DE3844541C2 - Antennenschaltung für eine Multiband-Antenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine solche Antennenschaltung ist aus der DE-OS 25 38 348 bekannt.

Die DE-OS 25 38 348 zeigt den inneren Aufbau eines Trans­ ceivers, der so gebaut ist, daß die Übertragungs- bzw. Empfangsfrequenz stabilisiert wird. Es sind eine Antenne und eine Signalleitung vorgesehen, die so ausgelegt sind, daß sie Signale aus oberen und unteren Seitenbändern des­ selben Trägerbandes bei relativ dichten Frequenzbändern übertragen und empfangen können.

Die DE-PS 27 55 867 beschreibt eine Frequenzumsetzeran­ ordnung bei einem Sendeempfangsgerät, bei der abwech­ selnd Signale in zwei verschiedenen Frequenzbändern durch­ gelassen bzw. zurückgehalten werden, und zwar mit Hilfe eines Frequenzfilters. Diese Entgegenhaltung entspricht dem in der Beschreibungseinleitung der Ursprungsunterla­ gen beschriebenen Stand der Technik. Der Frequenzfilter läßt somit nur Signale in einem spezifischen Frequenz­ band durch; er ist entweder ein Hochpaß-, ein Tiefpaß- oder eine Kombination eines Hochpaßfilters mit einem Tiefpaßfilter. Wenn ein solcher Frequenzfilter in der Antennenschaltung vorgesehen ist, die sich der Radio­ empfänger und das Kommunikationsgerät teilen, so müssen ein Niederfrequenzfilter bzw. Bandpaßfilter vorgesehen sein, der aus einer Kombination eines Niederpaßfilters mit einem Hochpaßfilter bestehen kann, wobei dieser Filter zwischen dem Radioempfänger und der Antenne an­ geordnet werden muß. Es ist ein Kondensator zwischen der Signalleitung und der Erde vorgesehen, um den Nieder­ paßfilter darzustellen. Dadurch wird ein großer Verlust im AM-Band erzeugt. Als Ergebnis treten Probleme bei der Eingangsspannung der Empfängereinheit auf. Diese Spannung ist abgesenkt. Im Gegensatz dazu sieht die vorliegende Erfindung zwischen der Radioempfangseinheit und der An­ tenne ein Blockierorgan vor, das das Signal blockiert, das im ersten Frequenzband f1 durch das Autokommunikationsgerät über­ tragen und empfangen wurde. Ferner sind die Verluste im AM-Band unerheblich, da das Blockierorgan mit der Signal­ leitung in Reihe geschaltet ist. Diese Merkmale sind aus der Entgegenhaltung 2 nicht entnehmbar.

Aus der DE-OS 23 62 889 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Antenne Sender zum Empfänger bzw. umgekehrt um­ schaltet.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines konventionellen Sprechfunkgeräts 50 für ein Telefon für Kraftfahrzeuge. Beim Einbau eines Auto-Telefons in ein Kraftfahrzeug wird die zum Rundfunkempfang vorgesehene Antenne gemeinsam verwendet, da ihr Sendefrequenzband f1b vom zweiten Frequenzband f2 für Rundfunksendungen verschieden ist. Um die Antenne auf diese Weise gemeinsam zu verwenden, ist die Signalleitung des Auto-Telefons mit der Signalleitung des Rundfunkgeräts verbunden, und wenn eine Rundfunksendung empfangen wird, während das Telefon benützt wird, mischt sich der so­ genannte Schwebungston in die Rundfunkwiedergabe. Um die Erzeugung dieses Schwebungstons zu vermeiden, wird bisher die Konstruktion nach Fig. 1 verwendet.

Das zweite Frequenzband f2 für Rundfunksendungen führt AM-Rund­ funksendungen im unteren Teil des Frequenzbandes f2a, d. h. 500-1620 kHz, durch, während es FM-Rundfunksendungen im oberen Teil des Frequenzbandes f2b, d. h. 76-90 MHz (USA), durchführt. Für das Auto-Telefon dagegen dient zur Funkverbindung mit der an die Telefonleitung ange­ schlossenen Bodenstationen ein Frequenzband f1a von 870-890 MHz für Empfangsbetrieb und ein Frequenzband f1b 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 Auto-Telefon 54 ist über einen Hochpaß 55 ebenfalls an die Antenne 53 angeschlossen. Die an das Auto-Telefon 54 ange­ schlossene Signalleitung ist mit der mit dem Rundfunkemp­ fänger 51 verbundenen Signalleitung verbunden. Da bei Sprechfunkverkehr mit dem Auto-Telefon 54 das erste Frequenz­ band f1 des vom Auto-Telefon 54 gesendeten oder empfange­ nen Signals relativ hoch ist, erzeugt der Rundfunkempfän­ ger 51 im zweiten Frequenzband f2 keinen Schwebungston aufgrund einer Beeinflussung durch das Signal des Autotelefons 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 C11 ist mit einer Signalquelle 56 reihengeschaltet, und Spulen L11 und L12 sind mit diesem Kondensator C11 reihen­ geschaltet. Der Verbindungspunkt 57 zwischen den Spulen L11 und L12 ist über einen weiteren Kondensator C12 geerdet.

Die Beziehung zwischen der Spannung V11, die in der Signal­ quelle 56 erzeugt wird, und der Ausgangsspannung V12 des Tiefpasses 52 infolge der elektrostatischen Kapazität der Kondensatoren C11 und C12 ist wie folgt:

Da im Tiefpaß 52 der Kondensator C12 zwischen der Signal­ leitung und Erde liegt, wird die Ausgangsspannung V12 des Tiefpasses 52 ungünstigerweise kleiner als die in der Si­ gnalquelle 56 erzeugte Spannung V11. Da in Gleichung (1) von Rundfunkempfang ausgegangen wird, wird die Dämpfung der Spu­ len L11, L12 als ausreichend klein angenommen.

Fig. 3 ist ein Ersatzschaltbild einer Antenne 61 und eines Kabels 62 bei AM-Rundfunkempfang im Frequenzband f2a 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 Antenne Signale innerhalb eines breiten Frequenzbands zum Rundfunkgerät gesandt werden, während die Verluste durch das Signalkabel unterdrückt werden.

Die Antenne 61 kann als eine Zusammenset­ zung der effektiven Antennenkapazität Ce und der reaktiven Antennenkapazität Ca, das von dieser Antenne 61 empfan­ gene AM-Rundfunksignal als eine Wechselstromquelle V21 dargestellt werden. Das Kabel 62 umfaßt eine Leitung l11 zwischen Anschlüssen A1 und B1, und diese Leitung l11 ist über einen Kabelkondensator Cb geerdet. Das Signal am Anschluß B1 wird einem Rundfunkempfänger zugeführt. Die Spannung V22 an diesem Anschluß B1 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 A1, 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-Empfangs­ anlage 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 durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Antennenweiche der Sende-Empfangsanlage nach der Erfindung ist die Signalleitung von der Nachrichtenübertra­ gungseinheit für Sende- oder Empfangsbetrieb wenigstens im ersten oder zweiten Frequenzband f1, f2a, f2b an eine gemeinsame Antenne angeschlossen.

Die Signalleitung der Empfangseinheit weist einen Bandsperrkreis mit einer elektrostatischen Kapa­ zität in Reihe mit der Signalleitung und mit erhöhter Impe­ danz im ersten Frequenzband f1 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 f1, das wenigstens von der Nachrichtenübertragungseinheit ausgesehendet wird, durch den Bandsperrkreis blockiert, so daß keine Auswirkung auf den Empfangszustand der Empfangseinheit vorhanden ist.

Gemäß der Erfindung ist ferner zwischen der Antennenweiche und dem Signalkabel ein Impedanzstellkreis angeordnet, be­ stehend aus einem ersten Filterkreis, der das erste Rundfunksignal im oberen Teil des zweiten Frequenzbandes f2b durchläßt, und einem ersten Impedanzwandler, der die Impedanz im unteren Teil des zweiten Frequenzbandes f2a von einem hohen zu einem niedrigen Wert wandelt. Zwischen dem Signalkabel und dem Antenneneingangs­ kreis der Empfangseinheit ist ein Impedanzstellkreis angeordnet, besteht aus einem zweiten Filterkreis, der das zweite Rundfunksignal im oberen Teil des zweiten Fre­ quenzbandes f2b 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 Nachrichtenübertragungseinheit auf das Emp­ fangssignal der Empfangseinheit 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 f1, f2a, f2b 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 Sendekabels 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 f1.

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 Nachrichtenübertragungseinheit für Sende-Empfangsbetrieb mit einem Auto-Telefon ausgelegt ist, während die Empfangseinheit ein AM/FM-Rundfunkempfänger ist, der das Frequenzband f2, das niedriger als das Frequenzband f1 der Nachrichten­ übertragungseinheit ist, empfängt, und daß der Bandsperrkreis so ausgelegt ist, daß er das Signal des Sende-Empfangs- Frequenzbands f1 der Nachrichtenübertragungseinheit blockiert.

In bevorzugter weiterer Ausbildung der Abzweigweiche ist vorgesehen, daß der Bandsperrkreis durch Reihenschaltung von parallelen Resonanzkreisen gebildet ist, die im Empfangs- Frequenzband f1a und im Sende-Frequenzband f1b der Nachrichtenübertragungseinheit in Resonanz schwingen.

Eine andere bevorzugte Weiterbildung sieht vor, daß ein Hochpaß-Filter, das das erste Frequenzband f1 durchläßt und die zweiten Frequenzbänder f2a, f2b blockiert, zwischen der Nachrichtenübertragungseinheit und der Antenne 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 funkgerätes zeigt;

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

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

Fig. 5 ein Schaltbild einer Antennenweiche 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 Erfindung 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 V41 in dem Ersatzschaltbild von Fig. 9 zeigt;

Fig. 11 ein Ersatzschaltbild in einem AM-Rundfunksi­ gnal-Frequenzband f2a 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 Auto-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 Antennenweiche 106 ver­ bunden, und das Signal des Auto-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 die Antennenweiche 106, ein Koaxialka­ bel und einen Impedanzjustierkreis 517, der später erläutert wird, aufweist.

Fig. 5 ist das Schaltbild einer Antennenweiche 106 für ein bestimmtes Ausführungsbeispiel. Die an einem Fahrzeug befestigte Antenne 103 ist an eine Bandsperre 413 über ein Kabel 105, das eine Signalleitung ist, angeschlossen. Das Ausgangssignal der Bandsperre 413 wird an einen Rundfunkempfänger 111 geführt, der eine zweite Nachrichten­ übertragungseinheit ist. Das Koaxialkabel 105 ist an ein Sprechfunkgerät 108 für ein Auto-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 f1, d. h. einem Frequenzband f1a von 870-890 MHz für den Empfangs- und einem Frequenzband f1b von 920-940 MHz für den Sendebetrieb. Ande­ rerseits werden Rundfunksendungen im Rundfunkempfänger 111 in einem unteren Teil des zweiten Frequenzbandes f2a von 500-1620 kHz für AM- Rundfunksendungen und einem oberen Teil des zweiten Frequenzbandes f2b, wel­ ches bei höheren Frequenzen liegt als das untere Teil f2a, von 76-90 MHz (USA) für FM-Rundfunksendungen, empfangen. Daher genügt es für den Empfang von Rundfunksendungen durch den Rundfunkempfänger 111 im Fall der Verwendung eines Auto-Telefons, wenn die Signale auf den Frequenzbändern f1a und f1b für den Sprechfunkverkehr von der Bandsperre 413 blockiert werden.

Der zwischen das Koaxialkabel 105 und das Sprechfunkgerät 108 für das fahrbare Telefon geschaltete Hochpaß 415 liegt in Reihe mit Kondensatoren C23 und C24, und ein Verbindungs­ punkt 417 zwischen diesen Kondensatoren C23 und C24 ist über eine Spule L23 geerdet, so daß das Signal im ersten Frequenzband f1 des fahrbaren Telefons durchgelassen und das Rundfunksignal im zweiten Frequenzband f2a und f2b gesperrt wird. Die Bandsperre 413 besteht aus einem ersten Bandsperrfilterglied 418 für die Blockierung des Frequenzbands f1a von 890-890 MHz und einem zweiten Bandsperrfilterglied 419 für die Blockie­ rung des Frequenzbands f1b 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 L25 und einen Kondensator C25, während das zweite Bandsperrfilter­ glied 419 eine Spule L26 und einen Kondensator C26 umfaßt. Die Induktivität der Spulen L25 und L26 sowie die elektro­ statische Kapazität der Kondensatoren C25 und C26 sind in geeigneter Weise so gewählt, daß die Signale in den vorge­ nannten Frequenzbändern f1a und f1b blockiert werden.

Die Grafik von Fig. 6 zeigt den Frequenzgang der Bandsperre 413. Die Bandsperre 413 ist während der Benutzung des Auto-Telefons wirksam und blockiert das Signal von der Antennne 103 im Empfangsmodus und das Signal vom Sprechfunkgerät 108 des mobilen Telefons im Sendemodus. Im Rundfunkempfänger 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 Auto-Telefons in Japan 5 W (+37 dBmW). Daher ist die Bandsperre 413 so aufgebaut, daß der Eingangssignalpegel um mehr als 34 dB gedämpft und auf den Frequenzbändern f1a und f1b 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 Auto-Telefons eine störende Einwirkung des Empfangssignals (870-890 MHz) im Rundfunkempfänger 111 durch das erste Bandsperrfilterglied 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 der Bandsperre 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 Auto-Telefons auf das Rundfunkempfangssignal unterdrückt werden, und eine gegen­ seitige störende Beeinflussung zwischen Sende- und Empfangssignalen der gemeinsam für verschiedene Frequenzbänder f1 und f2a, f2b verwendeten Antenne kann unterbunden werden.

Fig. 7 zeigt den Aufbau eines Antennkreises 110 bei einem anderen Ausführungsbeispiel, während Fig. 8 ein Ersatz­ schaltbild im AM-Rundfunkfrequenzband f2a eines Antennen­ kreises 501 ist. Die Antenne 500 ist dargestellt 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 V31 dargestellt. Ein Koaxialkabel 109 ist als Leitung l61 zwischen Anschlüsse B2 und P2 ausgedrückt, und diese Leitung l61 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 P2 wird dem Antenneneingangskreis im Rundfunkempfänger 111 zugeführt. Die Spannung V41 an diesem Anschluß P2 wird wie folgt ausge­ drückt, wobei das Übersetzungsverhältnis der Eingangs- zur Ausgangsseite des Transformators 502 mit n angenommen ist:

Wie aus 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 A2 - 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 Antennenweiche 106 eingebaut.

Das Ausgangssignal von der Antenne 103 wird dem Impedanz­ stellkreis 513 der Antennenweiche 106 zugeführt. Der Impe­ danztstellkreis 513 hat einen niedrigen Scheinwiderstand im Frequenzband f2b des FM-Rundfunksignals und umfaßt ein FM- Rundfunksignalfilter 514, das eine erstes Filterglied ist, sowie einen Transformator 522 etc., und ein Impedanzwandler 515, der ein erster Impedanzwandler ist, ist parallelge­ schaltet. Das 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 Reihen­ schaltung einer Spule 520 und eines Kondensators 521 und wirkt als Hochpaß mit niedriger Impedanz gegenüber dem FM- Frequenzband f2b.

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 Filterglied 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 Koaxialkabel 109 wird in den Antenneneingangskreis des Rundfunkemp­ fängers 111 durch das FM-Rundfunksignalfilter 5518 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 effektiven 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 L₁ ist ein­ gangsseitig vorgesehen, eine Induktivität L₂ ist ausgangs­ seitig vorgesehen, und zwischen der Ein- und der Ausgangs­ seite ist eine gegenseitige Induktion M vorhanden. Zwischen der Wechselstromquelle V31, die von dem durch die Antenne 500 empfangenen Rundfunksignal abgeleitet ist, und dem an das Rundfunkgerät 111 angelegten Spannungspegel V41 ist daher die folgende Beziehung ausgebildet, wobei der Strom von der Antenne mit i1, der in der Kapazitätskomponente Cf fließende Strom mit i2 und der auf die Kabelkapazität Cb zurückgehende Strom mit i3 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 V41 den Höchstwert. Wenn man annimmt, daß die gegenseitige Induktion M als

(mit k einem Kopp­ lungskoeffizienten des Transformators 502) ausgedrückt wird, wird der Höchstwert von V41 wie folgt geschrieben:

mit

Wie Gleichung (9) zeigt, nimmt also der Spannungspegel V41 den Höchstwert in bezug auf zwei Werte an, die sich hin­ sichtlich der Frequenz f unterscheiden. Wenn man die dem Höchstwert des Spannungspegels V41 entsprechenden Frequenzen als f11, f12 (f11<f12) 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 f12 niedriger wird. Daher wird durch Vergrößern des Kopplungs­ koeffizienten k des Transformators 502, wenn das AM-Rundfunk­ signalfrequenzband f2a so eingestellt ist, daß es innerhalb der Frequenz f11 und der Frequenz f12 liegt, eine flache Empfangs-Charakteristik im AM-Rundfunksignalfrequenzband f2a 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 f2a. Die Antenne 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 V32 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/n² verringert. Das Koaxialkabel 109 enthält die Kabel­ kapazität Cb zwischen dem Rundfunksignal und dem Erdpoten­ tial.

Relativ zu diesem Hochfrequenzsignal, z. B. einem FM-Rundfunk­ signal, hat das Koaxialkabel 109 einen niedrigen Scheinwider­ stand. Gegenüber einem relativ niederfrequenten Signal wie einem AM-Rundfunksignal ist die Impedanz des Koaxialkabels 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 f2a, 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 V32 und der Ausgangsspannung V42 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 L₀/2 und der Kapazität C_TA, die parallelge­ schaltet sind, ausgedrückt werden, wobei die Induktivität an den Transformatoren 522 und 525 mit L₀ angenommen ist. Wenn man die Resonanzfrequenz einer solchen Schaltungszusammen­ setzung mit fp annimmt, kann die Induktivität L₀ wie folgt geschrieben werden:

Es ist erwünscht, den Frequenzgang im AM-Rundfunksignalfre­ quenzband f2a dadurch abzuflachen, daß man die Resonanzfre­ quenz fp mit z. B. 250 kHz oder einem anderen Wert außerhalb des AM-Rundfunksignalfrequenzbands f2a wählt. Infolgedessen ist die Induktivität L₀ 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 102 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 513a der Impedanzwandler 515a Spulen 532 und 533 und den Transformator 522, und im Impedanzstellkreis 517a umfaßt der Impedanz­ wandler 519a 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 Empfangsfeindlichkeit und der Rauschabstand können weiter verbessert werdden.

Bei den obigen Ausführungsbeispielen können daher die Ver­ luste im AM-Rundfunksignalfrequenzband f2a, die insbesondere auf die Streukapazität zurückgehen, verringert werden, während die Empfangsfeindlichkeit und der Rauschabstand im Rundfunkempfänger sehr stark verbessert werden kann. 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 Auto-Telefons, verwendet werden.

Claims (6)

1. Antennenschaltung für eine Multiband-Antenne (103), mit einer Antennenweiche (106), die eine Signalleitung (107) einer Nachrichtenübertragungseinheit (108) zur Übertra­ gung und zum Empfang in wenigstens einem ersten Frequenz­ band f1 mit der gemeinsamen Multiband-Antenne verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß
die Antennenschaltung eine Signalleitung (109) einer Emp­ fangseinheit (111) zum Empfang in mindestens einem zwei­ ten Frequenzband f2 mit der gemeinsamen Multiband-Antenne verbindet,
die Nachrichtenübertragungseinheit ein Mobil-Telephon ist, das zum Senden in einem Sendefrequenzband f1b und zum Empfang in einem Empfangsfrequenzband f1a ausgerüstet ist,
die Empfangseinheit ein Rundfunkempfänger ist, zum Emp­ fangen im Frequenzband f2, welches niedriger liegt als das Frequenzband f1 der Nachrichtenübertragungseinheit, und
die Antennenschaltung eine Bandsperre (413) mit einer elektrostatischen Kapazität aufweist, deren Impedanz im ersten Frequenzband f1 zunimmt und die mit der Signal­ leitung und der Empfangseinheit (111) in Reihe liegt, wobei die Bandsperre (413) die Übertragung und den Empfang von Signalen im Frequenzband f1 der Nachrichtenübertragungseinheit ver­ hindert und in Reihe geschaltet einen ersten Resonanzkreis (418) und einen zweiten Resonanzkreis (419) aufweist zur Erzeugung je einer Resonanz im Empfangsfrequenzband f1a bzw. im Übertragungsfrequenzband f1b der Nachrichtenübertragungs­ einheit, wobei sowohl der erste als auch der zweite Re­ sonanzkreis parallel geschaltete kapazitive und induktive Elemente (C25, L25, C26, L26) aufweist.

2. Antennenschaltung nach Anspruch 1, zum Empfangen eines ersten Radiosignals in einem unteren Teil f2a des zweiten Frequenzbandes und eines zweiten Radiosignals in einem oberen Teil f2b des zweiten Frequenzbandes, gekennzeichnet durch

• - eine Signalleitung (109),
• - einen ersten Impedanzwandler (515), der zwischen die Signalleitung (109) und die Antennenweiche (106) ge­ schaltet ist, um die Impedanz im unteren Teil f2a des zweiten Frequenzbandes von einem hohen Impedanzwert auf einen niedrigen Impedanzwert zu wandeln,
• - ein erstes Filterglied (514), das parallel zum ersten Impedanzwandler (515) geschaltet ist und das Signal im oberen Teil f2b des zweiten Frequenzbandes durchläßt,
• - einen zweiten Impedanzwandler (519), der zwischen die Signalleitung (109) und die Empfangseinheit (111) ge­ schaltet ist, um die Impedanz im unteren Teil f2a des zweiten Frequenzbandes f2a von einem niedrigen auf einen hohen Impedanzwert zu wandeln, und
• - ein zweites Filterglied (518), das parallel zum zweiten Impedanzwandler (519) geschaltet ist und das Signal im oberen Teil f2b des zweiten Frequenzbandes durchläßt.

3. Antennenschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überbrückungsfilter (415), das das erste Frequenzband f1, f1a, f1b durchläßt und das zweite Frequenzbandd f2, f2a, f2b blockiert, zwischen der Nachrichtenübertragungs­ einheit (108) und der Antenne (103) vorgesehen ist.

4. Antennenschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Filterkreis (514, 518) jeweils Reihenschaltungen aus einer Spule (520 bzw. 523) und einen Kondensator (521 bzw. 524) sind.

5. Antennenschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Impedanzwandler Transformatoren (522, 525) sind.

6. Antennenschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens entweder die Primär- oder die Sekundärwicklung jedes Transformators (522, 525) in Reihe mit einer Spule (532, 533 bzw. 534, 535) geschaltet ist, um dadurch die aus der Streukapazität der Transformatoren resultierenden Verluste zu verringern.