DE69307766T2

DE69307766T2 - Fahrzeug-Scheibenantenne

Info

Publication number: DE69307766T2
Application number: DE69307766T
Authority: DE
Inventors: Christopher Ian Bolton
Original assignee: Pilkington PLC
Current assignee: Pilkington Group Ltd
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1997-06-19
Anticipated expiration: 2013-04-24
Also published as: ATE148586T1; DE69307766D1; US5418543A; EP0568284B1; GB2266627B; KR930022633A; GB9209332D0; ES2099907T3; EP0568284A1; JPH0653723A; AU3713993A; GB9308458D0; GB2266627A; AU664079B2; ZA932949B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antenne, die an einem Fahrzeugfenster für das Senden und/oder Empfangen von Radiowellen ausgebildet ist, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich für ein mobiles Telefon.
Es ist bekannt, Antennen verschiedener Ausführungsformen auf Fahrzeugfenster aufzudrucken, da sie insofern vorteilhaft sind, daß sie keinen äußeren Beschädigungen unterworfen sind.
Solche Antennen können für mobile Telefone in Fahrzeugen verwendet werden, und es ist ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Antenne auf einem Fahrzeugfenster zu schaffen, die für die Verwendung mit einem solchen mobilen Fahrzeugtelefon geeignet ist.
Eine bekannte Stabantenne, die außen an einem Fahrzeug montiert ist, hat zwei Anschlußklemmen, die normalerweise mit einem Koaxialkabel verbunden sind, dessen äußerer Leiter eine Erdverbindung bildet, die mit dem Fahrzeugkörper an der Stelle gekoppelt ist, an der die Antenne montiert ist. Es wurden andere Vorschläge zum Einbau einer solchen Antenne gemacht, die durch leitende Streifen in der Ebene eines Fahrzeugfensters gebildet ist.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Antenne auf einem Fahrzeugfenster zu schaffen.
Die Erfindung schafft ein Fahrzeugfenster mit einer an einer Fahrzeugkarosserie zu montierenden Scheibe, wobei die Scheibe nahe einem Rand der Scheibe ein Antennensystem zum Senden und/oder Empfangen von Radiowellen trägt, und wobei das Antennensystem aufweist:
a) ein erstes langgestrecktes leitendes Organ, das einen Erdleiter bildet und eine Anschlußklemme aufweist, und
b) ein zweites leitendes Organ, das gegen das erste leitende Organ elektrisch isolisert ist und eine entsprechende Anschlußklemme aufweist,
wobei das erste leitende Organ zwischen dem zweiten leitenden Organ und einem Rand der Scheibe angeordnet und wenigstens einen leitenden Arm aufweist, der mit dem langgestreckten leitenden Organ verbunden ist und sich wenigstens teilweise um das zweite leitende Organ herum, jedoch im Abstand von diesem, auf einer Seite des zweiten leitenden Organs erstreckt, die vom langgestreckten leitenden Organ entfernt ist, wobei beide leitende Organe und der leitende Arm in der Ebene der Scheibe liegen.
Vorzugsweise sind zwei leitende Arme mit dem ersten leitenden Organ verbunden, wobei jeder der Arme sich über einen Teil der Strecke um das zweite leitende Organ herum im Abstand von demselben erstreckt.
Vorzugsweise sind die zwei leitenden Arme symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten des zweiten leitenden Organs derart angeordnet, daß sie das zweite leitende Organ teilweise umfassen, wobei ein Spalt zwischen denselben auf einer Seite des zweiten leitenden Organs vorhanden ist, die von dem ersten leitenden Organ entfernt ist.
Vorzugsweise ist das zweite leitende Organ T-förmig.
Vorzugsweise weist das T-förmige zweite leitende Organ einen Fuß des T am nächsten an dem ersten leitenden Organ auf und die Anschlußklemme für das zweite leitende Organ liegt nahe dem Fuß des T.
Vorzugsweise ist das erste leitende Organ so ausgebildet und angeordnet, daß es eine Übertragungsleitung mit der Fahrzeugkarosserie bildet, wenn es sich an Ort und Stelle befindet, und dadurch eine Erdleitung für das Antennensystem darstellt.
Vorzugsweise weist das erste leitende Organ einen ersten linearen Leiter auf, der sich im wesentlichen parallel zu dem genannten Rand der Scheibe erstreckt.
Die Erfindung umfaßt ein Fahrzeugfenster der genannten Art, bei welchem ein 50 Ω-Koaxialkabel mit den entsprechenden Anschlußklemmen des Antennensystems verbunden ist.
Bei einer Ausführungsform besitzt der oder jeder Arm, der mit dem ersten langgestreckten leitenden Organ verbunden ist, eine Länge, die im wesentlichen gleich 3/4 der Wellenlänge der für die Sendung oder den Empfang durch die Antenne verwendeten Radiofrequenz in Glas ist.
Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nun lediglich beispielhaft und mit Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 einen Teil eines Fahrzeugfensters, das in einer Fahrzeugkarosserie montiert ist und eine erfindungsgemäße Antenne enthält;
Figuren 2a,2b und 2c gleichartige Diagramme, welche vergleichsweise die vertikale Polarisation zeigen, die mit der Antenne gemäß Fig.1 in Bezug zu derjenigen einer auf üblicher Weise angebrachten Stabantenne bei drei verschiedenen Frequenzen erzielt wird, welche den normalerweise durch ein mobiles Telefon verwendeten Bereich überdecken;
Figur 3 eine gegenüber der in Fig.1 gezeigten abgeänderten Anordnung; und
Figur 4 ein in Fig.3 verwendetes Anschlußglied.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.1 zeigt eine Antenne, die für die Verwendung mit einem drahtlosen Batterietelefon (cellular radio phone) geeignet ist, wobei die Antenne ein erstes und zweites leitendes Organ 11 und 12 aufweist, die von einer durchsichtigen Glasscheibe 13 getragen werden, welche an einer Fahrzeugkarosserie 14 montiert ist. Die Antenne kann auf die Glasscheibe aufgedruckt oder in anderer Weise ausgebildet sein, so daß die leitenden Organe 11 und 12 tatsächlich in der Ebene der Scheibe liegen, die eben oder gekrümmt sein kann. Die leitenden Organe können bei einem Laminatfenster auf einer inneren Fläche des Glases angebracht werden und sie können in mehr üblicher Weise auf der äußeren Glasoberfläche eines Laminats oder einer monolithischen Scheibe ausgebildet sein. Sie können auch durch eine elektrisch isolierende Schicht, wie einen Kunststoffilm, abgedeckt sein, der durchsichtig oder undurchsichtig sein kann. Statt dessen kann eine nichtleitende Substanz über sonst zugängliche Teile der leitenden Organe aufgedruckt oder aufgemalt sein.
Das erste leitende Organ 11 besteht aus einem geraden langgestreckten leitenden Streifen, der sich parallel zu, jedoch im Abstand von einem Rand 15 der Fensteröffnung in der Wagenkarosserie 14 erstreckt. In der Mitte längs des Streifens 11 ist das zweite leitende Organ 12 angeordnet, welches bei diesem Ausführungsbeispiel ein T-förmiges Organ mit einem Schaft 16 ist, der sich senkrecht zur Länge des Streifens 11 erstreckt. Ein Fuß 17 des T 12 ist nahe, jedoch im Abstand von dem Streifen 11, und zwar in einem Abstand zwischen 1 mm und 5 mm angeordnet und weist eine Anschlußklemme 18 nahe dem Fuß auf. Der Streifen 11 weist eine entsprechende Anschlußklemme 19 an seiner mittleren Stelle auf. Bei Gebrauch wird die Klemme 19 mit dem äußeren Leiter eines 50 Ω-Koaxialkabels verbunden und die Klemme 18 wird mit dem inneren Leiter des Koaxialkabels verbunden. Dieses Ausführungsbeispiel ergibt eine verbesserte Anpassung der Antennenimpedanz an die Impedanz des Koaxialkabels über eine große Bandbreite. Der Leiter 11 weist nur einen geringen Abstand vom Rand 15 der Fahrzeugkarosserie auf und wirkt als eine elektrische Übertragungsleitung zwischen sich und der benachbarten metallischen Karosserie des Fahrzeugs. Auf diese Weise wirkt die durch den Leiter 11 gebildete Übertragungsleitung als offener Kreis an seinen äußeren Enden und bildet dadurch einen wirksamen Kurzschluß zwischen dem Leiter 11 und der benachbarten Fahrzeugkarosserie 14. Dies hat die gleiche Wirkung wie das Verbinden des äußeren Geflechts des Koaxialkabels mit der Karosserie 14 und ergibt dadurch eine Erdung.
Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel ist der erste Leiter 11 mit zwei leitenden Armen 20 und 21 versehen, die jeweils mit dem Leiter 11 verbunden und symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten des zweiten Leiters 12 angeordnet sind, so daß sie sich teilweise um, jedoch im Abstand von dem Leiter 12 erstrecken. Jeder leitende Arm 20 und 21 ist gleich geformt und weist einen ersten geraden Abschnitt 22 auf, der sich nach außen gegen das Ende des Leiters 11 unter einem Winkel von 45º zum Leiter 11 erstreckt. Ein zweiter Abschnitt 23 erstreckt sich senkrecht zum Leiter 11 und ein dritter und letzter Abschnitt 24 erstreckt sich zurück gegen den T-förmigen Leiter 12 in einer Richtung parallel zum leitenden Streifen 11. Die Enden der jeweiligen Abschnitte 24 liegen in gegenseitigem Abstand und bilden einen Spalt 25 auf der Seite des T-förmigen Leiters 12, die dem langgestreckten Leiter 11 entgegengesetzt ist. Der Spalt 25 ist bezüglich des T-förmigen Leiters 12 symmetrisch angeordnet und ist breiter als der Kopf 26 des T-förmigen Leiters 12. Auf diese Weise umfassen die Arme 20 und 21 teilweise den Leiter 12 durch Abschnitte, die sich in mehr als einer Richtung sowohl weg vom Leiter 11 als auch längs des Leiters 11 erstrecken.
Bei diesem besonderen Beispiel sind die Abschnitte 22 der leitenden Arme 20 und 21 unter 45º gegen die Längserstreckung des Leiters 11 geneigt. Der Leiter 11 hat eine Länge von 250 mm und ein Spalt, der zwischen 5 und 20 mm beträgt, ist zwischen dem Leiter 11 und dem Rand 15 der Fahrzeugkarosserie vorgesehen. Der T-förmige Leiter 12 hat eine Breite über den Kopf 26 von 40 mm und der Kopf 26 hat einen Abstand von 20 mm vom nächstgelegenen Rand des langgestreckten Leiters 11. Jeder Arm 20 und 21 hat eine Gesamtlänge zwischen 160 und 170 mm, was 3/4 der Wellenlänge in Glas der für das drahtlose Telefon dieses Ausführungsbeispiels verwendeten Batteriefrequenzen entspricht.
Die Figuren 2a, 2b und 2c zeigen die vertikalen Polarisationsergebnisse der Verwendung der oben beschriebenen Antenne für Frequenzen von 850 MHz, 900 MHz bzw. 950 MHz, welche den üblichen Frequenzbereich eines mobilen Telefons überdecken.
Die in diesen Diagrammen gezeigten Resultate stellen die Vergleichsresultate für das oben beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel im Verhältnis zu entsprechenden Ergebnissen eines üblichen zentral montierten Stabes an der Außenseite eines Fahrzeugs dar. In jedem der Diagramme entspricht die gestrichelte Linie 30 den für den üblichen zentral montierten Stab erzielten Ergebnissen, während die ausgezogene Linie 31 die Ergebnisse darstellt, die mit der Antenne gemäß der vorliegenden Ausführungsform erzielt werden.
Es ist zu sehen, daß über den Bereich der zur Erzielung dieser drei unterschiedlichen Resultate verwendeten Frequenzen die Leistung der Antenne dieses Ausführungsbeispiels eine enge Annäherung an diejenige ist, die mit einer üblichen außen montierten Stabantenne erzielt wird.
Die in den Figuren 3 und 4 gezeigte alternative Ausführungsform weist ein erstes und zweites leitendes Organ 11 und 12 auf, die allgemein der mit Bezugnahme auf Figur 1 beschriebenen Ausführungsform entsprechen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der mittlere Bereich des ersten leitenden Organs 11 mit einem vergrößerten leitenden Bereich 35 versehen, der in elektrischem Kontakt mit zwei leitenden Fahnen 36 und 37 auf gegenüberliegenden Seiten eines normalen Aufnahmeverbindungsgliedes 34 für ein Koaxialkabel 38 steht. Das Koaxialkabel 38 hat ein Erdungsgeflecht 39 und einen mittleren Draht 40, wie in Fig.3 dargestellt. Das Verbindungsglied 34 weist eine zylindrische leitende Hülse 41 auf, die mit den Fahnen 36 und 37 verbunden ist. Der mittlere Teil 42 ist aus einem isolierenden Material gebildet und umgibt eine mittige Bohrung 43, die die Form einer leitenden Hülse besitzt, welche mit einer leitenden Fahne 44 an einer Unterbrechung 45 der äußeren leitenden Hülse 41 verbunden ist. Wie in Fig.3 gezeigt, ist das Verbindungsglied 34 so angebracht, daß die leitende Fahne 44 das untere Ende des T-förmigen Leiters 12 berührt. Die zwei seitlichen Fahnen 36 und 37 berühren den verbreiterten Leiter 35 des leitenden Streifens 11. Nach Verbindung mit einem Koaxialkabel, wie in Fig.3 gezeigt, wird das Kabel 38 an einen normalen Koaxialsteckverbinder angeschlossen, der in den in Fig.4 gezeigten Aufnahmeverbinder eingreift, so daß der Mitteldraht 40 des Kabels 38 mit dem T-förmigen Leiter 12 verbunden ist und das äußere Erdungsgeflecht 39 mit dem langgestreckten leitenden Streifen 11 verbunden ist. Auf diese Weise wirkt der T-förmige Leiter 12 als Strahlungsleiter für das Signal und der langgestreckte Streifen 11 wirkt als Erdleiter.
Die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen haben ein Verhalten, das weniger empfindlich gegen Veränderungen in der Öffnung der Fahrzeugkarosserie ist, in welche das Fenster eingepaßt ist. Sie können in einer Anzahl von verschieden großen Öffnungen, wie einem Rückfenster oder einem kleinen Fenster (sixth light) an der Rückseite einer Fahrzeugs, verwendet werden. Sie ergeben auch eine verbesserte Impedanzanpassung an das Koaxialkabel.

Claims

1. Fahrzeugfenster mit einer an einer Fahrzeugkarosserie zu montierenden Scheibe (13), wobei die Scheibe (13) nahe einem Rand der Scheibe ein Antennensystem zum Senden und/oder Empfangen von Radiowellen trägt, und wobei das Antennensystem aufweist:

a) ein erstes langgestrecktes leitendes Organ (11), das einen Erdleiter bildet und eine Anschlußklemme (19) aufweist und

b) ein zweites leitendes Organ (12), das gegen das erste leitende Organ elektrisch isoliert ist und eine entsprechend Anschlußklemme (18) aufweist, wobei das erste leitende Organ zwischen dem zweiten leitenden Organ und einem Rand der Scheibe angeordnet und dadurch gekennzeichnet ist, daß es wenigstens einen leitenden Arm (21,22) aufweist, der mit dem langgestreckten leitenden Organ verbunden ist und sich wenigstens teilweise um das zweite leitende Organ (12) herum, jedoch im Abstand von diesem, auf einer Seite des zweiten leitenden Organs (12) erstreckt, die vom langgestreckten leitenden Organ (11) entfernt ist, wobei beide leitende Organe und der leitende Arm in der Ebene der Scheibe liegen.

2. Fahrzeugfenster nach Anspruch 1, bei welchem zwei leitende Arme (21,22) mit dem ersten leitenden Organ (11) verbunden sind, wobei jeder der Arme sich über einen Teil der Strecke um das zweite leitende Organ herum im Abstand von demselben erstreckt.

3. Fahrzeugfenster nach Anspruch 2, bei welchem die zwei leitenden Arme (21,22) symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten des zweiten leitenden Organs (12) derart angeordnet sind, daß sie das zweite leitende Organ teilweise umfassen, und wobei ein Spalt zwischen denselben auf einer Seite des zweiten leitenden Organs (12) vorhanden ist, die von dem ersten leitenden Organ (11) entfernt ist.

4. Fahrzeugfenster nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das zweite leitende Organ (12) T-förmig ist.

5. Fahrzeugfenster nach Anspruch 4, bei welchem das T-förmige zweite leitende Organ (12) einen Fuß des T am nächsten an dem ersten leitenden Organ (11) aufweist und die Anschlußklemme (18) für das zweite leitende Organ (12) nahe dem Fuß des T liegt.

6. Fahrzeugfenster nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das erste leitende Organ (11) so ausgebildet und angeordnet ist, daß es eine Übertragungsleitung mit der Fahrzeugkarosserie bildet, wenn es sich an Ort und Stelle befindet, und dadurch eine Erdleitung für das Antennensystem darstellt.

7. Fahrzeugfenster nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das erste leitende Organ (11) einen ersten linearen Leiter aufweist, der sich im wesentlichen parallel zu dem genannten Rand der Scheibe erstreckt.

8. Fahrzeugfenster nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das zweite leitende Organ (12) einen Teil umfaßt, der sich senkrecht zu dem ersten leitenden Organ (11) erstreckt, wobei dieser Teil im wesentlichen mittig längs des ersten langgestreckten leitenden Organs (11) angeordnet ist.

9. Fahrzeugfenster nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Antennensystem so ausgebildet und angeordnet ist, daß es Radiowellen im Bereich von 850 bis 980 MHz sendet und/oder empfängt.

10. Fahrzeugfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem das erste langgestreckte leitende Organ (11) mit einem Erdleiter eines Koaxialkabels verbunden ist.

11. Fahrzeugfenster nach Anspruch 10, bei welchem ein 50 Ω- Koaxialkabel (38) mit den entsprechenden Anschlußklemmen des Antennensystems verbunden ist.

12. Fahrzeugfenster nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Antennensystem auf einer durchsichtigen Scheibe unterhalb einer durchsichtigen Isolierschicht ausgebildet ist.

13. Fahrzeugfenster nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der oder jeder Arm (21,22), der mit dem ersten langgestreckten leitenden Organ (11) verbunden ist, eine Länge besitzt, die im wesentlichen gleich 3/4 der Wellenlänge der für die Sendung oder den Empfang durch die Antenne verwendeten Radiofrequenz in Glas ist.