DE3921413A1 - Scheibenantenne fuer ein fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenantenne für ein Fahrzeug und insbesondere eine Antenne, welche an der Heckscheibe eines Fahrzeugs vorgesehen ist, wobei an dieser Heckscheibe ferner eine Heckscheibenkondensatschutzeinrichtung (Scheiben­ frostschutzeinrichtung) mit Heizdrähten vorgesehen ist.

In Fig. 1 ist eine herkömmliche derartige Antenne dargestellt. Diese besitzt mehrere Heizdrähte 2, welche zusammen einen Scheibenkondensatschutz darstellen. Die Heizdrähte sind an der Heckscheibe 1 eines Fahrzeugs parallel zueinander und im bestimmten Abstand zueinander angeordnet. Sie erstrecken sich in Längsrichtung der Heckscheibe 1. Ein Paar erster und zweiter Antennenelemente 3, 4 sind oberhalb und unterhalb und parallel zu den einen Scheibenkondensatschutz bildenden Heizdrähten 2 angeordnet. Eine elektrische Leistungszufuhr erfolgt von einer Batterie 6 des Fahrzeugs zu den Heizungs­ drähten 2 über eine Versorgungsleitung 8 a, welche auf einen Ferritkern 7 gewickelt ist. Eine Erdungsleitung 8 b ist eben­ falls um den Ferritkern 7 gewickelt, so daß die Versor­ gungsleitung 8 a und damit die Heizdrähte 2 mit der Masse des Fahrzeugs verbunden sind. Diese Anordnung bewirkt, daß die Induktivität, welche von den um den Ferritkern 7 ge­ wickelten Drähten erzeugt wird, bei einer Empfangsfrequenz eine hohe Impedanz aufweist. Auf diese Weise sind die Kon­ densatschutz-Heizdrähte 2 von der Masse des Fahrzeugkörpers isoliert und der Einfluß der Heizdrähte 2 auf die Richt­ wirkung der Antennenelemente ist damit verringert. Darüber hinaus sind die Versorgungsleitung 8 a und die Erdungsleitung 8 b elektrisch über den Ferritkern 7 miteinander verbunden. Dies verhindert Störungen, welche in den Heizdrähten 2 entwickelt werden. Mit der Bezugsziffer 5 sind rückwärtige Stützen am Fahrzeug bezeichnet.

Das erste Antennenelement 3 dient als Antenne für den Empfang von FM (frequenzmodulierten)- Wellen und AM (ampli­ tudenmodulierten)-Wellen. Das zweite Antennenelement 4 dient als Hilfsantenne für FM-Wellen. Die Ausgänge der beiden Antennenelemente 3 und 4 sind mit Verstärkern 9 und 10, welche in der rückwärtigen Stütze 5 enthalten sind, ver­ bunden. Insbesondere, wenn FM-Rundfunkempfang einge­ stellt ist, wird eines der beiden Antennenelemente 3 und 4, das die bessere Signalempfangsbedingung aufweist, wahlweise verwendet. Dies ist als "Diversity-Empfang" bekannt.

Da bei der oben beschriebenen herkömmlichen Scheibenantenne die obere Seite und die untere Seite der Heckscheibe 1 unterschiedlich lang voneinander bemessen sind, ist es schwierig, die beiden Antennenelemente 3 und 4 so zu ge­ stalten, daß sie die gleichen Empfangscharakteristiken aufweisen. Die beiden Antennenelemente 3 und 4 unterscheiden sich in ihren Verstärkungsfaktoren, da sie unterschiedliche Gestalt und Größe aufweisen. Wenn daher Diversity-Empfang mithilfe der Antennenelemente 3 und 4 durchgeführt wird, läßt sich ein ausreichender Diversity-Effekt nicht erzielen, da die beiden Antennenelemente 3 und 4 einen unterschied­ lichen Antennengewinn in der ersten Stelle aufweisen.

Außerdem ist es schwierig, die FM-Antennenelemente 3 und 4, welche an der Oberseite und an der Unterseite der die Heck­ scheibenanlage bildenden Heizdrähte 2 angeordnet sind, so zu gestalten, daß sie die gleichen Empfangseigenschaften haben. Dies beruht auf dem Unterschied ihrer räumlichen Anordnung gegenüber der Erdoberfläche, dem Unterschied zwischen den Antennenmustern bei dem oberen Antennenelement 3 und dem unteren Antennenelement 4 im Hinblick auf Größe und Gestaltung und dem Empfangsfrequenzband usw. Es ergibt sich daher ein Unterschied beim Antennengewinn zwischen den beiden Antennenelementen. Wenn daher ein Diversity-Empfang mit den Antennenelementen 3 und 4 durchgeführt wird, ist die Auswahlrate für die eine der beiden Antennen, welche einen höheren Antennengewinn hat, aufgrund des Antennen­ gewinnunterschieds hoch. Dies verhindert die Durchführung eines guten Diversity-Empfangs.

Da ferner das erste Antennenelement 3 so ausgestaltet ist, daß es sowohl FM-Wellen als auch AM-Wellen empfängt, ist es äußerst schwierig, gute Empfangseigenschaften im Hinblick auf beide Empfangsarten zu erhalten. Da die Verstärker 9 und 10 ferner innerhalb eines der rückwärtigen Stützen 5 ange­ ordnet sein sollen wegen der Position der Befestigung der Antennenelemente 3 und 4, ist die Größe und Gestalt dieser Empfänger beträchtlich eingeschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, im Hinblick auf die oben geschilderte Situation eine Scheibenantenne für ein Fahrzeug zu schaffen, das einen guten Diversity-Empfang gewährleistet und sowohl für AM (amplitudenmodulierte)- und FM (frequenz­ modulierte)-Wellen gute Empfangseigenschaften aufweist und bei welchem außerdem die Größe und Gestalt der Verstärker, welche mit den Antennenelementen verbunden sind, nicht be­ grenzt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung eine Scheibenantenne für ein Fahrzeug, insbesondere für eine Heckscheibe, vorgeschlagen, bei welcher die Antenne ausge­ stattet ist mit

• - (a) einem Heizdraht, der auf einem mittleren Teil der Heckscheibe angeordnet ist, wobei der Heizdraht als Scheibenkondensatschutzelement und ferner als Antenne für den Empfang amplitudenmodulierter (AM-)Wellen dient und
• - (b) einem Paar erster und zweiter Antennenelemente, die an der rechten und linken Seite des Heizdrahtes ange­ ordnet sind, wobei sowohl das erste als auch das zweite Antennenelement als Antenne für den Empfang frequenz­ modulierter (FM-)Wellen dient.

Das erste FM-Antennenelement und das zweite FM-Antennen­ element sind an der rechten und linken Seite des Heiz­ drahtes angeordnet. Deshalb können diese beiden Antennen­ elemente die gleiche Konfiguration aufweisen, da die Heckscheibe symmetrisch bezüglich ihrer vertikalen Mittel­ achse ist. Es besteht daher kein Unterschied im Antennen­ gewinn zwischen den beiden Antennenelementen, welche für einen Diversity-Empfang geeignet sind. Außerdem ist der Ab­ stand zwischen dem ersten und zweiten Antennenelement größer als der Abstand zwischen dem oberen und unteren An­ tennenelement 3 und 4 bei der herkömmlichen Antenne (Fig. 1). Daher werden gute räumliche Diversity-Empfangseigenschaften erhalten. Da außerdem die AM-Antennenelemente im mittleren Teil der Heckscheibe des Fahrzeugs in einem Mehrfach-Linien­ muster angeordnet sind, können AM-Wellen durch die Antenne empfangen werden, welche einen breiten Empfangsbereich auf­ weist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß aufgrund der Anordnung der FM-Antennenelemente auf der rechten und linken Seite des Heizdrahtes die Verstärker, welche mit diesen Antennenelementen verbunden sind, unterhalb einer rückwär­ tigen Ablagefläche des Fahrzeugs angeordnet bzw. befestigt sein können. Die Größe und Gestalt dieser Empfänger ist daher bedeutend weniger eingeschränkt als bei herkömmlichen Ausführungsformen.

Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Antenne;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Heckscheibe eines Fahrzeugs mit einer Scheibenantenne, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, und

Fig. 3 eine schnittbildliche Darstellung einer teil­ weise modifizierten Ausführungsform der in Fig. 2 dargestellten Scheibenantenne.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 im einzelnen erläutert. In dieser Figur besitzt eine Schei­ benantenne mehrere lineare Heizdrähte 20, die an einer Heckscheibe 1 eines Fahrzeugs (beispielsweise eines Auto­ mobils) parallel zueinander und mit geringem Abstand zu­ einander angeordnet sind. Die linearen Heizdrähte er­ strecken sich längs der breiten Richtung der Heckscheibe 1 (d.h. sie erstrecken sich nach oben und unten bezüglich der Heckscheibe 1). Die Heizdrähte 20 sind im mittleren Teil der Heckscheibe 1 angeordnet und bilden einen Scheiben­ kondensatschutz (bzw. Frostschutz). Ein erstes Antennen­ element 21 a und ein zweites Antennenelement 21 b für den Empfang von FM-Wellen sind an der Heckscheibe 1 zusätzlich zu den kondensathemmenden Heizdrähten 20 vorgesehen. Sie sind (im wesentlichen senkrecht verlaufend) an der linken und rechten Seite der Heizdrähte 20 angeordnet. Das erste lineare Antennenelement 21 a und das zweite lineare Anten­ nenelement 21 b sind symmetrisch bezüglich der kondensat­ hemmenden Heizdrähte 20 angeordnet. Das erste und das zweite Antennenelement 21 a und 21 b sind jeweils an ihren unteren Enden mit Verstärkern 22 a und 22 b verbunden. Diese befinden sich in einem rückwärtigen Raum des Fahrzeugs und sind bevorzugt unmittelbar unterhalb der Antennenelemente an­ geordnet. Die Verstärker 22 a und 22 b verstärken das FM-Signal, welches von den Antennenelementen 21 a und 21 b empfangen wird. Das verstärkte Signal wird einem FM- Empfänger (nicht dargestellt) zugeleitet.

Die elektrische Leistungsversorgung erfolgt von einer Batterie 6 des Fahrzeugs zu den Heizdrähten 20 über eine Versorgungsleitung 8 a, welche um einen Ferritkern 7 gewickelt ist. Eine Masseleitung 8 b ist ebenfalls um den Ferritkern 7 gewickelt, so daß die Versorgungsleitung 8 a und damit die kondensathemmenden Heizungsdrähte 20 am Fahrzeugkörper geerdet sind. Die Versorgungsleitung 8 a und die Masseleitung 8 b sind über den Ferritkern 7 elektrisch miteinander verbunden. Auf diese Weise werden Störungen, welche in den Heizdrähten 20 entwickelt werden, unter­ drückt. Ferner ist um den Ferritkern 7 eine Signalzu­ führungsleitung 24 gewunden. Ein Ende der Signalzuführungs­ leitung 24 ist geerdet, während das andere Ende mit einem Verstärker 23 verbunden ist. Bei dem beschriebenen Aufbau wird ein der Speisung der Heizdrähte 20 dienender Strom der Primärseite des Ferritkerns 7 in entgegengesetzter Phase, wie es durch Pfeile X in der Zeichnung dargestellt ist, zuge­ führt. Dabei wird magnetische Sättigung des Ferritkerns, wel­ che durch den Fluß eines Gleichstroms bewirkt werden könnte, verhindert und das Signal eines AM-Frequenzbandes, welches in den kondensathemmenden Heizdrähten 20 vorhanden ist, fließt in der gleichen Phase in einer Richtung, welche durch Pfeile Y angegeben ist, und kann von der Sekundärseite des Ferritkerns 7 aufgenommen werden.

Das AM-Empfangssignal, welches von den als AM-Antenne mit breitem Empfangsbereich wirkenden Heizdrähten 20 empfangen wird, wird in der oben beschriebenen Weise über den Ferritkern 7 aufgenommen und dann vom Verstärker 23 verstärkt und zu einem AM-Empfänger (nicht dargestellt) weitergeleitet.

Der FM-Empfänger, welchem das FM-Signal von dem ersten Antennenelement 21 a und dem zweiten Antennenelement 21 b über die jeweils zugeordneten Verstärker 22 a und 22 b zuge­ leitet wird, wählt eines der beiden Antennenelemente 21 a und 21 b in Abhängigkeit von der besseren Empfangsbedingung aus, so daß ein Diversity-Empfang erreicht wird.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die kondensat­ hemmenden Heizdrähte 20 als AM-Antennenelement verwendet. Wenn die Heckscheibe aus einem Verbundglas besteht, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, können die Heizdrähte 20 auf eine Oberflächenseite 1 c, die eine Kontaktfläche zwischen den beiden Glasscheiben 1 a und 1 b des Verbundglases bildet, befestigt sein. Die Oberfläche 1 d der Glasscheibe 1 a ist in das Innere des Fahrzeugs gerichtet. In diesem Fall können getrennte AM-Antennenelemente unabhängig von den Heizdrähten 20 auf der anderen Kontaktfläche 1 c und der Oberfläche 1 d angeordnet bzw. befestigt sein. Derartige AM-Antennenele­ mente sind dann mit den Heizdrähten 20 übereinander­ liegend auf einer unterschiedlichen Oberfläche angeordnet. Die AM-Antennenelemente nehmen dann im wesentlichen den gesamten mittleren Bereich der Heckscheibe ein und sind in einem Mehrfach-Linienmuster angeordnet.

Da die linke und rechte Seite der Heckscheibe 1 die gleiche Länge aufweisen, können die ersten und zweiten Antennen­ elemente 21 a und 21 b relativ einfach so ausgestaltet sein, daß sie die gleichen Empfangscharakteristiken aufweisen. Ferner können die beiden Antennenelemente 21 a und 21 b so ausgebildet sein, daß sie den gleichen Antennengewinn haben. Bei Verwendung der beiden Antennenelemente 21 a und 21 b läßt sich daher ein guter Diversity-Empfang er­ reichen.

Darüber hinaus können die kondensathemmenden Heizdrähte 20 auch als AM-Antennenelemente dienen. Die andere Aus­ führungsform besteht darin, daß die AM-Antennenelemente übereinanderliegend mit den kondensathemmenden Heiz­ drähten 20 angeordnet sind, und eine Antenne mit breitem Empfangsbereich bilden. Im Hinblick auf AM-Wellen lassen sich daher gute Empfangseigenschaften erreichen.

Da außerdem die ersten und zweiten Antennenelemente 21 a und 21 b, welche jeweils an die Verstärker 22 a und 22 b angeschlossen sind, an der linken und rechten Seite der Heizdrähte 20 angeordnet sind, ist es nicht erforderlich, daß die beiden Verstärker 22 a und 22 b in einem der rückwär­ tigen Stützen des Fahrzeugs untergebracht sind, wie es beim herkömmlichen System der Fall ist. Die Form und Ab­ messung der Verstärker 22 a und 22 b ist daher nicht allzu sehr begrenzt. Außerdem läßt sich der Abstand zwischen dem jeweiligen ersten und zweiten Antennenelement 21 a und 21 b und der Eingangsklemme des jeweiligen Verstärkers verringern. Der Einfluß der Impedanz der Signalleitungen, mit denen die Bauteile miteinander verbunden sind, läßt sich daher ebenfalls verringern.

Die symmetrische Anordnung der linken und rechten FM-Anten­ nenelemente 21 a und 21 b symmetrisch zu der Mitte der Heck­ scheibe bzw. zu den Heizdrähten ermöglicht es, daß diese Antennenelemente den gleichen Antennengewinn haben. Da der Abstand zwischen den linken und rechten Antennenele­ menten 21 a und 21 b größer ist als der Abstand zwischen oberen und unteren Antennenelementen 3 und 4, wie es bei der bekannten Antennenanordnung (Fig. 1) der Fall ist, erreicht man gute räumliche Diversity-Empfangseigenschaften.

Da ferner die AM-Wellen durch den weiten Empfangsbereich, wie er durch die kondensathemmenden Heizdrähte 20 definiert ist, empfangen werden, läßt sich mit dieser An­ ordnung ein bedeutend höherer Antennengewinn erzielen als mit der herkömmlichen AM-Antenne, die aus einem einzelnen Draht zusammengesetzt ist.

Da die Befestigungsposition der FM-Antennenelemente 21 a und 21 b an der Heckscheibe 1 und die Befestigungsposition der mit diesen Antennenelementen verbundenen Verstärker 22 a und 22 b nicht beschränkt ist, ergeben sich keine Be­ grenzungen im Hinblick auf Gestalt und Formgebung sowie Größe der Verstärker.

Claims (12)

1. Scheibenantenne für ein Fahrzeug mit einem Fenster, wel­ ches die Antenne aufweist, gekennzeichnet durch

• - (a) eine AM (Amplitudenmodulation)-Antenne zum Empfang amplitudenmodulierter (AM) Wellen, die an einem mittleren Teil des Fensters befestigt ist, und
• - (b) erste und zweite Antennenelemente (21 a, 21 b) für den jeweiligen Empfang frequenzmodulierter (FM) Wellen, die an der rechten und linken Seite der AM-Antenne angeordnet sind.

2. Scheibenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die AM-Antenne Heizdrähte (20) aufweist.

3. Scheibenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die AM-Antenne mit den Heizdrähten übereinanderliegend angeordnet ist.

4. Scheibenantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Antennenelemente (21 a, 21 b) bezüglich des Fensters sich nach oben und nach unten erstrecken.

5. Scheibenantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Heizdrähte (20) parallel und mit geringem Abstand zueinander am Fensterglas befestigt sind.

6. Scheibenantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Heizdrähte (20) sich bezüg­ lich des Fensters nach oben und nach unten erstrecken.

7. Scheibenantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Antennen­ elemente (21 a, 21 b) bezüglich der AM-Antenne symmetrisch angeordnet sind, so daß die ersten und zweiten Antennenele­ mente (21 a, 21 b) den gleichen Antennengewinn haben.

8. Scheibenantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Antennen­ elemente (21 a, 21 b) so gestaltet sind, daß sie den gleichen Antennengewinn haben.

9. Scheibenantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Antennen­ elemente (21 a, 21 b) die gleiche Größe aufweisen.

10. Scheibenantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Antennen­ elemente (21 a, 21 b) längliche Elemente sind.

11. Scheibenantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Verstärker (22 a, 22 b) jeweils mit den ersten und zweiten Antennenele­ menten (21 a, 21 b) zur Verstärkung der empfangenen FM-Sig­ nale verbunden sind, und daß die ersten und zweiten Verstär­ ker (22 a, 22 b) unterhalb des Fahrzeugfensters im Fahrzeug angeordnet sind.

12. Scheibenantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Verstärker (23) vorgesehen ist, der mit der AM-Antenne zur Verstärkung der empfangenen AM-Signale verbunden ist.