten Signalspannungen des ersten Ausgangs (12a), des zweiten Ausgangs (12b) und des dritten Ausgangs (12c) am vierten Ausgang eine Spannung geliefert wird, die der komplexen Summe der Empfangsspannungen am ersten und zweiten Monopolanschluß (8a, 8b, 9) proportional ist.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
in Bereichen, in denen ein Antennenleiter jeweils parallel zu
geradlinigen Seiten des Rahmens geführt ist, der jeweilige
Abstand (6a bzw. 6b) zwischen Rahmen und Antennenleiter größer
als 1 cm und kleiner als 7 cm gewählt ist.
3. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
sie in die Seitenscheibe eines Fahrzeugs angebracht ist.
4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
sie in die Front- oder Heckscheibe eingebracht ist, daß das
Anschlußnetzwerk (11) und die Anschlußstellen (8a, 8b) in der
Nähe einer der beiden unteren Ecken der Fensterscheibe angebracht
sind und der parallel zum horizontalen Rahmenteil (13c) geführte
zweite Antennenleiter (5b) kürzer ist als dieser Rahmenteil
(Fig. 1).
5. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
sie in der Front- oder Heckscheibe eingebracht ist, daß das
Anschlußnetzwerk (11) und die Anschlußstellen (8a, 8b) in der
Nähe einer der beiden oberen Ecken der Fensterscheibe angebracht
sind und der parallel zum horizontalen Rahmenteil geführte zweite
Antennenleiter (5a) in der Nähe der Ecke, auf die er zuläuft,
abknickt und parallel zum vertikalen Rahmenteil (13d) weiterläuft
(Fig. 2).
6. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in der Aus
bildung nach Alternativmerkmal a) des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Anschlußnetzwerk (11) für jeden der beiden Empfangsmonopole
ein verlustarmes Anpassungsnetzwerk (16a, 16b) aufweist, das für
den ersten Empfangsmonopol zwischen dem ersten Eingang (10a) und
dem ersten Ausgang (12a) und für den zweiten Empfangsmonopol
zwischen dem zweiten Eingang (10b) und dem zweiten Ausgang (12b)
des Anschlußnetzwerkes (11) geschaltet ist (Fig. 3).
7. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in der Aus
bildung nach Alternativmerkmal b) des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Anschlußnetzwerk (11) für jeden der beiden Empfangsmonopole
ein verlustarmes Anpassungsnetzwerk (16a, 16b) aufweist, wobei
der Eingang des ersten Anpassungsnetzwerks (16a) mit dem ersten
Eingang des Anschlußnetzwerks (11) und der Eingang des zweiten
Anpassungsnetzwerks (16b) mit dem zweiten Eingang des Anschluß
netzwerks (11) verbunden ist, während der Ausgang des ersten
Anpassungsnetzwerks (16a) mit einem ersten Eingang eines im An
schlußnetzwerk (11) enthaltenen verlustarmen Differentialüber
tragernetzwerks (18) mit einer Differentialübertragerschaltung
mit hoher Entkopplung und der Ausgang des zweiten Anpassungs
netzwerks mit einem zweiten Eingang des Differentialüber
tragernetzwerks (18) verbunden ist, und daß die drei Ausgänge des
Differentialübertragernetzwerks (18) mit den drei Ausgängen des
Anschlußnetzwerkes (11) verbunden sind (Fig. 4).
8. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anpassungsnetzwerke (16a, 16b) im Anschlußnetzwerk (11) durch
Kurzschlußverbindungen zwischen den jeweiligen Ein- und Ausgängen
ersetzt sind und die Impedanzanpassung an die weiterführenden
Anschlußleitungen durch Wahl der Abstände (6a, 6b) der Anten
nenleiter (5a, 5b) zum Rahmen (2) und durch Wahl der
Antennenleiterlängen erreicht ist.
9. Antennenanordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen jedem verlustarmen Anpassungsnetzwerk (16a, 16b) und dem
zugehörigen Ausgang (12a, 12b) des Anschlußnetzwerks (11) eine
Antennenverstärkerschaltung (20a, 20b) eingefügt ist (Fig. 5).
10. Antennenanordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Ausgang des ersten Anpassungsnetzwerks (16a) und dem
ersten Eingang des Differentialübertragernetzwerks (18), ebenso
wie zwischen dem Ausgang des zweiten Anpassungsnetzwerks (16a)
und dem zweiten Eingang der Differentialübertragernetzwerks (18)
jeweils eine Antennenverstärkerschaltung (20a, 20b) eingefügt ist
(Fig. 6).
11. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in der
Ausbildung nach Alternativmerkmal b) des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Anschlußnetzwerk (11) für jeden der beiden Empfangsmonopole
ein verlustarmes Anpassungsnetzwerk (16a, 16b) aufweist, wobei
der Eingang des ersten Anpassungsnetzwerks (16a) mit dem ersten
Eingang (10a) des Anschlußnetzwerks (11) und der Eingang des
zweiten Anpassungsnetzwerks (16b) mit dem zweiten Eingang (10b)
des Anschlußnetzwerks (11) verbunden ist, während der Ausgang des
ersten Anpassungsnetzwerks (16a) verzweigt ist und
einerseits mit dem ersten Ausgang (12a) des Anschlußnetzwerks
(11) und andererseits mit einem ersten Eingang eines
Differenzverstärkers (21) verbunden ist, und der Ausgang des
zweiten Anpassungsnetzwerks (16b) ebenfalls verzweigt ist und
einerseits mit dem zweiten Ausgang (12b) des
Anschlußnetzwerks (11) und andererseits mit einem zweiten Eingang
des Differenzverstärkers (21) verbunden ist und daß der Ausgang
des Differenzverstärkers (21) an den dritten Ausgang (12c) des
Anschlußnetzwerks (11) angeschlossen ist (Fig. 7).
12. Antennenanordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
an die Stelle der Verzweigung des Ausgangs der beiden Anpassungs
netzwerke (16a, 16b) jeweils eine Antennenverstärkerschaltung
(20a, 20b) mit einem Eingang und zwei Ausgängen gesetzt ist
(Fig. 8).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19863619704 DE3619704A1 (de) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | Antennenanordnung fuer diversityempfang in der fensterscheibe eines kraftfahrzeugs |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19863619704 DE3619704A1 (de) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | Antennenanordnung fuer diversityempfang in der fensterscheibe eines kraftfahrzeugs |
Publications (2)
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DE3619704A1 DE3619704A1 (de) | 1987-12-17 |
DE3619704C2 true DE3619704C2 (de) | 1991-09-19 |
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ID=6302821
Family Applications (1)
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DE19863619704 Granted DE3619704A1 (de) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | Antennenanordnung fuer diversityempfang in der fensterscheibe eines kraftfahrzeugs |
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- 1986-06-12 DE DE19863619704 patent/DE3619704A1/de active Granted
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DE3619704A1 (de) | 1987-12-17 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: LINDENMEIER, HEINZ, PROF. DR.-ING., 8033 PLANEGG, |
|
8364 | No opposition during term of opposition |