DE4323239A1 - Motor vehicle window pane antenna - Google Patents

Motor vehicle window pane antenna

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DE4323239A1 DE19934323239 DE4323239A DE4323239A1 DE 4323239 A1 DE4323239 A1 DE 4323239A1 DE 19934323239 DE19934323239 DE 19934323239 DE 4323239 A DE4323239 A DE 4323239A DE 4323239 A1 DE4323239 A1 DE 4323239A1
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Abstract

It is known for the heating conductor structure in the rear window panes of motor vehicles to be used as a passive component of active broadcast radio receiving antennas. It is also known in the case of such an arrangement for the signal to noise ratio to be improved and the gain to be increased by arranging one or, for example, two secondary conductor tracks in or on the window pane, which conductor tracks run orthogonally with respect to the existing conductor tracks which run virtually horizontally. According to the invention, the secondary conductor tracks (7) are routed as far as the lower edge (9) of the bodywork opening and are connected in RF terms there to one or two further conductor sections (8, 10) which is or are arranged symmetrically with respect to the centre of the window pane and at a distance of 5 to 10 mm from the metallic bodywork edge (9), as well as parallel to said bodywork edge. The total length (A) of the conductor track arrangement (7) is approximately 400 mm for VHF reception. By changing primarily the length and separation dimensions of the conductor track arrangement (7), it is possible to balance the output impedance of the antenna structure in the window pane, with a tolerance of at most 10%, to the input impedance of the antenna amplifier and decisively to reduce the previously problematic losses resulting from incorrect matching. At the same time, a single amplifier circuit, some of which can be prefabricated, can be used from now on for any desired vehicles and for any desired rear window panes, using the antenna structure described initially. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenstruktur für Kraftfahrzeug-Heckscheiben mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Gattungsmerkmalen, die vor allem für den Rundfunkempfang im UKW-Bereich geeignet ist.The invention relates to an antenna structure for Motor vehicle rear windows with the in the preamble of the patent claim specified generic characteristics, especially for FM radio broadcasting suitable is.

In der DE-Patentanmeldung Nr. 39 06 592 wird die Verwendung einer Struktur aus quasi waagerechten, zueinander parallelen Leiterbahnen in der Fahrzeug-Heckscheibe als Scheibenheizung und gleichzeitig als Antenne beschrieben. Dabei wurde gefunden, daß der mit einer derartigen Anordnung erzielbare Antennengewinn erhöht werden kann - und dabei auch das Signal/Rausch-Verhältnis verbessert wird - wenn mittig in der Scheibenfläche eine oder mehrere sekundäre Leiterbahnen vorgesehen werden, die in rechtem Winkel zu den Heiz- und Antennenleitern verlaufen. Die Sekundärleiter beeinflussen das elektromagnetische Feld im Bereich der Scheibenöffnung und führen zu einer Feldlinienkonzentration im Maximum der Spannungsverteilung in der Scheibenmitte. Dadurch werden die Empfangsparameter der Scheibenantenne verbessert.In DE patent application no. 39 06 592 is the use a structure of quasi horizontal, mutually parallel Tracks in the vehicle rear window as a window heating and simultaneously described as an antenna. It was found that the with such an arrangement achievable antenna gain can be increased - and also the signal-to-noise ratio is improved - when in the middle in the disk surface one or more secondary tracks be provided, which is at right angles to the heating and Antenna conductors run. The secondary conductors influence the electromagnetic field in the area of the disc opening and lead to a field line concentration in the maximum of Stress distribution in the center of the disk. This will be the Reception parameters of the glass antenna improved.

Weitere Reserven für die Verbesserung der Empfangs­ eigenschaften wären nutzbar, wenn es gelänge, das Problem der Fehlanpassung zwischen der Antennenimpedanz und der Eingangsimpedanz der weiterführenden Netzwerke, d. h. speziell der Verstärkerschaltung bei aktiven Antennen, zu lösen. Hier bieten weder die OS 39 06 592 noch die anderen bekannten Vorschläge zur Gestaltung von Leiterstrukturen in Kfz- Scheiben eine praktikable und effektive Antwort.Additional reserves for the improvement of the reception Properties would be useful if the problem were to succeed the mismatch between the antenna impedance and the Input impedance of the secondary networks, d. H. specially the amplifier circuit with active antennas to solve. Here offer neither the OS 39 06 592 nor the other known Proposals for the design of ladder structures in motor vehicle Slices a workable and effective answer.

Die Verluste durch Fehlanpassung tragen zur Verringerung der Signalqualität bei und sind erfahrungsgemäß bei jedem einzelnen Fahrzeugtyp unterschiedlich hoch.The losses due to mismatch contribute to the reduction the signal quality and are in our experience with each individual vehicle types vary in height.

In der Praxis bedeutet dies, daß für jede Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs, in der eine Antennenstruktur vorgesehen wird oder deren Heizfeld als passive Komponente einer aktiven Antenne genutzt werden soll, eine spezielle Verstärker­ schaltung mit entsprechenden Eingangs- und Ausgangsfiltern zur Impedanzanpassung entwickelt bzw. zumindest ein vorhandener geeigneter Verstärker immer neu modifiziert werden muß.In practice, this means that for each rear window one Motor vehicle, in which an antenna structure is provided  or their heating field as a passive component of an active Antenna should be used, a special amplifier circuit with corresponding input and output filters for Impedance adaptation developed or at least one existing suitable amplifier must always be modified again.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand für die Impedanzanpassung zwischen einer als Antenne genutzten Leiterstruktur in einer Kraftfahrzeug-Heckscheibe und den weiterführenden Netzwerken, insbesondere der Verstärker­ schaltung im Falle einer aktiven Antenne, zu senken und gleichzeitig mit einfachen Mitteln die Empfangsparameter weiter zu verbessern.The invention is based, the effort for the task Impedance matching between one used as antenna Ladder structure in a motor vehicle rear window and the continuing networks, in particular the amplifier circuit in the case of an active antenna, to lower and simultaneously with simple means the reception parameters continue to improve.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst.This object is achieved with the characterizing in the invention Part of the claim specified features solved.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nunmehr für beliebige Fahrzeuge und für beliebige Heckscheiben mit der hier angegebenen Antennenstruktur eine einzige, gewissermaßen konfektionierte Verstärkerschaltung mit vorgegebener Eingangsimpedanz verwendet werden kann, an der keinerlei Änderungen vorgenommen zu werden brauchen, um sie den spezifischen Verhältnissen des Fahrzeugs anzupassen. Es wird nicht mehr der Verstärker der Struktur auf der Scheibe und dem Fahrzeug angepaßt, sondern die Scheibe wird - mit sehr viel geringerem Aufwand - auf die Eingangsimpedanz des Verstärkers abgestimmt.The essential advantage of the invention is that now for any vehicles and for any Rear windows with the antenna structure specified here only, in a sense assembled amplifier circuit with a given input impedance can be used no changes need to be made to to adapt them to the specific circumstances of the vehicle. It is no longer the amplifier of the structure on the Disc and the vehicle adapted, but the disc is - with much less effort - on the input impedance tuned to the amplifier.

Die für die Impedanzanpassung jeweils optimale Länge und die Position des einen oder z. B. der zwei rahmenparallelen Leitungsabschnitte werden auf einfache Weise experimentell bestimmt.The optimal length for the impedance matching and the position of one or z. B. the two frame-parallel Line sections become simple experimentally certainly.

Mit der Erfindung ist es ohne Schwierigkeiten möglich, die Ausgangsimpedanz der Antennenstruktur in der Scheibe mit einer Toleranzgröße von maximal 10% an die vorgegebenen Anschluß-Festwerte des Verstärkers angleichen. Dieser Toleranzbereich entspricht einer Gewinnänderung von weniger als 0,5.dB und ist damit vernachlässigbar klein. With the invention, it is possible without difficulty, the Output impedance of the antenna structure in the disc with a maximum tolerance of 10% to the specified Align the connection values of the amplifier. This tolerance range corresponds to a profit change of less than 0.5.dB and is therefore negligible.  

Ausgangsgrößen für die experimentelle Maß- und Positions­ optimierung für den oder die rahmenparallelen Leitungs­ abschnitte sind eine Gesamtlänge - gleich, ob geteilt oder zusammenhängend - von etwa 400 mm und ein Abstand zum benachbarten Karosserierand von etwa 10 mm.Output quantities for the experimental measurement and position Optimization for the frame or parallel line sections are a total length - whether divided or connected - from about 400 mm and a distance to the adjacent body border of about 10 mm.

Durch das erfindungsgemäße Prinzip der Impedanzanpassung werden für jede Heckscheibe der hier beschriebenen Art, weitgehend unabhängig vom Fahrzeug, die Anpassungsverluste entscheidend vermindert, die Strahlungscharakteristik im Sinne einer Rundumstrahlung verbessert und der Signal/Rausch- Abstand der aktiven Antenne erhöht.By the inventive principle of impedance matching are used for each rear window of the type described here, largely independent of the vehicle, the adjustment losses decisively reduced, the radiation characteristic in the Improved the sense of all-round radiation and the signal / noise Distance of the active antenna increases.

Bei Versuchsserien an einer Reihe unterschiedlicher Kraft­ fahrzeuge wurden in jedem Fall und ausschließlich durch Modifikation der erfindungsgemäßen rahmenparallelen Leitungs­ abschnitte schleifenartige Impedanzkurven im Zentrum des Smith-Diagramms unmittelbar um den durch die Eingangsimpedanz des Verstärkers vorgegebenen Anpassungspunkt erzielt.In series of tests on a number of different forces Vehicles were in each case and exclusively by Modification of the frame-parallel line according to the invention sections loop-like impedance curves in the center of the Smith diagram immediately around the through the input impedance achieved by the amplifier predetermined adjustment point.

In allen Fällen wurde ein und derselbe Verstärker verwendet, an dem keinerlei Veränderungen vorgenommen wurden.In all cases one and the same amplifier was used where no changes were made.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be described below with reference to execution examples explained in more detail. In the accompanying drawing demonstrate

Fig. 1 Kraftfahrzeug-Heckscheibe mit Heizfeld als Antennen­ struktur und zwei Sekundärleitern, nach dem Stand der Technik Fig. 1 motor vehicle rear window with heater as antenna structure and two secondary conductors, according to the prior art

Fig. 2 Heckscheibe ähnlich Fig. 1, mit nur einem Sekundär­ leiter und mit dem erfindungsgemäßen rahmen­ parallelen Leitungsabschnitt Fig. 2 rear window similar to FIG. 1, with only a secondary conductor and with the frame according to the invention parallel line section

Fig. 3 Heckscheibe mit zwei Sekundärleitern und zweiteiligem rahmenparallelem Leitungsabschnitt Fig. 3 rear window with two secondary conductors and two-part frame-parallel line section

Fig. 4 Meßergebnisse der Antennen-Ausgangsimpedanz bei unterschiedlichen Werten für die Gesamtlänge A des rahmenparallelen Leitungsabschnitts Fig. 4 measurement results of the antenna output impedance with different values for the total length A of the frame parallel line section

  • a) Vergleichsscheibe ohne den rahmenparallelen Leitungsabschnitt (Stand der Technik)a) Comparative disk without the frame parallel Line section (prior art)
  • b) erfindungsgemäßer Leitungsabschnitt mit A = 200 mm b) inventive line section with A = 200 mm  
  • c) A = 300 mmc) A = 300 mm
  • d) A = 400 mmd) A = 400 mm
  • e) A = 500 mme) A = 500 mm
  • f) A = 600 mm.f) A = 600 mm.

In der Scheibe 1 nach Fig. 1 ist ein Heizfeld angeordnet, das aus Sammelleitern 2 und den quasi waagerechten Heizleitern 3 besteht und über den Anschluß 4 an das Gleichstromnetz des Fahrzeugs angeschlossen ist.In the disc 1 of FIG. 1, a heating field is arranged, which consists of bus bars 2 and the quasi-horizontal heating conductors 3 and is connected via the terminal 4 to the DC network of the vehicle.

Die Heizleiterstruktur wird gleichzeitig als passive Komponente einer aktiven Scheibenantenne genutzt; mit 5 ist der Anschlußpunkt zum Verstärker 6 bezeichnet.The heat conductor structure is simultaneously used as a passive component of an active glass antenna; 5 denotes the connection point to the amplifier 6 .

Die beiden Sekundärleiter 7 können galvanisch mit den Heiz- und Antennenleitern 3 verbunden sein, oder sie sind von den Heizleitern durch die Scheibe - als Dielektrikum - getrennt und stehen mit ihnen in kapazitiver Kopplung. Die Länge der Sekundärleiter 7 entspricht bei dem Beispiel nach Fig. 1 der Erstreckung des Heizfelds in der Längsachse des Fahrzeugs. Wie schon angegeben, haben die Sekundärleiter 7, die nur mittelbare Bestandteile der Antennenstruktur darstellen, zu einer deutlichen Gewinnerhöhung geführt. Es wurden Steigerungen um Werte bis 3 dB gemessen.The two secondary conductors 7 may be galvanically connected to the heating and antenna conductors 3 , or they are separated from the heating conductors by the disk - as a dielectric - and stand with them in capacitive coupling. The length of the secondary conductor 7 corresponds in the example of FIG. 1, the extension of the heating field in the longitudinal axis of the vehicle. As already stated, the secondary conductors 7 , which represent only indirect components of the antenna structure, have led to a significant increase in profit. Increases up to 3 dB were measured.

Weiterführende Untersuchungen haben nun ergeben, daß das Prinzip der Anordnung von Sekundär-Leiterstrukturen auch zur Beeinflussung anderer Antennenparameter genutzt werden kann. Der in Fig. 2 mit 8 bezeichnete, parallel zum Scheiben­ rahmen (Karosserierand) 9 geführte Leitungsabschnitt ist HF- mäßig, vorzugsweise galvanisch mit dem Sekundärleiter 7 verbunden und ermöglicht eine Änderung der Ausgangsimpedanz der Antennenstruktur in der Scheibe in einem solchen Maß, daß man sie in weiten Grenzen auf einen beliebigen Wert einstellen kann.Further investigations have now shown that the principle of arrangement of secondary conductor structures can also be used to influence other antenna parameters. The in Fig. 2 denoted by 8, frame parallel to the frame (body border) 9 guided line section is HF moderately, preferably galvanically connected to the secondary conductor 7 and allows a change in the output impedance of the antenna structure in the disc to such an extent that they can within wide limits can set to any value.

Das gleiche gilt für die Anordnung mit den beiden Teil­ abschnitten 10 nach Fig. 3 mit einem Abstand der beiden Teile von maximal C = 10 mm. The same applies to the arrangement with the two part sections 10 of FIG. 3 with a distance of the two parts of a maximum of C = 10 mm.

Die als Ausgangsmaße für die Anpassung angegebenen WerteThe values specified as initial measures for the adjustment

- Länge des Abschnitts 8 bzw. Gesamtlänge der beiden Leitungsabschnitte 10 - Length of the section 8 or total length of the two line sections 10th A = 400 mmA = 400 mm - Abstand zum Scheibenrahmen 9 - Distance to the window frame 9 B = 10 mmB = 10 mm - Abstand der Teilabschnitte 10 - Distance of the sections 10th C = 10 mmC = 10 mm

wurden in umfangreichen Versuchsreihen mit Messungen, wie in Fig. 4 gezeigt, ermittelt.were determined in extensive series of experiments with measurements, as shown in Fig. 4.

Die Diagramme in Fig. 4 machen am Beispiel eines Fahrzeugs deutlich, daß es jeweils einen Wert für die Länge des erfindungsgemäßen Leitungsabschnitts 8 bzw. für die Gesamtlänge der beiden Leitungsabschnitte 10 gibt, bei dem die Reflexion auf ein Minimum sinkt und sich eine fast ideale Impedanzkurve einstellt. Vergleichbare Verläufe wurden bei allen untersuchten Fahrzeugen gewonnen.The diagrams in FIG. 4 make it clear, using the example of a vehicle, that there is in each case a value for the length of the line section 8 according to the invention or for the total length of the two line sections 10 , at which the reflection sinks to a minimum and a nearly ideal impedance curve established. Comparable courses were obtained for all examined vehicles.

Die maßlichen Korrekturen bewegen sich bei den verschiedenen Scheiben und Antennenstrukturen überwiegend in Bereichen um 5 bis 15% der Ausgangswerte für A, B und C.The dimensional corrections vary among the different ones Slices and antenna structures predominantly in areas around 5 to 15% of the initial values for A, B and C.

Dabei bestehen zwischen den beiden Ausführungsvarianten nach Fig. 2 und Fig. 3 - in bezug auf die Verfahrensweise der Anpassung wie auch in bezug auf die Maßverhältnisse - grundsätzlich keine Unterschiede. Die Anordnung nach Fig. 3 zeigt eine Tendenz zu einer höheren Bandbreite.There are basically no differences between the two embodiments according to FIG. 2 and FIG. 3 - with respect to the method of adaptation as well as with respect to the dimensional relationships. The arrangement of Fig. 3 shows a tendency to higher bandwidth.

Abschließend wird darauf hingewiesen, daß die beiden hier gezeigten Ausführungsbeispiele nur der Illustration des grundsätzlichen Erfindungsgedankens - rahmenparalleler Leitungsabschnitt am unteren Ende der Sekundärleiterstruktur als abstimmbare Kompensation der Impedanz-Fehlanpassung, vorzugsweise bei aktiven Scheibenantennen - dienen. Gleichwirkend mit den beiden Zeichnungsvarianten sind z. B.Finally, it should be noted that the two here shown embodiments only the illustration of the basic idea of the invention - frame parallels Line section at the lower end of the secondary conductor structure as a tunable compensation for the impedance mismatch, preferably in active glass antennas - serve. Gleichwirkend with the two drawing variants are z. B.

  • - die HF-Verbindung zweier Sekundärleiter 7 mit einem ungeteilten rahmenparallelen Leitungsabschnitt 9 und- The RF connection of two secondary conductors 7 with an undivided frame-parallel line section 9 and
  • - eine Anordnung zweier Sekundärleiter 7, von denen nur einer über das Heiz- und Antennenfeld hinaus verlängert und HF-mäßig mit einem mittigen Leitungsabschnitt 9 verbunden ist.an arrangement of two secondary conductors 7 , of which only one extends beyond the heating and antenna field and is HF-moderately connected to a central line section 9 .

Claims (2)

1. Antennenstruktur für eine Kraftfahrzeug-Heckscheibe vorzugsweise für den UKW-Rundfunkempfang, bestehend
  • - aus mehreren quasi waagerecht auf oder in der Scheibe verlaufenden parallelen Antennenleitern oder den quasi waagerecht angeordneten Heizleitern einer Scheibenheizung, die gleichzeitig als Antenne beschaltet ist, und
  • - aus einer oder mehreren, vorzugsweise zwei sekundären Leiterbahnen, die mittig in der Scheibenfläche und orthogonal zu den Antennen- bzw. Heizleitern verlaufen,
    gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
  • - an das untere Ende der Sekundärleiter (7) ist in HF- Verbindung, vorzugsweise in galvanischer Verbindung, ein Leitungsabschnitt (8, 10) angeschlossen, der parallel zum Karosserierand (9) verläuft,
  • - der oder die Leitungsabschnitte (8, 10) sind symmetrisch zur Scheibenmitte und bilden mit den Sekundärleitern (7) bei Anordnung eines einzigen Sekundärleiters (7) vorzugsweise ein umgekehrtes "T" und bei Anordnung zweier Sekundäreiter (7) in Annäherung vorzugsweise eine Doppel- "L" -Struktur,
  • - die Leitungsabschnitte (8, 10) verlaufen in dem Bereich der Scheibe (1) unterhalb der Antennen- oder Heizleiter­ struktur und haben zum Karosserierand (9) einen Abstand B von 5 bis 10 mm, vorzugsweise 10 mm,
  • - das Gesamtmaß A zwischen den Endpunkten der Leitungs­ abschnitte (8, 10) ist bei "T" und bei Doppel-"L"- Anordnung gleich und beträgt für die Empfangs­ verhältnisse des UKW-Rundfunks in Näherung 400 mm.
  • - der Abstand C zwischen den Leitungsabschnitten (10) bei Doppel-"L"-Anordnung beträgt maximal 10 mm.
1. Antenna structure for a motor vehicle rear window, preferably for FM radio reception, consisting
  • - Of several quasi horizontally extending on or in the disk parallel antenna conductors or the quasi-level heating conductors of a disk heater, which is connected simultaneously as an antenna, and
  • from one or more, preferably two, secondary conductor tracks extending centrally in the disk surface and orthogonal to the antenna or heating conductors,
    characterized by the following features:
  • - At the lower end of the secondary conductor ( 7 ) is in RF connection, preferably in galvanic connection, a line section ( 8 , 10 ) connected parallel to the body edge ( 9 ),
  • - The or the line sections ( 8 , 10 ) are symmetrical to the disk center and form with the secondary conductors ( 7 ) in the arrangement of a single secondary conductor ( 7 ) preferably an inverted "T" and in the arrangement of two secondary riders ( 7 ) in approach preferably a double "L" structure,
  • - The line sections ( 8 , 10 ) extend in the region of the disc ( 1 ) below the antenna or heating conductor structure and have the body border ( 9 ) a distance B of 5 to 10 mm, preferably 10 mm,
  • - The overall dimension A between the end points of the line sections ( 8 , 10 ) is the same for "T" and double "L" - arrangement and is for the reception ratios of the FM radio in approximation 400 mm.
  • - The distance C between the line sections ( 10 ) in a double "L" arrangement is a maximum of 10 mm.
2. Antennenstruktur nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung zweier Sekundärleiter (7) und eines ungeteilten Leitungsabschnittes (8), wobei beide Sekundärleiter (7) mit dem Leitungsabschnitt (8) verbunden sind oder nur einer der beiden Sekundärleiter über das Heiz- und Antennenfeld hinaus verlängert und mit dem Leitungs­ abschnitt (8) verbunden ist.2. Antenna structure according to claim 1, characterized by the arrangement of two secondary conductors ( 7 ) and an undivided line section ( 8 ), wherein both secondary conductors ( 7 ) are connected to the line section ( 8 ) or only one of the two secondary conductors via the heating and antenna array extended and connected to the line section ( 8 ) is connected.
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