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Die Erfindung betrifft ein Antennensystem für Motorfahrzeuge,
insbesondere Kraftfahrzeuge.
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Für Motorfahrzeuge stehen auf dem Markt zwei Antennentypen
zur Verfügung. Der erste Typ ist eine Stabantenne, die außen
am Fahrzeug, beispielsweise auf dem Dach oder einem vorderen
oder hinteren Kotflügel, angebracht ist. Diese Antennen
stellen im allgemeinen einen größeren Antennengewinn als den
sicher, der von den Antennen des anderen Typs erreicht wird,
die auf eine der Verglasungen des Fahrzeugs integrierte
Innenantennen und im allgemeinen aus einem Antennenleiter
gebildet sind, der durch Siebdruck auf der Windschutzscheibe
oder der beheizbaren Heckscheibe aufgebracht ist. Die
Effizienz solcher auf Verglasungen integrierter Antennen ist
nicht in jedem Fall zufriedenstellend. Das elektrische
Radiosignal wird nur in in der Nähe des Senders befindlichen
Regionen und wenn zwischen Sender und Antenne keine zu großen
Hindernisse vorhanden sind, mit der erforderlichen Stärke und
Deutlichkeit empfangen.
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Bei den beiden obengenannten Antennentypen hat auch die
Ausrichtung des Fahrzeugs in bezug auf den Sender eine große
Bedeutung, die für die integrierte Antenne um so größer ist,
als die Metallteile der Karosserie einen Abschirmungseffekt
ausüben.
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Es ist jedoch festgestellt worden, daß sich die Schwankungen
des Antennengewinns, insbesondere seine Verluste entsprechend
der Lage und Ausrichtung des Fahrzeugs, bei zwei Antennen
nicht zum selben Zeitpunkt und nicht auf dieselbe Weise
beobachten lassen.
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So ist bereits in der deutschen Patentveröffentlichung
DE-A-3 521 732, der Patentveröffentlichung EP-A-0 184 447 und
dem Referateband 7, Nr. 162 (E-187) S. 1307, 15. Juli 1983,
die Verwendung eines Systems aus wenigstens zwei Antennen
vorgeschlagen worden, die an eine Auswahleinheit
angeschlossen sind, welche zu einem gegebenen Zeitpunkt die
Auswahl des besten Signals ermöglicht.
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Doch dieses allgemeine System aus zwei Antennen ist nicht an
sich zufriedenstellend, um sämtliche Empfangslöcher zu
vermeiden. Für eine gute Trennung der Antennengewinnverluste
ist die Lage der beiden Antennen bezüglich einander wichtig.
Es ist auch festgestellt worden, daß ein System aus zwei
Antennen, deren maximale Antennengewinne sich nur sehr wenig
unterscheiden, nicht befriedigend ist, da in diesem Fall das
Auswahlsystem für das Signal nicht funktionieren kann.
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Die Erfindung schlägt ein Antennensystem vor, das einen guten
Empfang eines frequenzmoduliert ausgesendeten Signals
unabhängig von der Ausrichtung des Fahrzeugs in bezug auf den
Sender sicherstellt.
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Das erfindungsgemäße Antennensystem umfaßt eine Hauptantenne,
die eine Außenantenne an der Fahrgastzelle des Fahrzeugs ist,
und eine Nebenantenne, die in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs
auf einer der Hauptverglasungen des Fahrzeugs, entweder der
Windschutzscheibe oder der Heckscheibe, integriert und in
letzterem Fall verschieden vom Heizstromkreis ist, wobei sich
die beiden Antennen in einem Abstand von wenigstens 725 mm
befinden, die Nebenantenne einen maximalen Antennengewinn
besitzt, der wenigstens 10 dB niedriger als der maximale
Antennengewinn der Hauptantenne ist und die beiden Antennen
getrennt an eine mit zwei Tunern ausgerüstete Auswahleinheit
angeschlossen sind.
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Das erfindungsgemäße Antennensystem erlaubt es, unabhängig
von der Ausrichtung des Fahrzeugs und seiner Lage in bezug
auf ein feststehendes oder bewegliches Hindernis ein
zufriedenstellendes Signal zu erhalten.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Antennensystems ist die Nebenantenne auf
der beheizbaren Heckscheibe des Fahrzeugs integriert. Dazu
wird der Antennenleiter im oberen Bereich auf der freien
Fläche der Glasscheibe aufgebracht, die zum Inneren der
Fahrgastzelle zeigt, wobei der mittlere und untere Bereich
der Verglasung dem Beheizungsnetz vorbehalten bleibt. Dieser
Leiter besteht aus einem senkrecht ausgerichteten mittleren
Leiter und einem waagerechten Leiter, der seinerseits aus
einem oberen und einem unteren Teil gebildet ist. Der obere
Teil des waagerechten Leiters hat vorzugsweise die Form einer
auseinandergezogenen Schleife, deren unterer Streifen
vorteilhafterweise eine Unterbrechung aufweist, welche
günstigerweise die Richtwirkung der Antenne zu beeinflussen
erlaubt und ihr eine elektrische Asymmetrie verleiht. Der
untere Teil des waagerechten Leiters verbindet den mittleren
Leiter mit einem Anschlußelement, das im allgemeinen am Rand
der Heckscheibe aufgebracht und an die Auswahleinheit
angeschlossen ist. Der Antennenleiter wird im allgemeinen
mittels Siebdruck mit einer Schablone zur selben Zeit wie das
Beheizungsnetz durch Aufbringen einer Metallpaste gebildet,
die anschließend eingebrannt wird.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Systems
besitzt die Nebenantenne wie in der vorhergehenden
Ausführungsform einen auf der Heckscheibe integrierten
Antennenleiter, der aus einem senkrechten und einem
zweiteiligen waagerechten Leiter gebildet ist, wobei für den
unteren Teil, der in dieser Ausführungsform die Form einer
auseinandergezogenen Schleife aufweist, parallel zu dem
anderen ein zusätzlicher waagerechter Streifen mit
verstellbarer Länge vorgesehen ist, damit das
Antennenverhalten verändert werden kann.
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In allen diesen Ausführungsformen ist die Hauptantenne eine
Außen- und insbesondere eine Stabantenne auf dem Dach oder
einem Kotflügel, die sich in einem Abstand von wenigstens
725 mm von der Nebenantenne entfernt befindet.
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Der Abstand von 725 mm entspricht etwa einem Viertel der
kürzesten Wellenlänge der frequenzmodulierten
Ultrakurzwellen.
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Indem die beiden Antennen einen Abstand besitzen, der
wenigstens diesen Wert aufweist, werden Interferenzen zwischen
ihnen verhindert.
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Die in den beiden obigen Ausführungsformen beschriebene
bevorzugte Nebenantenne weist einfache und platzsparende
Formen auf.
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Weitere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile werden an Hand
der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen für
erfindungsgemäße Antennensysteme unter Bezugnahme auf die
Figuren erläutert, wobei
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- Figur 1 eine beheizbare Heckscheibe, die mit einer zum
erfindungsgemäßen Antennensystem gehörenden Nebenantenne
ausgerüstet ist,
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- Figur 2 eine Ausführungsform der Nebenantenne,
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- Figur 3 eine weitere Ausführungsform der Nebenantenne,
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- Figur 4 die Schwankungen der von den beiden Antennen des
erfindungsgemäßen Systems empfangenen Signale in
Abhängigkeit von der Ausrichtung des Fahrzeugs in bezug
auf einen frequenzmoduliert emittierenden Sender,
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- Figur 5 die Schwankungen der von den beiden Antennen des
Systems empfangenen Signale, wenn das Fahrzeug enge
Kurven durchfährt, und
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- Figur 6 eine Teilansicht eines mit dem erfindungsgemäßen
Antennensystem ausgestatteten Fahrzeugs
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zeigt.
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In Figur 1 ist eine beheizbare Heckscheibe 1 eines
Kraftfahrzeugs gezeigt, die mit einem Beheizungsnetz 2, das aus
waagerechten Heizwiderstandsbändern 3 und zwei im wesentlichen
senkrechten Sammlern 4, 5 gebildet ist, die auf das Glas
aufgedruckt sind, und in ihrem oberen Bereich mit einer
erfindungsgemäßen Nebenantenne 6 ausgerüstet ist. Diese
Nebenantenne 6 besteht aus leitfähigen Bändern 7, die im allgemeinen
gleichzeitig und mit demselben Verfahren zum Aufbringen einer
leitfähigen Metallpaste durch Siebdruck mittels einer
Schablone mit anschließendem Einbrennen wie das Beheizungsnetz
hergestellt sind. Die Nebenantenne 6 ist aus einem senkrecht
ausgerichteten mittleren Leiter 8 und einem waagerechten
Leiter 9 gebildet, der aus einem oberen Teil 10 und einem
unteren Teil 11 besteht. Der obere Teil bildet eine
waagerecht auseinandergezogene Schleife, deren unterer Leiter
12 eine Unterbrechung 13 aufweist, durch welche die Antenne
elektrisch asymmetrisch wird. Der untere Teil 11 des
waagerechten Leiters 9 verbindet das untere Ende des
mittleren Leiters mit einem mittels Schweißen auf der
Verglasung befestigten Anschlußelement 14.
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In Figur 2 ist eine Ausführungsform der Nebenantenne gezeigt.
Wie die in bezug auf Figur 1 beschriebene Nebenantenne, ist
sie aus einem senkrechten mittleren Leiter 8 und einem
waagerechten Leiter 9 aufgebaut, der aus einem oberen Teil 10, der
aus einer eine Unterbrechung 13 enthaltenden Schleife
besteht, und einem unteren Teil 11 gebildet ist, der aus zwei
parallelen Streifen 15, 16 besteht, wobei die Länge des
oberen Streifens 16 einstellbar ist. Der untere Teil ist mit
dem Anschlußelement 14 verbunden, das am Ende der
Verlängerung des nach oben zeigenden Teils des Streifens
angeordnet ist, der die Streifen 15 und 16 verbindet.
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Der zusätzliche obere Streifen 16 erlaubt eine Verbesserung
des mittleren Antennengewinns. Außerdem kann durch ihn die
Lage der Verluste des von der Nebenantenne empfangenen
Signals etwas verändert werden.
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In Figur 3 ist eine andere Ausführungsform der Nebenantenne
gezeigt. Diese Ausführungsform umfaßt ebenso wie die zuvor
mit Bezug auf Figur 2 beschriebene Ausführungsform einen
senkrechten mittleren Leiter 8 und einen waagerechten Leiter
9, der aus einem oberen Teil 10 und einem unteren Teil 11
aufgebaut ist. Der untere Teil 11 ist aus einer Schleife
gebildet, die zwei in einem Abstand von etwa 6 mm befindliche
Streifen 15, 16 enthält, waagerecht auseinandergezogen und in
bezug auf den mittleren Leiter 9 asymmetrisch ist. Der obere
Streifen 16 der Schleife hat eine einstellbare Länge, welche
die Veränderung des Antennenverlustes und auch eine geringe
Veränderung der Lage der Verluste des von der Nebenantenne
empfangenen Signals erlaubt.
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Die drei in bezug auf die Figuren 1, 2 und 3 beschriebenen
Ausführungsformen der Nebenantenne weisen den Vorteil auf,
daß sie eine einfache Form besitzen, platzsparend und zum
Erreichen des gewünschten Antennengewinns leicht regelbar
sind.
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Diese drei Ausführungsformen liefern Antennengewinnverluste,
die im allgemeinen von den Antennengewinnverlusten einer
äußeren Hauptantenne gut getrennt sind.
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In Figur 4 ist die Schwankung der Stärke der Signale gezeigt,
die von den beiden Antennen des erfindungsgemäßen
Antennensystems in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Fahrzeugs in
bezug auf einen Sender empfangen werden. Das verwendete
Antennensystem besteht aus einer Antenne auf einem Kotflügel
als Hauptantenne und der in Figur 2 dargestellten Antenne als
Nebenantenne. Der Abstand zwischen den beiden einander
nächsten Punkten der beiden Antennen beträgt 900 mm. Die
Sendefrequenz ist 95,4 MHz. Die Messungen wurden bei einer
vollständigen Drehung des Fahrzeugs um sich selbst
ausgeführt. Die ausgezogene Kurve G1 entspricht den
Schwankungen des in dB ausgedrückten Antennengewinns der
Hauptantenne außen auf der Fahrgastzelle des Fahrzeugs. Die
gestrichelte Kurve G2 entspricht den Schwankungen des in dB
ausgedrückten Antennengewinns der Nebenantenne. Die Figur
zeigt, daß Verluste 17 des Antennengewinns für jede der
beiden Antennen vorhanden sind, daß sich diese Verluste
jedoch nicht bei denselben Ausrichtungen des Fahrzeugs in
bezug auf den Sender befinden.
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Das vom Autoradio ausgewählte Signal ist bei einer gegebenen
Ausrichtung und ähnlicher Auswahlempfindlickeit das bessere
der beiden Signale. Liegt das Signal der Hauptantenne unter
dem der Nebenantenne, geht die Auswahl auf die Nebenantenne
über. Sie kehrt zur Hauptantenne zurück, wenn das von dieser
empfangene Signal beispielsweise mehr als 10 dB über dem der
Nebenantenne liegt.
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In Figur 5 ist die Schwankung der Stärke der Signale gezeigt,
die von den beiden Antennen des vorhergehenden Systems
empfangen werden, das aus auf dem Kotflügel befindlicher Antenne
und in bezug auf Figur 3 beschriebener Nebenantenne besteht,
wenn das mit diesem System ausgerüstete Fahrzeug Kurven
fährt.
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Die Sendefrequenz ist 95,4 MHz. Die ausgezogene Kurve G1
stellt die Schwankungen des Antennengewinns der
Außenhauptantenne und die gestrichelte Kurve G2 die Schwankungen des
Antennengewinns der Nebenantenne dar. Die Figur zeigt die
zahlreichen Verluste des Antennengewinns der beiden Antennen. Im
allgemeinen treten diese Verluste nicht zum selben Zeitpunkt
auf, so daß immer eines der beiden Signale für einen guten
Radioempfang genügend stark ist.
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In Figur 6 ist eine Anordnung des erfindungsgemäßen
Antennensystems auf einem Personenkraftwagen 18 gezeigt. Die
Hauptantenne 19 ist hier eine auf dem hinteren Kotflügel 20
befestigte Außenantenne. Die Nebenantenne 6 ist eine auf der
beheizbaren Heckscheibe 1 integrierte Antenne. Sie besteht aus
Leitern, welche aus einer Metallpaste gebildet sind, die
gleichzeitig mit dem Beheizungsnetz 2 der Heckscheibe durch
Siebdruck aufgebracht und eingebrannt worden ist. Ihre Form
entspricht der der in bezug auf Figur 2 beschriebenen
Nebenantenne.
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Das erfindungsgemäße Antennensystem zeigt seine große
Effizienz auch, wenn das Fahrzeug eine gerade Strecke fährt und
dabei ein bewegliches Hindernis umfährt oder passiert und wenn
es beispielsweise unter einer Brücke oder durch einen Tunnel
fährt.