DE60007254T2

DE60007254T2 - Planar antenna for motor vehicles

Info

Publication number: DE60007254T2
Application number: DE60007254T
Authority: DE
Inventors: Guido Biffi Gentili; Bruno Angelo
Original assignee: Ask Industries SpA
Current assignee: Ask Industries SpA
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2020-10-05
Also published as: EP1091444B1; ITRE990101A0; DE60007254D1; IT1309775B1; EP1091444A3; EP1091444A2; ITRE990101A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine flächige Antenne für Motorfahrzeuge. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine flächige Mikrostrip-(Streifen)-Antenne, die insbesondere zur Verwendung in Motorfahrzeugen sowohl für Funktelefone als auch für andere Anwendungen geeignet ist.The present invention relates to a flat Antenna for Motor vehicles. More specifically, the present invention relates to one area Microstrip (strip) antenna, especially for use in motor vehicles as well as Cellular phones as well for other applications is suitable.

Die flächige Antenne der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise auf den Fenstern von Motorfahrzeugen angeordnet, insbesondere auf dem Heckfenster. Sie kann sowohl in den Funktelefonen des vorliegenden Frequenzfeldes von 800/900 MHz (GSM, ETACS, AMPS, PCD) bis zu den höheren Frequenzen von 2,5 GHz (DCS, UMTS, PCN, PCD 1.5) und für andere Anwendungen als Telefone, angewandt werden, wie zum Beispiel: Empfang im L-, DAB-, GPS-Band und dergleichen, und bei höheren Frequenzen bis zu 6 GHz, sowie für Telepass-Typ-Transpondersysteme und dergleichen angewandt werden.The flat antenna of the present Invention is preferably on the windows of motor vehicles arranged, especially on the rear window. It can be used in both the radio telephones of the present frequency field of 800/900 MHz (GSM, ETACS, AMPS, PCD) up to the higher Frequencies of 2.5 GHz (DCS, UMTS, PCN, PCD 1.5) and for others Applications as phones, such as: reception in the L, DAB, GPS band and the like, and at higher frequencies up to 6 GHz, also for Telepass type transponder systems and the like can be applied.

Sprechfunksysteme für Motorfahrzeuge sind bekannt, welche Frequenzen in dem UHF-Band verwenden; derzeit sind Systeme weit verbreitet, welche höherfrequente Systeme verwenden, die geeignet sind, eine steigende Anzahl von Übertragungskanälen zu erhalten.Radiotelephony systems for motor vehicles are known which frequencies use in the UHF band; currently systems are widely used that use higher frequency systems, which are suitable for receiving an increasing number of transmission channels.

Die derzeitigen Antennen, die in solchen Systemen angewandt werden, sind vom Nadeltyp; sie werden auf den Metalldächern der Fahrzeuge angebracht und stellen akzeptable Leistungen mit einer Abstrahlung in fast allen Richtungen und vertikaler Polarisation bereit. Die Metalldächer wirken als eine Massenebene und stellen eine gute Abschirmung für das innere Abteil gegenüber der elektromagnetischen Strahlung bereit, die durch die Antenne abgegeben wird. Dennoch haben diese Antennen einige Nachteile, während ihre befriedigenden radioaktiven Eigenschaften erwiesen sind. Tatsächlich ist es für ihre Anbringung nötig, ein Durchgangsloch in dem Fahrzeugrumpf herzustellen, mit daraus folgenden möglichen Problemen der Dichtheit gegen Witterung, und im übrigen verändert deren externe Anordnung, die die Linie der Fahrzeug ästhetisch, stellt einen unsicheren freiliegenden Zustand dar, welcher bewirkt, dass diese Beschädigung, Eingriffen. und/oder Vandalismus ausgesetzt sind.The current antennas that are in such systems are used are of the needle type; you will be on the metal roofs the vehicles attached and provide acceptable performance with a radiation ready in almost all directions and vertical polarization. The metal roofs act as a mass plane and provide good shielding for the interior Compartment opposite of electromagnetic radiation ready through the antenna is delivered. Nevertheless, these antennas have some drawbacks during their satisfactory radioactive properties have been proven. It actually is it for their Attachment necessary, to create a through hole in the vehicle body with it following possible Problems of tightness against weather, and otherwise their external arrangement changes that the line of the vehicle aesthetically, represents an unsafe exposed condition that causes this damage, Interventions. and / or exposed to vandalism.

Um solche Löcher zu vermeiden, wurden die sogenannten "kapazitive Kopplungs"-Antennen angewandt, welche durch ein Element hergestellt sind, das auf der Innenseite der Windschutzscheibe oder des Rückfensters der Fahrzeuge angebracht sind, und mit den Sende-/Empfänger-Vorrichtungen mittels eines Koaxialkabels verbunden sind, welche die elektromagnetische Energie durch das Glas an ein Gegenstück überträgt, das auf der Außenseite des Glases angebracht ist. Auf demselben äußeren Teil ist ein nadelartiger Aufbau angebracht, welcher für die elektromagnetische Strahlung verantwortlich ist. Jedoch enthalten auch diese Antennen, während ihre Anwendung ohne Herstellung von Löchern in dem Rumpf ermöglich ist, immer einen äußerlich herausragenden Teil, der Beschädigung, Eingriffen und/oder Vandalismus unterzogen ist.In order to avoid such holes, the so-called "capacitive coupling" antennas were used, which are characterized by a Element are made on the inside of the windshield or the rear window the vehicles are attached, and with the transceiver devices are connected by means of a coaxial cable, which is the electromagnetic Transfers energy through the glass to a counterpart that is on the outside of the glass is attached. On the same outer part is a needle-like one Structure attached, which for the electromagnetic radiation is responsible. However included even these antennas while their use is possible without making holes in the fuselage, always one externally protruding part, the damage, Intervention and / or vandalism.

Jüngst wurden Antennen realisiert, die direkt auf der Windschutzscheibe oder der Heckscheibe in dem Inneren des Passagierabteils angebracht wurden. Diese sind aus flachen Leitungen gebildet, welche unterschiedliche Formen aufweisen, die ähnlich zu Monopolen oder Dipolen sind, welche jedoch wegen ihrer länglichen Form hauptsächlich in einer horizontalen Position mit daraus folgender Verzerrung der Polarisation des magnetischen Feldes und einer erheblichen Degradierung des Strahlungsdiagramms wegen der elektromagnetischen Kopplung mit den Metallaufbauten des Fahrzeugs, angebracht werden. Ausserdem erfolgt deren Emission gleichermaßen sowohl zu der Innenseite als auch zu der Außenseite des Fahrzeugabteils, wodurch die Passagiere hohen Niveaus des elektromagnetischen Feldes ausgesetzt werden.Recently antennas were realized, which are directly on the windshield or the rear window in the interior of the passenger compartment were. These are formed from flat lines, which are different Shapes that are similar to Monopolies or dipoles are, however, because of their elongated Shape mainly in a horizontal position with consequent distortion of the Polarization of the magnetic field and significant degradation of the radiation diagram because of the electromagnetic coupling with the metal structures of the vehicle. Furthermore their emission occurs equally to both the inside to the outside of the as well Vehicle compartment, which causes passengers high levels of electromagnetic Field are exposed.

EP-0 801 435-A offenbart eine flächige Antenne, welche auf Windschutzscheiben oder Rückfenstern von Fahrzeugen angebracht wird.EP-0 801 435-A discloses a flat antenna, which are attached to windscreens or rear windows of vehicles becomes.

Flächige Antennen, die für die Frequenzen der Funktelefonsysteme geeignet sind, die zur Vermeidung der oben angegebenen Nachteile in der Lage sind, können aus der Theorie der sogenannten Streifenantennen abgeleitet werden, welche im Wesentlichen aus zwei leitenden Oberflächen bestehen, wobei eine von diesen im Allgemeinen eine Größe aufweist, die größer als die andere ist, und die parallel in einem Abstand ausgerichtet sind, der kürzer als die Wellenlänge ist; zwischen den zwei Leitungen kann ein dielektrisches Material zwischengelagert werden, oder einfacher, die Leitungen werden durch isolierende Abstandshalter in Position gehalten, wodurch Luft als Dielektrikum genutzt wird. Diese Klasse von Antennen enthält auch die, welche "QWSCM" (Quarter Wave Short Circuited Microstrip Antenna) genannt wird, wobei die Resonanzlänge der oberen Leitung um λ/2 bis λ/4 reduziert wird, wobei eine Strahlungskante verkürzt wird. JP-60134605-A offenbart eine flächige streifenförmige Antenne, von welcher die belegte Fläche zur Anbringung der Antenne im Vergleich mit einer konventionellen streifenförmigen Antenne nahezu halbiert ist. Diese Art von Antenne wurde zur Verwendung auf dem Gebiet von Motorfahrzeugen vorgeschlagen; jedoch erwiesen sich diese Vorschläge als im Wesentlichen spezifisch, und als anwendbar beispielsweise nur auf Fahrzeuge mit nicht-metallischen Dächern, oder als so aufgebaut, dass diese nicht die Anbringung auf allen Modellen von Motorfahrzeugen erlauben, oder auch als mit spezifischen und begrenzten Eigenschaften aufgebaut, wie beispielsweise einer Wellenlänge < 4% mit VSWR = 2 (Voltage Standing Wave Ratio) und einem vorwiegend isotropen Strahlungsdiagramm. Die Eigenschaften stehen im Konflikt mit den Anforderungen der derzeitigen Funkkommunikationssysteme, welche ein Frequenzband von zumindest 10% verwenden, und mit dem ansteigenden möglichen Bedarf, Passagiere dagegen zu schützen, elektromagnetischen Feldern ausgesetzt zu werden, die durch die Antennen abgegeben werden.Flat antennas that are suitable for the frequencies of the radio telephone systems that are capable of avoiding the disadvantages mentioned above can be derived from the theory of the so-called strip antennas, which essentially consist of two conductive surfaces, one of which generally one Has size larger than the other and aligned in parallel at a distance shorter than the wavelength; A dielectric material can be interposed between the two lines, or more simply, the lines are held in position by insulating spacers, whereby air is used as a dielectric. This class of antennas also includes what is called "QWSCM" (Quarter Wave Short Circuited Microstrip Antenna), reducing the resonance length of the top line by λ / 2 to λ / 4, thereby shortening a radiation edge. JP-60134605-A discloses a flat strip-shaped antenna, of which the occupied area for attaching the antenna is almost halved in comparison with a conventional strip-shaped antenna. This type of antenna has been proposed for use in the field of motor vehicles; however, these proposals proved to be essentially specific, and applicable only to vehicles with non-metallic roofs, for example, or built so that they do not allow attachment to all models of motor vehicles, or also built with specific and limited properties, such as a wavelength <4% with VSWR = 2 (Voltage Standing Wave Ratio) and a predominantly isotropic radiation diagram. The properties conflict with the requirements of the current radio communications tion systems using a frequency band of at least 10% and with the increasing possible need to protect passengers against being exposed to electromagnetic fields which are emitted by the antennas.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen.The object of this invention is to eliminate the aforementioned disadvantages.

Gemäß der Erfindung werden diese und andere Ziele, die sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergeben, durch eine flächige Antenne für Motorfahrzeuge mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 erreicht.According to the invention, these are and other goals that will emerge from the description below, through a flat Antenna for Motor vehicles with the features of the characterizing part of the claim 1 reached.

Insgesamt weist die Antenne der vorliegenden Erfindung ein niedriges Profil mit eingeschränkten Dimensionen auf, ist von einfachem Aufbau und niedrigen Kosten, und kann einfach in dem Inneren von Fahrzeugabteilen angebracht werden.Overall, the antenna of the present Invention is a low profile with limited dimensions of simple construction and low cost, and can be easily in the Be installed inside vehicle compartments.

Die Vorteile, die durch die Antenne der vorliegenden Erfindung erzielt werden, liegen im Wesentlichen darin, dass sie eine Bandlänge aufweist, die gleich oder größer als 10% ist; sie kann gleichförmig durch die gesamte horizontale Ebene mit einer vorwiegend vertikalen Polarisation des elektrischen Feldes abstrahlen, wie sie mit einem horizontalen abstrahlenden Schlitz (magnetischer Strom) verglichen werden kann, und erlaubt eine adäquate Begrenzung der Strahlung, die in das Innere des Passagierabteils abgegeben wird, wobei das Überschreiten der Grenzen elektromagnetischer Felder vermieden wird, die durch die in Kraft stehenden Normen angegeben sind. Sie kann mit vorheriger einfacher Anpassung auf jeder Art von Fahrzeug angebracht werden.The advantages of the antenna of the present invention are essentially in being a tape length which is equal to or greater than Is 10%; it can pass through uniformly the entire horizontal plane with a predominantly vertical polarization of the electric field radiate as with a horizontal radiating slot (magnetic current) can be compared and allows an adequate Limiting the radiation emitted into the interior of the passenger compartment being, exceeding the limits of electromagnetic fields caused by the standards in force are given. You can with previous can be easily adapted to any type of vehicle.

Die Erfindung wird nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen beschrieben, welche einige Ausführungsformen zeigen, die im Wege nicht beschränkender Beispiele angegeben werden, und wobei:The invention is hereinafter in Detail with reference to the figures of the accompanying drawings described which some embodiments show that by way of non-restrictive Examples are given and where:

1A und 1B jeweils die schematische Drauf- und Seitenansichten eines Beispiels der Antenne der vorliegenden Erfindung zeigen; 1A and 1B each show the schematic top and side views of an example of the antenna of the present invention;

2 die schematische Seitenansicht von zwei möglichen Anordnungen der Antenne von 1 auf dem Rückfenster eines Fahrzeugs zeigt; 2 the schematic side view of two possible arrangements of the antenna of 1 on the rear window of a vehicle;

3 die perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der flächigen Antenne der vorliegenden Erfindung zeigt, welche induktiv durch orthogonale Metallstreifen geladen wird; 3 the perspective view of an embodiment of the planar antenna of the present invention, which is inductively charged by orthogonal metal strips;

4 das Transmissionslinienmodell der Antenne von 3 zeigt, welches das Konzept der Resonanzlängenreduktion darstellt; 4 the transmission line model of the antenna from 3 shows which represents the concept of resonance length reduction;

5 die perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der flächigen Antenne der vorliegenden Erfindung zeigt, welche eine weiter reduzierte Resonanzlänge dank einer höheren induktiven Ladung aufweist; 5 the perspective view of another embodiment of the planar antenna of the present invention, which has a further reduced resonance length thanks to a higher inductive charge;

6 die perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der flächigen Antenne der vorliegenden Erfindung zeigt; 6 the perspective view of another embodiment of the planar antenna of the present invention shows;

7 das VSWR-Diagramm einer flächigen Antenne der vorliegenden Erfindung zeigt; und 7 shows the VSWR diagram of a planar antenna of the present invention; and

8 das Strahlungsdiagramm auf der horizontalen Ebene zeigt. 8th the radiation diagram shows on the horizontal plane.

Die Figuren beziehen sich auf eine flächige Streifenantenne zur Verwendung in Motorfahrzeuganwendungen von Funktelefonen bekannter Art, die durch die Abkürzung "QWSCM" angezeigt werden.The figures refer to one flat strip antenna known for use in motor vehicle applications of radio telephones Type indicated by the abbreviation "QWSCM".

Unter Bezugnahme auf die Figuren umfasst die Mikrostrip-Flächenantenne (Streifen) der vorliegenden Erfindung ein Abstrahlelement 1, das an Glas 2 anhaftet, welches die Windschutzscheibe oder das Rückfenster eines Fahrzeugs bildet, eine Massenebene 8, die parallel zu dem Abstrahlelement 1 ist und einen kontinuierlichen streifenförmigen Metallleiter 9, der das Abstrahlelement an die Massenebene 8 anschließt, und das Massenkurzschlusselement bildet.Referring to the figures, the microstrip area antenna (stripe) of the present invention includes a radiating element 1 that on glass 2 attached, which forms the windshield or the rear window of a vehicle, a mass plane 8th that are parallel to the radiating element 1 and is a continuous strip-shaped metal conductor 9 that the radiating element to the mass plane 8th connects, and forms the mass short-circuit element.

Die Antenne wird durch ein Koaxialkabel 5 versorgt, welches an einer kapazitiven Kopplung 4 befestigt ist, die an der Massenebene 8 angebracht und von dem Abstrahlelement 1 durch einen Abschnitt beabstandet ist, welcher von dem Betriebsband der Antenne abhängt.The antenna is through a coaxial cable 5 supplied, which at a capacitive coupling 4 attached to the mass plane 8th attached and from the radiating element 1 is spaced by a portion which depends on the operating band of the antenna.

Gemäß einer ersten vereinfachten und ökonomischen Ausführungsform der Antenne der vorliegenden Erfindung, die in den 1A und 1B gezeigt ist, sind das Abstrahlelement 1, die orthogonal angeordnete Kurzschlussleitung 9 und die Massenebene 8 durch Stanzen und anschließendes Biegen einer einzelnen kontinuierlichen Wand (9) hergestellt, welche in einer im Wesentlichen orthogonalen Weise bezüglich des Abstrahlelements 1 und der Massenebene 8, die parallel zueinander sind, orientiert ist. Die Antenne ist durch eine flache Armierung 13 der kapazitiven Kopplung 4 versorgt. Der untere Abstand der Armierung 13 von dem oberen Abstrahlelement 1 kann eingestellt werden, um die radioaktiven- und Schaltungseigenschaften der Antenne zu optimieren, insbesondere um ihre Bandbreite zu optimieren.According to a first simplified and economical embodiment of the antenna of the present invention, which in the 1A and 1B is shown are the radiating element 1 , the orthogonally arranged short-circuit line 9 and the mass level 8th by punching and then bending a single continuous wall ( 9 ) which is made in a substantially orthogonal manner with respect to the radiating element 1 and the mass level 8th that are parallel to each other. The antenna is through a flat armor 13 capacitive coupling 4 provided. The bottom distance of the reinforcement 13 from the upper radiating element 1 can be adjusted to optimize the radioactive and switching properties of the antenna, especially to optimize its bandwidth.

Um eine signifikante Reduktion der Emissionen in dem Inneren von Motorfahrzeugen 20 zu erhalten, kann die Massenebene 8 nach Möglichkeit mittels einer geeigneten, transparenten Metallisierung des Rückfensters mit niedrigem Widerstand und hoher optischer Durchlässigkeit, das in 2 gezeigt ist, erstreckt werden. Zu diesem Zweck können transparente, leitende Filme 2' verwendet werden, die auf normalen Gläsern angebracht werden, oder bereits durch Vakuumverdampfen oder Sputtern metallisierte Gläser verwendet werden, wie solche, die bereits auf vielen Modellen von Motorfahrzeugen angebracht sind. Mit diesen Lösungen kann die Rückstrahlung auf bis zu dem 100-fachen, gleich 20 dB, reduziert werden.A significant reduction in emissions inside motor vehicles 20 can get to the mass level 8th if possible by means of a suitable, transparent metallization of the rear window with low resistance and high optical transmission, which in 2 is shown to be extended. For this purpose, transparent, conductive films 2 ' can be used, which are mounted on normal glasses, or already used glasses metallized by vacuum evaporation or sputtering, such as those which are already installed on many models of motor vehicles. With these solutions, the retroreflection can be reduced to 100 times, equal to 20 dB.

Die Haupteigenschaften der Antenne der vorliegenden Erfindung, welche sie von den bekannten unterscheidet, sind im Grunde die folgenden:

a) Das Glas 2 des Rückfensters oder der Windschutzscheibe bildet die Überschicht des Viertelwellen-Abstrahlelements und trägt deshalb zur Bestimmung der radioaktiven Eigenschaften der Antenne bei, welcher der Sitz von Oberflächenwellen ist.
b) Die zulaufende geometrische Konfiguration des Abstrahlelements 1 erlaubt es, eine Verbreiterung des Betriebsbandes der Antenne zu erhalten: Es kann viereckig sein, oder aufeinanderfolgende Stufen 3 aufweisen, welche zu dem Kurzschlussextrem hin abnehmen, oder können zu einer praktisch trapezoiden Form 3' tendieren.
c) Die Versorgung der Antenne wird durch eine kapazitive Kopplung 4 erhalten, wo ein Kabel 5 anliegt, welches nach Möglichkeit mit einem Anschlussstück 6 zusammengeschlossen ist. Die Position des Anschlussstücks für die maximale Impedanzanpassung kann durch das Gleiten und anschließendes Anbinden entlang eines Schlitzes 7 eingestellt werden, der auf der Massenebene 8 vorgesehen ist. Die kapazitive Kopplung bestimmt eine weitere Verbreiterung des Betriebsbandes der Antenne, da sie die Induktanz abstimmt, welche zu der Leitung 9 gehört, welche im wesentlichen orthogonal zu dem Abstrahlelement 1 und der Massenebene 8 ist.
d) Das Abstrahlelement 1 ist einer Massenebene (8) von reduzierter Größe zugeordnet. Das Abstrahlelement 1 und die Massenebene 8 stehen wechselweise durch die kontinuierliche orthogonale 9 oder streifenförmige 9' Leitung miteinander im Eingriff, welche das Massenkurzschlusselement der Antenne bildet.

The main characteristics of the antenna of the present invention, which distinguish it from the known ones, are basically the following:

a) The glass 2 of the rear window or the windshield forms the overlay of the quarter-wave radiation element and therefore contributes to determining the radioactive properties of the antenna, which is the seating of surfaces is waves.
b) The tapering geometric configuration of the radiation element 1 allows you to get a widening of the operating band of the antenna: it can be square, or successive steps 3 have, which decrease towards the short-circuit extreme, or can to a practically trapezoidal shape 3 ' to tend.
c) The antenna is supplied by a capacitive coupling 4 get where a cable 5 is applied, which if possible with a connector 6 is united. The position of the connector for maximum impedance matching can be achieved by sliding and then tying it along a slot 7 be set at the mass level 8th is provided. The capacitive coupling determines a further broadening of the operating band of the antenna, since it tunes the inductance which is to the line 9 belongs, which is essentially orthogonal to the radiating element 1 and the mass level 8th is.
d) The radiating element 1 is a mass level ( 8th ) of reduced size. The radiating element 1 and the mass level 8th stand alternately by the continuous orthogonal 9 or strip-shaped 9 ' Line in engagement with each other, which forms the short-circuit element of the antenna.

Solche Eigenschaften bewirken, dass die Antenne der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen universell für Anwendungen auf allen Arten von Motorfahrzeugen sind, und erlauben, in einer Bandbreite betrieben zu werden, die gleich oder höher als 10% mit einer gleichförmigen Abstrahlung auf der horizontalen Ebene mit vorwiegend vertikaler Polarisation des elektrischen Feldes und Grenzwerten des elektromagnetischen Feldes im Inneren des Fahrzeugs ist, welche innerhalb der durch die in Kraft stehenden Normen angegeben sind.Such properties cause the antenna of the present invention is essentially universal for applications on all types of motor vehicles, and allow in one Bandwidth to be operated that is equal to or higher than 10% with a uniform Radiation on the horizontal level with predominantly vertical Polarization of the electric field and limit values of the electromagnetic Field inside the vehicle which is within the through the standards in force are given.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Antenne der vorliegenden Erfindung, welche in 3 dargestellt ist, ist die Massenkurzschlusswand, anstelle dessen, dass diese aus einer kontinuierlichen Leitung 9 gebildet ist, aus mehreren, zweckmäßig beabstandeten Streifen 9' gebildet, dessen Anzahl und Form oder Größe kennzeichnende Parameter des Projekts der Antenne ist, die von der Bestimmung der Gesamtheit der induktiven Ladung und der Gesamtheit der Reduktion der physikalischen Größe der Antenne abhängt. Die Breite bestimmt die äquivalente Induktanz, die jedem Streifen zugeordnet ist.According to a second embodiment of the antenna of the present invention, which in 3 is shown is the mass short-circuit wall, instead of this being from a continuous line 9 is formed from a plurality of appropriately spaced strips 9 ' formed, the number and shape or size of which are characteristic parameters of the project of the antenna, which depends on the determination of the totality of the inductive charge and the totality of the reduction in the physical size of the antenna. The width determines the equivalent inductance associated with each strip.

4 schematisiert den Schaltungsaufbau äquivalent zu einer Übertragungslinie, aus welcher verstanden werden kann, dass die induktive Ladung, die mittels einer Mehrzahl von Streifen 9', die durch Lücken beabstandet sind, es erlaubt, die Resonanzlänge der Antenne zu verkürzen, und folglich deren Größe zu reduzieren. Die unterbrochenen Linien stellen die Breite von RF-Spannung innerhalb der Antenne dar. 4 schematizes the circuit structure equivalent to a transmission line, from which it can be understood that the inductive charge generated by means of a plurality of strips 9 ' , which are spaced by gaps, allows the resonance length of the antenna to be shortened and, consequently, its size to be reduced. The broken lines represent the width of RF voltage within the antenna.

Eine weitere Erhöhung der Induktanz der Antenne und deshalb eine höhere Kompaktheit kann mit der Ausführungsform, die in 5 gezeigt ist, erhalten werden, in welcher Streifen 9', welche den Rumpf des Massenkurzschlusses bildet, anstelle dass diese geradlinig sind, bogenförmig 9'' sind. Diese Lösung kann auch verwendet werden, um eine einfache Abstimmung durch Schneiden eines oder mehrerer Streifen 9'' zu realisieren.A further increase in the inductance of the antenna and therefore a higher compactness can be achieved with the embodiment shown in 5 is shown, in which strips 9 ' , which forms the body of the mass short circuit, instead of being straight, arched 9 '' are. This solution can also be used for easy tuning by cutting one or more strips 9 '' to realize.

Eine weitere Ausführungsform, die sogar noch einfacher zu realisieren ist, und welche zweckmäßiger für die Massenherstellung ist, besteht in der Ausbildung der Massenebene 8 der Antenne aus einer gedruckten Schaltungsplatte, die auf nur einer Seite, beispielsweise mittels einer Oberflächenverkupferung, und mit einer koplanaren Transmissionslinie, die wie in 6 gezeigt ist, gedruckt oder geätzt ist, metallisiert ist. Auf diese Weise kann die Versorgungslinie in der Form eines koplanaren Mikrostrips mit den folgenden Vorteilen realisiert werden:

– Einfachheit des Aufbaus, was die Herstellung vereinfacht,
– perfekt symmetrischer Aufbau, mit minimalen Gesamtdimensionen,
– minimale elektromagnetische Störung,
– einfacher Übergang bei dem Koaxialkabel 5,
– Möglichkeit des Seiteneingangs des Kabels 5 durch sowohl die offene Seite 10 der Platte als auch die Seite 11 des Massenkurzschlusses mit geraden 9' oder bogenförmigen 9'' Streifen,
– Mechanische Festigkeit,
– Möglichkeit der Abstimmung.

Another embodiment, which is even easier to implement and which is more expedient for mass production, consists in the formation of the mass level 8th the antenna from a printed circuit board, which is on only one side, for example by means of surface copper plating, and with a coplanar transmission line, as in 6 is shown, printed or etched, is metallized. In this way, the supply line can be realized in the form of a coplanar microstrip with the following advantages:

- simplicity of construction, which simplifies manufacture,
- perfectly symmetrical construction, with minimal overall dimensions,
- minimal electromagnetic interference,
- Easy transition with the coaxial cable 5 .
- Possibility of side entry of the cable 5 through both the open side 10 of the plate and the side 11 of the short circuit with straight 9 ' or arcuate 9 '' stripes,
- Mechanic solidity,
- Possibility of voting.

Bei der letzteren Realisierung ist das Abstrahlelement 1, das bogenförmige Streifen 9'' umfasst, direkt an der leitenden Schicht 12 der Massenebene 8 der Platte mittels Verschweißungen oder Nieten befestigt. Die Befestigung ist entlang der unteren Enden der Streifen 9'' ausgeführt. Auf dieselbe Weise ist die kapazitive Kopplung 4' mittels einer schwebenden Folie 13 realisiert, und ist ebenfalls mit einem bogenförmigen Streifen 14, dessen unteres Ende geschweißt oder mit Nieten oder dergleichen befestigt ist, bei einem Ende der koplanaren Transmissionslinie versehen, dessen anderes Ende an dem Anschlussstück, oder einfacher, an dem Koaxialkabel 5 angeschlossen ist.In the latter implementation, the radiating element is 1 , the arcuate stripe 9 '' includes, directly on the conductive layer 12 the mass level 8th the plate fastened by welding or rivets. The attachment is along the bottom ends of the strips 9 '' executed. In the same way is the capacitive coupling 4 ' using a floating foil 13 realized, and is also with an arcuate strip 14 , the lower end of which is welded or fastened with rivets or the like, provided at one end of the coplanar transmission line, the other end of which is connected to the connector, or more simply, to the coaxial cable 5 connected.

7 zeigt das Diagramm von SWR oder ROS (Stationary Wave Ratio) einer Antenne gemäß der Erfindung, das mit einem 50 Ohm Standard-Instrument gemessen wurde: wie beobachtet werden kann, ist ihre Bandbreite SWR < 2 durch Frequenzen (700–1130) MHz gegeben und dass der Prozentwert bezüglich der Mittenfrequenz > 20% ist. Ein solcher Prozentsatz ist viel größer als der, welcher durch eine traditionelle, normale Antenne des QWSCM-Typs erhalten wird. 7 shows the diagram of SWR or ROS (Stationary Wave Ratio) of an antenna according to the invention, which was measured with a 50 ohm standard instrument: as can be seen, its bandwidth SWR <2 by frequencies ( 700 - 1130 ) MHz and that the percentage value with respect to the center frequency is> 20%. Such a percentage is much larger than that obtained by a traditional, normal QWSCM type antenna.

Das Diagramm von 8 der Strahlung auf der horizontalen Ebene zeigt die Messung der Realisation einer Antenne, wobei der erzielte Wert in dB angezeigt ist.The diagram of 8th of radiation the horizontal plane shows the measurement of the realization of an antenna, the value obtained being displayed in dB.

Die flächige Antenne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere in Funktelefonen, von den vorliegenden Frequenzen von 800/900 MHz (GSM, ETACS, AMPS, PCD) bis zu den höheren von 2,5 GHz (DCS, UMTS, PCN, PCD 1.5), angewandt; ausserdem kann sie für andere Anwendungen als Telefone, wie L-, DAB-, GPS-Bandempfang und dergleichen und bei höheren Frequenzen bis zu 6 GHz, auch für Telepass-Typ-Transpondersysteme und dergleichen angewandt werden.The flat antenna of the present Invention is particularly in radio telephones, from the present Frequencies from 800/900 MHz (GSM, ETACS, AMPS, PCD) up to the higher of 2.5 GHz (DCS, UMTS, PCN, PCD 1.5) applied; moreover it can for others Applications as telephones such as L, DAB, GPS band reception and the like and at higher ones Frequencies up to 6 GHz, also for Telepass type transponder systems and the like can be applied.

Claims

A flat, strip-shaped antenna which is suitable for being attached to windshields or rear windows of vehicles, comprising: a radiation element ( 1 ), which on glass ( 2 ) that forms the windshield or the rear window, - a grounding surface ( 8th ) leading to the radiating element ( 1 ) is parallel, - an earth shortening element that connects a metal line ( 9 . 9 ' . 9 '' ) which the radiation element ( 1 ) on the ground surface ( 8th ) connects, the earthing shortening element being essentially orthogonal to the radiation element ( 1 ) and to the ground plane ( 8th ), and - a feed device, characterized in that the radiation element ( 1 ) Has dimensions smaller than that of the earth surface ( 8th ), and the feed device is a coaxial cable ( 5 ) on the ground surface ( 8th ) is attached, and a capacitive coupling ( 4 ) with a flat reinforcement ( 13 ) on the coaxial cable ( 5 ) is attached, with the flat reinforcement ( 13 ) between the radiation element ( 1 ) and the ground area ( 8th ) is arranged parallel to the radiation element ( 1 ) has an area that is smaller than that of the radiation element ( 1 ) and at a distance from the radiation element ( 1 ) is arranged, which is dependent on the operating bandwidth to achieve the maximum impedance matching.

Flat, strip-shaped antenna according to claim 1, characterized in that the glass ( 2 ) the windshield or the rear window, the covering layer of the radiation element ( 1 ) forms.

Flat, strip-shaped antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the dimensions of the ground surface ( 8th ) are expanded by means of a transparent metallization with low resistance, which has a high optical permeability.

Flat, strip-shaped antenna according to claim 3, characterized in that the dimensions of the ground surface ( 8th ) using a transparent conductive film ( 2 ' ) are extended, which is attached to the rear window or the windshield.

scale, strip Antenna according to claim 3, characterized in that the windshield or the rear window is metallized by vacuum evaporation or by sputtering.

Flat, strip-shaped antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation element ( 1 ) a square shape or a profile with sequential steps ( 3 ) which lead to the earthing shortening element ( 9 . 9 ' . 9 '' ) become smaller or an essentially trapezoidal shape ( 3 ' ) having.

Flat, strip-shaped antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the earthing shortening element is formed by a plurality of spaced straight (9 ') or arcuate strips ( 9 '' ) is formed.

Flat, strip-shaped antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the grounding surface ( 8th ) is obtained from a printed circuit board which is metallized on only one side (12) and is provided with a printed or etched coplanar transmission line.

Flat, strip-shaped antenna according to claim 8, characterized in that the radiation element ( 1 ) which the straight ( 9 ' ) or arcuate stripes ( 9 '' ) contains, directly on the ground surface ( 8th ) along the free end of the straight ( 9 ' ) or arcuate stripes ( 9 '' ) is fixed, and the capacitive coupling ( 4 ' ) the flat reinforcement ( 13 ) by a curved strip ( 14 ) with its free end attached to one end of the printed or etched coplanar transmission line, the opposite end of the printed or etched coplanar transmission line being attached to the coaxial cable ( 5 ) is attached.

Flat, strip-shaped antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the grounding surface ( 8th ) with a slit ( 7 ) is provided and the coaxial cable ( 5 ) with a connector ( 6 ) is provided, the connector ( 6 ) along the slot ( 7 ) to adjust the distance of the flat reinforcement ( 13 ) from the radiation element ( 1 ) slides for maximum impedance matching.

Flat, strip-shaped antenna according to egg nem of the preceding claims 1 to 7 and 10, characterized in that the radiation element ( 1 ), the earthing shortening element ( 9 . 9 ' . 9 '' ) and the ground area ( 8th ) is made from a single metal plate by punching and then bending.

Use of the flat, strip-shaped antenna according to one of the preceding claims in radio telephones with frequencies between 800/900 MHz (GSM, ETACS, AMPS, PCD) and up to 2.5 GHz (DCS, UMTS, PCN, PDC 1.5) are included.

Use of the flat, strip-shaped antenna according to one of the preceding claims from 1 to 11 in reception in L, DAB and GPS band frequencies and at higher Frequencies up to 6 GHz.

Use of the flat, strip-shaped antenna according to one of the preceding claims from 1 to 11 in transponder systems of the telepass type.