DE3844541A1 - Sende-empfangsanlage fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sende-Empfangsanlage für Kraft­ fahrzeuge, wobei Sprechfunkverkehr z.B. für ein fahrbares Telefon und der Empfang von Rundfunksendungen mit geringen Verlusten und ohne gegenseitige Störung mittels einer einzi­ gen Antenne auf verschiedenen Frequenzbändern möglich sein soll.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines konventionellen Sprech­ funkgeräts 50 für ein Telefon für Kraftfahrzeuge. Beim Ein­ bau eines fahrbaren Telefons in ein Kraftfahrzeug wird die zum Rundfunkempfang vorgesehene Antenne gemeinsam verwendet, da ihr Sendefrequenzband f 1 vom Frequenzband f 2 für Rundfunksendungen verschieden ist. Um die Antenne auf diese Weise gemeinsam zu verwenden, ist die Signalleitung des fahrbaren Telefons mit der Signalleitung des Rundfunkgeräts verbunden, und wenn eine Rundfunksendung empfangen wird, während das Telefon benützt wird, mischt sich der sogenannte Schwebungston in die Rundfunkwiedergabe. Um die Erzeugung dieses Schwebungstons zu vermeiden, wird bisher die Kon­ struktion nach Fig. 5 verwendet.

Das Frequenzband f 2 für Rundfunksendungen ist bei AM- Rundfunksendungen das Frequenzband f 2 a, d.h. 500-1620 kHz, während es bei FM-Rundfunksendungen das Frequenzband f 2 b, d.h. 76-90 kHz, ist. Für das fahrbare Telefon dagegen dient zur Funkverbindung mit der an die Telefonleitung angeschlos­ senen Bodenstation ein Frequenzband f 1 a von 870-890 MHz für Empfangsbetrieb und ein Frequenzband f 1 b von 920-940 MHz für Sendebetrieb. Bei dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 wird dieser Frequenzbandunterschied genützt.

Mit anderen Worten ist ein Rundfunkempfänger 51 an eine Antenne 53 über einen Tiefpaß 52 angeschlossen, und das fahrbare Telefon 54 ist über einen Hochpaß 55 ebenfalls an die Antenne 53 angeschlossen. Die an das fahrbare Telefon 54 angeschlossene Signalleitung ist mit der mit dem Rundfunk­ empfänger 51 verbundenen Signalleitung verbunden. Da bei Sprechfunkverkehr mit dem fahrbaren Telefon 54 das Frequenz­ band f 1 des vom fahrbaren Telefon 54 gesendeten oder empfan­ genen Signals relativ hoch ist, erzeugt der Rundfunkempfän­ ger 51 keinen Schwebungston aufgrund einer Beeinflussung durch das Signal im Frequenzband f 2 für das fahrbare Telefon 54, und zwar aufgrund der Funktionsweise des Tiefpasses 52.

Fig. 2 zeigt das Ersatzschaltbild der Antenne 53 und den typischen Schaltungsaufbau des Tiefpasses 52. Ein Kondensa­ tor C 11 ist mit einer Signalquelle 56 reihengeschaltet, und Spulen L 11 und L 12 sind mit diesem Kondensator C 11 reihenge­ schaltet. Der Verbindungspunkt 57 zwischen den Spulen L 11 und L 12 ist über einen weiteren Kondensator C 12 geerdet.

Die Beziehung zwischen der Spannung V 11, die in der Signal­ quelle 56 erzeugt wird, und der Ausgangsspannung V 12 des Tiefpasses 52 infolge der elektrostatischen Kapazität der Kondensatoren C 11 und C 12 ist wie folgt:

Da im Tiefpaß 52 der Kondensator C 12 zwischen der Signal­ leitung und Erde liegt, wird die Ausgangsspannung V 12 des Tiefpasses 52 ungünstigerweise kleiner als die in der Si­ gnalquelle 56 erzeugte Spannung V 11. Da in Gleichung (1) von Rundfunkempfang ausgegangen wird, wird die Dämpfung der Spu­ len L 11, L 12 als ausreichend klein angenommen.

Fig. 3 ist ein Ersatzschaltbild einer Antenne 61 und eines Kabels 62 bei AM-Rundfunkempfang im Frequenzband f 2 a nach einem weiteren Stand der Technik.

Bei einem in ein Fahrzeug eingebauten Rundfunkgerät ist es sehr günstig, wenn das FM-Rundfunksignal, das AM-Rundfunk­ signal und das Telefonsignal mittels einer Antenne empfangen werden können. Wenn die Antenne von einem Motor od. dgl. aus- bzw. eingefahren wird, kann kein Signalkabel am Unter­ ende der Antenne befestigt werden, und es ist schwierig, das Signalkabel zu kürzen. Somit ist die Kapazität des Signalka­ bels höher, und der von der Kabelkapazität abgeleitete Scheinwiderstand wird hoch. Insbesondere wird bei einem Rundfunksignal eines relativ niedrigen Frequenzbands wie etwa einem AM-Rundfunksignal der Effekt der Kabelkapazität größer. Daher müssen bei einer am Fahrzeug befestigten An­ tenne Signale innerhalb eines breiten Frequenzbands zum Rundfunkgerät gesandt werden, während die Verluste durch das Signalkabel unterdrückt werden.

Die Antenne 61 kann ausgedrückt sein als eine Zusammenset­ zung der effektiven Antennenkapazität Ce und der reaktiven Antennenkapazität Ca, und das von dieser Antenne 61 empfan­ gene AM-Rundfunksignal ist durch eine Wechselstromquelle V 21 dargestellt. Das Kabel 62 umfaßt eine Leitung l 11 zwischen Anschlüssen A 1 und B 1, und diese Leitung l 11 ist über einen Kabelkondensator Cb geerdet. Das Signal am Anschluß B 1 wird einem Rundfunkempfänger zugeführt. Die Spannung V 22 an die­ sem Anschluß B 1 wird wie folgt ausgedrückt:

Wie die Gleichung (2) zeigt, wird unter der Annahme einer großen Kabelkapazität Cb die Verstärkung des AM-Rundfunksi­ gnals relativ niedriger Frequenz, das von der Antenne 61 empfangen wird, verringert, so daß die Kabelkapazität Cb eine Verringerung der Empfangsempfindlichkeit und eine Ver­ kleinerung des Rauschabstands bewirkt.

Um eine solche Verringerung der Empfangsempfindlichkeit und des Rauschabstands zu vermeiden, ist zwischen der Antenne 61 und dem Kabel 62, d.h. an der Stelle des Anschlusses A 1, ein Verstärker vorgesehen, so daß die Empfangsempfindlichkeit und der Rauschabstand verbessert werden, und eine solche Antenne wird in der Praxis verwendet. Da bei einer solchen Antenne aktive Elemente verwendet werden, hat dies erhöhte Kosten zur Folge, und ferner treten weitere Probleme auf, z.B. die Aufrechterhaltung der Schaltungskennlinien zur Unterdrückung nur der Signalverzerrung zum Zeitpunkt der Einspeisung eines starken elektrischen Feldes. Außerdem können neue Probleme auftreten, z.B. Verluste infolge einer Impedanzwandlung im Verstärker und eine unzureichende Impe­ danzanpassung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sende-Emp­ fangsanlage für Kraftfahrzeuge anzugeben, die eine gegen­ seitige störende Beeinflussung von Signalen zwischen ver­ schiedenen Nachrichtenübertragungseinheiten, die unter­ schiedliche Frequenzbänder benützen, unterdrücken kann, und mit der die Empfangsempfindlichkeit und das Signal/Rausch- Verhältnis in einem großen Frequenzbereich verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sende-Empfangsanlage für Kraftfahrzeuge sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.

Bei der Abzweigweiche der Sende-Empfangsanlage nach der Erfindung ist die Signalleitung von der Nachrichtenübertra­ gungseinheit für Sende- oder Empfangsbetrieb wenigstens im ersten oder zweiten oder dritten Frequenzband f 1, f 2 a, f 2 b an eine gemeinsame Antenne angeschlossen.

Die Signalleitung der zweiten Nachrichtenübertragungseinheit weist einen Bandsperrkreis mit einer elektrostatischen Kapa­ zität in Reihe mit der Signalleitung und mit erhöhter Impe­ danz im ersten Frequenzband f 1 auf, so daß die elektrostati­ sche Kapazität keine Störung zwischen der Signalleitung der zweiten Nachrichtenübertragungseinheit und Erde bewirkt und der Signalpegel durch den Bandsperrkreis nicht verringert wird. Ferner wird das Signal im ersten Frequenzband f 1, das wenigstens von der ersten Nachrichtenübertragungseinheit ausgesendet wird, durch den Bandsperrkreis blockiert, so daß keine Auswirkung auf den Empfangszustand der zweiten Nach­ richtenübertragungseinheit vorhanden ist.

Gemäß der Erfindung ist ferner zwischen der Abzweigweiche und dem Signalkabel ein Impedanzstellkreis angeordnet, be­ stehend aus einem ersten Filterkreis, der das erste Rundfunksignal im dritten Frequenzband f 2 b durchläßt, und einem ersten Impedanzwandler, der die Impedanz im zweiten Frequenzband f 2 a von einem hohen zu einem niedrigen Wert wandelt. Zwischen dem Signalkabel und dem Antenneneingangs­ kreis der zweiten Nachrichtenübertragungseinheit ist ein Impedanzstellkreis angeordnet, bestehend aus einem zweiten Filterkreis, der das zweite Rundfunksignal im dritten Fre­ quenzband f 2 b durchläßt, und einem zweiten Impedanzwandler, der die Impedanz im ersten Frequenzband von einem niedrigen zu einem hohen Wert wandelt.

Das zweite Rundfunksignal wird zum Rundfunkempfänger von der Antenne über den ersten Filterkreis geleitet, während das erste Rundfunksignal im ersten Impedanzwandler einer Impe­ danzwandlung unterworfen wird, und die durch die Kabelkapa­ zität im Signalkabel eintretenden Verluste werden verrin­ gert, und das Signal wird in den Rundfunkempfänger geleitet. Dann wird das zweite Rundfunksignal in den Antenneneingangs­ kreis des Rundfunkempfängers durch den zweiten Filterkreis geleitet, während das erste Rundfunksignal im zweiten Impe­ danzwandler einer Impedanzwandlung unterzogen wird unter Anpassung an den Antenneneingangskreis des Rundfunkempfän­ gers und in den Antenneneingangskreis des Rundfunkempfängers geleitet wird. Daher können Rundfunksignale innerhalb eines breiten Frequenzbands in den Rundfunkempfänger geleitet wer­ den, ohne daß die Verluste in der Antenne und im Signalkabel erhöht werden.

Somit kann gemäß der Erfindung die Auswirkung des Sendesi­ gnals der ersten Nachrichtenübertragungseinheit auf das Emp­ fangssignal der zweiten Nachrichtenübertragungseinheit un­ terdrückt werden, ohne daß der Pegel des Empfangssignals der zweiten Nachrichtenübertragungseinheit gesenkt wird, und eine gegenseitige störende Beeinflussung zwischen Sende- und Empfangssignalen der gemeinsam in verschiedenen Frequenzbän­ dern f 1, f 2 a, f 2 b verwendeten Antenne können unterdrückt werden.

Ferner können gemäß der Erfindung beim Empfang von Rund­ funksignalen durch die Antenne die Empfangssignalverluste aufgrund der kapazitiven Impedanz des Signalkabels verrin­ gert werden. Somit können die Empfangsempfindlichkeit und der Rauschabstand innerhalb eines breiten Frequenzbands in hervorragender Weise verbessert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bandsperr­ kreis ein an die Signalleitung angeschlossener Parallelreso­ nanzkreis, und seine Resonanzfrequenz liegt im ersten Fre­ quenzband f 1.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Antennenkreises sind der erste und der zweite Filterkreis jeweils Reihen­ schaltungen aus einer Spule und einem Kondensator.

In weiterer bevorzugter Ausbildung der Abzweigweiche ist vorgesehen, daß die erste Nachrichtenübertragungseinheit für Sende-Empfangsbetrieb mit einem fahrbaren Telefon ausgelegt ist, während die zweite Nachrichtenübertragungseinheit ein AM/FM-Rundfunkempfänger ist, der das Frequenzband f 2, das niedriger als das Frequenzband f 1 der ersten Nachrichten­ übertragungseinheit ist, empfängt, und daß der Bandsperrkreis so ausgelegt ist, daß er das Signal des Sende-Empfangs- Frequenzbands f 1 der ersten Nachrichtenübertragungseinheit blockiert.

In bevorzugter weiterer Ausbildung der Abzweigweiche ist vorgesehen, daß der Bandsperrkreis durch Reihenschaltung von parallelen Resonanzkreisen gebildet ist, die im Empfangs- Frequenzband f 1 a und im Sende-Frequenzband f 1 b der ersten Nachrichtenübertragungseinheit in Resonanz schwingen.

Eine andere bevorzugte Weiterbildung sieht vor, daß ein Hochpaß-Filter, das das erste Frequenzband f 1 durchläßt und die zweiten Frequenzbänder f 2 a, f 2 b blockiert, in der die erste Nachrichtenübertragungseinheit und die Antenne verbin­ denden Signalleitung vorgesehen ist.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung sind der erste und der zweite Impedanzwandler jeweils durch einen Transfor­ mator gebildet.

In weiterer bevorzugter Ausbildung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß wenigstens entweder die Primär- oder die Sekun­ därwicklung des Transformators in Reihe mit einer Spule liegt, um dadurch die durch die Streukapazität des Transfor­ mators eintretenden Verluste zu verringern.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines konventionellen Sende-Empfangs- bzw. Sprechfunkgeräts;

Fig. 2 ein Schaltbild, das ein Ersatzschaltbild für eine Antenne und einen Tiefpaß eines Sprech­ funkgeräts zeigt;

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild in einem AM-Rundfunkfre­ quenzband bei einer konventionellen Antenne und einem Kabel;

Fig. 4 eine Gesamtansicht einer fahrbaren Sende- Empfangsanordnung 101 nach der Erfindung;

Fig. 5 ein Schaltbild einer Abzweigweiche in einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine Grafik, die einen Frequenzverlauf eines Bandsperrfilters zeigt;

Fig. 7 den Aufbau eines Antennenkreises 110 nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 ein Ersatzschaltbild eines Antennenkreises, der der Erläuterung der Grundsätze der Er­ findung dient;

Fig. 9 ein Ersatzschaltbild zur Erläuterung des Prinzips im Hinblick auf die Kapazität Cf in der Schaltung von Fig. 8;

Fig. 10 eine Grafik, die die Beziehung zwischen der Empfangsfrequenz f und dem Ausgangsspannungs­ pegel V 41 in dem Ersatzschaltbild von Fig. 9 zeigt;

Fig. 11 ein Ersatzschaltbild in einem AM-Rundfunksi­ gnal-Frequenzband f 2 a eines Antennenkreises; und

Fig. 12 den Aufbau eines Antennenkreises 531 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 4 ist eine Gesamtdarstellung des Aufbaus einer Sende- Empfangsanordnung 101. An einer Fahrzeugkarosserie 102 ist eine Mehrband-Peitschenantenne 103 aufrecht montiert, die gemeinsam für den Sprechfunkverkehr eines fahrbaren Telefons und den Empfang von Rundfunksendungen benützt wird. Die Antenne 103 ist teleskopisch von einem Motor 104 getrieben, der am unteren Ende installiert ist. Die Antenne 103 ist über ein Koaxialkabel 105 mit einer Abzweigweiche 106 ver­ bunden, und das Signal des fahrbaren Telefons wird von einem fahrbaren Sprechfunkgerät 108 über ein Koaxialkabel 107 gesendet bzw. empfangen, während das Rundfunkempfangssignal an einen Rundfunkempfänger 111 über einen Antennenkreis 110 geführt wird, der eine Abzweigungsweiche 106, ein Koaxialka­ bel und einen Impedanzjustierkreis 517, der später erläutert wird, aufweist.

Fig. 5 ist das Schaltbild einer Abzweigweiche 106 für ein bestimmtes Ausführungsbeispiel. Die an einem Fahrzeug befestigte Antenne 103 ist an ein Bandsperrfilter 413 über ein Kabel 105, das eine Signalleitung ist, angeschlossen. Das Ausgangssignal des Bandsperrfilters 413 wird an einen Rundfunkempfänger 111 geführt, der eine zweite Nachrichten­ übertragungseinheit ist. Das Koaxialkabel 105 ist an ein Sprechfunkgerät 108 für ein fahrbares Telefon, das eine erste Nachrichtenübertragungseinheit ist, über einen Hochpaß 415 angeschlossen.

Das Sprechfunkgerät 108 für das fahrbare Telefon sorgt für die Funkverbindung mit der in das Telefonnetz eingeschalte­ ten Bodenstation in einem ersten Frequenzband f 1, d.h. einem Frequenzband f 1 a von 870-890 MHz für den Empfangs- und einem Frequenzband f 1 b von 920-940 MHz für den Sendebetrieb. Ande­ rerseits werden Rundfunksendungen im Rundfunkempfänger 111 in einem zweiten Frequenzband f 2 a von 500-1620 kHz für AM- Rundfunksendungen und einem dritten Frequenzband f 2 b, wel­ ches bei höheren Frequenzen liegt als das zweite Frequenz­ band f 2 a, von 76-90 MHz für FM-Rundfunksendungen, empfangen. Daher genügt es für den Empfang von Rundfunksendungen durch den Rundfunkempfänger 111 im Fall der Verwendung eines fahr­ baren Telefons, wenn die Signale auf den Frequenzbändern f 1 a und f 1 b für den Sprechfunkverkehr von dem Bandsperrfilter 413 blockiert werden.

Der zwischen das Koaxialkabel 105 und das Sprechfunkgerät 108 für das fahrbare Telefon geschaltete Hochpaß 415 liegt in Reihe mit Kondensatoren C 23 und C 24, und ein Verbindungs­ punkt 417 zwischen diesen Kondensatoren C 23 und C 24 ist über eine Spule L 23 geerdet, so daß das Signal im Frequenzband f 1 des fahrbaren Telefons durchgelassen und das Rundfunksignal im Frequenzband f 2 a und f 2 b gesperrt wird. Das Bandsperrfil­ ter 413 besteht aus einem ersten Bandsperrfilterglied 418 für die Blockierung des Frequenzbands f 1 a von 870-890 MHz und einem zweiten Bandsperrfilterglied 419 für die Blockie­ rung des Frequenzbands f 1 b von 920-940 MHz.

Das erste und das zweite Bandsperrfilterglied 418 und 419 sind mit dem Koaxialkabel 105 jeweils reihengeschaltet. Das erste Bandsperrfilterglied 418 umfaßt eine Spule L 25 und einen Kondensator C 25, während das zweite Bandsperrfilter­ glied 419 eine Spule L 26 und einen Kondensator C 26 umfaßt.

Die Induktivität der Spulen L 25 und L 26 sowie die elektro­ statische Kapazität der Kondensatoren C 25 und C 26 sind in geeigneter Weise so gewählt, daß die Signale in den vorge­ nannten Frequenzbändern f 1 a und f 1 b blockiert werden.

Die Grafik von Fig. 6 zeigt den Frequenzgang des Bandsperr­ filters 413. Das Bandsperrfilter 413 ist während der Benutzung des fahrbaren Telefons wirksam und blockiert das Signal von der Antenne 103 im Empfangsmodus und das Signal vom Sprechfunkgerät 108 des mobilen Telefons im Sendemodus. Im Rundfunkgerät 111 spielt die Erzeugung von Störsignalen keine Rolle, wenn die Eingangsspannung unter 110 dV µv (+3 dBmW) liegt. Andererseits beträgt der Sendeausgang des Sprechfunkgeräts 108 des fahrbaren Telefons in Japan 5 W (+37 dBmW). Daher ist das Bandsperrfilter 413 so aufgebaut, daß der Eingangssignalpegel um mehr als 34 dB gedämpft und auf den Frequenzbändern f 1 a und f 1 b 870-890 MHz und 920-940 MHz geliefert werden kann. Fig. 6 zeigt den Frequenzgang in bezug auf den Eingangssignalpegel VI.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird daher während der Benüt­ zung des fahrbaren Telefons eine störende Einwirkung des Empfangssignals (870-890 MHz) im Rundfunkempfänger 111 durch den ersten Bandsperrfilterkreis 418 verhindert, wogegen eine störende Einwirkung des Sendesignals (920-940 MHz) im Rund­ funkempfänger 111 durch das zweite Bandsperrfilterglied 419 verhindert wird. Ferner befindet sich zwischen der Signal­ leitung des Rundfunkempfängers 111 und Erde keine zwischen­ geschaltete elektrostatische Kapazität wie ein Kondensator, so daß ein durch die Antenne 103 aufgrund des Bandsperrfil­ ters 413 induzierter Abfall des Spannungspegels im Rundfunkempfangsbetrieb niemals auftritt.

Auf diese Weise können ohne eine Verringerung des Empfangs­ signalpegels des Rundfunkempfängers 111 Auswirkungen der Sende- und Empfangssignale des fahrbaren Telefons auf das Rundfunkempfangssignal unterdrückt werden, und eine gegen­ seitige störende Beeinflussung zwischen Sende- und Empfangs­ signalen der gemeinsam für verschiedene Frequenzbänder f 1 und f 2 a, f 2 b verwendeten Antenne kann unterbunden werden.

Fig. 7 zeigt den Aufbau eines Antennenkreises 110 bei einem anderen Ausführungsbeispiel, während Fig. 8 ein Ersatz­ schaltbild im AM-Rundfunkfrequenzband f 2 a eines Antennen­ kreises 501 ist. Die Antenne 500 ist ausgedrückt als eine Zusammensetzung aus einer reaktiven Antennenkapazität Ca gegenüber Erdpotential und einer in Reihe vorliegenden ef­ fektiven Antennenkapazität Ce, und ein AM-Rundfunksignal, das ein erstes von dieser Antenne 500 empfangenes Rundfunk­ signal ist, ist als Wechselstromquelle V 31 ausgedrückt. Ein Koaxialkabel 109 ist als Leitung l 61 zwischen Anschlüssen B 2 und P 2 ausgedrückt, und diese Leitung l 61 ist über eine Kabelkapazität Cb geerdet. Zwischen die Antenne 500 und das Koaxialkabel 109 ist ein Transformator 502 zum Wandeln der Impedanz geschaltet. Das Signal am Anschluß P 2 wird dem Antenneneingangskreis im Rundfunkempfänger 111 zugeführt. Die Spannung V 41 an diesem Anschluß P 2 wird wie folgt ausge­ drückt, wobei das Übersetzungsverhältnis der Eingangs- zur Ausgangsseite des Transformators 502 mit H angenommen ist:

Wie aus der Gleichung (3) ersichtlich ist, kann durch zu­ sätzliches Vorsehen des Transformators 502 der auf die Ka­ belkapazität Cb bezogene Effekt auf 1/n² der Erläuterung nach Fig. 7 reduziert werden. Daher wird die von der Kabel­ kapazität Cb abgeleitete Impedanz - gesehen vom Anschluß A 2 - vom Transformator 502 zu 1/n² gewandelt, so daß die Verluste am Koaxialkabel 109 verringert werden können.

Der Antennenkreis 110 besteht aus einer Antenne 103, dem Koaxialkabel 109, einem zwischen die Antenne 103 und das Koaxialkabel 109 geschalteten Impedanzstellkreis 513 und einem zwischen das Koaxialkabel 109 und den Rundfunkempfän­ ger 111 geschalteten Impedanzstellkreis 517. In Fig. 8 ist der Impedanzstellkreis 513 im übrigen in die Abzweigweiche 106 eingebaut.

Das Ausgangssignal von der Antenne 103 wird dem Impedanz­ stellkreis 513 der Abzweigweiche 106 zugeführt. Der Impe­ danzstellkreis 513 hat einen niedrigen Scheinwiderstand im Frequenzband f 2 b des FM-Rundfunksignals und umfaßt ein FM- Rundfunksignalfilter 514, das ein erstes Filterglied ist, sowie einen Transformator 522 etc., und ein Impedanzwandler 515, der ein erster Impedanzwandler ist, ist parallelge­ schaltet. Das so von der Antenne 103 empfangene FM-Rundfunk­ signal wird dem Koaxialkabel 109 durch das FM-Rundfunk­ signalfilter 514 zugeführt.

Das FM-Rundfunksignalfilter 514 besteht z.B. aus einer Rei­ henschaltung einer Spule 520 und eines Kondensators 521 und wirkt als Hochpaß mit niedriger Impedanz gegenüber dem FM- Frequenzband f 2 b.

Das Rundfunksignal vom Koaxialkabel 109 wird dem Impedanz­ stellglied 517 zugeführt. Dieses besteht aus einem FM- Rundfunksignalfilter 518, das das FM-Rundfunksignal ausfil­ tert und ein zweites Filter ist, und einem Impedanzwandler 519, der als Impedanzwandler für das AM-Rundfunksignal wirkt und ein zweiter Impedanzwandler ist.

Das FM-Rundfunksignalfilter 518 ist dem Impedanzwandler 519 parallelgeschaltet, und das FM-Rundfunksignal vom Koaxialka­ bel 109 wird in den Antenneneingangskreis des Rundfunkemp­ fängers 111 durch das FM-Rundfunksignalfilter 518 herausge­ führt. Das FM-Rundfunksignalfilter 518 besteht z.B. aus einer Spule 523 und einem Kondensator 524 und wirkt als Hochpaß, der ein relativ hochfrequentes Signal wie ein FM- Rundfunksignal ausfiltert. Der Impedanzwandler 519 umfaßt wie der vorgenannte Impedanzwandler 522 einen Transformator 525 etc.

Die Induktivität der Spulen 520 und 523 in den FM-Rundfunk­ signalfiltern 514 und 518 und die elektrostatische Kapazität der Kondensatoren 521 und 524 sind in geeigneter Weise so gewählt, daß sie jeweils die Resonanzfrequenz des FM- Rundfunksignalfrequenzbands aufweisen.

Bei der Schaltung von Fig. 8 dagegen ergibt sich tatsächlich eine Auswirkung der Kapazität im FM-Rundfunksignalfilter 514 von Fig. 7. Fig. 9 ist ein Ersatzschaltbild, das das Prinzip im Hinblick auf eine solche Kapazitätskomponente Cf erläu­ tert. Der Einfachheit halber sind die effektive Antennenka­ pazität Ce und die reaktive Antennenkapazität Ca gemeinsam als C _A ausgedrückt. Im übrigen entspricht der Transformator 502 dem Transformator 522 von Fig. 7, und die Antenne 500 entspricht der Antenne 103. Eine Induktivität L ₁ ist ein­ gangsseitig vorgesehen, eine Induktivität L ₂ ist ausgangs­ seitig vorgesehen, und zwischen der Ein- und der Ausgangs­ seite ist eine gegenseitige Induktion M vorhanden. Zwischen der Wechselstromquelle V 31, die von dem durch die Antenne 500 empfangenen Rundfunksignal abgeleitet ist, und dem an das Rundfunkgerät 111 angelegten Spannungspegel V 41 ist daher die folgende Beziehung ausgebildet, wobei der Strom von der Antenne mit i 1, der in der Kapazitätskomponente Cf fließende Strom mit i 2 und der auf die Kabelkapazität Cb zurückgehende Strom mit i 3 angenommen sind:

und

Bei Lösen dieser Gleichungen erhält man daher:

wobei ω die Winkelfrequenz des empfangenen Rundfunksignals bezeichnet.

Wenn zu diesem Zeitpunkt der Nenner der Gleichung (8) Null ist, erreicht V 41 den Höchstwert. Wenn man annimmt, daß die gegenseitige Induktion M als k (mit k einem Kopp­ lungskoeffizienten des Transformators 502) ausgedrückt wird, wird der Höchstwert von V 41 wie folgt geschrieben:

mit

X = (C _ACf + C _ACb + CbCf) (1-k ²)L₁L₂ (10)

Y = -{L₁(C _A + Cf) + L₂ (Cb + Cf) - 2Cf · k }- (11)

Z = 1 (12)

Wie Gleichung (9) zeigt, nimmt also der Spannungspegel V 41 den Höchstwert in bezug auf zwei Werte an, die sich hin­ sichtlich der Frequenz f unterscheiden. Wenn man die dem Höchstwert des Spannungspegels V 41 entsprechenden Frequenzen als f 11, f 12 (f 11<f 12) annimmt, ist die Beziehung zwischen der Frequenz f und dem Spannungspegel Vc in Fig. 10 gegeben. Aus den Gleichungen (9) bis (11) ergibt sich, daß mit klei­ ner werdendem Kopplungskoeffizienten k die Frequenz f 12 niedriger wird. Daher wird durch Vergrößern des Kopplungs­ koeffizienten k des Transformators 502, wenn das AM-Rundfunk­ signalfrequenzband f 2 a so eingestellt ist, daß es innerhalb der Frequenz f 11 und der Frequenz f 12 liegt, eine flache Empfangs-Charakteristik im AM-Rundfunksignalfrequenzband f 2 a erhalten. Als Transformator, dessen Kopplungskoeffizient k vergrößert werden kann, kann z.B. ein Transformator 502 mit Scheibenwicklung oder Zweidrahtwicklung eingesetzt werden.

Fig. 11 ist ein Ersatzschaltbild des Antennenkreises 110 von Fig. 7 für das AM-Rundfunksignalfrequenzband f 2 a. Die Anten­ ne 103 kann durch eine Kapazität C _A ausgedrückt sein, die die effektive Antennenkapazität mit einer elektrostatischen Reihenkapazität in bezug auf das Rundfunksignal sowie die reaktive Antennenkapazität, die zwischen dem Rundfunksignal und Erdpotential erzeugt wird, umfaßt. Das von der Antenne 103 empfangene Rundfunksignal kann als Wechselstromquelle V 32 ausgedrückt sein.

Das von der Antenne 103 empfangene AM-Rundfunksignal hat eine hohe Impedanz im FM-Rundfunksignalfilterkreis 514 und wird daher in den Impedanzwandler 515 eingeführt. In dem Impedanzwandler 515 ist das Windungsverhältnis auf der Ein- und der Ausgangsseite des Transformators 522 n : 1. Infolge­ dessen wird die Spannung des AM-Rundfunksignals auf 1/n verringert, und die Impedanz wird vom Transformator 522 auf 1/n ² verringert. Das Koaxialkabel 109 enthält die Kabel­ kapazität Cb zwischen dem Rundfunksignal und dem Erdpoten­ tial.

Relativ zu einem Hochfrequenzsignal, z.B. einem FM-Rundfunk­ signal, hat das Koaxialkabel 109 einen niedrigen Scheinwi­ derstand. Gegenüber einem relativ niederfrequenten Signal wie einem AM-Rundfunksignal ist die Impedanz des Koaxialka­ bels 109 aufgrund der Kabelkapazität Cb groß. Bei dieser Ausführungsform ist die Impedanz des AM-Rundfunksignals durch den Impedanzwandler 515 vermindert, so daß die auf die Kabelkapazität Cb bezogenen Verluste verringerbar sind.

Das Signal in einem relativ niederfrequenten Band f 2 a, z.B. ein AM-Rundfunksignal vom Koaxialkabel 109, hat im FM-Rund­ funksignalfilterkreis 518 eine hohe Impedanz, und es wird an den Impedanzwandler 519 geführt. Im Transformator 525 des Impedanzwandlers 519 ist das Verhältnis m der Windungsanzahl 1 an der Eingangsseite gegenüber derjenigen an der Ausgangs­ seite eingestellt, und das diesem Transformator 522 zuge­ führte AM-Rundfunksignal wird spannungsverstärkt und in den Antenneneingangskreis des Rundfunkempfängers 111 eingeführt.

Die Beziehung zwischen der Wechselstromquelle V 32 und der Ausgangsspannung V 42 ist durch die folgende Gleichung gege­ ben:

Eine Kapazität C _TA des Antennenkreises 110, gesehen vom Rundfunkempfänger 111, ist wie folgt ausgedrückt:

Z.B. ist diese Kapazität C _TA mit 80 pF in bezug auf die Impedanzanpassung im Rundfunkempfänger definiert, und die Kapazität C _A und die Kabelkapazität Cb sind durch die Länge der Antenne 103 und des Koaxialkabels 109 bestimmt. Daher sind die Windungsverhältnisse n und m der Transformatoren 522 und 525 so gewählt, daß sie der obigen Gleichung (14) genügen.

Das Ersatzschaltbild des Antennenkreises 110, gesehen vom Rundfunkempfänger 111, kann als die Zusammensetzung der Induktivität L ₀/2 und der Kapazität C _TA , die parallelge­ schaltet sind, ausgedrückt werden, wobei die Induktivität an den Transformatoren 522 und 525 mit L ₀ angenommen ist. Wenn man die Resonanzfrequenz einer solchen Schaltungszusammen­ setzung mit fp annimmt, kann die Induktivität L ₀ wie folgt geschrieben werden:

Es ist erwünscht, den Frequenzgang im AM-Rundfunksignalfre­ quenzband f 2 a dadurch abzuflachen, daß man die Resonanzfre­ quenz fp mit z.B. 250 kHz oder einem anderen Wert außerhalb des AM-Rundfunksignalfrequenzbands f 2 a wählt. Infolgedessen ist die Induktivität L ₀ der Transformatoren 522 und 525 durch Gleichung (15) bestimmt.

Wenn also z.B. in dem Antennenkreis 110 ein AM-Rundfunksi­ gnal und ein FM-Rundfunksignal gemeinsam von einer Antenne 103 empfangen werden, können die Verluste des AM-Rundfunksi­ gnals am Koaxialkabel 109 verringert werden. Wenn man z.B. die effektive Antennenkapazität Ce mit 15 pF, die reaktive Antennenkapazität Ca mit 5 pF, die Kabelkapazität Cb mit 120 pF und die Windungsverhältnisse n und m mit 4 annimmt, wird die Verstärkung um ca. 9 dB verbessert, wie nach den Glei­ chungen (2) und (3) errechnet wird.

Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen sind die Verluste höher, wenn ein zu großer Wert für die Windungsverhältnisse n und m der Transformatoren 522 und 525 vorgegeben ist, oder die Auswirkung ist geringer, wenn ein zu kleiner Wert vorge­ geben ist. Entsprechend durchgeführten Versuchen werden in der Praxis günstige Ergebnisse erzielt, wenn ein Zahlenwert von 10 oder kleiner für die Windungsverhältnisse n und m gewählt wird.

Fig. 12 zeigt den Aufbau eines Antennenkreises 531 in einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dabei sind dem vorherigen Antennenkreis 110 entsprechende Teile gleich bezeichnet. Bei dem Antennenkreis 531 umfaßt im Impedanzstellkreis 513 a der Impedanzwandler 515 a Spulen 532 und 533 und den Transforma­ tor 522, und im Impedanzstellkreis 517 a umfaßt der Impedanz­ wandler 519 a Spulen 534 und 535 und den Transformator 525. Zur Verringerung der Verluste aufgrund der Streukapazität der Transformatoren 522 und 525 sind die Spulen 532 und 535 dem Eingangsende bzw. dem Ausgangsende der Transformatoren 522 bzw. 525 zugefügt. Infolgedessen werden auf die Streuka­ pazität der Transformatoren 522 und 525 zurückgehende Ver­ luste ausgeschlossen, und die Empfangsempfindlichkeit und der Rauschabstand können weiter verbessert werden.

Bei den obigen Ausführungsbeispielen können daher die Ver­ luste im AM-Rundfunksignalfrequenzband f 2 a, die insbesondere auf die Streukapazität zurückgehen, verringert werden, wäh­ rend die Empfangsempfindlichkeit und der Rauschabstand im Rundfunkempfänger sehr stark verbessert werden. Wenn also eine einzelne fest eingebaute Fahrzeugantenne Signale inner­ halb eines breiten Frequenzbandes, z.B. sowohl FM- als auch AM-Rundfunksignale, empfängt, ist die Erfindung besonders wirksam.

Je nach dem Antennentyp ist im übrigen die reaktive Anten­ nenkapazität stärker veränderlich als die effektive Anten­ nenkapazität. Bei Anwendung der Erfindung mit einer großen reaktiven Antennenkapazität wird die Auswirkung der Erfin­ dung besonders deutlich. Im übrigen kann die Polarität der Transformatoren 522 und 525 entweder Normalphase oder Gegen­ phase haben; Experimente haben gezeigt, daß eine stärkere Auswirkung erzielbar ist, wenn Normalphasen-Transformatoren 522 und 525 verwendet werden.

Im vorliegenden Fall wurde der Empfang von FM- und AM-Rund­ funksignalen erläutert, aber das Ausführungsbeispiel kann vor­ teilhaft auch gleichzeitig für den Empfang eines Funksignals und anderer Signale, z.B. des Signals eines fahrbaren Telefons, verwendet werden.

Claims (8)

1. Sende- und Empfangsanlage für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch

• - eine erste Nachrichtenübertragungseinheit (108), die we­ nigstens in einem ersten Frequenzband f 1 sendet;
• - eine zweite Nachrichtenübertragungseinheit (111), die wenigstens in einem zweiten Frequenzband f 2 a und in einem dritten höher als das zweite Frequenzband f 2 a gelegenen dritten Frequenzband f 2 b, die vom ersten Frequenzband f 1 verschieden sind, empfängt, wobei eine Signalleitung der ersten Nachrichtenübertragungseinheit (108) und eine Si­ gnalleitung der zweiten Nachrichtenübertragungseinheit (111) an eine gemeinsame Antenne angeschlossen sind;
• - und durch einen Antennenkreis, der aufweist:
• - einen Bandsperrkreis (413) in der Signalleitung der zwei­ ten Nachrichtenübertragungseinheit mit einer elektrostati­ schen Kapazität, deren Impedanz im ersten Frequenzband f 1 zunimmt und die mit der Signalleitung der zweiten Nach­ richtenübertragungseinheit in Reihe liegt;
• - eine Abzweigweiche, die den Bandsperrkreis aufweist;
• - einen ersten Impedanzwandler (515), der zwischen dem Band­ sperrkreis und der Signalleitung (109) geschaltet ist und die Impedanz im ersten Frequenzband f 2 a von einem hohen auf einen niedrigen Impedanzwert wandelt;
• - einen ersten Filterkreis (514), der zwischen dem Band­ sperrkreis und der Signalleitung (109) geschaltet ist und das Signal im dritten Frequenzband f 2 b durchläßt;
• - einen zweiten Impedanzwandler (519), der zwischen der Signalleitung (109) und den Antenneneingangskreis der zweiten Nachrichtenübertragungseinheit (111) geschaltet ist und die Impedanz im zweiten Frequenzband f 2 a von einem niedrigen auf einen hohen Impedanzwert wandelt; und
• - einen zweiten Filterkreis (518), der zwischen die Signal­ leitung (109) und den Antenneneingangskreis der zweiten Nachrichtenübertragungseinheit (111) geschaltet ist und das Signal im dritten Frequenzband f 2 b durchläßt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandsperrkreis (413) ein an die Signalleitung ange­ schlossener Parallelresonanzkreis ist und seine Resonanzfre­ quenz im ersten Frequenzband f 1 liegt.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Nachrichtenübertragungseinheit (108) für Sende- Empfangsbetrieb mit einem fahrbaren Telefon ausgelegt ist, während die zweite Nachrichtenübertragungseinheit ein AM/FM- Rundfunkempfänger (111) ist, der das Frequenzband f 2 a, f 2 b, das niedriger als das Frequenzband f 1 der ersten Nach­ richtenübertragungseinheit ist, empfängt, und daß der Band­ sperrkreis (413) so ausgelegt ist, daß er das Signal des Sende-Empfangs-Frequenzbands f 1 der ersten Nachrichtenüber­ tragungseinheit (108) blockiert.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandsperrkreis (413) durch Reihenschaltung von pa­ rallelen Resonanzkreisen gebildet ist, die im Empfangs- Frequenzband f 1 a und im Sende-Frequenzband f 1 b der ersten Nachrichtenübertragungseinheit (108) in Resonanz schwingen.

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überbrückungsfilter (415), das das erste Frequenz­ band f 1 durchläßt und das zweite und das dritte Frequenzband f 2 a, f 2 b blockiert, in der die erste Nachrichtenübertra­ gungseinheit (108) und die Antenne (103) verbindende Si­ gnalleitung (105) vorgesehen ist.

6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Filterkreis (514, 518) jeweils Reihenschaltungen aus einer Spule (520 bzw. 523) und einem Kondensator (521 bzw. 524) sind.

7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Impedanzwandler Transformatoren (522, 525) sind.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens entweder die Primär- oder die Sekundärwick­ lung jedes Transformators (522, 525) in Reihe mit einer Spule (532, 533 bzw. 534, 535) geschaltet ist, um dadurch die aus der Streukapazität der Transformatoren resultieren­ den Verluste zu verringern.