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Diese
Erfindung bezieht sich auf Antennen für die Verwendung in Straßenfahrzeugen.
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Die
meisten Fahrzeuge haben heute eine Elektronikausrüstung, die
eine Antenne erfordert. Diese Forderung übersteigt mit dem schnellen Wachstum
im Bedarf an TV-Empfang, Satelliten-GPS-Empfang für Navigationssysteme,
Mobiltelephon-Antennen sowie dem zukünftigen Bedarf wie etwa Straßenmautinkasso,
Satellitentelephon, DAB usw. momentan die Anforderungen des einfachen FM-
und AM-Funkempfangs.
Mit dieser steigenden Anzahl von Systemen ist eine Forderung nach
einem 'dynamischen' Empfang verbunden,
um Mehrwege- und Schwundeffekte zu überwinden, wenn ein Mobiltelephon
insbesondere bei FM- und TV-Frequenzen eine Anzahl von Antennenfür den Diversity-Betrieb erfordert.
Außerdem
gibt es Druck von Seiten der Fahrzeugkonstrukteure, die Antennen
in die Karosserie des Autos zu integrieren, so dass das Fahrzeug in ästhetischer
Hinsicht ansprechend ist, während außerdem eine
verbesserte Sicherheit und Zuverlässigkeit der Antennen geboten
wird. In dieser Anmeldung wird ein Scheibenantennen-Konstruktionskonzept
dargestellt, das darauf zielt, diese Forderungen wenigstens in ihren
bevorzugten Ausführungsformen zu
erfüllen.
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Eine
Anzahl von Scheibenantennen-Konstruktionen ist bereits verfügbar. Zum
Beispiel ist vorgeschlagen worden, Drahtelemente, die mit dem Heizgitter
integriert sind, zu verwenden oder das Heizgitter zu verändern, um
eine Mehrzahl von FM-Antennen
zu schaffen.
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Die
Erfindung schafft eine Straßenfahrzeugantenne
mit einem Schlitz, definiert durch eine Öffnung in einer elektrisch
leitfähigen
Struktur des Fahrzeugkörpers
und einer weiteren elektrisch leitfähigen Struktur, welche innerhalb
der Öffnung
angeordnet ist, wobei die Antenne eine Mehrzahl von Antennenzuführungen
bzw. -Einspeisungen hat, welche elektrisch mit dem Schlitz gekoppelt
sind, gekennzeichnet dadurch, dass wenigstens eine der Antennenzuführungen
mit dem Schlitz bei einer Position gekoppelt ist, wo eine erste
Anregungs-Mode des Schlitzes und wenigstens eine Anregungsmode höherer Ordnung
des Schlitzes einen von Null verschiedenen Wert haben, und durch
das steuerbare Kombinieren einer Vorrichtung zum steuerbaren Kombinieren
der Antennenzuführungen,
so dass bei der Verwendung die Antenne eine Anzahl von auswählbaren
Strahlungsmustern, die über
die Anzahl der Zuführungen hinausgeht,
aufweist.
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Der
Schlitz kann z. B. zwischen einer Wagentür, der Kofferraum- oder Motorhaube
und ihrer umgebenden Struktur oder zwischen einem Fensterrahmen
(z. B. einer Front- oder einer Heckscheibe) und einem leitfähigen Bereich
oder Muster in oder auf dem Fensterglas oder in oder auf einem anderem
Karosserieteil mit einem leitfähigen
Bereich und seiner umgebenden Struktur gebildet werden.
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In
den bevorzugten Ausführungsformen
besteht der grundlegende Zugang darin, das Heizgitter (oder eine
entsprechende elektrisch leitfähige
transparente Schicht) zu nutzen, das (die) zusammen mit dem Fensterrahmen
einen Schlitz um die Peripherie der Scheibe bildet. Dieser Schlitz
wird unter Verwendung der Modentheorie angeregt, um eine Anzahl
zusammenfallender Schlitzantennen und daher einen Diversity-Betrieb
zu bilden.
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Die
Erfinder verwenden die Modentheorie, um zu zeigen, dass ein derartiger
Schlitz über
eine Anzahl von Arten einschließlich
der Bereitstellung von zwei FM-Antennen
und außerdem
des Vorsehens von Antennen für
andere Bänder
angeregt werden kann, um eine Diversity zu schaffen. Der Zugang ist
nicht auf eine transparente leitfähige Schicht beschränkt, sondern
kann bei einer herkömmlichen Scheibe,
die ein Heizgitter enthält,
verwendet werden.
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Die
Erfindung ist prinzipiell sowohl auf Empfangs- als auch auf Sendeantennen
anwendbar, und die Ansprüche
sollen als sich auf eine oder beide erstreckend verstanden werden.
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Die
europäische
Patentanmeldung 0 760 537 A2 (Flachglas Automotive GmbH) Offenbart
ein Fahrzeugfenster mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung und einem
zwischen wenigstens einer Kante des Fensters und der Beschichtung
gebildeten Antennenschlitz. Zwei oder mehrere Kopplungsvorrichtungen
können
längs des
Schlitzbereichs zum Auskoppeln der Hochfrequenzwellen aus der Antenne
beabstandet sein.
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The
Handbook of Antenna Design; Band 2; Herausgeber: A. W. Rudge, K.
Milne, A. D. Olver und P. Knight; S. 228 bis 237, offenbart eine
theoretische Analyse der Strahlungsmuster phasengesteuerter Gruppenantennen.
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Die
Erfindung wird nun lediglich beispielhaft mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben, wobei:
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1 die elektrischen Feldverteilungen
in einem langen dünnen
Schlitz zeigt;
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2 die Änderung des azimutalen Strahlungsmusters
eines Dipolschlitzes mit der Zuführungsposition
zeigt;
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3 eine Darstellung der Öffnungsfeldverteilung
für eine
Scheibenantenne in Abhängigkeit
von der Zuführungsposition
ist;
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4 eine Anzahl von Zuführungsanordnungen
zeigt;
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5 eine Ersatzschaltung einer
Antenne gemäß der Erfindung
ist;
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6 eine Signalaufteilungs-Schaltungsanordnung
für die
Verwendung in der Erfindung zeigt;
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7 eine Antenne gemäß der Erfindung
ist;
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8 Strahlungsmuster der Antenne
von 7 zeigt; und
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9 eine weitere Antenne gemäß der Erfindung
zeigt.
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Wenn
eine Öffnung
durch elektromagnetische Wellen angeregt wird, kann die Feldverteilung
in dem Schlitz durch eine Gruppe orthogonaler Moden konstruiert
werden. In der Praxis sind die Funktionen für einen langen dünnen Schlitz
wie etwa in 1 sinusförmig mit
der Periodizität
eines ganzzahligen Teilers der Schlitzlänge. In den 1(a) und 1(b) sind
z. B. die ersten zwei transversalen elektrischen Grundmoden TE10
und TE20 veranschaulicht. Für den
langen dünnen
Schlitz ist es möglich,
eine dieser Moden bevorzugt gegenüber den anderen anzuregen.
Von Bedeutung ist die Betriebsfrequenz. Die Mode TE10 ist resonant,
wenn die Schlitzlänge
1/2 Wellenlänge
beträgt,
während
die TE20 für
den Schlitz, der eine Wellenlänge
lang ist, resonant ist. Wenn der Schlitz eine Wellenlänge lang
ist, hängt
die tatsächliche
einzelne Modenamplitude allerdings von der Anregung ab. Auch wenn
z. B. in 1(c) der Schlitz
eine Wellenlänge
lang ist und zu erwarten wäre,
dass die Mode TE20 zum Mitschwingen angeregt wird, ent spricht die
tatsächliche
Feldverteilung der Mode TE10, da der Schlitz in der Mitte angeregt
wird, wo die Mode TE20 ein Minimum aufweist und die Kopplung mit
dieser Mode deshalb fast null ist. Ein Verschieben der Zuführung zu
einer Position bei einem Viertel der Länge des Schlitzes von einem
Ende aus wie in 1(d) regt
sowohl die Mode TE10 als auch die Mode TE20 mit einer asymmetrischen Öffnungsfeldverteilung
an. Es wird angemerkt, dass die Moden höherer Ordnung eine vernachlässigbare Wirkung
besitzen, da sie unterhalb der Resonanz (d. h. unter der Grenzgröße) liegen.
Um dies genauer zu veranschaulichen, ist in 2 die gemessene Änderung im Strahlungsmuster
mit der Zuführungsposition eines
langen dünnen
Schlitzes gezeigt. Folglich kann eine einzelne Zuführung zur
Erzeugung zweier Moden verwendet werden.
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Wie
nun beschrieben wird, ist es möglich, dass
diese Konzepte verwendet werden, um eine Mehrbereichs-Diversity-Scheibenantenne
zu konstruieren.
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Wie
in 3 skizziert ist,
kann eine Schlitzantenne an der Windschutzscheibe eines Autos gebildet
werden. Eine Glasscheibe ist hier in einer metallischen Öffnung bzw.
einem Metallrahmen in der Fahrzeugkarosserie, die bzw. der einen
leitfähigen Rand
bildet, befestigt. Normalerweise ist die Scheibe eine Front- oder
Heckscheibe, wie diese befestigt sind. Hierauf ist zwischen dem
Rahmen und einem leitfähigen
Gebiet auf der Scheibe, das sich nicht bis zu deren Kante erstreckt,
ein langer, dünner
elektrischer Schlitz gebildet. Dies kann eine elektrische transparente
Beschichtung sein, die in die Scheibe integriert ist, oder es kann
alternativ ein Gittermuster verwendet werden wie etwa jene, die
für beheizte Scheiben
verwendet werden. Im Fall eines Gebiets mit Gittern kann es notwendig
sein, dass zusätzliche orthogonale
Drähte
(d. h. vertikale Drähte
im Fall eines horizontalen Heckscheiben-Heizgitters) platziert werden,
um die Approximation zu verbessern, d. h. um die Kopplung über das
Gitter, das die Schlitzmoden lädt,
zu verringern. Dies ist von dem Muster der Scheibenheizung abhängig, wobei
es möglich
ist, dass in einigen Fällen
keine zusätzlichen
Drähte
benötigt
werden.
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Für eine Heckscheibe
einer typischen Limousine ist die Schlitzlänge so beschaffen, dass sie bei
FM-Frequenzen (100 MHz) zwei Moden, die TE10 und die TE20 (d. h.
die Schleifenlänge
beträgt zwei
Wellenlängen),
unterstützt.
Wenn ein Heizgitter verwendet wird, müssen Gleichstromzuführungsdrähte untergebracht
werden, die quer über
den Schlitz gehen. Falls diese symmetrisch in der Mitte der Seiten
platziert sind, wie in 3 gezeigt
ist, können
die Moden TE10 und TE20 dennoch angeregt werden, da die Heizdrähte quer
bei 'Nulldurchgängen' verlaufen – d. h.,
sie belasten die Moden nicht signifikant. Tatsächlich können sie in der Weise betrachtet
werden, dass sie den Schlitz an diesen Punkten kurzschließen, so
dass der lange dünne
Schlitz von 1 effektiv
in eine U-Form gebogen ist. Allerdings muss daran erinnert werden,
dass die Öffnungsfelder über die
Drähte
koppeln können,
wobei sie Felder in der unteren Hälfte der Scheibe anregen können, die
möglicherweise
berücksichtigt
werden müssen.
Falls keine quer liegenden Drähte
benötigt werden
(oder falls sie durch die Verwendung von Funkentstördrosseln
in der Heizungsschaltung mit einer hohen Impedanz versehen werden
können),
können
die Nulldurchgänge
der Moden T10 und TE20 natürlich
je nach den Zuführungsbedingungen
an verschiedenen Positionen platziert werden. Das bedeutet, dass
eine orthogonale Mode TE10 ('TE01') angeregt werden
kann, d. h., dass zwei um λ/4
voneinander beabstandete TE10 angeregt werden können. Diese Modenentartung
weist darauf hin, dass mehr Diversität möglich sein kann, wobei jedoch
die momentane Erläuterung
auf den üblichen
Fall eines beheizten Heckfensters, das wie in 3 Heizdrahtverbindungen erfordert, beschränkt wird.
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In 3 ist zu sehen, dass die
Mode TE10 ein Maximum in der Mitte des Schlitzes besitzt, während die
TE20 ein Maximum an den Ecken besitzt. Daher regt die Zuführung des
Schlitzes in einer dieser Positionen mit einer Spannungssonde eine
Mode bevorzugt gegenüber
der anderen an. Das Platzieren der Zuführung zwischen diesen beiden
Positionen regt beide Moden an, wobei das Strahlungsmuster, je nachdem
welche Kombination der Moden angeregt wird, verschieden ist, was
eine Musterdiversität
ergibt. Bei höheren
Frequenzen ist der Schlitz effektiv länger, so dass mehr als eine
Mode angeregt werden kann. Dies führt zu einer größeren Variationsbreite bei
der Anregung und daher zur Musterdiversität, d. h. bei UHF kann der Schlitz
an verschiedenen λ/4 auseinander
liegenden Punkten angeregt werden, verschiedene Muster zu erzeugen.
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Der
Modeninhalt des Öffnungsfeldes
hängt außerdem von
dem zur Anregung des Schlitzes verwendeten Zuführungstyp ab. Mehrere Zuführungstypen
sind möglich.
In 4 sind drei Zuführungen
veranschaulicht:
- 1. Spannungssonde. Hier ist
ein asymmetrisches Zuführungskabel
orthogonal mit dem Schlitz verbunden, wobei die Kabelerde mit der
Außenseite des
Schlitzes (Fahrzeugerde) verbunden ist, während das Innere mit der Kante
an der In nenseite des Schlitzes verbunden ist, die der Erdungsverbindung
diametral gegenüber
liegt. Die Zuführungsspannung
ist hier gleich der Öffnungsfeldspannung
an diesem Punkt. Für
ein Heizgitter wird angemerkt, dass die Zuführung unter Verwendung eines
Reihenkondensators galvanisch entkoppelt werden muss. Alternativ
kann die Verbindung mit dem inneren Gebiet über eine kapazitive Anschlussfläche erfolgen,
um eine Entkopplung zu erzielen.
- 2. Stromsonde. Hier ist der Innenleiter des Zuführungskabels
in die Öffnung
gewickelt und wieder mit der Fahrzeugerde verbunden. Dies bildet
eine Magnetkopplung mit dem Öffnungsfeld.
- 3. Koplanare Leitungssonde. Hier erstreckt sich der Innenleiter
längs der
Mitte des Schlitzes und bildet eine koplanare Übertragungsleitung, die effektiv
eine kapazitive Spannungszuführung
ergibt. Da sie allerdings eine verteilte Zuführung ist, kann die Reaktion
auf Moden höherer
Ordnung bei höheren
Frequenzen von der der einfachen Spannungssonde verschieden sein,
wobei tatsächlich Diversität einfach
durch Zuführen
in der entgegengesetzten Richtung längs des Schlitzes (d. h. 3a und 3b)
erzielt werden kann.
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Das
oben Erwähnte
zeigt Verfahren zur Kopplung einer Zuführungsleitung in den Schlitz.
Die Wahl hängt
von der Position ab. Die Zuführung
stellt einen Impedanzwandler zu den Schlitzmoden dar, wobei jede
Schlitzmode ihre eigene Impedanz aufweist, die eine Funktion der
Zuführungsposition,
der Frequenz und der Mode ist. Zum Beispiel liegt in der Mitte,
wo die TE10 ein Maximum besitzt, ihre Modenimpedanz nahe bei der
der Zuführung
(50 Ω),
während
das Minimum der TE20 angibt, dass diese Mode eine niedrige Impedanz
besitzt. Die Verwendung einer Spannungssonde an diesem Punkt koppelt
effizient mit der Mode TE10, jedoch nicht mit der TE20. Unter Verwendung
einer Stromsonde kann das Gegenteil stattfinden. Die Rahmenbedingung
ist durch den Stromlaufplan von 5 skizziert.
Hier besitzt jede Mode an der Zuführungsposition eine andere Impedanz
Zn. Es gibt eine unendliche Anzahl von Moden, in der Praxis werden
jedoch lediglich die unteren Grundmoden angeregt. Die unteren Moden
besitzen hier einen signifikanten Realteil, während die Moden höherer Ordnung überwiegend
Blindmoden sind – der
Realteil repräsentiert
Strahlungsverluste. Die Zuführung
ist mit jeder Mode durch einen verschiedenen Betrag gekoppelt, der
durch die Wandlerfunktion symbolisiert ist, wobei sich die Anzahl
der Windungen Nn in Übereinstimmung
mit der Kopplungsstärke
mit jeder Mode unterscheidet. Schließlich ist die Quellimpe danz
Zo des Systems gezeigt, die über
eine Anpassungsschaltung angeschlossen ist. An irgendeinem Zuführungspunkt
kann irgendeine Mode angeregt werden, wobei allerdings die Anpassungsschaltung
lediglich so optimiert werden kann, dass sie an eine Mode angepasst
ist. Falls Moden allerdings ähnliche
Impedanzen zeigen, kann mehr als eine angeregt werden. Daher spielen
die Position, die Anpassung und der Zuführungstyp bei der Bestimmung
der Modenverteilung und daher des Strahlungsmusters sämtlich eine
Rolle.
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6 zeigt, wie zwei Zuführungen
verwendet werden können,
um mehrere verschiedene Diversity-Signale von einer in mehr als
einer Mode angeregten Schlitzantenne auszukoppeln. Eine Zuführung befindet
sich in der Mitte des Schlitzes, um die Mode TE10 anzuregen, und
die andere befindet sich auf halbem Wege entlang des Schlitzes,
wobei sie so positioniert ist, dass hauptsächlich die Mode TE20 angeregt
wird. Da die Moden orthogonal sind, sind die beiden Zuführungen
schwach gekoppelt, d. h., es können
beide gleichzeitig verwendet werden. In diesem Beispiel werden sie
sowohl unabhängig
voneinander als auch elektronisch miteinander kombiniert verwendet,
um eine größere Diversität zu erzielen. Die
Ausgangssignale von der Antenne werden zueinander addiert oder voneinander
subtrahiert. Im einfachsten Fall ergibt dies (Ant. 1), (Ant. 2),
(Ant. 1 + Ant. 2) und (Ant. 1 – Ant.
2), wobei die Differenz unter Verwendung einer λ/4-Leitung oder eines geeigneten LC-Netzes
durch das Einfügen
einer Phasenverschiebung von 180° in
einer Leitung erhalten wird und daraufhin summiert wird.
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Außerdem ist
in 6 die Verwendung
von Filtern zur Trennung der FM- und TV-Signale gezeigt; wobei hier dieselben
Zuführungen
verwendet werden, um sowohl die TV-Antennen als auch die FM-Antennen
zu schaffen. Die Situation bei höheren Frequenzen
wird komplizierter, da eine große
Anzahl von Moden angeregt werden kann. Allerdings wurde ermittelt,
dass die Zuführungen,
falls sie durch mehr als eine Wellenlänge beabstandet sind, ausnahmslos unabhängig sind,
d. h., es gibt eine minimale Last einer Antenne auf eine andere.
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Oben
wurde angemerkt, dass Drähte
an Punkten, wo es Feldminima gibt, über den Schlitz verlaufen können, ohne
dass die Antennenleistung beeinflusst wird. Eine Weiterentwicklung
davon besteht darin, Drähte über Punkte
mit maximalem Feld einzukoppeln, um eine Mode signifikant zu laden. Falls
die Zuführung
unbeweglich festgehalten wird, kann die Öffnungsaufteilung und daher
das Strahlungsmuster signifikant abgeändert werden. Zum Beispiel
lädt ein
Kurzschließen über eine
Ecke in 3 die Moden
TE10 und TE20 in verschiedenen Maßen, was eine Musterdiversität zur Folge
hat.
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In 7 ist eine typische Scheibenantenne auf
der Grundlage dieses Zugangs veranschaulicht. Hier ist eine Heckscheibe
mit einem gedruckten Heizgitter so abgewandelt, dass effektiv vier
FM-Diversity-Antennen, eine AM-Antenne, eine Band-1-TV-Antenne (50
MHz), vier Band-III/IV/V-TV-Antennen (170–220 MHz, 470–860 MHz)
mit Optionen für
den Fernzugriff (315 MHz/433 MHz) und für das Wetterband (162 MHz)
geschaffen wurden.
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Der
Schlitz ist zwischen dem Heizgitter und der Fensteröffnung in
dem Fahrzeug gebildet. Das Heizgitter und seine Verbindungen sind
mittels eines Kondensators, der zwischen den Fensterrahmen und das
Gitter geschaltet ist, HF-geerdet, wobei ein U-förmiger Schlitz gebildet wird,
dessen Länge
bei 50 MHz etwa λ/2
beträgt.
Infolgedessen gibt es bei 100 MHz zwei Moden, die angeregt werden
können.
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Die
Zuführungen
1 und 2 stellen zwei schwach gekoppelte ein Viertel einer Wellenlänge voneinander
getrennte Zuführungen
A und B für
FM (88–108
MHz) bereit. Die von der 6 gezeigte Schalt-
und Kombinationstechnik wird verwendet, um Musterdiversität zu erzeugen.
In diesem Beispiel werden bei der Kombination gleiche Amplituden,
jedoch verschiedene Phasenverschiebungen mit Werten von 0°, 180°, +90° und –90° verwendet,
so dass A, B, (A + B), (A – B),
(A + jB) und (A – jB)
erzielt wird. Die Phasenverschiebung kann durch verschiedene Verfahren
wie etwa durch das Einkoppeln zusätzlicher Übertragungsleitungslängen oder
durch die Verwendung von L-C-Allpassfiltern realisiert werden.
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8 zeigt die resultierenden
Polarstrahlungsmuster; es wurden sechs verschiedene Strahlungsmuster
von zwei Zuführungen
erhalten. Die Nulldurchgänge
können
verschoben oder auch erzeugt werden, was Vorteile im Diversity-Betrieb bringt
und die Konstruktion für
Diversität
vereinfacht.
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Die
Zuführungen
1 und 2 werden bei anderen Frequenzen zusammen mit den Zuführungen
3 und 4 wieder verwendet, um TV-, Fernzugriffs- und Wetterband-Antennen zu schaffen.
Die Zuführung
3 ist eine Übertragungsleitungszuführung, und
die Zuführung
4 ist komplementär
zur Zuführung
1, wird jedoch wenigstens in diesem Beispiel lediglich bei höheren Frequenzen
verwendet. Diese Zuführungen erzielen
eine zusätzliche
räumliche
Diversität
bei höheren
Frequenzen, auch wenn an einigen Anschlüssen eine Anpassung erforderlich
sein kann. Eine einfache LC-Filterung
teilt die Signale auf, um die vier TV-, Wetterband- und Fernzugriffs-Antennen zu schaffen.
Diese Verteilerschaltungen müssen
an der Antennenzuführung
angebracht werden, so dass eine Erdungsebene längs des oberen Teils der Scheibe
geschaffen wird. Diese können
potentiell, jedoch zu erhöhten
Kosten, an der Innenseite der Karosserie angebracht werden. Das
Erdungsgebiet kann für
die Befestigung von Verstärkern,
Diversity-Steuerelektroniken usw. verwendet werden, wobei die Anzahl der
von der Scheibe wegführenden
Kabel minimiert wird. Bei 50 MHz gibt es lediglich eine Mode, wobei folglich
keine Diversität
möglich
ist, auch wenn eine Antenne über
die Zuführung
2 bereitgestellt werden kann. Schließlich kann der Schlitz nicht
für AM
verwendet werden, da er bei diesen Frequenzen (< 2 MHz) zu kurz ist. Eine AM-Antenne
wird durch ein zweites Leitungspaar in der zweiten oberen Hälfte des
Schlitzes geschaffen, so dass das Drahtmuster der Zuführung 3
ergänzt
wird. Das Ergebnis ist ein einfaches Drahtmuster, das zur leichten
Herstellung auf die Scheibe gedruckt werden kann, wobei es optisch
ansprechend ist, aber fast alle der Antennenanforderungen des modernen
Fahrzeugkonstrukteurs erzielt. Diese Ausführungsform demonstriert außerdem einen
Nebenvorteil gegenüber
bekannten Systemen, in denen das Gitter selbst als eine Antenne verwendet
wird. In derartigen Systemen wird eine kostspielige Spule benötigt, um
eine HF-Trennung des Gitters von der Karosserie zu erzielen, während dennoch
die Versorgung mit Heizstrom ermöglicht wird.
Hier ist lediglich ein preiswerter Kondensator erforderlich, weil
das Gitter HF-geerdet anstatt HF-getrennt ist.
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Mobiltelephone
erfordern, dass sowohl gesendet als auch empfangen wird. Die momentane
digitale Telephontechnologie erfordert die Übertragung recht hoher HF-Spitzenleistungen
(8 W an der Antenne). Dementsprechend gibt es Bedenken über die Höhe der HF-Strahlung
innerhalb des Fahrgastraums. Eine übliche Anordnung für die Mobiltelephon-Antenne
ist eine Monopol-Stabantenne, die mittig auf dem Dach zur Heckscheibe
hin platziert ist oder die tatsächlich
unter Verwendung einer kapazitiven Kopplung durch das Glas auf der
Heckscheibe platziert ist. In diesem Beispiel ist ein Gitter normalerweise
nahe dem Fußpunkt
der Mobiltelephon-Antenne platziert, um die lokale Erdung zu erhöhen, was die
Strahlung in das Auto verringert. Dies steht im Widerspruch zu der
Notwendigkeit, eine Öffnung
für die Diversity-Schlitzantenne
nahe der Kante der Scheibe zu schaffen. Jedoch liegen die betroffenen
Frequenzen eine Größenordnung
auseinander, und es kann deshalb, wie in 9 veranschaulicht ist, ein Kompromiss erreicht
werden. Die Schlitzbreite ist hier durch ein lokales Gitter verkleinert,
das mit dem zentralen leitfähigen
Gebiet (d. h. dem Heizgitter) verbunden ist. Die Gitterbreite beträgt etwa λ/2 bei der Mobiltelephonfrequenz
(von typisch 900 MHz oder 1800 MHz). Die Schlitzbreite am oberen
Teil ist ausreichend, so dass das Gitter den Schlitz nicht kurzschließt, jedoch
eine kleine kapazitive Last zuführt.
In der Praxis scheint ein Spalt von 10 bis 20 mm bei FM-Frequenzen
wenig Wirkung auf die Schlitzmoden zu besitzen. Wie in 9 gezeigt ist, kann die FM-Zuführung durch
Verbinden mit dem Gitter hergestellt werden. Hier gibt es zwei Zuführungen,
die auf beiden Seiten des Telephonantennenfußpunkts gezeigt sind. Auch
wenn jede ein ähnliches
Antennenmuster liefert, gibt es Vorteile, da eine für FM und eine
für TV
verwendet werden kann, was die Schaltungsfunktionen beim Aufteilen
der Bänder
vereinfacht.
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Das
Folgende sind Figurenlegenden, die auf der vorläufigen Zeichnung erscheinen,
die mit der Anmeldung eingereicht wurde.
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1: Elektrische Feldverteilung
in einem langen dünnen
Schlitz, die die einzelnen Moden und die Anregung veranschaulicht.
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2: Änderung des azimutalen Strahlungsmusters
eines Dipolschlitzes mit der Zuführungsposition.
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3: Darstellung der Öffnungsfeldverteilung
für eine
Scheibenantenne in Abhängigkeit
von der Zuführungsposition.
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4: Einige mögliche Feldanregungssonden
als Zuführungen
zum Schlitz.
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5: Schaltungsbeschreibung
der Zuführungsschaltung.
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6: Elektronische Steuerung:
Verwendung von Filtern zum Aufteilen der TV- und FM-Signale von
Breitbandzuführungspunkten.
Ferner die Verwendung eines elektronischen Addierers zum Summieren
der Antennenmuster (nominell) TE10 und TE20, um Diversität zu erzielen.
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7: Typische Scheibenantenne
unter Verwendung von Heizdrähten
zur Bildung eines Schlitzes und unter Verwendung von 4 Schlitzen
und 4 Zuführungsanordnungen
zur Erzeugung einer 4-Antennen-Diversity.
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8: Sechs mit der Scheibenantenne
von 7 unter Verwendung
von lediglich 2 Zuführungspunkten
bei FM erzielte Polardiagramme.
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9: Implementierung eines
Gitters zur Verringerung der Strahlung von einer GSM-Stabantenne
in den Fahrgastraum.