DE4102845A1 - Vehicle rod aerial for several separate frequency ranges - comprises 400 mm rod with coiled lambda-4 conductors for lower frequency range with common foot point - Google Patents
Vehicle rod aerial for several separate frequency ranges - comprises 400 mm rod with coiled lambda-4 conductors for lower frequency range with common foot pointInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Stabantenne für Kraftfahrzeuge, die gleichzeitig für den Empfang von Hör-Rundfunk-Signalen im FM- und im AM-Bereich und für den Mobilfunk (Empfangen und Senden), zum Beispiel im C-Netz der Deutschen Bundespost (450 bis 465 MHz), geeignet ist.The invention relates to a rod antenna for motor vehicles, the simultaneously for the reception of radio broadcast signals in the FM and in the AM area and for mobile radio (receiving and transmitting), for example in the C network of the Deutsche Bundespost (450 to 465 MHz) is suitable.
Antennen für Mobilfunk und für gleichzeitigen Hör-Rundfunk- Empfang im LMK- und im UKW-Bereich sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt. Zu den Antennen gehört in jedem Fall eine Antennenweiche, die die höherfrequenten Funksignale (Senden und Empfangen) von den Hör-Rundfunk-Signalen trennt, und an die über jeweils eine Koaxial-Leitung das Funkgerät und das Radiogerät angeschlossen sind.Antennas for mobile radio and for simultaneous radio broadcasting Reception in the LMK and in the FM range are in the most varied Executions known. The antennas always include one Antenna switch, which the higher frequency radio signals (transmit and Receiving) from the radio broadcast signals, and to the over one coaxial line each, the radio and the radio are connected.
Im folgenden werden einige charakteristische Vertreter des Stands der Technik betrachtet:The following are some characteristic representatives of the Considered the state of the art:
- 1. Passive λ/4-Hörrundfunk-Antenne, an die das Funkgerät mit angeschlossen wird (z. B. Teleskopantenne).1. Passive λ / 4 radio broadcast antenna to which the radio set is also connected (e.g. telescopic antenna).
- Der UKW-Empfang ist unverändert gut, der Empfang im AM- Bereich ist durch die zwischengeschaltete Antennenweiche verschlechtert, und die Signalleistung für Funk ist unge nügend aufgrund der für diesen Frequenzbereich ungünstigen HF-wirksamen Länge der Antenne.FM reception is still good, reception in AM Area is through the intermediate antenna switch deteriorated, and the signal power for radio is not good sufficient due to the unfavorable for this frequency range RF effective length of the antenna.
- 2. Funkantenne aus λ/4- und λ/2-Strahlern für Funkbetrieb, an die zusätzlich das Radiogerät angeschlossen wird Kombination bzw. Reihung mehrerer λ/2- (bzw. z. B. 5/8λ)- Strahler (meist zwei) mit zwischengeschalteten Phasendreh spulen. Die Funkantenne ist wegen ihrer Abmessungen, wie die erste Antenne, für den Kotflügelaufbau gebräuchlich. 2. radio antenna made of λ / 4 and λ / 2 radiators for radio operation, to which the radio is also connected Combination or series of several λ / 2- (or e.g. 5 / 8λ) - Spotlights (usually two) with intermediate phase rotation do the washing up. The radio antenna is because of its dimensions, like that first antenna, used for the fender construction.
- Je höher die Zahl der Strahlerabschnitte ist, desto besser ist die Strahlungsleistung (vertikale Bündelung des Rund strahldiagramms) und damit die Reichweite für den Mobilfunk.The higher the number of radiator sections, the better is the radiant power (vertical bundling of the round beam diagram) and thus the range for mobile radio.
- Eine verkürzte Ausführung - z. B. für den Dachaufbau auf Fahrzeugen - ist möglich, indem man nur einen Funkfrequenz- λ/4-Strahler, oder z. B. λ/4 + λ/2 mit Phasendrehspule, vorsieht.A shortened version - e.g. B. for the roof structure Vehicles - is possible by using only one radio frequency λ / 4 radiator, or z. B. λ / 4 + λ / 2 with phase moving coil, provides.
- Die Antennen bieten sämtlich für den Mobilfunk ausreichende Leistung, aber die Empfangseigenschaften für Hörrundfunk sind zum Teil ungünstig, weil ein effektives Lambda-Verhält nis für die Hörrundfunk-Frequenzen mit den Längenverhältnis sen der Funkfrequenz-Strahler nicht oder nur in Annäherung realisiert wird.The antennas are all sufficient for mobile communications Performance, but the reception characteristics for radio broadcasting are sometimes unfavorable because of an effective lambda ratio nis for the radio broadcast frequencies with the aspect ratio the radio frequency emitter does not work or only approximates it is realized.
- 3. Kurzstab-Dachantenne Kurzstab-Dachantennen sind in Verbindung mit Verstärker schaltungen für den Hörrundfunk gebräuchlich.3. Short rod roof antenna Short rod roof antennas are in connection with amplifiers circuits used for radio broadcasting.
- Durch differenzierte Konfiguration des auf den dielektrischen Trägerstab aufgewendelten Antennenleiters und zusätzliche Strahlerstrukturen ist versucht worden, das Aufbau- und Wirkprinzip einer solchen Hörrundfunk-Kurzstabantenne auch für den Mobilfunk zu nutzen - so beschrieben z. B. in DE-G 89 07 434. In der Gebrauchsmusterschrift wird als Ziel betont, daß man die geneigte Anbringung ermöglichen wollte, wie sie bei den Hörrundfunk-Dachantennen heute üblich ist.By differentiated configuration of the on the dielectric Carrier rod coiled antenna conductor and additional Emitter structures have been tried, the construction and Operating principle of such a radio broadcast short rod antenna too to use for mobile communications - as described for. B. in DE-G 89 07 434. In the utility model is the target emphasizes that one wanted to enable inclined mounting, as it is common today with the radio broadcasting roof antennas.
- Das Ergebnis ist in diesem Fall eine (doch etwas) verlängerte Kurzstabantenne mit guten Empfangseigenschaften für LMKU, aber mit zum Teil bzw. richtungsabhängig weniger günstigen Leistungen im Mobilfunk (durch die Neigung beeinträchtigtes Horizontal-Richtdiagramm).The result in this case is an extended one Short rod antenna with good reception properties for LMKU, but with less or less favorable depending on the direction Mobile services (impaired by the inclination Horizontal directional diagram).
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß bei allen bekannten Kraftfahrzeug-Antennen für gleichzeitigen Funk- und Hörrundfunk betrieb partiell Abstriche in den Gebrauchseigenschaften hin genommen werden müssen. Sie sind zum Teil baulich sehr lang und müssen in senkrechter Stellung betrieben werden, und bzw. oder die Antennenleistung ist nicht auf allen Frequenzbereichen gleich gut.In summary, it can be said that all known Motor vehicle antennas for simultaneous radio and radio broadcasting partially cut back on usage properties must be taken. They are structurally very long and must be operated in a vertical position, and or or the antenna performance is not in all frequency ranges as well as.
Bei auf dem Kotflügel montierten Antennen läßt sich zudem eine Störung der Feldlinien durch die Dachkonstruktion des Fahrzeugs und damit eine gewisse Abschattung nicht vermeiden. Des weiteren lassen sich die meisten bekannten Bauarten optisch leicht als Mobilfunkantennen identifizieren; das kann zu "Prestigegewinn" führen, zieht aber auch die Gefahr von Beschädigungen des Fahr zeugs und des Diebstahls der Anlage nach sich.With antennas mounted on the fender, one can also Field lines disrupted by vehicle roof structure and thus not avoid a certain shade. Furthermore most known types can be optically easily as Identify cellular antennas; that can lead to "prestige gain" lead, but also draws the risk of damage to the driver equipment and theft of the system itself.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stabantenne für mehrerere getrennte Frequenzbereiche mit auf allen Bereichen günstigen Leistungswerten zu schaffen, die sich von bekannten Hörrundfunk-Kurzstabantennen für Kraftfahrzeuge in bezug auf die mechanischen Abmessungen und die äußere Gestaltung nicht unter scheidet, und die auch bei geneigter Anbringung auf dem Fahr zeugdach eine gute Rundstrahlcharakteristik für Mobilfunk auf weist.The invention has for its object a rod antenna for several separate frequency ranges with on all ranges to create favorable performance values, which differ from known Radio broadcast short rod antennas for motor vehicles in relation to the mechanical dimensions and the external design not under separates, and that even when inclined on the drive good roof omnidirectional characteristics for mobile radio points.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. Im Unter anspruch werden weitere Anwendungsmöglichkeiten dargestellt.This object is achieved with the in the characterizing Part of the main claim specified features solved. In the sub further applications are presented.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich nunmehr auf einem einzigen kurzen Antennenelement mehrerere Strahlerbereiche für unterschiedliche Frequenzbänder anordnen, die einen gemeinsamen Fußpunkt haben und sich baulich überdecken. HF-mäßig sind sie jedoch exakt voneinander getrennt, und jeder Bereich wird sepa rat dimensioniert und angepaßt. The solution according to the invention can now be used in one single short antenna element for several radiator areas arrange different frequency bands that have a common one Have base and overlap structurally. They are RF-sensitive however, exactly separated from each other, and each area becomes separate advice dimensioned and adapted.
Wesentlich für dieses Ergebnis ist die Kombination des Parallel schwingkreises als oberer Abschluß eines λ/4-Strahlerabschnitts auf dem Antennenelement und des Zusatz-Antennenleiters. Der Zusatzleiter wird in seiner Länge so abgestimmt, daß für den jeweiligen Frequenzbereich der Blindwiderstand des Antennenbe reichs jenseits des λ/4-Abschnitts kompensiert und die Impedanz verringert wird. Mit der niedrigen reellen Impedanz wird die Funktion des Parallelschwingkreises als Sperrkreis für das Fre quenzband bewirkt.The combination of the parallel is essential for this result resonant circuit as the upper end of a λ / 4 radiator section on the antenna element and the additional antenna conductor. The Additional conductor is adjusted in length so that for the respective frequency range of the reactance of the antenna Reichs compensated beyond the λ / 4 section and the impedance is reduced. With the low real impedance, the Function of the parallel resonant circuit as a blocking circuit for the fre quenzband causes.
Auf diese Weise lassen sich auf einem Antennenelement mehrere λ/4-wirksame Strahler für unterschiedliche Frequenzbereiche separieren.In this way, several can be on one antenna element λ / 4 effective radiators for different frequency ranges separate.
Als HF-wirksame Strahlerlänge wird gemäß der Erfindung für jeden Frequenzbereich λ/4 gewählt, weil der Erhebungswinkel im Vertikal-Richtdiagramm des λ/4-Rundstrahlers (Monopol) 45° ist und dadurch die Rundstrahlcharakteristik auch bei seitlicher Neigung des Stabs weitgehend erhalten bleibt.The RF effective radiator length is according to the invention for everyone Frequency range λ / 4 chosen because the elevation angle in Vertical directional diagram of the λ / 4 omnidirectional (monopole) is 45 ° and thus the omnidirectional characteristic even with a side Inclination of the rod is largely preserved.
Die Erfindung gestattet es, eine Kraftfahrzeug-Kurzstabantenne für Dachaufbau ohne erkennbare äußerliche Veränderungen und unter Beibehaltung der guten Empfangseigenschaften für den Hör rundfunk für mindestens einen zusätzlichen höheren Frequenz bereich nutzbar zu machen. Die Länge des Antennenstabs bleibt mechanisch wie auch elektrisch - für die Hörrundfunkfrequenzen - unverändert und ebenfalls der elektrische Aufbau für den Hör rundfunk.The invention allows a motor vehicle short rod antenna for roof construction without recognizable external changes and while maintaining good reception properties for the hearing broadcasting for at least one additional higher frequency to make the area usable. The length of the antenna rod remains mechanical as well as electrical - for the radio broadcasting frequencies - unchanged and also the electrical structure for the hearing broadcast.
Für den Mobilfunkbetrieb muß der Farallelschwingkreis galvanisch in den vorhandenen Antennenleiter implantiert und darüber der Zusatzleiter in z. B. kapazitiver Kopplung mit dem Antennen element angeordnet werden. The Farallel resonant circuit must be galvanically used for mobile radio operation implanted in the existing antenna conductor and above that Additional manager in z. B. capacitive coupling to the antennas element can be arranged.
Die zusätzlichen Bauelemente lassen sich so bemessen, daß sie unter der Schutzhülle des Antennenstabs optisch nicht auffallen. Die Empfangs- und Sendeleistungen der erfindungsgemäßen Mehr bereichsantenne sind, rechnerisch wie auch meßtechnisch nachge wiesen, ausgezeichnet.The additional components can be dimensioned so that they do not attract attention under the protective cover of the antenna rod. The reception and transmission powers of the More Area antennas are, arithmetically as well as metrologically meadows, excellent.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei spiels näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigenThe invention is illustrated below with the aid of an embodiment explained in more detail. Show in the accompanying drawing
Fig. 1 Schaltskizze der erfindungsgemäßen Mehrbereichsantenne, Fig. 1 circuit diagram of the multi-range antenna according to the invention,
Fig. 2 Horizontal-Richtdiagramm bei Antennen-Neigung 50°, Frequenz 460 MHz, im Meßfeld, Fig. 2 horizontal directional diagram with antenna tilt 50 °, frequency 460 MHz, in the measuring field,
- a) herkömmliche Funkantenne,a) conventional radio antenna,
- b) erfindungsgemäße Mehrbereichsantenne.b) multi-range antenna according to the invention.
In Fig. 1 ist 1 das Antennenelement einer Kurzstabantenne, das gemäß der Erfindung neben dem Hörrundfunk auch für andere Fre quenzbänder genutzt wird. Die Länge l1 des Antennenelements 1 entspricht 1/4 der mittleren Betriebs-Wellenlänge λ1 für den Hörrundfunk als unterer bzw. unterster Frequenzbereich. Der Abschnitt 2 vom Fußpunkt A bis zum Punkt B, mit der Länge l2, dient als Strahler für ein oberes Frequenzband mit der mittleren Betriebs-Wellenlänge λ2, z. B. für den Mobilfunk im Bereich 450 bis 465 MHz. Der Parallelschwingkreis 3 wirkt für den oberen Frequenzbereich als Sperrkreis. Voraussetzung dafür ist der zusätzliche Antennenleiter 4, der gegen den Antennenleiter 1 isoliert und mit dem Parallelschwingkreis 3 im Punkt C kapazitiv oder galvanisch gekoppelt ist. Durch den Einfluß des Antennen leiters 4 steht für den oberen Frequenzbereich im Punkt C eine niederohmige reelle Impedanz an.In Fig. 1, 1 is the antenna element of a short rod antenna, which according to the invention is used in addition to radio broadcasting for other frequency bands. The length l 1 of the antenna element 1 corresponds to 1/4 of the mean operating wavelength λ 1 for radio broadcasting as the lower or lowest frequency range. The section 2 from the base point A to point B, with the length l 2 , serves as a radiator for an upper frequency band with the mean operating wavelength λ 2 , z. B. for mobile radio in the range 450 to 465 MHz. The parallel resonant circuit 3 acts as a blocking circuit for the upper frequency range. The prerequisite for this is the additional antenna conductor 4 , which is insulated from the antenna conductor 1 and is capacitively or galvanically coupled to the parallel resonant circuit 3 at point C. Due to the influence of the antenna conductor 4 there is a low-impedance real impedance for the upper frequency range at point C.
Die HF-wirksamen Strahlerlängen l1 und l2 können gemäß der Erfindung unabhängig voneinander auf den jeweiligen Frequenz bereich abgestimmt werden. The RF-effective radiator lengths l 1 and l 2 can be tuned independently of one another to the respective frequency range according to the invention.
Bei einer Kurzstabantenne mit einer mechanischen Gesamtlänge von 400 mm, wie sie z. B. als Kraftfahrzeug-Dachantennen üblich sind, erhält man das Maß λ/4 für den UKW-Empfang durch Wende lung des 11 langen Antennenleiters auf den flexiblen Stab aus einem Dielektrikum. Die Länge l2 des Strahlers für den oberen Frequenzbereich ist gleich der mechanischen Länge vom Fußpunkt A der Antenne bis zum Anschluß B des Parallelschwingkreises 3. Das gleiche gilt für die ebenfalls gesondert abgestimmte Länge des zusätzlichen Antennenleiters 4.With a short rod antenna with a total mechanical length of 400 mm, as z. B. are common as motor vehicle roof antennas, you get the dimension λ / 4 for FM reception by turning the 1 1 long antenna conductor on the flexible rod made of a dielectric. The length l 2 of the radiator for the upper frequency range is equal to the mechanical length from the base point A of the antenna to the connection B of the parallel resonant circuit 3 . The same applies to the length of the additional antenna conductor 4, which is also coordinated separately.
In Fig. 2 werden die Horizontal-Richtdiagramme einer Funkantenne des Stands der Technik und der erfindungsgemäßen Antenne, beide im Winkel von 50° gegen die Waagerechte geneigt, einander gegen übergestellt. (In senkrechter Stellung haben sie beide Rund strahlung.) Das Strahlungsdiagramm in Fig. 2a zeigt deutliche Einbrüche, die nur bei Neigung des herkömmlichen Stabs auftreten. Bei der neuen Mehrbereichsantenne liegt unverändert nahezu Rundstrahlung vor, und der Empfangspegel ist trotz der andersartigen geometrischen und HF-Verhältnisse mit dem der herkömmlichen Antenne bei senk rechter Stellung zu vergleichen.In Fig. 2, the horizontal directional diagrams of a radio antenna of the prior art and the antenna according to the invention, both inclined at an angle of 50 ° to the horizontal, are compared with each other. (In the vertical position, they both have circular radiation.) The radiation diagram in FIG. 2a shows significant dips that only occur when the conventional rod is inclined. With the new multi-range antenna, there is still almost omnidirectional radiation, and despite the different geometrical and RF conditions, the reception level can be compared with that of the conventional antenna in the vertical position.
Das Empfangsverhalten der Kurzstabantenne im Hörrundfunkbereich wird von der erfindungsgemäßen Anordnung nicht beeinflußt. Das Maß 1 1 stellt einen abgestimmten Strahler für UKW dar und ist gleichzeitig - wie bei anderen derartigen Kurzstabantennen - kapazitives Empfangselement für den LMK-Bereich.The reception behavior of the short rod antenna in the radio broadcast area is not influenced by the arrangement according to the invention. The dimension 1 1 represents a tuned emitter for VHF and at the same time - as with other such short rod antennas - is a capacitive receiving element for the LMK range.
Claims (2)
- - ein gemeinsames Antennenelement 1 für alle Frequenz bereiche,
- - die HF-wirksame Gesamtlänge l1 des Antennenelements 1 entspricht 1/4 der mittleren Betriebs-Wellenlänge λ1 des niedrigeren bzw. des niedrigsten Frequenzbereichs,
- - ein Teil-Abschnitt des Antennenelements 1, gemessen vom Fußpunkt A aus, dient als Antennenelement 2 mit einer HF-wirksamen Länge von 1/4 der mittleren Betriebs- Wellenlänge λ2 des bzw. eines oberen Frequenzbereichs,
- - am oberen Endpunkt B der Teillänge l2 für den höheren bzw. den oberen Frequenzbereich ist in den Leitungs verlauf des Antennenelements 1 ein Parallelschwingkreis 3 eingeschaltet, der so abgestimmt ist, daß er für den oberen Frequenzbereich als Sperrkreis wirkt und für die niedrigerfrequenten Signale durchlässig ist,
- - oberhalb des Parallelschwingkreises 3 ist ein zusätzlicher Antennenleiter 4 achsparallel zum Element 1 angeordnet, dessen HF-wirksame Länge annähernd λ/4 ist, der mit dem Antennenelement 1 vorzugsweise kapazitiv gekoppelt ist und der bewirkt, daß die Impedanz im oberen Anschlußpunkt C des Parallelschwingkreises 3 niederohmig reell ist.
- a common antenna element 1 for all frequency ranges,
- the total RF effective length l 1 of the antenna element 1 corresponds to 1/4 of the mean operating wavelength λ 1 of the lower or the lowest frequency range,
- a partial section of the antenna element 1, measured from the base point A, serves as the antenna element 2 with an HF-effective length of 1/4 of the mean operating wavelength λ 2 of the or an upper frequency range,
- - At the upper end point B of the partial length l 2 for the higher or the upper frequency range, a parallel resonant circuit 3 is switched on in the line of the antenna element 1, which is tuned so that it acts as a blocking circuit for the upper frequency range and is permeable to the lower-frequency signals is
- - Above the parallel resonant circuit 3, an additional antenna conductor 4 is arranged axially parallel to the element 1, whose HF-effective length is approximately λ / 4, which is preferably capacitively coupled to the antenna element 1 and which causes the impedance in the upper connection point C of the parallel resonant circuit 3 low resistance is real.
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| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DELPHI DELCO ELECTRONICS EUROPE GMBH, 42119 WU, DE |
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| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: DELPHI TECHNOLOGIES, INC., TROY, US Free format text: FORMER OWNER: DELPHI DELCO ELECTRONICS EUROPE GMBH, 42119 WUPPERTAL, DE Effective date: 20111006 Owner name: DELPHI TECHNOLOGIES, INC., US Free format text: FORMER OWNER: DELPHI DELCO ELECTRONICS EUROPE GMBH, 42119 WUPPERTAL, DE Effective date: 20111006 |