DE3719692A1

DE3719692A1 - Mehrantennenanordnung fuer antennendiversity in einer fensterscheibe

Info

Publication number: DE3719692A1
Application number: DE19873719692
Authority: DE
Inventors: Heinz Prof Dr Ing Lindenmeier; Jochen Dr Ing Hopf; Leopold Dr Ing Reiter; Gerhard Prof Dr I Flachenecker
Original assignee: Individual
Current assignee: Fuba Automotive GmbH and Co KG
Priority date: 1987-06-12
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1988-12-22
Also published as: EP0297328B1; EP0297328A3; EP0297328A2; DE3853699D1; DE3719692C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrantennenanordnung mit mehreren Antennen für Antennendiversity vorzugsweise für den Empfang im Bereich der Meterwellen (UKW), z. B. im Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Solche Mehrantennenanordnungen werden verwendet für den Empfang frequenzmodulierter Signale, wie z. B. des UKW-Rundfunks.

Für Antennendiversitysysteme, die eine deutliche Verbesserung des UKW-Empfangs im Kraftfahrzeug ermöglichen, sind mindestens zwei Antennen erforderlich.

Unter fahrzeugspezifischen Gesichtspunkten sind diese Antennen vorzugsweise so zu gestalten, daß sie in die Fahrzeugkarosserie integriert sind, was optimal in der Form von Scheibenantennen erfolgt. Neben der Frontscheibe, die aber in vielen Fahrzeugen wegen des dort vorhandenen hohen Störpegels durch die im Frontbereich der Fahrzeuge angeordnete Aggregate für die Realisierung von Antennen ausscheidet, ist die Fahrzeugheckscheibe geeignet zur Realisierung von Fahrzeugantennen.

Die Realisierung von Fahrzeugantennen in der Heckscheibe muß auf das dort vorhandene Heizfeld Rücksicht nehmen, dessen Ausführung und Abmessungen unter fahrzeugspezifischen und stilistischen Gesichtspunkten vorgegeben sind.

Eine Anordnung für zwei Antennen in der Fahrzeugheckscheibe für die Anwendung in Diversitysystemen wird von EP 00 65 263 vorgeschlagen. Bei dieser Anordnung wird im vom Heizfeld nicht bedeckten Bereich der Scheibe eine Hauptantenne eingebaut.

Eine derartige Anordnung weist den Nachteil auf, daß das Diversitysystem auf zwei UKW-Antennen beschränkt ist. Sind die Signale von beiden Antennen gleichzeitig gestört, so ist der Empfang unbefriedigend und die empfundene Störung wird dadurch erheblich vergrößert, daß das Diversitysystem während dieser Zeit fortwährend zwischen den beiden Antennen umschaltet und das in der Praxis unvermeidbare Schaltgeräusch sich der Empfangsstörung zusätzlich überlagert. Dieser Fall ist in der Praxis häufig gegeben. Es ist deshalb notwendig, die Anzahl der für Antennendiversity zur Verfügung stehenden Antennen zu erhöhen. Andererseits ist die Verwendung zusätzlicher Antennen am Fahrzeug außerhalb des Fensters kostenintensiv.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, in einer Fensterscheibe eines Fahrzeugs unter Einbeziehung des Heizfelds mit vorgegebener Form eine Mehrantennenanordnung für Antennendiversity vorzugsweise für den Empfang im Bereich der Meterwellen (UKW) mit mehr als zwei Antennen auszubilden, wobei die mittlere Empfangsqualität mit jeder Einzelantenne möglichst gut ist und die Anzahl der Störungen, die in den Signalen der verschiedenen Antennen gleichzeitig auftreten, möglichst gering ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Diversityantennen-Anordnung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine Hf-mäßige Entkopplung im Sinne des Anspruches 1 liegt vor, wenn die Empfangssignale der Antennen, insbesondere im Hinblick auf Empfangsstörungen, wie z. B. Einbrüche des HF-Pegels, unterschiedlich sind.

Erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele sind in den angegebenen Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 Mehrantennenanordnung nach der Erfindung mit einer weiteren UKW-Antenne links oben im Fensterfeld, zwei aus dem Heizfeld gebildeten UKW-Antennen und einer Antenne für den LMK-Empfang (rechts oben),

Fig. 2 Mehrantennenanordnung nach der Erfindung wie Fig. 1, jedoch mit einer zusätzlichen aus dem Heizfeld gebildeten UKW-Antenne,

Fig. 3 Mehrantennenanordnung wie in Fig. 1, jedoch mit einem Faltmonopol für die Ausbildung der weiteren UKW-Antenne (links oben),

Fig. 4 Mehrantennenanordnung nach der Erfindung mit zwei weiteren UKW-Antennen unterhalb des Heizfeldes, von denen die eine als Faltmonopol (5 c) und die andere als Drahtmonopol (5 d) ausgeführt ist. Rechts unten im Fensterfeld ist beispielhaft eine Antenne für den LMK-Empfang angebracht,

Fig. 5 Mehrantennenanordnung nach der Erfindung mit einer weiteren UKW-Antenne oberhalb des Heizfeldes, deren Antennenleiter (5 c) auch als Teil einer LMK-Antenne verwendet ist.

In Fig. 1 ist eine von einem metallischen Rahmen, der im folgenden als Masse bezeichnet wird, umgebene Fensterscheibe dargestellt. Die Heizfläche wird für die Bildung von mindestens zwei UKW-Antennen herangezogen. Durch Wahl geeigneter Anschlußklemmenpaare, die jeweils aus dem Leiterteil-Anschlußpunkt (5 a, b) und einem benachbarten Massepunkt auf dem Rahmen gebildet sind, lassen sich UKW-Antennen herstellen, deren Signale weitgehend unabhängig voneinander sind. In den nicht mit Leitern bedeckten Teilflächen des Fensters können erfindungsgemäß weitere UKW-Antennen angebracht werden, deren Empfangssignale ebenfalls insbesondere hinsichtlich der zu vermeidenden Störungen von den übrigen UKW-Antennen unterschiedlich sind. Im Beispiel der Fig. 1 ist die linke Hälfte des Fensters oberhalb der Heizflächen mit einem UKW-Monopol (5 c) belegt, der als parallel geführte Leiter, die am Anschlußpunkt zusammengefaßt sind, ausgeführt ist. Die Abmessungen dieses Monopols sind unter Nutzung des zur Verfügung stehenden Raumes so gewählt, daß die mittlere Empfangsleitung einen möglichst guten Wert annimmt. Bei den üblichen Fahzeugabmessungen, deren Breite im UKW-Bereich ungefähr eine halbe Wellenlänge beträgt, lassen sich somit Monopole mit einer günstigen Länge von einer viertel Wellenlänge realisieren. Die Abstände vom Rahmen und von den Heizfeldern werden nach bekannten Gesichtspunkten günstig eingestellt. Im Beispiel der Fig. 1 wird der Raum oberhalb des Heizfeldes im rechten Fensterteil für die Gestaltung einer LMK-Antenne nach bekannten Gesichtspunkten verwendet. Das Heizfeld stellt im allgemeinen für den LMK-Frequenzbereich, ebenso wie der Fensterrahmen, hochfrequenzmäßig eine Masse dar.

Um für LMK einen guten Empfang zu gewährleisten, werden hinsichtlich der Dimensionierung der LMK-Antenne die Abmessungen nach den in DOS-P 34 10 415.1 dargelegten Gesichtspunkten eingestellt.

In Fig. 2 ist das Heizfeld nicht nur für die Bildung von zwei UKW-Antennen verwendet, sondern es befindet sich im linken unteren Teil am Anschlußklemmenpaar 5 d und 14 d ein weiterführendes Netzwerk 8 d angeschlossen, an dessen Antennenanschlußstelle die zum Diversityprozessor 15 führende Leitung 9 d angeschlossen ist. Eine nicht mit dem Heizfeld verbundene weitere Antenne 5 c, 8 c ist ebenfalls - wie in Fig. 1 - im linken oberen Feld oberhalb des Heizfelds angebracht. Dem Diversityprozessor 15 in Fig. 2 werden demnach drei UKW-Signale, die dem Heizfeld entnommen werden und ein weiteres UKW-Signal, das von der weiteren UKW-Antenne links oben empfangen wird, zugeführt. Durch geeignete Gestaltung der Impedanzverhältnisse an den Anschlußklemmenpaaren, die mit dem Heizfeld gebildet sind, lassen sich hinsichtlich der UKW-Störungen an allen vier UKW-Antennen unterschiedliche Empfangssignale herstellen.

In einer vorteilhaften Weiterführung der Erfindung wird der elektrische Monopol in den Fig. 1 und 2 durch einen Faltmonopol in Fig. 3, wie z. B. in P 36 30 519.7 dargelegt, ausgebildet. Durch Verwendung unterschiedlicher Antennenformen lassen sich die gewünschten unterschiedlichen Empfangsverhältnisse an den einzelnen Antennen herbeiführen. Dadurch wird die Effektivität der Mehrantennenanordnung im Hinblick auf Antennendiversity verbessert.

Durch Anwendung unterschiedlicher Antennenformen können die weiteren Antennen 5 c und 5 d in Fig. 4 räumlich sehr nahe zueinander positioniert werden. Die Verwendung eines Faltmonopols links unten im Fenster in Fig. 4 und die dichte Nachbarschaft des Monopols 5 d, der als einfacher Draht ausgeführt ist, führt auch bei diesen beiden weiteren UKW-Antennen zu stark unterschiedlichen Empfangssignalen hinsichtlich der zu vermeidenden Störungen. Die Antennenanordnung in Fig. 4 erlaubt sogar die zusätzliche Anbringung einer LMK-Antennenstruktur im Bild rechts unten. In Fig. 4 ist auch beispielhaft beschrieben, wie mit Hilfe einer Leitung, die parallel zum Fensterrahmen auf der rechten Seite geführt ist, das am Anschlußklemmenpaar (60, 61 entstehende Signal in Nachbildung einer elektrischen Doppelleitung dem weiterführenden Netzwerk 62 zugeführt ist.

In Fig. 5 ist oberhalb der Heizfläche eine Antennenstruktur als Antennenleiter 5c angebracht. Dieser wird sowohl für den Empfang für UKW als auch für LMK-Signale verwendet. In dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im weiterführenden Netzwerk 53 an dessen Eingang und Ausgang jeweils eine Frequenzweiche 51, 41 für die Trennung bzw. Zusammenführung der Signale in diesen beiden Frequenzbereichen angebracht. In dem Beispiel in Fig. 5 liegt somit ein Dreiantennen-Diversity vor, bei dem zwei UKW-Antennen aus dem Heizfeld und eine UKW-Antenne aus der weiteren Antenne oberhalb des Heizfeldes gebildet ist.

Claims

1. Mehrantennenanordnung mit mehreren Antennen für Antennendiversity vorzugsweise für den Empfang im Bereich der Meterwellen (UKW), z. B. für ein Kraftfahrzeug, mit einem im Bereich einer Scheibe, z. B. einer PKW-Heckscheibe, angeordneten Heizfeld mit stirnseitig angeordneten Leiterteilen zur Zuführung des Heizstroms und mit zwischen diesen angeordneten zu heizenden Leiterteilen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Diversityantennen vorhanden sind und mindestens zwei der Diversityantennen derartige stirnseitig angeordnete Leiterteile (4 a, 4 d; 4 b 4 c) und zwischen diesen angeordnete, zu heizende Leiterteile (2 a, 2 b) und ein Klemmenpaar aufweisen, daß jedes Klemmenpaar einen Masseanschlußpunkt (14 a, 14 b) und einen Leiterteil-Anschlußpunkt (5 a, 5 b) aufweist, daß die Leiterteil-Anschlußpunkte (5 a, 5 b) der Diverstyantennen derart angeordnet sind, daß sie HF-mäßig weitgehend voneinander entkoppelt sind und daß in den Heizstromzuführungsleitungen HF-Leistung sperrende Elemente (6 a-d) vorgesehen sind und in dem nicht mit Leitern bedeckten Flächenteil der Heckscheibe mindestens ein Antennenleiter mit einem Antennenleiter-Anschlußpunkt als Teil einer weiteren Antenne vorhanden ist und ein Anschlußklemmenpaar aus einem Masseanschluß (52, 14 c, 14 d) und dem Antennenleiter-Anschlußpunkt (5 c, 5 d) gebildet ist und der Antennenleiter mit Anschlußklemmenpaar derart angeordnet ist, daß jede Diversityantenne HF-mäßig weitgehend von den anderen entkoppelt ist.

2. Mehrantennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Diversityantennen aus einem Heizfeld (2) gebildet sind, dessen Heizstrom über nahezu senkrecht zu den Heizleitern angeordnete Sammelschienen (4 a-d) zugeführt ist, und auf den Sammelschienen an unterschiedlichen Stellen mindestens zwei Anschlußpunkte (5 a, b) gewählt sind, die zusammen mit zu diesen (5 a, b) benachbarten Massepunkten (14 a, b) auf dem Fensterrahmen (12) Anschlußklemmenpaare (5 a, 14 a, 5 b, 14 b) bilden und an diee Anschlußklemmenpaare jeweils ein weiterführendes Netzwerk (8 a, b) mit geeigneten Transformations- und/oder Verstärkereigenschaften angeschlossen ist, dessen Ausgang jeweils die Antennenanschlußteile (7 a, b) einer der Diversityantennen bildet, und in den Gleichstromzuführungen zu den Sammelschienen (4 a-d) Netzwerke (6 a-d) vorhanden sind, die für den Heiz-Gleichstrom durchlässig sind und die zwischen der jeweiligen Sammelschiene (4 a-d) und Masse (12) eine verlustarme hochfrequenzmäßige Impedanz bilden.

3. Mehrantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der weiteren Antennen ein an das Anschlußklemmenpaar angeschlossenes weiterführendes Netzwerk (8 c, d) mit geeigneten Transformations- und/oder Verstärkereigenschaften enthält, dessen Ausgang jeweils die Antennenanschlußstelle (7 c, d) einer der Diviersityantennen bildet.

4. Mehrantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der weiteren Antennen einen flächenhaft ausgebildeten Antennenleiter in Form eines elektrischen Monopols mit für den Betriebsfrequenzbereich geeigneten Abmessungen besitzt.

5. Mehrantennenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der flächenhaft ausgebildete Antennenleiter durch eine Reihe parallel geführter Drähte besteht, die mindestens an einer Stirnseite parallelgeschaltet sind und der Antennenleiter-Anschlußpunkt (5 c) an einer solchen Stirnseite angeschlossen ist, oder durch eine Gitterstruktur nachgebildet ist.

6. Mehrantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindesens eine der weiteren Antennen einen Antennenleiter besitzt, der als Faltmonopol mit für den Betriebsfrequenzbereich geeigneten Abmessungen ausgeildet ist.

7. Mehrantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der weiteren Antennen einen Antennenleiter besitzt, der als geradliniger linienförmiger Leiter mit für den Betriebsfrequenzbereich geeigneten Abmessungen ausgebildet ist.

8. Mehrantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Antennen Antennenleiter mit unterschiedlichen Formen besitzen.

9. Mehrantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenleiter von zwei der weiteren Antennen oberhalb oder unterhalb des Heizfeldes angeordnet sind und eine im linken und die andere in der rechten Teilfläche angeordnet ist.

10. Mehrantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußpunkte (5 a, b) und die hochfrequenzmäßigen Impedanzen der Netzwerke (6 a-d) in den Gleichstromzuführungen zu den Sammelschienen (4 a-d) geeignet gewählt sind, derart, daß die Anzahl der an allen Antennenanschlußstellen (7 a, b) während der Fahrt gleichzeitig auftretenden Einbrüche der Empfangspegel möglichst klein ist.

11. Mehrantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterstruktur horizontal in etwa zwei flächengleiche Hälften unterteilt ist und auf den beiden für den Nutzfrequenzbereich bezüglich der Gleichstromzuführungen voneinander isolierten Teilheizfeldern (2 a und 2 b) zwei Anschlußpunkte (5 a und 5 b) vorhanden sind, die jeweils am Ende der jeweiligen Sammelschiene (4 c, 4 a) und untereinander diagonal entgegengesetzt angebracht sind.

12. Mehrantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine der weiteren Antennen auch für den Empfang von Lang-, Mittel- und Kurzwellen-Signalen verwendet ist und das weiterführende Netzwerk einen Signalweg mit Verstärker für LMK-Signale und einen getrennten Signalweg für UKW-Signale enthält und beide Signalwege eingangsseitig über eine Frequenzweiche miteinander verbunden sind und die Antennenanschlußstelle durch den Ausgang einer Frequenzweiche am Ausgang des weiterführenden Netzwerks gebildet ist.

13. Mehrantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in einer nicht von Leitern bedeckten Teilfläche eine Antenne für den Empfang von Lang-, Mittel- und Kurzwellen-Signalen angebracht ist.