DE602004000153T2

DE602004000153T2 - Antennenanordnung und damit ausgerüstetes elektronisches Gerät

Info

Publication number: DE602004000153T2
Application number: DE602004000153T
Authority: DE
Inventors: Kouzou Osaka-shi Hirata
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2024-03-16
Also published as: US20040198229A1; DE602004000153D1; CN1531221A; JP2004282476A; EP1460780B1; EP1460780A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der Patentanmeldung Nr. 2003-072029, in Japan eingereicht am 17. März 2003.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antennenanordnung bzw. Antennenanordnungen und auf ein elektronisches Gerät, das mit einer Antennenanordnung bzw. mit Antennenanordnungen ausgerüstet ist; insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Antennenanordnung bzw. Antennenanordnungen, die vorteilhafterweise in tragbaren DVD-Geräten, Fahrzeugnavigationsgeräten und anderen Geräten, die mit Videoanzeigegeräten und terrestrischen digitalen Rundfunkempfängern (Tunern) ausgerüstet sind, verwendet wird/werden und für Kraftfahrzeuge und andere mobile Träger gedacht ist/sind, und auf ein elektronisches Gerät, das mit einer Antennenanordnung bzw. Antennenanordnungen versehen ist.
In den letzten Jahren bestand zunehmender Bedarf an Fahrzeug-Fernsehempfängern und an Fernsehempfangsantennen, die es erlauben, terrestrisch ausgestrahltes Fernsehen in Freizeit-Kraftfahrzeugen anzusehen, während sich solche Fahrzeuge in Bewegung befinden.
Weil die Richtung, in der ein fahrendes Kraftfahrzeug sich bewegt, sich ändert, wenn das Kraftfahrzeug dem Straßenverlauf folgt, werden typischerweise Diversity-Antennen in den meisten Fällen als Fernsehempfangsantennen für den gegenwärtig gebräuchlichen analogen Rundfunk verwendet. Diese sind mit mehreren Empfangsantennen ausgerüstet, wobei die Empfangsantenne, die die höchste Signalstärke aufweist, ausgewählt und zum Empfang der Fernsehsendung herangezogen wird. Solche Diversity-Antennen sind in EP-A-0 676 870, US-A-5379449 und US-A-5341301 beschreiben worden.
Weiterhin ist als übliche Technik zum Empfang von Signalen ohne Rücksicht auf die Bewegungsrichtung eines Kraftfahrzeugs oder einer anderen derartigen mobilen Einheit eine omnidirektionale "Kombinierte U/V-TV-Empfangsantenne" vorgeschlagen worden (siehe z.B. Japanische Patentveröffentlichung Nummer Kokai 2000-232316).
Diese "Kombinierte U/V-TV-Empfangsantenne" umfasst einen ersten Antennenteil und einen zweiten Antennenteil – diese haben identischen Aufbau und sind senkrecht zueinander so angeordnet, dass sie eine gemeinsame Mitte teilen – und einen Schaltungsteil, der elektrische Energie zum ersten Antennenteil und zum zweiten Antennenteil mit 90° Phasendifferenz liefert; der erste Antennenteil und der zweite Antennenteil umfassen jeweils UHF-Band-Elementteile) und zwei VHF-Band-Elementteile, die an den beiden Enden in axialer Richtung der UHF-Band-Elementteil(e) angeordnet sind; die VHF-Band-Elementteile enthalten einen oder mehrere Wellenleiterelemente, die im UHF-Band arbeiten; und die Spitze(n) in axialer Richtung der UHF-Band-Elementteil(e) und das/die inneren Ende(n) in axialer Richtung des/der VHF-Band-Elementteile) sind mit Ladespule(n) verbunden.
Darüber hinaus wird der analoge Rundfunk, der für das terrestrische Fernsehen verwendet wird, in nicht zu ferner Zukunft durch digitalen Rundfunk ersetzt; und es wird ein Orthogonal-Frequenzteil-Multiplexverfahren (OFDM) für terrestrischen digitalen Rundfunk eingeführt. Unter diesem OFDM-Verfahren werden mehrere schmalbandig modulierte Signale parallel mittels Frequenzmodulation gesendet, die zueinander orthogonale Träger verwendet, wobei die Gesamtheit als ein breitbandiges digitales Signal gesendet wird.
Um nun mit diese OFDM-Verfahren fertig zu werden, ist ein "Empfänger und Empfangsverfahren" für einen mobilen Körper, der bzw. das mehrere Empfangsantennen verwendet, vorgeschlagen worden (Siehe z.B. Japanische Patentveröffentlichung Nr. Kokai 2000-183844).
Dieses "Empfänger und Empfangsverfahren" im Kontext eines Orthogonalfrequenzteil-Multiplexempfängers, der ein gesendetes Signal empfängt und demoduliert, das mittels eines orthogonalen Frequenzteil-Multiplexverfahrens multiplexiert worden ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass es mit Empfangseinrichtungen zum Empfangen der gesendeten Daten unter Verwendung mehrerer Empfangsantennen, Gewichtungsfaktorberechnungseinrichtungen zum Berechnen von Gewichtungsfaktoren aus mehreren empfangenen Signa len, die von den Empfangseinrichtungen empfangen werden, Multipliziereinrichtungen zum Multiplizieren mehrerer empfangener Signale, die von den Empfangseinrichtungen empfangen worden sind, mit den Gewichtungsfaktoren, ersten Addiereinrichtungen zum Ermitteln von Produktsummen, die durch die Multipliziereinrichtungen bestimmt werden, und Demoduliereinrichtungen zum Ausführen einer Orthogonalfrequenzteilmultiplexdemodulation von Signalen, die die durch die ersten Addiereinrichtungen bestimmten Summen enthalten, versehen ist.
Angeblich besteht ein Vorteil der OFDM-Technik, die für den terrestrischen digitalen Rundfunk eingeführt wird, darin, dass ihre Robustheit gegenüber Mehrwege-Fading sie für den mobilen Empfang gut geeignet macht. Andererseits ist ihre geringe Nachgiebigkeit gegenüber Phasenrauschen als Nachteil genannt worden.
Dieses Phasenrauschen wird begleitend zur Bewegung der mobilen Einheit erzeugt, wenn die Empfangsantenne sich senkrecht zu der Richtung erstreckt, in der sich die Welle vom Sendeturm ausbreitet. Dieses rührt von einer Dopplerverschiebung her, bei der sich die Frequenz der sich ausbreitenden Welle in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der mobilen Einheit ändert.
6 ist eine Schemazeichnung des Zusammenhangs zwischen der Richtung einer sich vom Sendeturm 11 ausbreitenden Welle und der Fahrtrichtung einer mobilen Einheit 10 in einer Situation, in der die Wellenausbreitungsrichtung die gleiche wie die Bewegungsrichtung der mobilen Einheit ist, aus der Sicht eines Beobachters, der sich seitlich der mobilen Einheit 10 befindet.
Es sei, wie in 6 gezeigt, angenommen, dass die Rundstrahlausbreitungsrichtung der vom Sendeturm 11 gesendeten Welle die gleiche wie die Bewegungsrichtung der mobilen Einheit 10 ist, und dass sich die mobile Einheit 10 in einer Richtung bewegt, die zur Folge hat, dass sie sich von dem Sendeturm 11 entfernt. Ob sich eine Dopplerverschiebung ergibt, hängt nicht nur vom Zusammenhang zwischen der Wellenausbreitungsrichtung und der Bewegungsrichtung der mobilen Einheit ab, sondern auch vom Zusammenhang zwischen der Wellenausbreitungsrichtung und der Orientierung der Empfangsantenne.
7A und 7B sind schematische Ansichten aus der Sicht des obigen mobilen Körpers 10 des Zusammenhangs zwischen der Wellenausbreitungsrichtung vom Sendeturm 11, der Fahrtrichtung der mobilen Einheit 10 und der Montageorientierung der Empfangsantenne 12 in einer Situation, in der die Wellenausbreitungsrichtung die gleiche wie die Fahrtrichtung der mobilen Einheit 10 ist; 7A zeigt die Situation, die vorhanden ist, wenn die Montageorientierung der Empfangsantenne 12 parallel zur Fahrtrichtung der mobilen Einheit 10 ist, und 7B zeigt die Situation, die herrscht, wenn die Montageorientierung der Empfangsantenne 12 senkrecht zur Fahrtrichtung der mobilen Einheit 10 ist.
Wie in 7A gezeigt, ergibt sich keine Dopplerverschiebung der sich ausbreitenden Welle, wenn die Montageorientierung der Empfangsantenne 12 parallel zur Fahrtrichtung der mobilen Einheit 10 ist, weil die Orientierung der Empfangsantenne 12 ebenfalls parallel zur Wellenausbreitungsrichtung ist.
Wie aber in 7B gezeigt, wenn die Montagerichtung der Empfangsantenne 12 senkrecht zur Fahrtrichtung der mobilen Einheit 10 ist, ist auch die Orientierung der Empfangsantenne 12 senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung. Wenn dieses der Fall ist, tritt eine Dopplerverschiebung der sich ausbreitenden Welle auf, die von der Geschwindigkeit abhängt, mit der sich die mobile Einheit 10 bewegt, was zur Folge hat, dass sich die Frequenz der sich ausbreitenden Welle ändert und Phasenrauschen erzeugt wird.
8A–8C sind schematische Zeichnungen zur Erläuterung des Effekts der Dopplerverschiebung, wie sie eine konventionell ausgestrahlte, sich ausbreitende Welle beeinträchtigen kann; 8A zeigt nur die sich ausbreitende Grundwelle 20; 8B zeigt nur die sich ausbreitende, Doppler-verschobene Welle 21; und 8C zeigt die Kombination der zwei sich ausbreitenden Wellen, wobei dieses tatsächlich die sich ausbreitende Welle ist, die wirklich empfangen wird.
Wie in 8A gezeigt, in der die vertikale Achse die Frequenz ist und die horizontale Achse die Zeit ist, kann eine konventionell ausgestrahlte, sich ausbreitende Grundwelle 20 durch vertikale, lange, rechteckige Bereiche dargestellt werden. Die Höhe in vertikaler Richtung eines rechteckigen Bereiches stellt das dadurch eingenommene Frequenzband dar, und die Breite in horizontaler Richtung eines rechteckigen Bereiches stellt eine Symbolpe riode dar. Es ist darüber hinaus zu dieser 8A anzumerken, dass das, was dargestellt ist, die sich ausbreitende Welle in Zeitserie für vier Symbolperioden ist, wobei die vier rechteckigen Bereiche einander in Richtung der horizontalen (Zeit-) Achse benachbart liegen.
Weil im Falle einer sich ausbreitenden Doppler-verschobenen Welle 21 die Frequenz der sich ausbreitenden Welle eine Veränderung erfährt, sind die rechteckigen Bereiche, die der sich ausbreitenden Welle entsprechen, wie in 8B gezeigt, nur in Richtung der vertikalen (Frequenz-) Achse gegenüber der sich ausbreitenden Grundwelle 20 von 8a leicht verschoben.
Die sich ausbreitende Welle, die tatsächlich von der Empfangsantenne empfangen wird, ist die Kombination aus der sich ausbreitenden Grundwelle 20 und der sich ausbreitenden Doppler-verschobenen Welle 21; und wie in 8C gezeigt, überlappen sich die betreffenden rechteckigen Bereiche, die der sich ausbreitenden Grundwelle 20 und der sich ausbreitenden Dopplerverschobenen Welle 21 entsprechen, so dass sie nur in Richtung der vertikalen (Frequenz-) Achse leicht verschoben sind. Da sich keine Verschiebung in Richtung der horizontalen (Zeit-) Achse ergibt, ist keine Überlappung zwischen rechteckigen Bereichen benachbarter Symbolperioden vorhanden.
Da konventioneller Rundfunk nur einen einzigen Träger für die Sendung verwendet, hat die Tatsache, dass ein breites Frequenzband in einem einzigen Kanal der sich ausbreitenden Welle vorhanden ist, bedeutet, dass selbst dann, wenn sich auf Grund von Doppler-Verschiebung eine gewisse Frequenzverschiebung ergibt, Bereiche der sich ausbreitenden Welle, die dem gleichem Symbol entsprechen, sich meistenteils überlappen. Da keine Überlappung sich ausbreitender Wellenbereiche, die unterschiedlichen Symbolen entsprechen, auftritt, ergibt sich weiterhin keine Interferenz.
Dieses ist der Grund, weshalb die Empfangstechnik, die gewöhnlich verwendet wird, die Diversity-Technik ist, bei der diejenige von zwei Antennen, die die größere Signalstärke hat, ausgewählt wird. Wie jedoch oben erwähnt, ist OFDM derart, dass zur Aussendung eines einzelnen Kanals mehrere schmalbandige, modulierte Signale parallel mittels Frequenzmultiplex unter Verwendung zueinander orthogonaler Träger gesendet werden, so dass insgesamt eine breitbandige digitale Aussendung durchgeführt wird. Eine Eigenschaft derselben ist die Tatsache, dass die Frequenzlücke zwischen benachbarten Unterkanälen in der Frequenzdomäne schmal ist.
9A–9C sind Schemazeichnungen zur Erläuterung der Wirkungen der Doppler-Verschiebung, wie sie eine nach OFDM ausgestrahlte, sich ausbreitende Welle beeinträchtigen kann; 9A zeigt dabei nur die sich ausbreitende Grundwelle 30: 9B zeigt nur die sich ausbreitende, Dopplerverschobene Welle 31 und 9C zeigt die Kombination der zwei sich ausbreitenden Wellen, die tatsächlich diejenige sich ausbreitende Welle ist, die wirklich empfangen wird.
Wie in 9 gezeigt, in der in der vertikalen Achse die Frequenz und in der horizontalen Achse die Zeit aufgetragen ist, kann eine nach OFDM ausgestrahlte, sich ausbreitende Grundwelle 30 durch mehrere horizontale, lange rechteckige Bereiche dargestellt werden, die nebeneinander in Richtung der vertikalen Achse angeordnet sind. Die Höhe in vertikaler Richtung eines der rechteckigen Bereiche stellt das Frequenzband dar, das durch einen der Unterkanäle eingenommen wird, mittels denen die Sendung parallel ausgeführt wird, und die Breite eines rechteckigen Bereiches in horizontaler Richtung stellt eine Symbolperiode dar. Da bei OFDM die Länge einer einzigen Symbolperiode größer ist, als dies der Fall bei üblicher Einzelträgersendung wäre, ist in 9A nur die sich ausbreitende Welle während einer einzelnen Symbolperiode gezeigt.
Weil im Falle einer sich ausbreitenden Doppler-verschobenen Welle 31 die Frequenz der sich ausbreitenden Welle einer Veränderung unterworfen ist, sind die rechteckigen Bereiche, die der sich ausbreitenden Welle entsprechen, wie in 9B gezeigt, nur in Richtung der vertikalen (Frequenz-) Achse gegenüber der sich ausbreitenden Grundwelle 30 von 9A leicht verschoben. Hier ist der Umfang dieser Verschiebung äquivalent dem Umfang der Verschiebung, die die in konventioneller Weise abgestrahlte, sich ausbreitende, Doppler-verschobene Welle 21 von 8B beeinträchtigt.
Die sich ausbreitende Welle, die von der Empfangsantenne wirklich empfangen wird, ist die Kombination der sich ausbreitenden Grundwelle 30 und der sich ausbreitenden Doppler-verschobenen Welle 31; und wie in 9C gezeigt, überlappen sich die jeweiligen rechteckigen Bereiche, die der sich ausbreitenden Grundwelle 30 und der sich ausbreitenden, Dopplerverschobenen Welle 31 entsprechen, derart, dass sie nur in der Richtung der vertikalen (Frequenz-) Achse verschoben sind.
Anders als bei der konventionell ausgestrahlten, sich ausbreitenden Welle von 8C ist bei OFDM die Frequenzlücke zwischen benachbarten Unterkanälen in der Frequenzdomäne schmal, in der die Sendung parallel ausgeführt wird. Aufgrund dieser Tatsache hat, wie in 9C gezeigt, die Dopplerverschiebung der sich ausbreitenden Wellen an entsprechenden Unterkanälen, in denen die parallele Sendung ausgeführt wird, zur Folge, dass rechteckige Bereiche, die in Richtung der vertikalen (Frequenz-) Achse benachbart sind, sich gegenseitig überlappen, wie durch den schraffierten Bereich 32 angegeben ist. Die Doppler-Verschiebung der sich ausbreitenden Welle ruft somit eine Interferenz zwischen Unterkanälen hervor, die in der Frequenzdomäne benachbart sind. Dieses stört daher die Orthogonalität zwischen den Trägern, was zu einer Verschlechterung der Sendecharakteristika führt; und wo dieses in einem merklichen Ausmaß auftritt, kann der Empfang schwierig werden.
Da das Problem nicht in der Stärke des Empfangssignals liegt, ist es nicht möglich gewesen, mit Hilfe der Diversity-Technik, in der eine Antenne auf der Grundlage der relativen Empfangssignalstärke ausgewählt wird, die Wirkungen der Interferenz zu vermeiden, die aus der Doppler-Verschiebung resultieren.
Übersicht über die Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antennenanordnung anzugeben, die die Wirkungen der Doppler-Verschiebung verhindert, die auftritt, wenn eine mobile Einheit OFDM-Rundfunksendungen empfängt.
Eine Antennenanordnung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, an einer mobilen Einheit installiert zu werden, wobei die Antennenvorrichtung mehrere Empfangsantennen, eine Antennenumschalteinrichtung zum Umschalten jeder der Empfangsantennen zwischen einem angeschlossenen Zustand und einem nichtangeschlossenen Zustand, und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Umschaltens durch die Antennenumschalteinrichtung auf der Grundlage der Richtung und der Geschwindigkeit, in der sich die mobile Einheit relativ zur Ausbreitungsrichtung wenigstens einer sich ausbreitenden Welle wenigstens eines Empfangssignals bewegt.
Antennenanordnungen gemäß solcher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können derart sein, dass eine Ermittlung, ob eine Doppler-Verschiebung auftritt, auf der Grundlage der Richtung und der Geschwindigkeit erfolgt, mit der sich die mobile Einheit relativ zur Wellenausbreitungsrichtung empfangener Signale bewegt. D.h. es kann ermittelt werden, dass eine Doppler-Verschiebung auftritt, wenn sich die mobile Einheit bewegt, während die Orientierung(en) von Empfangsantenne(n), die an der mobilen Einheit montiert ist/sind senkrecht zur Ausbreitungsrichtung von Empfangssignalen) ist. Umgekehrt kann ermittelt werden, dass keine Doppler-Verschiebung trotz der Bewegung der mobilen Einheit auftritt, wenn Orientierung(en) von Empfangsantenne(n), die an der mobilen Einheit montiert ist/sind parallel zu Ausbreitungsrichtungen) von Empfangssignalen) ist/sind. Darüber hinaus kann die Steuerung des Umschaltens mehrerer Empfangsantennen dann, wenn ermittelt wird, dass eine Doppler-Verschiebung auftritt, es möglich machen, einen Zustand bzw. Zustände aufrecht zu erhalten, in denen Empfangsantenne(n), die tatsächlich zum Empfang von Signal(en) benutzt ist/sind, die im Wesentlichen stationär in Bezug auf die Sendequelle(n) empfangener Signal(e) ist/sind.
Dieses würde es möglich machen, das Auftreten einer Doppler-Verschiebung zu verhindern, was einen guten Empfang selbst dann zulässt, wenn sich die mobile Einheit bewegt.
Weiterhin können in einer Antenneanordnung nach einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mehrere Empfangsantennen derart sein, dass die Empfangsantennen so angeordnet sind, dass sie jeweils parallel zueinander und mehr oder weniger gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
Eine Antennenanordnung nach einer solchen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung macht es möglich, die Anordnung mehrerer Empfangsantennen zu erleichtern.
Weiterhin können Antennenanordnungen nach einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung derart sein, dass die Antennenumschalteinrichtung elektrische Energie zu der Empfangsantenne oder den Empfangsantennen liefert, die mittels der Steuereinrichtung jeweils in einen angeschlossenen Zustand geschaltet sind.
Antennenanordnungen gemäß solcher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung machen es möglich, elektrische Energie nur zu solchen Empfangsantennen zu liefern, die wirklich benötigt werden. Dieses macht es möglich, den elektrischen Energieverbrauch zu vermindern.
Weiterhin können Antennenanordnungen gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung derart sein, dass die Antennenumschalteinrichtung gleichzeitig eine oder mehrere Empfangsantennen in einen angeschlossenen Zustand jeweils entsprechend der Steuerung durch die Steuereinrichtung schaltet.
Antennenanordnungen gemäß solcher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung machen es durch Verwendung einer beliebigen unter den mehreren Empfangsantennen und/oder durch gleichzeitige Verwendung beliebiger zwei oder mehr derselben, je nach Bedarf, möglich, in flexibler Weise die Art auszuwählen, in der mehrere Empfangsantennen verwendet werden sollen. Dieses macht es möglich, einen guten Empfang entsprechend den Umständen zu erreichen.
Weiterhin können Antennenanordnungen nach einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung derart sein, dass der Unterschied zwischen der Richtung, in der sich die mobile Einheit bewegt, und der Ausbreitungsrichtung wenigstens einer der sich ausbreitenden Wellen auf der Grundlage der Senderpositionsinformation für wenigstens eine der sich ausbreitenden Wellen und der laufenden Positionsinformation für den mobilen Körper ermittelt wird.
Wenn die Geräte außerhalb der Antennenanordnung ein Positionsinformationserfassungssystem besitzen (z.B. ein GPS-System), kann hier die laufende Positionsinformation aus solchen Geräten erhalten werden; oder das Positionsinformationserfassungssystem kann intern mit einer Antenneanordnung versehen sein. Weiterhin bezieht sich der Unterschied zwischen der Richtung, in der sich die mobile Einheit bewegt, und der Ausbreitungsrichtung wenigstens einer der sich ausbreitenden Wellen auf die Vektordifferenz bezüglich der Ausbreitungsrichtung wenigstens einer der sich ausbreitenden Wellen, z.B. ob solche Richtungen zueinander senkrecht sind oder ob solche Richtungen zueinander parallel sind.
Eine Antennenanordnung nach einer solchen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung macht es möglich, auf Grund der Senderpositionsinformation für sich ausbreitende Wellen und der laufenden Positionsinformation für eine mobile Einheit konstant und genau den Unterschied zwischen der Richtung, in der sich die mobile Einheit bewegt, und der Ausbreitungsrichtung wenigstens einer der sich ausbreitenden Wellen zu erfassen. Dieses macht es möglich, eine geeignete Steuerung der Umschaltung von Empfangsantennen auszuführen, was einen guten Empfang erlaubt.
Ferner können Antennenanordnungen gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung derart sein, dass wenigstens eine Antennenumschalttechnik, die von der Steuerungseinrichtung verwendet wird, in Abhängigkeit davon verändert wird, ob der Unterschied zwischen der Richtung, in der sich die mobile Einheit bewegt, und der Ausbreitungsrichtung wenigstens einer der sich ausbreitenden Wellen innerhalb wenigstens eines vorgeschriebenen Bereiches liegt.
Hier bezieht sich der Unterschied zwischen der Richtung, in der sich die mobile Einheit bewegt, und der Ausbreitungsrichtung wenigstens einer der sich ausbreitenden Wellen, wie bereits erwähnt worden ist, auf die Vektordifferenz bezüglich der Ausbreitungsrichtung wenigstens einer der sich ausbreitenden Wellen. In der Praxis ist die Vektordifferenz nicht auf die parallelen und senkrechten Fälle beschränkt, denn es gibt Zustände, die zwischen diesen beiden liegen. Ein Bezugswert wird daher eingerichtet für die Annahme, dass diese senkrecht zueinander sind, selbst wenn dieses nicht exakt der Fall ist, sofern die Differenz innerhalb eines vorbestimmten Winkels ausgehend vom senkrechten Zustand liegt. Ob sie als senkrecht oder als parallel zu behandeln sind, kann darüber hinaus in Abhängigkeit davon bestimmt werden, ob die erhaltene Vektordifferenz innerhalb eines Bezugswertebereiches liegt. Während mehrere Techniken für das Antennenumschalten in Betracht gezogen werden können, sei weiterhin als ein Beispiel eine Technik zitiert, bei der ähnlich der Diversity-Technik bekannter Art mehrere Empfangsantennen in einen jeweils angeschlossenen Zustand geschaltet werden und elektrische Energie zu diesen Empfangsantennen geleitet wird und der Empfang ausgeführt wird, indem diejenige Empfangsantenne unter ihnen ausgewählt wird, die die höchste Signalstärke liefert. Eine weitere Technik, die genannt werden kann, ist das Auswählen nur einer aus mehreren Empfangsantennen, die in einen angeschlossenen Zustand umzuschalten und mit elektrischer Energie zu versorgen ist, und das anschließende Umschalten auf andere Empfangsantennen, soweit notwendig, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Techniken beschränkt.
Antennenanordnungen gemäß solcher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung machen es möglich, einen Empfang mit Auswahl geeigneter Antennenumschalttechniken in Abhängigkeit von der Richtung auszuführen, in der ein mobiler Körper sich relativ zur Ausbreitungsrichtung der sich ausbreitenden Wellen bewegt. Dieses macht es möglich, stets einen zufrieden stellenden Empfang auszuführen ohne Rücksicht auf die Richtung, in der sich die mobile Einheit bewegt.
Weiterhin kann eine Antennenanordnung nach einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung derart sein, dass wenigstens eine Antennenumschaltrate an der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der Richtung der mobilen Einheit in der Ausbreitungsrichtung wenigstens einer der sich ausbreitenden Wellen gesteuert wird. Darüber hinaus kann wenigstens eine Antennenumschaltrate an der Steuereinrichtung so gesteuert werden, dass sie wenigstens eine Umschaltrate ist, die bewirkt, dass die angeschlossene(n) Empfangsantenne(n) im Wesentlichen stationär gegenüber wenigstens einer Sendequelle wenigstens einer sich ausbreitenden Welle ist bzw. sind.
Antennenanordnungen gemäß solcher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung machen es möglich zu bewirken, dass die Empfangsantenne, die tatsächlich für den Empfang eingesetzt wird, im Wesentlichen stationär ist, relativiert gesagt, gegenüber einer Sendequelle der empfangenen Signale, trotz der Tatsache, dass sich die mobile Einheit selbst bewegen kann. Dieses macht es möglich, das Auftreten von Doppler-Verschiebung zu unterdrücken, was einen guten Empfang zulässt.
Weiterhin können Antennenanordnungen gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung derart sein, dass die mehreren Empfangsantennen und die Antennenumschalteinrichtungen als integrierte Schaltung ausgebildet sind. Alternativ könne die mehreren Empfangsantennen und die Steuereinrichtung als integrierte Schaltung ausgebildet sein. Alternativ können die Antennenumschalteinrichtung und die Steuereinrichtung als integrierte Schaltung ausgebildet sein. Alternativ können die mehreren Empfangsantenne, die Antennenumschalteinrichtung und die Steuereinrichtung als integrierte Schaltung ausgebildet sein.
Ferner können Antennenanordnungen gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung derart sein, dass die Antennenanordnung in der Lage ist, für den Empfang eines oder mehrerer Signale verwendet zu werden, die Orthogonalfrequenzteilmultiplexierung anwenden.
Antennenanordnungen gemäß solcher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung machen es möglich, einen guten Empfang orthogonalfrequenzteilmultiplexierter Signale selbst bei Bewegung auszuführen.
Alternativ oder zusätzlich hierzu können elektronische Geräte gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung elektronische Geräte sein, die mit einer oder mehreren Antennenanordnungen der oben beschriebenen Art versehen sind. Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Ausführungsformen beschränkt ist, in denen nur eine Antennenanordnung mit einem solchen elektronischen Gerät versehen ist, da es möglich ist, dass mehrere von ihnen damit ausgerüstet sind.
Während tragbare DVD-Geräte, Fahrzeugnavigationsgeräte und andere Geräte, die mit Videoanzeigegeräten und terrestrischen digitalen Rundfunkempfängern (Tunern) für eine mobilen Einheit als Beispiele genannt sein mögen, ist die vorliegende Erfindung hier nicht auf diese elektronischen Geräte beschränkt.
Ein elektronisches Gerät, das mit einer Antenneanordnung gemäß solcher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung versehen ist, macht es möglich, einen guten Empfang selbst bei Bewegung auszuführen, was die Nützlichkeit eines solchen elektronischen Geräts erhöht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer Ausführungsform einer Antennenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein schematisches Diagramm, das den Aufbau und die Lageverhältnisse an einer Empfangsantennengruppe einer Antennenanordnung zeigt.
3A ist eine schematische Ansicht des Zusammenhangs zwischen der Bewegungsrichtung einer mobilen Einheit und der montierten Orientierung einer Empfangsantennengruppe, von oberhalb der mobilen Einheit gesehen; die gezeigte Situation ist jene, die vorhanden sein kann, wenn die montierte Orientierung der Empfangsantennengruppe parallel zur Bewegungsrichtung der mobilen Einheit ist.
3B ist eine schematische Ansicht des Zusammenhangs zwischen der Bewegungsrichtung einer mobilen Einheit und der montierten Orientierung einer Empfangsantennegruppe, von oberhalb der mobilen Einheit gesehen; die gezeigte Situation ist jene, die vorhanden sein kann, wenn die montierte Orientierung der Empfangsantennengruppe senkrecht zur Bewegungsrichtung der mobilen Einheit ist.
4A ist eine schematische Ansicht des Zusammenhangs zwischen der Bewegungsrichtung einer mobilen Einheit und der Wellenausbreitungsrichtung von einem Funkturm, von oberhalb der mobilen Einheit gesehen; die gezeigte Situation ist jene, die vorhanden sein kann, wenn die Bewegungsrichtung der mobilen Einheit senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung verläuft.
4B ist eine schematische Ansicht des Zusammenhangs zwischen der Bewegungsrichtung einer mobilen Einheit und der Wellenausbreitungsrichtung von einem Funkturm, von oberhalb der mobilen Einheit gesehen; die gezeigte Situation ist jene, die vorhanden sein kann, wenn die Bewegungsrichtung der mobilen Einheit parallel zur Wellenausbreitungsrichtung verläuft.
5A ist Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeit, wobei eine Situation dargestellt ist, in der zwei Antennenanordnungen mit einem äußeren Gerät verbunden sind.
5B ist ein Blockschaltbild des schematischen Aufbaus einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei eine Situation dargestellt ist, in der mehrere Antennengeräte mit einem äußeren Gerät verbunden sind.
6 ist eine schematische Ansicht des Zusammenhangs zwischen der Wellenausbreitungsrichtung von einem Funkturm und der Bewegungsrichtung einer mobilen Einheit, wenn die Wellenausbreitungsrichtung die gleiche wie die Richtung ist, in der sich die bewegliche Einheit bewegt, aus der sicht eines Beobachters, der seitlich der mobilen Einheit steht.
7A ist eine schematische Ansicht, von oberhalb einer mobilen Einheit gesehen, des Zusammenhangs zwischen der Wellenausbreitungsrichtung von einem Funkturm, der Bewegungsrichtung der mobilen Einheit und der montierten Ausrichtung einer Empfangsantenne; die gezeigte Situation ist diejenige, die sich ergeben kann, wenn die Wellenausbreitungsrichtung die gleiche wie die Bewegungsrichtung der mobilen Einheit ist und die montierte Ausrichtung der Empfangsantenne parallel zur Bewegungsrichtung der mobilen Einheit ist.
7B ist eine schematische Ansicht, von oberhalb einer mobilen Einheit gesehen, des Zusammenhangs zwischen der Wellenausbreitungsrichtung von einem Funkturm, der Bewegungsrichtung der mobilen Einheit und der montierten Ausrichtung einer Empfangsantenne; die gezeigte Situation ist jene, die existieren kann, wenn die Wellenausbreitungsrichtung die gleiche wie die Bewegungsrichtung der mobilen Einheit ist und die montierte Ausrichtung der Empfangsantenne senkrecht zur Bewegungsrichtung der mobilen Einheit ist.
8A ist ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Wirkung der Doppler-Verschiebung, wie sie eine konventionelle, ausgestrahlte, sich ausbreitende Welle beeinträchtigen kann, wobei nur die sich ausbreitende Grundwelle gezeigt ist.
8B ist ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Wirkung der Doppler-Verschiebung, wie sie eine konventionell abgestrahlte, sich ausbreitende Welle beeinträchtigen kann, wobei nur die sich ausbreitende, Dopplerverschobene Welle gezeigt ist.
8C zeigt die Kombination der sich ausbreitenden Wellen von 8A und 8B, wobei dieses tatsächlich die sich ausbreitende Welle ist, die wirklich empfangen wird.
9A ist ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Wirkung der Doppler-Verschiebung, wie sie eine sich nach OFDM ausgestrahlte, sich ausbreitende Welle beeinträchtigen kann, wobei nur die sich ausbreitende Grundwelle gezeigt ist.
9B ist ein schematisches Diagramm zur . Erläuterung der Wirkung der Doppler-Verschiebung wie sie eine nach OFDM ausgestrahlte, sich ausbreitende Welle beeinträchtigen kann, wobei nur die sich ausbreitende, Dopplerverschobene Welle gezeigt ist.
9C zeigt die Kombination der sich ausbreitenden Wellen von 9A und 9B, wobei dieses tatsächlich die sich ausbreitende Welle ist, die wirklich empfangen wird.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Während die vorliegende Erfindung hier an einer Antennengruppenanordnung für den Empfang von terrestrischem, digitalem Rundfunk in Kraftfahrzeugen und anderen derartigen mobilen Einheiten angewendet ist, ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt.
Aufbau der Anordnung
1 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer Ausführungsform der Antennenvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 1 gezeigt, enthält die Antennenvorrichtung 1 eine Empfangsantennengruppe 2 mit mehreren Empfangsantennen 2a–2z; eine Schaltergruppe 3 (Antennenschalteinrichtung und/oder Antennenschaltvorrichtung) mit mehreren Antennenschaltern 3a–3z; einen Richtungssensor 4 zum Ermitteln der Richtung, in der sich eine mobile Einheit (z.B. ein Kraftfahrzeug) bewegt; einen Geschwindigkeitssensor 5, der die Geschwindigkeit ermittelt, mit der sich die mobile Einheit bewegt; eine Informationsverarbeitungsschaltung 6 (Steuereinrichtung und/oder Steuervorrichtung), die das Schalten der Schaltergruppe 3 steuert; und eine Schnittstelle 7, die Verbindungen mit dem Fahrzeugnavigationsgerät oder anderer derartiger äußerer Einrichtung 8 vermittelt.
Während die Schaltergruppe 3 hier mehrere Halbleiterschalter enthält, ist die vorliegende Erfindung hierauf doch nicht beschränkt; es ist möglich, beispielsweise mehrerer Schalter eine Schalterschaltung und/oder dergleichen zu verwenden. Die Informationsverarbeitungsschaltung 6 kann beispielsweise eine Steuerschaltung, eine CPU oder dergleichen sein. Fernerhin kann die Schaltergruppe 3 und/oder die Informationsverarbeitungsschaltung 6 in Form integrierter Schaltung(en) vorliegen oder kann aus Kombinationen) zusammengesetzter Bauelement(e), wie beispielsweise IC(s) und/oder diskreten Bauelementen) bestehen.
Weiterhin sind die Antennenschalter 3a–3z, die als Schaltergruppe 3 vorhanden sind, jeweils in einer Eins-zu-Eins-Beziehung mit den Empfangsantennen 2a–2z vorhanden, die in der Empfangsantennengruppe 2 enthalten sind. Beispielsweise bewirkt der Antennenschalter 3a das Umschalten zwischen einem Zustand, in dem die Empfangsantenne 2a mit der Informationsverarbeitungsschaltung 6 verbunden ist, und einem Zustand, in dem die Empfangsantenne 2a von der Informationsverarbeitungsschaltung 6 getrennt ist. In gleicher Weise bewirkt der Antennenschalter 3B das Umschalten zwischen einem Zustand, in dem die Empfangsantenne 2b mit der Informationsverarbeitungsschaltung 6 verbunden ist, und einem Zustand, in dem die Empfangsantenne 2b von der Informationsverarbeitungsschaltung 6 getrennt ist, und der Antennenschalter 3z bewirkt das Umschalten zwischen einem Zustand, in dem die Empfangsantenne 2z mit der Informationsverarbeitungsschaltung 6 verbunden ist, und einem Zustand, in dem die Empfangsantenne 2z von der Informationsverarbeitungsschaltung 6 getrennt ist. Elektrische Versorgung wird der/den angeschlossenen Antennen) zugeführt. Die Verbindung(en) zwischen der Informationsverarbeitungsschaltung 6 und den Empfangsantenne 2a–2z kann/können derart sein, dass die Verbindung auf eine einzige Empfangsantenne beschränkt ist, oder kann/können derart sein, dass eine Verbindung gleichzeitig zu mehreren Empfangsantennen hergestellt ist. Es ist anzumerken, dass die Steuerung dieses Schaltens, das an der Schaltergruppe 6 stattfindet, auf der Grundlage von Steuersignalen ausgeführt wird, die von der Informationsverarbeitungsschaltung 6 ausgegeben werden, wie unten beschrieben.
Die äußere Einrichtung 8, die beispielsweise ein Fahrzeugnavigationsgerät ist, ist im Innern des Geräts mit einem GPS-System ausgerüstet und ist in der Lage, Information über die absolute Position auf dem Globus zu erfassen. Die absolute Positionsinformation, die vom GPS ermittelt wird, und zahlreiche andere Informationen werden über die Schnittstelle 7 der Informationsverarbeitungsschaltung 6 zugeführt. Wenn beispielsweise die äußere Einrichtung 8 ein Fahrzeugnavigationsgerät ist, dann können darüber hinaus die Antennevorrichtung 1 und die äußere Einrichtung 8 integral ausgebildet sein, so dass nur ein einziges elektronisches Gerät vorhanden ist, das das Fahrzeugnavigationsgerät ist.
Der Richtungssensor 4 ist ein Sensor, der die Richtung erfasst, in der sich die mobile Einheit bewegt, und die Erfassungsergebnisse werden der Informationsverarbeitungsschaltung 6 zugeführt. Bezüglich des Richtungssensors 4 gilt, dass wenn die äußere Einrichtung 8 mit einem Richtungssensor versehen ist, der Ausgang dieses Richtungssensors über die Schnittstelle 7 der Informationsverarbeitungsschaltung 6 zugeführt werden kann. Alternativ kann die Richtung, in der sich die mobile Einheit bewegt, aus der zeitlichen Veränderung der absoluten Positionsinformation berechnet werden, die von der äußeren Einrichtung 8 erfasst wird.
Der Geschwindigkeitssensor 5 ist ein Sensor, der die Geschwindigkeit ermittelt, mit der sich die mobile Einheit bewegt, wobei die Erfassungsergebnisse der Informationsverarbeitungsschaltung 6 zugeführt werden. Bezüglich des Geschwindigkeitssensors gilt, dass dessen Aufbau derart sein kann, dass der Geschwindigkeitssensor für eine Geschwindigkeitsanzeige, die normalerweise an einem Kraftfahrzeug oder einer anderen derartigen mobilen Einheit geliefert würde, verwendet werden kann, wobei die Ausgangssignale dieses Geschwindigkeitssensors der Informationsverarbeitungsschaltung 6 zugeführt werden, oder Geschwindigkeitssensoren) können unabhängig davon vorgesehen sein.
Die Informationsverarbeitungsschaltung 6 führt die Steuerung der gesamten Antennenvorrichtung 1 durch, und wie oben beschrieben, wird die Richtung, in der sich die bewegliche Einheit bewegt, ihr vom Richtungssensor 4 zugeführt, sowie die Geschwindigkeit, mit der sich die mobile Einheit bewegt, wird ihr über den Geschwindigkeitssensor 5 zugeführt. Weiterhin werden die Absolutpositionsinformation und zahlreiche andere Informationen ihr von der äußeren Einrichtung 8 über die Schnittstelle 7 zugeführt. Auf der Grundlage dieser Informationen berechnet die Informationsverarbeitungsschaltung 6 die Richtung und die Geschwindigkeit, in der sich die bewegliche Einheit relativ zur Ausbreitungsrichtung der sich ausbreitenden Welle des Empfangssignals bewegt, und gibt Steuersignale aus, die das Umschalten von Empfangsantenne(n) an der Schaltergruppe 3 entsprechend den Ergebnissen dieser Berechnung steuern.
2 ist ein schematisches Diagramm, das den Aufbau und die Positionsbeziehungen an der Empfangsantennegruppe 2 der Antennenvorrichtung zeigen, die wie oben beschrieben aufgebaut ist.
Wie in 2 gezeigt, ist die Empfangsantennengruppe 2 derart, dass mehrere Empfangsantennen 2a–2z identischer, stabförmiger Gestalt in einer einzigen Ebene so angeordnet sind, dass sie zueinander parallel sind und zwischen sich einen gleichmäßigen Teilungsabstand A haben. Es ist jedoch anzumerken, dass die Empfangsantennen nicht auf diese stabförmige Gestalt beschränkt sind.
Beschreibung des Betriebs der Vorrichtung
Der Betrieb der Antennenvorrichtung 1 des oben beschriebenen Aufbaus wird nun beschrieben.
Die 3A und 3B sind schematische Diagramme, von oberhalb der beweglichen Einheit gesehen, des Zusammenhangs zwischen der Bewegungsrichtung einer mobilen Einheit 10 und der montierten Ausrichtung der Empfangsantennengruppe 2; 3A zeigt dabei die Situation, die sich ergibt, wenn die montierte Ausrichtung der Empfangsantennengruppe 2 parallel zur Bewegungsrichtung der mobilen Einheit 10 ist, während 3B die Situation zeigt, die sich ergibt, wenn die montierte Ausrichtung der Empfangsantennegruppe 2 senkrecht zu Bewegungsrichtung der mobilen Einheit 10 ist.
Es ist anzumerken, dass die Empfangsantennengruppe 2 aus Gründen der Vereinfachung der Zeichnung hier als aus vier Empfangsantennen aufgebaut dargestellt ist, dass die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf solche Konstruktionen beschränkt ist, die vier Antennen enthält.
Allgemein gesagt, es gibt zwei Szenarien, die bezüglich der Anbringung der Empfangsantennengruppe 2 an der mobilen Einheit 10 in Betracht kommen können. Diese sind die Situation, die sich ergibt, wenn die entsprechenden Empfangsantennen der Empfangsantennengruppe 2 derart montiert sind, dass sie parallel zur Bewegungsrichtung der mobilen Einheit sind, wie in 3A gezeigt, und die Situation, die sich ergibt, wenn die entsprechenden Empfangsantennen der Gruppe so montiert sind, dass sie senkrecht zur Bewegungsrichtung der mobilen Einheit 10 verlaufen, wie in 3B gezeigt.
Wie bereits unter Bezugnahme auf die 7A und 7B beschrieben worden ist, hängt die Frage, ob die Bewegung der mobilen Einheit eine Doppler-Verschiebung hervorruft, vom Zusammenhang zwischen der Ausbreitungsrichtung der sich ausbreitenden Welle und der Orientierung der Empfangsantenne(n) ab.
Ein Benutzer verwendet daher zu Anfang ein betätigbares, nicht gezeigtes Element, um einzugeben, ob die montierte Ausrichtung der Empfangsantennengruppe, die zuvor an der mobilen Einheit 10 angebracht wurde, parallel zur Bewegungsrichtung der mobilen Einheit 10 oder senkrecht dazu ist.
Dieses macht es möglich, den Zusammenhang zwischen der Ausbreitungsrichtung der sich ausbreitenden Welle und der Orientierung der Empfangsantennengruppe 2 auf der Grundlage des Zusammenhangs zwischen der Ausbreitungsrichtung der sich ausbreitenden Welle und der Bewegungsrichtung der mobilen Einheit zu erfassen.
Darüber hinaus ist die montierte Ausrichtung der Empfangsantennegruppe 2 fest, sie ist entweder parallel zur Bewegungsrichtung der mobilen Einheit 10 oder senkrecht dazu, sobald die Empfangsantennengruppe 2 angebracht worden ist. Diese Information kann daher in der Informationsverarbeitungsschaltung 6 der Antennenvorrichtung 1 zum Zeitpunkt der Installation der Empfangsantennengruppe 2 gespeichert werden. Wenn dieses getan ist, ist es für den Benutzer unnötig, Information über die montierte Ausrichtung der Empfangsantennengruppe 2 einzugeben.
Für Zwecke der nachfolgenden Beschreibung sei angenommen, dass die montierte Ausrichtung der Empfangsantennengruppe 2 senkrecht zur Bewegungsrichtung der mobilen Einheit ist. Darüber hinaus, weil alles, was getan werden muss im Falle, dass die montierte Ausrichtung der Empfangsantennengruppe 2 parallel zur Bewegungsrichtung der mobilen Einheit ist, das Berücksichtigen der Ausrichtungsdifferenz ist, wenn die Vektordifferenz (un ten beschrieben) zwischen der Bewegungsrichtung der mobilen Einheit 10 und der Richtung der sich ausbreitenden Welle vom Funkturm zur mobilen Einheit 10 ist, wird dessen Beschreibung weggelassen.
Außerdem erhält der Benutzer zuvor Positionsinformationen über den Funkturm, der das terrestrische, digitale Rundfunksignal abstrahlt, wobei der Benutzer dieses Mittels eines nicht gezeigten Betätigungselements eingibt, das am Fahrzeugnavigationsgerät oder anderen derartigen äußeren Einrichtungen 8 vorhanden ist (s. 1).
Die Funkturmpositionsinformation, die hier eingegeben wurde, wird der Informationsverarbeitungsschaltung 6 (s. 1) der Antennenvorrichtung 1 über die Schnittstelle 7 (s. 1) zusammen mit der Absolutpositionsinformation der mobilen Einheit 10 zugeführt, die mittels des in die äußere Einrichtung 8 integrierten GPS erhalten wird.
Dieses macht es der Informationsverarbeitungsschaltung 6 möglich, die Richtung der sich auf die mobile Einheit 10 vom Funkturm ausbreitende Welle auf der Grundlage der Absolutpositionsinformation der mobilen Einheit 10 und der Positionsinformation des Funkturms, der von der äußeren Einrichtung 8 übermittelt wurde, zu berechnen.
Darüber hinaus, weil die Antennenvorrichtung 1 mit dem Richtungssensor 4 (s. 1) ausgerüstet ist, kann die Richtung ermittelt werden, in der sich die mobile Einheit 10 bewegt; und die Ergebnisse der Ermittlung durch den Richtungssensor 4 der Richtung, in der sich die mobile Einheit 10 bewegt, werden der Informationsverarbeitungsschaltung 6 zugeführt.
Die Informationsverarbeitungsschaltung 6 kann daher die Vektordifferenz zwischen der Richtung, in der sich die mobile Einheit 10 bewegt, und der Richtung der sich vom Funkturm zur mobilen Einheit 10 ausbreitenden Welle berechnen.
Weil darüber hinaus die Position des terrestrischen, digital arbeitenden Funkturms fest ist, kann, sobald die Empfangsorte) und Empfangskanäle) bekannt sind, wobei diese drei Angaben einen Satz bilden, die Funkturmpositionsinformation zuvor an der äußeren Einrichtung 10 in Form solcher Sätze gespeichert werden. Weil der Empfangsort auf der Grundlage der Absolutpositionsinformation, die mittels des in die äußere Einrichtung 8 integ rierten GPS erhältlich ist, identifiziert werden kann, kann die Funkturmpositionsinformation entsprechend Empfangskanälen) automatisch aus gespeicherten Sätzen von Funkturmpositionsinformationen ausgewählt werden. Wenn dieses getan wird, ist es für den Benutzer unnötig, Funkturmpositionsinformationen einzugeben.
Als Nächstes wird die wirkliche Steuerung des Schaltens der Empfangsantennengruppe 2 erläutert.
Die 4A und 4B sind schematische Diagramme, von oberhalb der mobilen Einheit 10 gesehen, des Zusammenhangs zwischen der Bewegungsrichtung der mobilen Einheit 10 und der Wellenausbreitungsrichtung vom Funkturm 11; 4A zeigt dabei die Situation, die sich ergibt, wenn die Bewegungsrichtung der mobilen Einheit senkrecht zur Richtung der sich ausbreitenden Welle ist, und 4B zeigt die Situation, die sich ergibt, wenn die Bewegungsrichtung der mobilen Einheit 10 parallel zur Wellenausbreitungsrichtung ist.
Es ist anzumerken, dass während die Empfangsantennengruppe 2 aus Gründen der Vereinfachung der Zeichnungen als aus vier Empfangsantennen bestehend dargestellt ist, die vorliegende Erfindung nicht auf Aufbauten beschränkt ist, die vier Antennen enthalten.
Wenn beispielsweise, wie in 4A gezeigt, die Richtung, in der sich die mobilen Einheit 10 bewegt, senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung vom Funkturm 11 ist, weil die montierte Ausrichtung der Empfangsantennengruppe 2 senkrecht zur Bewegungsrichtung der mobilen Einheit 10 ist, dann sind die Empfangsantennen der Empfangsantennengruppe 2 so ausgerichtet, dass sie parallel zur Wellenausbreitungsrichtung sind. Wie oben erwähnt, tritt in dieser Situation keine Doppler-Verschiebung der sich ausbreitenden Welle auf.
Die entsprechenden Empfangsantenne(n) der Empfangsantennengruppe 2 wird/werden daher in einer solchen Weise verwendet, dass ein optimaler Empfang erreicht wird.
Die Informationsverarbeitungsschaltung 6 (s. 1) sendet nämlich Steuersignale an die Schaltergruppe 3 (s. 1), um zu bewirken, dass alle Empfangsantennen gleichzeitig angeschlossen und ihnen elektrische Energie zu geführt wird, sie überwacht die Signalstärke an den entsprechenden Empfangsantennen und wählt jene Empfangsantenne(n) aus, die die höchste Signalstärke hat/haben, die dann, für den Empfang herangezogen wird/werden. Dieses macht es möglich, durch Verwendung einer Technik, die ähnlich der bekannten Diversity-Technik ist, einen optimalen Empfang auszuführen.
Wenn hingegen, wie in 4B gezeigt, die Richtung, in der sich die mobilen Einheit 10 bewegt, parallel zur Wellenausbreitungsrichtung vom Funkturm 11 ist, weil die montierte Ausrichtung der Empfangsantennengruppe 2 senkrecht zur Bewegungsrichtung der mobilen Einheit 10 ist, dann sind die betreffenden Empfangsantennen der Empfangsantennengruppe 2 so ausgerichtet, dass sie parallel zur Wellenausbreitungsrichtung sind.
Wie oben erwähnt, tritt in einer solchen Situation eine Doppler-Verschiebung der sich ausbreitenden Welle auf. Die Geschwindigkeit der mobilen Einheit ruft die Entstehung einer Interferenz zwischen Unterkanälen hervor, die in der Frequenzdomäne benachbart sind, was die Orthogonalität zwischen den Trägern stört und zu einer Verschlechterung der Sendeeigenschaften führt. Wenn dieses in einem merklichen Ausmaß auftritt, kann der Empfang schwierig werden.
Um zu vermeiden, durch Doppler-Verschiebung beeinträchtigt zu werden, ändert daher die Informationsverarbeitungsschaltung 6 die der Schaltergruppe 3 zugeführten Steuersignal(e). Als Folge dieser Änderung wird dann die Anschaltung und die Zuführung elektrischer Energie nur bezüglich einer Empfangsantenne vorgenommen, wobei die Empfangsantenne, die wirklich für den Empfang herangezogen wird, einzeln nacheinander und mit einer solchen Zeitlage entsprechend der Geschwindigkeit, mit der sich die mobile Einheit 10 bewegt, wie durch den Geschwindigkeitssensor 5 (s. 1) ermittelt und auch unter Berücksichtigung des Teilungsabstandes, in dem die entsprechenden Empfangsantennen angeordnet sind, geschaltet wird, dass das Positionsverhältnis zwischen dem Funkturm 11 und der Empfangsantenne, die in Gebrauch ist, im Wesentlichen stationär zueinander gemacht wird, relativ gesprochen. Hierdurch ist es möglich, eine Situation zu erreichen, die im Wesentlichen die Gleiche ist, als wenn der Empfang unter Verwendung einer Empfangsantenne ausgeführt würde, die gegenüber dem Funkturm 11 stationär ist, was es möglich macht, das Auftreten einer Doppler-Verschiebung zu verhindern.
Darüber hinaus ist es ausreichend, dass der Zustand, in dem das Positionsverhältnis zwischen dem Funkturm 11 und der Empfangsantenne, die im Gebrauch im Wesentlichen stationär zueinander sind, relativ gesprochen, über die Zeitdauer aufrecht erhalten wird, die erforderlich ist, Signale) entsprechend einer Symbolperiode zu empfangen.
Wenn die mobile Einheit 10 sich vom Funkturm 11 entfernt, wird ferner die Empfangsantenne, die vom Funkturm 11 am weitesten entfernt ist (die an der mobilen Einheit 10 zu vorderst angeordnete Empfangsantenne) zu Anfang ausgewählt, und das Schalten wird frequenziell von dort auf die Empfangsantenne(n) ausgeführt, die näher zum Funkturm 11 liegt/liegen (die an der mobilen Einheit weiter rückwärts angeordnete(n) Empfangsantenne(n), entsprechend der Geschwindigkeit, mit der sich die mobilen Einheit 10 bewegt.
Wenn sich hingegen die mobile Einheit 10 dem Funkturm 11 annähert, dann wird zu Anfang die Empfangsantenne, die dem Funkturm am nächsten liegt (die an der mobilen Einheit 10 zu vorderst angeordnete Empfangsantenne) gewählt, und das schalten wird frequenziell von dieser auf die Empfangsantenne(n) ausgeführt, die vom Funkturm 11 weiter weg liegt/liegen (die an der Einheit hinten angeordnete(n) Empfangsantenne(n), entsprechend der Geschwindigkeit, in der sich die mobile Einheit 10 bewegt.
Während der vorgenannten Vektordifferenzberechnung wird daher ein Vektordifferenz-Bezugswert eingerichtet, um die Ermittlung hinsichtlich parallel oder senkrecht durchzuführen. Ein Bezugswert kann beispielsweise eingerichtet werden für die Annahme, dass dieses Verhältnis senkrecht ist, selbst wenn es nicht exakt senkrecht ist, sofern die Differenz innerhalb eines vorgeschriebenen Winkels zum senkrechten Zustand liegt. Darüber hinaus kann in Abhängigkeit davon, ob die berechnete Vektordifferenz innerhalb des Bezugswertbereiches liegt, eine Wahl getroffen werden zwischen der vorgenannten Technik ähnlich der Diversity-Technik und der Technik, in der Empfangsantennen nacheinander geschaltet werden mit solcher Zeitlage, dass bewirkt wird, dass das Positionsverhältnis zwischen dem Funkturm 11 und der in Verwendung befindlichen Empfangsantenne im Wesentlichen zueinander stationär ist, relativ gesprochen.
Art und Weise der Erstellung von Vorrichtung und Anlage Die jeweiligen Empfangsantennen, die die Empfangsantennengruppe 2 der vorgenannten Antennenvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung bilden, können unter Verwendung von Metall und/oder anderer solcher, elektrisch leitfähiger Materialien erstellt werden.
Weiterhin können die Informationsverarbeitungsschaltung 6 und/oder die Schaltergruppe 3, die unter Bezugnahme auf 1 erläutert wurden, unter Verwendung von Dünnfilmtransistoren (TFT) gebildet werden, beispielsweise TFTs, die unter Verwendung der Continuous-Grain-Silizium-(CG-Silizium)-Technologie erstellt werden, wie jener, die beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Kokai Nr. H7-161634 (1995) beschrieben, und/oder in Polysilizium- und/oder anderer derartiger kristalliner Siliziumtechnologie.
Der Richtungssensor 4 kann von Siliziumhalbleiterelementen gebildet sein unter Verwendung einer Technologie, wie sie beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Kokai Nr. H9-329655 (1997) beschrieben ist; oder kann, wie bei der Informationsverarbeitungsschaltung 6 und/oder der Schaltergruppe 3, unter Verwendung von Dünnfilmtransistoren (TFT) erstellt werden, wie beispielsweise TFTs, die unter Verwendung der CG-Silizium Technologie erstellt werden, wie jener, die beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Kokai Nr. H7-161634 (1995) beschrieben, und/oder in Polysilizium- und/oder anderer derartiger kristalliner Siliziumtechnologie.
Dementsprechend sind die Empfangsantennegruppe 2, die Schaltergruppe 3 und der Richtungssensor 4 auf einem Glas-, Kunststoff- oder Metallsubstrat erstellbar. Wenn beispielsweise die Antennenanordnung nach der vorliegenden Erfindung an einem Kraftfahrzeug zu installieren ist, dann kann die gesamte oder ein Teil der Empfangsantennengruppe 2, der Schaltergruppe 3 und/oder des Richtungssensors 4 auf der Windschutzscheibe und/oder der Heckscheibe des Kraftfahrzeugs ausgebildet werden.
Hierdurch wird es möglich, die gesamte oder einen Teil der Antennenanordnung und/oder der entsprechenden Schaltungen) und/oder dergleichen integral auszubilden, was die Befestigung der Komponente(n) und/oder der Antennenvorrichtungen) an einer mobilen Einheit erleichtert und/oder die Art und Weise erleichtert, in der Verbindungen zu den Komponenten hergestellt werden.
Während die vorangehende Beschreibung am Beispiel einer Ausführungsform gegeben wurde, an der die vorliegende Erfindung an einer Antennenanordnung für den Empfang terrestrischen, digitalen Rundfunks in einer mobilen Einheit angewendet ist, ist die vorliegende Erfindung doch nicht auf terrestrischen, digitalen Rundfunk beschränkt, sondern kann zusätzlich oder alternativ bei Antennenanordnungen für OFDM-Rundfunk und/oder damit konformem Rundfunk eingesetzt werden. Darüber hinaus kann eine Antennenanordnung nach der vorliegenden Erfindung in ein elektronisches Gerät, das für eine mobile Einheit gedacht ist, eingebaut werden.
Die 5A und 5B sind Blockschaltbilder, die den schematischen Aufbau anderer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen; 5A zeigt dabei eine Situation, in der zwei Antennenanordnungen 1 mit einer äußeren Einrichtung 8 verbunden sind, und 5B zeigt eine Situation, in der eine Vielzahl Antennenanordnungen 1 mit einer äußeren Einrichtung 8 verbunden sind.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung nur einer einzigen Antennenanordnung beschränkt, es ist auch möglich, nach Bedarf mehrere davon einzusetzen. Wie in 5A gezeigt, kann man sich beispielsweise vorstellen, dass zwei Antennenanordnungen 1 mit einer äußeren Einrichtung 8 verbunden sind, wobei die entsprechenden Antennenanordnungen an unterschiedlichen Stellen installiert sind und/oder so installiert sind, dass sie in unterschiedliche Richtungen weisen, und/oder dergleichen. Weiterhin kann man sich, wie in 5B gezeigt, vorstellen, dass eine Vielzahl Antennenanordnungen 1 mit einer äußeren Einrichtung 8 verbunden sind, wobei solche Antennenanordnungen auf unterschiedliche Weise unter unterschiedlichen Umständen und/oder dergleichen verwendet werden.

Claims

Antennenanordnung (1), installiert an einer mobilen Einheit (10), wobei die Antennenanordnung (1) umfasst: eine Mehrzahl von Empfangsantennen (2); Antennenschaltmittel (3) zum Schalten jeder der Mehrzahl von Empfangsantennen (2) zwischen einem angeschlossenen bzw. einem nicht angeschlossenen Zustand; und einer Datenverarbeitungsschaltung (6), die die Richtung und die Geschwindigkeit berechnet, in die bzw. mit der sich die mobile Einheit (10) relativ zur Ausbreitungsrichtung mindestens einer Ausbreitungswelle von mindestens einem empfangenen Signal bewegt, und die das Schalten durch die Antennenschaltmittel (3) entsprechend der Ergebnisse dieser Berechnung steuert.
Antennenanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Empfangsantennen (2) derart ist, dass die Empfangsantennen (2) parallel zueinander und gleichmäßig beabstandet angeordnet sind.
Antennenanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Antennenschaltmittel (3) die Empfangsantenne oder -antennen mit Energie versorgen, von denen jede durch die Datenverarbeitungsschaltung (6) in einen angeschlossenen Zustand geschaltet wird.
Antennenanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Antennenschaltmittel (3) gleichzeitig eine oder mehrere der Empfangsantennen (2) in einen angeschlossenen Zustand jeweils gemäß der Steuerung durch die Datenverarbeitungsschaltung (6) schalten.
Antennenanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei der Unterschied zwischen der Richtung, in die sich die mobile Einheit (10) bewegt und der Ausbreitungsrichtung mindestens einer der Ausbreitungswelle oder -wellen basierend auf Senderpositionsdaten für mindestens eine der Ausbreitungswelle oder -wellen und der momentanen Positionsdaten der mobilen Einheit (10) ermittelt wird.
Antennenanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Antennenschaltungstechnik, die von der Datenverarbeitungsschaltung (6) verwendet wird, entsprechend danach geändert wird, ob der Unterschied zwischen der Richtung, in der sich die mobile Einheit (10) bewegt und der Ausbreitungsrichtung mindestens einer der Ausbreitungswelle oder -wellen innerhalb mindestens eines vorgeschriebenen Bereiches liegt.
Antennenanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Antennenschaltungsrate in der Datenverarbeitungsschaltung (6) entsprechend der Richtung der mobilen Einheit (10) in der Ausbreitungsrichtung mindestens einer der Ausbreitungswelle oder -wellen gesteuert wird.
Antennenanordnung (1) nach Anspruch 7, wobei mindestens eine Antennenschaltungsräte in der Datenverarbeitungsschaltung (6) so gesteuert ist, dass sie mindestens eine Schaltungsrate derart darstellt, die dazu führt, dass die angeschlossene Empfangsantenne oder -antennen im Wesentlichen stationär bezogen auf mindestens eine Sendequelle der mindestens einen Ausbreitungswelle oder -wellen ist.
Antennenanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Empfangsantennen (2) und die Antennenschaltmitteln (3) in Form einer integrierten Schaltung ausgebildet sind.
Antennenanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Empfangsantennen (2) und die Datenverarbeitungsschaltung (6) in Form einer integrierten Schaltung ausgebildet sind.
Antennenanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Antennenschaltmittel (3) und die Datenverarbeitungsschaltung (6) in Form einer integrierten Schaltung ausgebildet sind.
Antennenanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Empfangsantennen (2), die Antennenschaltmittel (3) und die Datenverarbeitungsschaltung (6) in Form einer integrierten Schaltung ausgebildet sind.
Antennenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei mindestens eine Verarbeitung nach Continous-Grain-Siliziumtechnologie als mindestens ein Mittel zum Ausführen der Bildung der integrierten Schaltung verwendet wird.
Antennenanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Antennenanordung (1) geeignet ist, verwendet zu werden, um ein oder mehrere Signale zu empfangen, die das OFDM-(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) Mehrträgerverfahren verwenden.
Elektronisches Gerät, das mit einer oder mehreren Antennenanordnungen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 versehen ist.