DE4318869A1 - Funkantennen-Anordnung auf der Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Funkantennen-Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Funkantennen-Anord­ nung kann vorteilhaft eingesetzt werden z. B. für die Funksysteme der Mobilkommunikation (Autotelefon im C-, D- oder E-Netz oder für Bündelfunksysteme).

Wenn kein Montageloch in der Fahrzeugkarosserie angebracht wer­ den soll, wird häufig eine stabförmige Antenne im oberen Bereich der Fahrzeugheckscheibe aufgebracht, wobei das Antennenelement dann außen auf die Glasscheibe befestigt wird und das Antennengegengewicht ebenfalls z. B. auf der Fensterscheibe ange­ bracht ist, oder z. B. durch das koaxiale Speisekabel gebildet ist, das vollständig im Fahrzeuginneren verlegt werden kann und die kapazitive Einkopplung der Antennensignale durch die Scheibe hindurch erfolgen kann.

Nachteilig bei einer derartigen Antenne nach dem Stand der Tech­ nik ist, daß infolge der Neigung der Heckscheibe der Fußpunkt des Antennenelements deutlich unterhalb der Dachkante des Fahr­ zeugs angeordnet ist. Dies hat zur Folge, daß das Antennenele­ ment zumindest im unteren Bereich zwangsweise durch die Karosse­ rie in Richtung nach vorne abgeschattet ist. Außerdem ergibt sich aufgrund der Nähe der leitenden Karosserieteile immer eine starke Strahlungsverkopplung mit der Karosserie, die auf dieser starke Ströme hervorruft, welche ihrerseits eine Abstrahlung be­ wirken, so daß das Richtdiagramm stark beeinflußt wird.

Die für Kraftfahrzeugfunkantennen angestrebte Charakteristik der Horizontaldiagramme mit einer möglichst gleichmäßigen Abstrah­ lung in alle Raumrichtungen wird in der Praxis deshalb nur durch rotationssymmetrische Antennenelemente in der Mitte des Daches angenähert erreicht. Mit außermittig angebrachten Antennen oder mit den auf die Fahrzeugscheibe aufgeklebten Antennen ergeben sich durch die Strahlungsverkopplung mit der Fahrzeugkarosserie unerwünschte und teilweise nicht mehr tolerierbare Verformungen des Horizontaldiagramms, das sind insbesondere Strahlungskompen­ sationen, welche starke Einzüge im Horizontaldiagramm bewirken. Hierbei wird in der Regel speziell die Abstrahlung im Raumwin­ kelbereich nach vorne unzulässig reduziert. Außerdem tritt mit höher werdender Frequenz eine ausgeprägte Aufzipfelung des Dia­ gramms ein. Dies führt insbesondere in den Minima der Horizon­ talstrahlung bei vorgegebener Strahlungsleistung im Sendebetrieb häufig zu unerwünscht kleinen Strahlungsdichten am Empfangsort, d. h. zu unerwünscht großer Funkfelddämpfung.

Für die Praxis ist bei Funkantennen wichtig, daß bei vorgegebe­ ner Senderleistung in keiner Horizontalrichtung die Strahlungs­ dichte unter einen minimal geforderten Wert absinkt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Funkantennen-Anord­ nung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, bei der trotz vorhandener Strahlungsverkopplung mit der Fahrzeugkarosse­ rie die im Horizontaldiagramm geringste auftretende Flachstrah­ lungsdichte möglichst groß ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Funkantennen-Anord­ nung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere in der Möglichkeit, ohne Funktionseinbußen kurze und optisch un­ scheinbare Antennen zu ermöglichen, also bei einer hohen Lei­ stungsfähigkeit des Antennensystems eine optisch und unter fahr­ zeugspezifischen Aspekten äußerst attraktive Lösung realisieren zu können.

Die Verwendung mehrerer Antennenelemente erlaubt bei vorgegebe­ ner geeigneter Positionierung auf der Fensterscheibe eines be­ stimmten Kraftfahrzeugs eine hierfür spezifische Erzeugung von Stromverteilungen auf den Antennenelementen der Strahlergruppe nach Betrag und Phase derart, daß unter Einbeziehung der Strah­ lungsverkopplung mit dieser Fahrzeugkarosserie

• - im Mittel eine erhöhte Bündelung der Strahlung in vertikaler Richtung zu Gunsten kleiner Elevationswinkel entsteht und
• - dabei möglichst geringe Einzüge des horizontalen Strahlungs­ diagramms auftreten,

wodurch bewirkt wird, daß die geringste, im gesamten Horizontal­ bereich auftretende Flachstrahlungsdichte so groß wie möglich ist.

Durch die nach der Erfindung getroffenen Maßnahmen wird die an sich unerwünschte Abstrahlung der durch Strahlungskopplung ange­ regten Fahrzeugkarosserie nicht unterbunden. Durch geeignete Stromverteilungen auf den Antennenelementen der Strahlergruppe nach Betrag und Phase wird vielmehr durch die Vielzahl der Strahler ein Wellenfeld überlagert, welches in der Summe Strah­ lungseigenschaften gemäß der Aufgabe der Erfindung ergibt. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen 1 bis 10 dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1: Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit zwei übereinander an­ geordneten stabförmigen Antennenelementen und mit einem Netzwerk mit Antennenanschlußstelle.

Fig. 2a: Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit zwei übereinander angeordneten stabförmigen Antennenelementen und mit einem Streifenleitungs-Netzwerk.

Fig. 2b: Beispiel eines Streifenleitungs-Netzwerks mit einer retardierten und in der Amplitude reduzierten Speisung des oberen Antennenelements. Das Streifenleitungs-Netzwerk dient gleichzeitig als Antennengegengewicht.

Fig. 3: Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit zwei übereinander an­ geordneten und durch eine Verlängerungsspule und eine Dachkapazität elektrisch verlängerten Antennenelementen.

Fig. 4: Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit drei Anten­ nenelementen und mit radial und ringförmig angebrachten drahtförmigen Leitern zur Vergrößerung der Massefläche.

Fig. 5a: Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit für die Funkfrequenz niederohmiger Ankopplung einer weiteren Antenne und für die Funkfrequenz niederohmiger Ankopplung der Heizleiter, die ihrerseits miteinander über weitere senkrechte Leiter galva­ nisch verbunden sind.

Fig. 5b: Detailzeichnung einer für die Funkfrequenz niederohmigen Ankopplung einer weiteren Antenne und eines Heizleiters nach Fig. 5a.

Fig. 6a: Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit zwei übereinander angeordneten Antennenelementen.

Fig. 6b: Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit Antennenelementen, die horizontal gegeneinander versetzt sind.

Fig. 7a: Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit drei Anten­ nenelementen, die in einem auf der Basis stehenden Dreieck angeordnet sind.

Fig. 7b: Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit drei Anten­ nenelementen, die in einem auf der Spitze stehenden Dreieck angeordnet sind.

Fig. 8: Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit mehr als drei Anten­ nenelementen.

Fig. 9: Erfindungsgemäßes Antennenelement mit zwei Anschlußtoren.

Fig. 10a bis c: Horizontale Richtdiagramme der Einzelstrahler nach Fig. 7b (Antenne1 oben links; Antenne2 oben rechts; An­ tenne3 unten mittig).

Fig. 10d: Horizontales Richtdiagramm der erfindungsgemäßen Grup­ penantenne nach Fig. 7b.

Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Gruppenantenne mit zwei Antennenelementen 3 auf einer Fenster­ scheibe 1 eines Kraftfahrzeugs, in der Regel ist dies eine Heck­ scheibe. Die beiden stabförmigen Antennenelemente 3 sind außen angebracht, z. B. in herkömmlicher Technik aufgeklebt. Besonders gute Strahlungseigenschaften im Sinne der Lösung der Aufgabe der Erfindung werden bei solchen Fahrzeugen erreicht, wenn der Nei­ gungswinkel 13 der Fensterscheibe gegenüber der Horizontalen nicht größer ist als 60 Grad.

Im Beispiel der Fig. 1 sind die Antennenelemente 3 übereinander angeordnet. Insbesondere bei symmetrischen Fahrzeugformen ist häufig der Anbringungsort auf der Symmetrieachse des Fahrzeugs in Längsrichtung vorteilhaft. Als Antennengegengewicht 4 sind auf der Fensterfläche leitende Flächen um die Antennenelemente aufgebracht. Die metallische Karosserie des Fahrzeugs ist mit 8 gekennzeichnet.

Der Frequenzbereich, in dem erfindungsgemäße Antennenanordnungen eingesetzt werden, ist der Wellenlängenbereich der Dezimeterwel­ len (Freiraumwellenlängen zwischen 1 m und 10 cm) oder noch kür­ zeren Wellen (unter 10 cm Freiraumwellenlänge). In diesen Fre­ quenzbereichen werden moderne Funksysteme wie das C-, D- und E- Netz-Mobiltelefon oder andere Dienste, wie z. B. Bündelfunk­ dienste, betrieben.

Im Interesse eines möglichst zuverlässigen Funkbetriebs ist es wichtig, daß sich bei der Abstrahlung der Funkwellen kein Win­ kelbereich mit deutlich reduzierter Strahlungsintensität ergibt. Die minimal sich in einen Winkelbereich ergebende Strahlungsin­ tensität pro abgestrahlter Sendeleistung ist daher ein entschei­ dendes Kriterium für die Leistungsfähigkeit einer Funkantennen- Anordnung.

Im Falle einer auf oder in einer Fahrzeugscheibe nach dem Stand der Technik angebrachten Funkantenne ist es jedoch unvermeidbar, daß in bestimmte Raumrichtungen vergleichsweise wenig Strah­ lungsintensität abgestrahlt wird. Dies resultiert zum einen aus der zum Fahrzeugheck abfallenden Scheibe, wodurch eine auf der Scheibe angebrachte Funkantenne in einer Abschattungszone der Karosserie liegt, wenn die Strahlung nach vorne betrachtet wird. Zum anderen ist immer eine starke Strahlungsverkopplung mit der leitenden Fahrzeugkarosserie gegeben, wodurch sich im betrachte­ ten Frequenzbereich der Dezimeterwellen oder oberhalb wegen der im Vergleich zur Betriebswellenlänge großen Abmessung der Fahr­ zeuge mit den einhergehenden Resonanz strömen in der Karosserie eine unerwünschte Aufzipfelung des Horizontaldiagramms ergibt.

Die horizontale Richtcharakteristik jeder der beiden Einzelan­ tennenelemente 3 weist daher auch bei erfindungsgemäßen Gruppen­ antennen unerwünschte Abweichungen von der idealen Abstrahl­ charakteristik auf. Außerdem sind die Einzeldiagramme der Einzelantennen untereinander nicht gleich, da wegen der unter­ schiedlichen Montagepunkte die Abschattung durch die Karosserie und die Verkopplung mit ihr nicht gleich sind.

Je größer der Neigungswinkel 13 der Fensterscheibe 1 ist, um so vorteilhafter ist es, die Strahler in der Nähe der oberen Beran­ dung der Fensterscheibe anzuordnen. Bei nicht zu steilen Nei­ gungswinkeln können auch die Antennenelemente 3 entsprechend kurz ausgeführt werden. Hierbei ergibt sich eine untere Grenze von etwa 1/10 der Wellenlänge (Lambda/10). Bei starken Neigungs­ winkeln der Scheibe sind längere Antennenelemente 3, z. B. Lambda/2-Elemente vorzuziehen.

Bei erfindungsgemäßen Gruppenantennen erfolgt die Speisung der Antennen im Sendefall über ein verlustarmes Netzwerk 7, das im Beispiel der Fig. 2a stellvertretend als Streifenlei­ tungsnetzwerk dargestellt ist.

Das Netzwerk 7 ist dabei derart ausgeführt, daß eine definierte und fest eingestellte Phasen- und Amplitudenbeziehung der Fuß­ punkts-Speiseströme der beiden Antennenelemente 3 vorliegt. Über diese definierte Phasen- und Amplitudenbeziehung wird das Hori­ zontaldiagramm der erfindungsgemäßen Antennenanordnung in der gewünschten vorteilhaften Art beeinflußt und gegenüber der Ab­ strahlcharakteristik jeder der Einzelantennen verbessert.

An der Antennenanschlußstelle 6 der Gruppenantenne ist in der Regel für das jeweilige Nutzfrequenzband ein Stehwellen­ verhältnis erforderlich, wie es von HF-Schnittstellen anderer Funksysteme bekannt ist. An dieser Antennenanschlußstelle 6 ist dann in der Regel eine Koaxialleitung 11 angeschlossen, die zum Funkgerät führt.

In Fig. 1 ist die Anschlußstelle 2 des Antennenelements 3 über eine galvanische Verbindung mit dem Netzwerk 7, welches auf der Innenseite der Fensterscheibe 1 angebracht ist, verbunden. Im Netzwerk 7 selbst werden die Signale der Antennenelemente ver­ knüpft und mit der Antennenanschlußstelle 6 verbunden. Im ge­ zeichneten Beispiel erfolgt die Verbindung zwischen Antennenele­ ment 3 und dem Netzwerk 7 über eine Bohrung durch das Glas. Zur Vermeidung einer derartigen ungünstig zu realisierenden Bohrung wird in Fig. 2a das Antennenelement 3 über eine kapazitiv ge­ staltete hochfrequente Verbindung 16 an das Netzwerk 7 ange­ schlossen. Letzteres ist zur Erstellung der notwendigen Phasen- und Amplitudenbeziehungen sehr vorteilhaft als eine Streifenlei­ tungsschaltung realisierbar. Diese Ausgestaltung ermöglicht bei Serienherstellung eine kostengünstige Reproduzierung der notwen­ digen Phasen- und Amplitudenbeziehungen zwischen den elektri­ schen Größen an den Antennenelementen. In diesem Fall kann die kapazitive Verbindung 16 technologisch kostengünstig in die Streifenleitungsschaltung einbezogen werden, wie es in Fig. 2b dargestellt ist. Die Anschlußstelle 2 des Antennenelements 3 ist dabei als Kreisfläche ausgeführt.

Die Antennenelemente 3 sind untereinander strahlungsverkoppelt und werden über das Netzwerk 7 zusätzlich miteinander elektrisch verknüpft, so daß sich bezüglich der Antennenanschlußstelle 6 die resultierende Strahlungscharakteristik unter Einbeziehung der Strahlungsverkopplung mit der Karosserie des Fahrzeugs er­ gibt. In einer einfachsten Ausführungsform dieses Netzwerks 7 kann auch eine Gruppenantenne gestaltet werden, in welcher die Verkopplung zwischen den Strahlen ausschließlich durch die Strahlungsverkopplung der Antennenelemente 3 erfolgt. In diesem Fall ist nur einer der vorhandenen Strahler mit der Antennenan­ schlußstelle 6 am Netzwerk 7 über eine Hochfrequenzleitung ver­ bunden. Die Strahlungscharakteristik der Gesamtanordnung wird jedoch wesentlich durch die Gesamtheit der miteinander strah­ lungsverkoppelten Antennenelemente 3 unter Einbeziehung der Wir­ kung der Fahrzeugkarosserie gestaltet.

Die Strahlungskopplung zwischen den Antennenelementen wird we­ sentlich von deren Länge und ihrem Abstand voneinander bestimmt. Hiebei zeigt sich, daß bei zu großen Abständen zwischen den Strahlern die Strahlungsrichtdiagramme die Tendenz besitzen, starke Einzüge zu bilden. Bei bevorzugten Antennenanordnungen werden deshalb auch im Interesse einer einfachen Gestaltung des Netzwerks 7 die Abstände zwischen den am weitesten voneinander entfernten Antennenelementen nicht größer als etwa die 2-fache Wellenlänge gewählt. Die zur Lösung der Aufgabe der Erfindung zu fordernden Phasen- und Amplitudenzustände der elektrischen Größen auf den Antennenelementen sind somit wesentlich von deren Gestalt und Position zueinander sowie der Strahlungsverkopplung mit der leitenden Fahrzeugkarosserie abhängig. Es gibt somit für jedes Fahrzeug eine Vielzahl günstiger Anordnungen von Antennen­ gruppen nach der Erfindung, welche jeweils durch hierfür spezi­ fische Optimierung des Netzwerks 7 vorteilhafte Strahlungseigen­ schaften ergeben. Die hierfür verwendeten Strahlerformen können innerhalb bestimmter Grenzen frei gewählt werden. Anstelle ein­ facher stabförmiger Antennenelemente können z. B., wie in Fig. 3, Antennenelemente mit einer kapazitiven Last 15 verwendet werden und im Interesse einer weiteren Verkürzung z. B. mit Blindelemen­ ten 14 beschaltet werden. Auch bei länger gewählten Antennenele­ menten mit einer Länge von Lambda/2, können die Strombelegungen auf den Antennenelementen geeignet beeinflußt werden.

Eine besonders einfache Gestaltung einer Gruppenantenne ergibt sich bei Verwendung von zwei Strahlern gemäß Fig. 6a. Insbeson­ dere bei Anbringung auf geneigten Fensterscheiben z. B. im Heck eines Fahrzeugs wird die Strahlung nach vorne abgeschattet. In diesem Fall ist es zweckmäßig, einen ersten Strahler direkt am oberen Fensterrand anzubringen und zur Auffüllung der Abschat­ tung den zweiten Strahler in kleinem Abstand unterhalb des er­ sten Strahlers anzubringen und entsprechend phasenrichtig anzu­ steuern. Eine besonders vorteilhafte Anordnung auf geneigten Fensterscheiben ist die Dreiecksanordnung in Fig. 7b. Dort wer­ den zur Maximierung der Gesamtstrahlung zwei Strahler am oberen Rand des Fensters vorzugsweise symmetrisch zur Mitte angebracht und zur Auffüllung der Abschattung nach vorne ein weiterer Strahler vorzugsweise in der vertikalen Symmetrielinie 24 in ei­ nem günstigen Abstand 28 darunter plaziert. Durch Ansteuerung mit einem für diese Konfiguration optimierten Netzwerk 7 lassen sich sehr gute Runddiagramme mit entsprechend kleinen Einzügen bewirken.

Die mit der Erfindung erreichte Wirkung geht eindrucksvoll aus den Bildern 10a bis 10d hervor. In den dargestellten Horizontal­ diagrammen der Bilder 10a bis 10c sind die Strahlungseigenschaf­ ten der Einzelstrahler in Fig. 7b dargestellt. Jedes der Dia­ gramme besitzt starke untolerierbare Einzüge bzw. Abschattungs­ bereiche. Obgleich die verwendeten Antennenelemente aus rotationssymmetrischen Gebilden von der in Fig. 3 dargestellten Form sind, ergeben sich in Folge der Strahlungsverkopplung mit der leitenden Fahrzeugkarosserie die dargestellten Unrundheiten der Diagramme. Durch Beschaltung mit einem geeigneten Netzwerk 7, welches die Antennenelemente phasen- und amplitudenrichtig speist und dessen Charakteristika durch Anwendung mathematischer Optimierungsverfahren speziell für die auf dem bestimmten Fahr­ zeug vermessenen Antennenelemente berechnet wurden, wird das in Fig. 10d dargestellte Richtdiagramm erreicht, welches wesentlich geringere Einzüge besitzt.

Für die erfindungsgemäße Gestaltung der Gruppenantenne ist für jedes Antennenelement ein zeitlich invariantes Antennengegenge­ wicht notwendig. Dieses wird vorteilhaft als hochfrequent lei­ tende Fläche auf der Fensterscheibe, wie in Fig. 4 dargestellt, ausgebildet. Im Interesse der Transparenz dieser Fläche wird diese als strahlenförmige Struktur ausgeführt, welche aus radial vom Netzwerk 7 ausgehenden, drahtförmigen Leitern 20 besteht. Das Netzwerk 7 selbst wird vorteilhaft mit einer leitenden Außenfläche ausgestattet, welches im Zentrum der Gruppenantenne einen Teil des Antennengegengewichts für die Antennenelemente bildet. Die strahlenförmigen Leiter werden hochfrequent mit die­ ser leitenden Außenfläche verbunden. Diese Strahlen können durch ringförmig um die Gruppenantenne angebrachte Leiter zu einem hochfrequent leitenden Maschennetz ergänzt werden. Bei Funkan­ tennen auf der Heckscheibe von Fahrzeugen treten naturgemäß in der unmittelbaren Nähe der Sendeantenne große Feldstärken auf, welche Personen im Fahrgastraum gefährden könnten. Die Ausbil­ dung des Antennengegengewichts als hochfrequent leitende Fläche wirkt sehr vorteilhaft abschirmend gegen elektromagnetische Fel­ der, welche andernfalls in den Fahrgastraum drängen. Die Forde­ rung nach einem definierten Antennengegengewicht läßt sich somit vorteilhaft verbinden mit der Forderung nach einer Feldab­ schwächung der gefährdenden elektromagnetischen Strahlung.

Auf der Heckscheibe sind häufig horizontal angebrachte Heizlei­ ter 23 vorhanden (Fig. 5a). Punkte gleichen Gleichspannungspoten­ tials können miteinander galvanisch verbunden werden, ohne den Heizstromfluß zu beeinflussen. Durch Einführung von verbindenden Leitungsstegen, wie in Fig. 5a, kann auch das Heizfeld 23 zu ei­ ner hochfrequent weitgehend abschirmenden Fläche gestaltet wer­ den und als erweitertes Antennengegengewicht mitwirken. Um hochfrequente Ströme zwischen der Massefläche bei der Gruppenan­ tenne über das Heizfeld 23 zu ermöglichen, ohne die Heizströme zu beeinflussen, ist eine gleichstromundurchlässige, frequenzse­ lektive Verbindung 21 in den drahtförmigen Leitern 20 vorteil­ haft. Solche frequenzselektive Verbindungen sind auch notwendig, wenn Teile des Antennengegengewichts als Antennenteile für an­ dere Funkdienste, welche ebenfalls auf der Fensterscheibe ange­ bracht sind, verwendet sind. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 5a für die Antenne 22 gegeben, welche z. B. als AM-FM-Antenne wirken könnte. Als frequenzselektive Verbindungselemente 21 kommen in der Hauptsache kapazitive Strukturen zur Anwendung. Sehr vor­ teilhaft ist auch eine koplanare Leitungsstruktur von etwa Lambda/4-Länge für die Funkfrequenz, wie dies in Fig. 5b detail­ liert am Beispiel der AM-FM-Antenne und der Heizleiterankopplung gezeigt ist.

Soll die Gruppenantenne für mehrere Funksysteme, wie z. B. das D- Netz und das E-Netz gleichermaßen ausgelegt werden, so können die Antennenelemente so gestaltet werden, daß sie in beiden Fre­ quenzbereichen funktionstüchtig sind. Wird hierbei das Netzwerk 7 derart gestaltet, daß es in den beiden Frequenzbereichen, die hierfür jeweils geforderten Phasen- und Amplitudenbedingungen für die einzelnen Strahler sicherstellt, so ist die Gruppenan­ tenne in beiden Frequenzbereichen anwendbar. Eine weitere Mög­ lichkeit besteht darin, für beide Frequenzbereiche zumindest teilweise gesonderte Antennenelemente einzusetzen.

Um die bestmögliche Verknüpfung der Signale im Netzwerk 7 sicherzustellen, ist ein gewisser meßtechnischer Aufwand notwen­ dig, um die Antenneneigenschaften der Strahler am Fahrzeug fest­ zustellen. Dies geschieht dadurch, daß, wie in Fig. 9 gezeigt, die Anschlußstellen 2 als Anschlußtore 27 eines Strahlernetz­ werks betrachtet werden. Mit Hilfe moderner Netzwerkanalysatoren können die Wellenparameter dieses Strahlernetzwerks ermittelt werden. Zusätzlich können bei Einfall einer Welle aus einer be­ stimmten Richtung die Erregungen an den Anschlußtoren 27 nach Betrag und Phase gemessen werden. Bei Kenntnis der Eigenschaften des Strahlernetzwerks und dessen Erregung durch die einfallende Welle an den verschiedenen Anschlußtoren 27 kann mit Hilfe mo­ derner Rechenanlagen unter Anwendung geeigneter Optimierungs­ strategien ein hierfür optimales Netzwerk 7 gestaltet werden.

Für den Sendefall soll die Funkantenne gemäß der Aufgabe der Er­ findung arbeiten. Im Empfangsfall jedoch ist aufgrund der Rayleigh-Streuung der empfangenen Wellen im allgemeinen ein An­ tennendiversitybetrieb vorzuziehen. Das Netzwerk kann so gestal­ tet werden, daß mit Hilfe von Schaltdioden unterschiedliche Si­ gnalkombinationen der von den Strahlen empfangenen Einzelsignale an der Antennenanschlußstelle 6 gebildet werden. Mit Hilfe einer Antennendiversityeinrichtung können die Schaltdioden derart an­ gesteuert werden, daß in jedem Augenblick die Signalkombination an der Antennenanschlußstelle erscheint, welche den bestmögli­ chen Empfang bewirkt. Die Ausführung der Funkantenne als Grup­ penantenne bietet somit den Vorzug der gleichzeitigen Verwend­ barkeit als Diversityantenne.

Claims (22)

1. Funkantennen-Anordnung für Funkverbindungen mit terrestri­ schen Funkstellen für Dezimeter- bzw. Zentimeterwellen, mit einem auf der geneigten Fensterscheibe in einer im wesentlichen elektrisch leitenden Fahrzeugkarosserie angebrachtem Strahler, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Strahler (10), bestehend aus jeweils einem auf der Außenseite derselben Fensterscheibe (1) angebrachtem, im wesentlichen normal zu dieser orientiertem Antennenelement (3) und einem auf der Fensterscheibe angebrachtem Antennengegengewicht (4), vorhanden ist und die Strahler (10) zusammen eine Gruppenantenne mit der Antennenanschlußstelle (6) bilden.

2. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Netzwerk (7) vorhanden ist, das die Antennenanschlußstelle (6) enthält und mindestens ein Strahler (10) an das Netzwerk (7) angeschlossen ist und die Antennenanschlußstelle (6) Teil des Netzwerks (7) ist und jeder weitere Strahler (10) entweder nur durch Strahlungsverkopplung hochfrequenzmäßig mit den anderen Strahlern (10) verkoppelt ist, oder eine Anschlußstelle (2) ent­ hält, welche mit dem Netzwerk (7) verbunden ist (Fig. 1).

3. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (9) zwischen den am weitesten voneinander entfernten Antennenelementen (3) nicht größer ist als die zweifache Wellen­ länge.

4. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung geeigneter Strombelegungen nach Betrag und Phase Blindelemente (14) in die Antennenelemente (3) eingebracht sind.

5. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler (10) Monopolcharakter besitzen und die Antennen­ elemente (3) stabförmig ohne oder mit Dachkapazität ausgebildet sind und jeweils eine hochfrequent leitende Fläche (5) als elek­ trisches Antennengegengewicht (4) besitzen, die im wesentlichen in der Scheibenebene (1) angebracht ist.

6. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (7) im Fahrzeuginneren angeordnet ist und die hoch­ frequente Verbindung (17) zwischen dem das Netzwerk (7) und den über ihre Anschlußstellen (2) angeschlossenen Strahlern (10) je­ weils kapazitiv durch die Scheibe hindurch erfolgt (Fig. 2a).

7. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (7) teilweise auf der Fensterscheibe (1) außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist und die hochfrequente Verbindung (17) zur Antennenanschlußstelle (6) innerhalb des Netzwerks (7) kapazitiv durch die Fensterscheibe (1) hindurch erfolgt (Fig. 3).

8. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (7) im wesentlichen als Streifenleitungsschaltung (19) realisiert ist und die geforderten Amplituden- und Phasen­ zustände der Ströme und Spannungen auf den Antennenelementen (3) im wesentlichen durch Leitungselemente (18) erzeugt sind (Fig. 2b).

9. Funkantennen-Anordnung nach nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente (3) jeweils eine im wesentlichen auf einer der Fensterflächen der Fensterscheibe (1) aufgebrachte Masse­ fläche (5) als Antennengegengewicht (4) besitzen und zusammen mit dieser jeweils einen Strahler (10) bilden.

10. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Massefläche durch eine leitende Fläche (5) auf der Ober­ fläche des Netzwerks (7) gebildet ist (Fig. 2a).

11. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung der hochfrequenzmäßig wirksamen Massefläche (5) ausgehend vom Netzwerk (7) drahtförmige Leiter (20) im wesent­ lichen radial verlegt sind, oder zusätzlich solche Leiter im we­ sentlichen ringformig um das Netzwerk (7) herum angebracht sind (Fig. 4).

12. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die drahtförmigen Leiter (20) frequenzselektive Trennglieder (21) enthalten, welche so gestaltet sind, daß sie bei der Funk­ frequenz hochfrequenzmäßig niederohmige Verbindungen darstellen (Fig. 5b).

13. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Heckscheibe parallel zueinander verlaufende Heizleiter (23) vorhanden sind und Punkte gleichen Gleichspannungspotentials durch dazu im wesentlichen senkrecht orientierte vertikale Leitungsstege miteinander galvanisch verbunden sind, wodurch das Heizfeld eine hochfrequent leitende Fläche bildet und zur Ermöglichung hochfrequenter Ströme zwischen dieser Fläche und der Massefläche (5) ausgehend vom Netzwerk (7) in den drahtförmigen Leitern (20) gleichstrom­ undurchlässige frequenzselektive Trennglieder enthalten sind (Fig. 5a).

14. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der drahtförmigen Leiter (20) durch Teile weiterer Anten­ nen (22), welche für weitere Funkdienste auf der Fensterscheibe angebracht sind, verwendet sind (Fig. 5a).

15. Funkantennen-Anordnungen nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Strahler (10) auf der Fensterscheibe (1) horizontal neben­ einander oder auf einer vertikalen Linie auf der Fensterscheibe (1) übereinander angeordnet sind (Fig. 6a, Fig. 6b).

16. Funkantennen-Anordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß drei Strahler (10) in einer Dreiecksanordnung auf der Fenster­ scheibe (1) angeordnet sind (Fig. 7a, Fig. 7b).

17. Funkantennen-Anordnungen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente (3) stabförmig ausgebildet sind und etwa ein bis drei Lambda/10 lang sind und zwei der Antennenelemente (3) in einer horizontalen Linie (25) in der Nähe der oberen Berandung symmetrisch zur vertikalen Symmetrielinie (24) des Fahrzeugs angebracht sind und das dritte Antennenelement (3) auf dieser Symmetrielinie jedoch unterhalb der horizontalen Linie (25) angebracht ist, so daß die Seitenlängen des Dreiecks ca. ein bis drei Lambda/10 betragen (Fig. 7b).

18. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als drei Strahler (10), deren Antennenelemente (3) auf Kreuzungspunkten der horizontalen Zeilen mit den vertikalen Spalten einer Gitterstruktur mit Rasterabständen von ca. ein bis drei Lambda/10 angebracht sind und die Antennenelemente (3) im oberen Bereich der Fensterscheibe angebracht sind (Fig. 8).

19. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppenantenne für mehrere Funksysteme mit relativ schmal­ bandigen Frequenzbereichen unterschiedlicher Frequenzen ausge­ legt ist und die Strahler (10) bzw. die Antennenelemente (3) so­ wie ggfs. das Netzwerk (7) und die übrigen frequenzabhängigen Teile der Gruppenantenne mehrfrequent gestaltet sind.

20. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdeckung der verschiedenen Frequenzbereiche auch gesonderte - oder nur gesonderte Strahler (10) verwendet sind.

21. Antenne nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß in den Antennenelementen (3) Anschlußtore (27) gebildet sind, deren komplexe Gesamtmatrix zur Beschreibung der Zusammenhänge zwischen den elektrischen Größen an diesen Anschlußtoren (27) des Strahlernetzwerks betrags-und phasenmäßig ermittelt ist und deren Erregungen z. B. im Empfangsfall durch eine horizontal ein­ fallende Empfangswelle für alle Azimutalwinkel nach Betrag und Phase zueinander erfaßt sind, so daß die Parameter zur Beschrei­ bung der elektrischen Größen an den Anschlußtoren (27), bezogen auf die einfallende Empfangswelle für alle Azimutwinkel bekannt sind und durch Variationsrechnung im Sinne der Lösung der Auf­ gabe der Erfindung günstige Amplituden- und Phasenwerte für die Ansteuerung der Gesamtmatrix ermittelt sind und diese Werte durch Beschaltung mit dem Netzwerk (7) und/oder ggfs. durch Be­ schaltung der Anschlußtore (27) mit Blindwiderständen (14) in der Gruppenantenne eingestellt sind (Fig. 9).

22. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (7) derart gestaltet ist, daß mit Hilfe darin befindlicher elektronischer Schalter, welche durch eine Anten­ nendiversityeinrichtung angesteuert sind, die Signale der Strah­ ler (10) in unterschiedlicher Kombination für die Bildung von Antennendiversitysignalen zur Weiterleitung zum Empfänger ver­ wendet sind.