DE9217173U1

DE9217173U1 - Automotive window antenna

Info

Publication number: DE9217173U1
Application number: DE9217173U
Authority: DE
Original assignee: Hans Kolbe & Co 3200 Hildesheim De
Current assignee: Hans Kolbe & Co 3200 Hildesheim De
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1993-02-25
Anticipated expiration: 2002-12-17

Description

Kraftfahrzeug-ScheibenantenneAutomotive window antenna

Die Erfindung betrifft eine Antennenstruktur für eine Kraftfahrzeugscheibe ohne Heizleiter, z.B. für die Frontscheibe und bzw. oder oder eine feststehende Seitenscheibe eines Pkw, mit der Rundfunksignale im FM- und im AM-Bereich empfangen werden.The invention relates to an antenna structure for a motor vehicle window without a heating conductor, e.g. for the windscreen and/or a fixed side window of a car, with which radio signals in the FM and AM range are received.

Kfz-Antennen sind ihrer Wirkung nach im wesentlichen selektive Ein- oder Auskoppelelemente für das elektromagnetische Feld, das sich um das Kraftfahrzeug bzw. unter seinem Einfluß aufbaut. Je mehr das Koppelelement in die bauliche Struktur und Silhuette des Fahrzeugkörpers einbezogen ist, um so weniger wirkt sie als eigenständiger Strahler, d.h. direkt als Wellentypwandler z.B. für die auf das Fahrzeug auftreffende Freiraumwelle. Der Antennengewinn bzw. die Strahlungsleistung dieses Koppelelements ist an den verschiedenen möglichen bzw. üblichen Anbringungspunkten oder -orten am Fahrzeug unterschiedlich hoch. Das ist mit auf die unterschiedliche Feldverteilung entsprechend den Konturen und den metallischen Komponenten des Fahrzeugkörpers zurückzuführen, die auch für die unterschiedlichen Frequenzbereiche, wie FM und AM, differenzierte Empfangsbedingungen ergeben. So wird man bei der räumlichen Anordnung und bei der mechanischen wie der elektrischen Ausführung von Mehrbereichsantennen zu Kompromißlösungen greifen, will man den Aufwand in vertretbaren Grenzen halten.In terms of their effect, vehicle antennas are essentially selective coupling or decoupling elements for the electromagnetic field that builds up around the vehicle or under its influence. The more the coupling element is integrated into the structural structure and silhouette of the vehicle body, the less it acts as an independent radiator, i.e. directly as a wave type converter, e.g. for the free space wave hitting the vehicle. The antenna gain or the radiation power of this coupling element is different at the various possible or usual attachment points or locations on the vehicle. This is partly due to the different field distribution according to the contours and the metallic components of the vehicle body, which also result in differentiated reception conditions for the different frequency ranges, such as FM and AM. Compromise solutions will be used in the spatial arrangement and in the mechanical and electrical design of multi-range antennas if the effort is to be kept within reasonable limits.

In DE-P 32 07 898 ist eine Frontscheibenantenne beschrieben, die aus zwei Antennenleitern mit einem gemeinsamem Einspeisungspunkt besteht, von denen einer parallel zum A-HoIm des Fahrzeugs und der andere parallel zum oberen Scheibenrand verläuft. Der Anschluß zu den weiterführenden Netzwerken befindet sich in dem Winkel zwischen dem Holm und dem oberen Rand.DE-P 32 07 898 describes a windscreen antenna that consists of two antenna conductors with a common feed point, one of which runs parallel to the vehicle's A-Holm and the other parallel to the upper edge of the window. The connection to the further networks is located in the angle between the pillar and the upper edge.

Die Anordnung zeichnet sich vor allem - wie mit der Erfindung auch bezweckt - besonders für den FM-Bereich durch gute Rundumcharakteristik im horizontalen Strahlungsdiagramm aus. Nachteilig ist, daß der Antennengewinn für heutige Anforderungen insgesamt zu niedrig ist. Darüber hinaus beeinträchtigen vor allem der waagerechte Antennenleiter und das Anschlußgehäuse die Sicht durch die Scheibe. Der in seiner Länge bis über die Scheibenmitte reichende Antennenleiter hat zum oberen Scheibenrand einen Abstand von 6 cm und liegt im Blickfeld der Fahrzeuginsassen, und in dem Anschlußgehäuse ist zur Leitungsverkürzung vorzugsweise gleich die Verstärkerschaltung untergebracht und vergrößert die Gehäuse-Abmessungen.The arrangement is characterized above all - as intended by the invention - by good all-round characteristics in the horizontal radiation pattern, especially for the FM range. The disadvantage is that the antenna gain is too low overall for today's requirements. In addition, the horizontal antenna conductor and the connection housing in particular impair the view through the window. The antenna conductor, which extends beyond the middle of the window, is 6 cm from the upper edge of the window and is in the field of vision of the vehicle occupants, and the amplifier circuit is preferably housed in the connection housing to shorten the cable and increase the housing dimensions.

Die anderen Frontscheibenantennen des bekannten Stands der Technik sind sämtlich der Lösung nach DE-P 32 07 898 ähnlich. Meist wird versucht, auf der Scheibe möglichst viel Leiterstruktur unterzubringen, und gleichzeitig möchte man das optische Bild und die Sicht nicht allzu sehr beeinträchtigen. So sind Anordnungen bekannt, bei denen der Antennenleiter - oder Abschnitte davon - sehr nahe am Scheibenrand entlang geführt werden. Das kann für den FM-Empfang günstig sein; für den AM-Bereich wirkt jedoch ein Metalldraht oder ein metallischer Auftrag in einer Scheibe, der z.B. mit einem Abstand von weniger als etwa 5 cm am Rand oder Rahmen entlang verläuft, auf Grund der hohen kapazitiven Belastung durch Rahmen und Karosserie nicht mehr als Strahler, sondern nur noch als entsprechend bedämpfte Leitung und führt zu unbefriedigenden Empfangsleistungen.The other windshield antennas of the known state of the art are all similar to the solution according to DE-P 32 07 898. Usually, attempts are made to accommodate as much conductor structure as possible on the window, while at the same time not impairing the optical image and visibility too much. For example, arrangements are known in which the antenna conductor - or sections of it - are guided very close to the edge of the window. This can be beneficial for FM reception; for the AM range, however, a metal wire or a metallic coating in a window that runs along the edge or frame at a distance of less than about 5 cm, for example, no longer acts as a radiator due to the high capacitive load from the frame and body, but only as a correspondingly damped line, and leads to unsatisfactory reception performance.

Rundumcharakteristik ist im allgemeinen, einfach bedingt durch die Fahrzeuggeometrie und die schon beschriebene Beeinflussung des elektromagnetischen Felds um das Fahrzeug, nicht gegeben, und zwar umso weniger, je mehr eine Struktur in Symmetrie zur Fahrzeug-Längsachse angeordnet wird.All-round characteristics are generally not present, simply due to the vehicle geometry and the already described influence of the electromagnetic field around the vehicle, and this is even less the case the more a structure is arranged symmetrically to the vehicle's longitudinal axis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antennenstruktur für eine Kraftfahrzeugscheibe zu finden, die sich durch hohen Gewinn im FM- und im AM-Bereich bei möglichstThe invention is based on the task of finding an antenna structure for a motor vehicle window, which is characterized by high gain in the FM and AM ranges with as little

guter Rundumcharakteristik auszeichnet und optisch in der Scheibe nicht stört.good all-round characteristics and does not visually disturb the window.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungs- und Anwendungsvarianten.This object is achieved according to the invention with the features specified in the characterizing part of the main claim. The subclaims contain preferred embodiments and application variants.

Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß erkannt wurde, daß es nicht darauf ankommt, in einer durch die Karosse vorgegebenen Scheibe alle für die Strahlung (bzw. Auskopplung) halbwegs günstigen Punkte und Bereiche mit Leiterdraht zu versehen, um einen hohen Gewinn zu erzielen. Die erfindungsgemäße Position und einfache Ausführung des Antennenleiters verkörpert den optimalen Kompromiß zwischen einem Auskopplungselement für das FM-Band unter Nutzung der Feldkonzentration im Holmbereich und gleichzeitig einem kapazitiven Element für die Freiraumwelle im AM-Bereich. Trotz der Vereinfachung z.B. gegenüber der Struktur nach der stellvertretend für den Stand der Technik angeführten Lösung nach DE-P 32 07 898 wird für FM wie für AM über weite Bereiche ein höherer Antennengewinn erzielt; Einzüge im horizontalen Strahlungsdiagramm, soweit sie überhaupt auftreten, unterschreiten nicht die Werte der durch die Erfindung verbessserten Vergleichslösung. Die Empfangsleistung ist besonders auch bei vertikaler und bei zirkularer Polarisation des Felds, wie sie im außereuropäischen Ausland bevorzugt wird, ausgezeichnet.The special feature of the invention is that it was recognized that it is not important to provide all the points and areas in a pane defined by the body that are reasonably favorable for radiation (or decoupling) with conductor wire in order to achieve a high gain. The position and simple design of the antenna conductor according to the invention represents the optimal compromise between a decoupling element for the FM band using the field concentration in the beam area and at the same time a capacitive element for the free space wave in the AM range. Despite the simplification, for example compared to the structure according to the solution cited as representative of the state of the art according to DE-P 32 07 898, a higher antenna gain is achieved for both FM and AM over wide areas; indentations in the horizontal radiation pattern, if they occur at all, do not fall below the values of the comparison solution improved by the invention. The reception performance is excellent, especially with vertical and circular polarization of the field, as is preferred outside of Europe.

Neben der erhöhten Effizienz und der Aufwandssenkung ist wesentlich, daß die Antennenstruktur in der Scheibe praktisch nicht mehr in Erscheinung tritt. Sie ist z.B. in der Frontscheibe fast gänzlich aus dem Blickfeld gerückt. Darüber hinaus wird auch die Mehrantennenanordnung (z.B. für Antennendiversity) - selbst bei Ausstattung rund um das Fahrzeug - kaum bemerkt. Gerade bei Ausstattung mit mehreren Antennen wird sich darüber hinaus die Kosteneinsparung positiv bemerkbar machen, die zu den wesentlichen Vorteilen der erfindungsgemäßen Struktur gehört.In addition to the increased efficiency and the reduction in costs, it is important that the antenna structure in the windshield is practically no longer visible. In the windshield, for example, it is almost completely hidden from view. In addition, the multiple antenna arrangement (e.g. for antenna diversity) is hardly noticed - even when equipped all around the vehicle. In particular, when equipped with multiple antennas, the cost savings will have a positive impact, which is one of the main advantages of the structure according to the invention.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention is explained in more detail below using exemplary embodiments. The accompanying drawing shows

Figur 1. Mögliche Anordnungen in der Frontscheibe Figur 2. Varianten in einer SeitenscheibeFigure 1. Possible arrangements in the windscreen Figure 2. Variants in a side window

Dabei sind:These include:

1 Frontscheibe,1 windscreen,

2 Seitenscheibe,2 side windows,

3 A-HoIm,3 A-HoIm,

4 B-Holm,4 B-Holm,

5 C-HoIm,5 C-HoIm,

6 Antennenleiter in gerader Ausführung,6 antenna conductors in straight design,

7 Antennenleiter mit Knick im Anschlußbereich,7 antenna conductors with bend in the connection area,

8 Einspeisungspunkt,
A Abstand zum Holm,8 feed-in point,
A distance to the spar,

L geometrische Länge des Antennenleiters, I^ Antennenleiter, Parallelabschnitt, ±2 Antennenleiter, abgeknickter Abschnitt.L geometric length of the antenna conductor, I^ antenna conductor, parallel section, ±2 antenna conductor, bent section.

Die erfindundungsgemäße einfache Leiterstruktur kann wahlweise an einer bzw. an beiden Seiten der Frontscheibe vorgesehen werden, ohne störend in Erscheinung zu treten oder das optische Bild des Fahrzeugs zu beeinträchtigen. Das gleiche gilt für die Anbringung in der Seitenscheibe 2. Die geometrische Länge L wird beim geraden Antennenleiter wie beim Antennenleiter 7 mit geknicktem Verlauf als gestreckte Länge vom Einspeisungspunkt 8 bis zum Ende des Leiters gemessen; beim Antennenleiter 7 ist alsoThe simple conductor structure according to the invention can be provided optionally on one or both sides of the windscreen without being disruptive or impairing the optical image of the vehicle. The same applies to the installation in the side window 2. The geometric length L is measured for the straight antenna conductor as well as for the antenna conductor 7 with a bent course as the extended length from the feed point 8 to the end of the conductor; for the antenna conductor 7, therefore,

L = I₁ + I₂ L = _I1 + _I2

Die Wahl des Orts für den Einspeisungspunkt 8 hängt davon ab, wo sich beim jeweiligen Fahrzeug das mit dem Antennenanschluß in Verbindung stehende weiterführende Netzwerk, z.B. die Verstärkerschaltung, am besten unterbringen läßt. Die Zeichnungen machen deutlich, welche kostengünstigen Möglichkeiten sich mit der Erfindung für die beliebige Ausstattung von Fahrzeugen mit Einzelantennen und mit Antennenssystemen eröffnen.The choice of location for the feed point 8 depends on where the further network connected to the antenna connection, e.g. the amplifier circuit, can best be accommodated in the respective vehicle. The drawings clearly show the cost-effective possibilities that the invention opens up for equipping vehicles with individual antennas and antenna systems.

Claims

Protection claims

1. Antenna structure for a motor vehicle window without a heating conductor, with which radio reception in the FM and AM range is possible, characterized by the following features:

- an antenna conductor (6; 7) is arranged parallel to an adjacent beam (3; 4; 5) at a distance (A) of 80 to 100 mm, preferably 80 mm, in or on the pane (1; 2),

- the feed point (8) for the antenna conductor (6; 7) is located on the edge of the pane at the height of the roof-side beam end,

- the antenna conductor (6; 7) can be bent sideways at its roof end at an angle of up to 90°, so that a lateral arrangement of the feed point (8) is possible,

- the effective length of the antenna conductor (6; 7) is preferably equal to 1/4 of the average operating wavelength in the FM range, the geometric length (L) being shortened compared to the effective length due to the capacitive coupling with the beam (3; 4; 5),

- in the case of the antenna conductor (7) with a bend in the connection area, the effective length of the antenna conductor is equal to the effective length resulting from the stretched geometric length (L).

2. Antenna structure according to claim 1, characterized in that the structure is arranged in the windscreen (1) on the driver's side and/or passenger's side.

3. Antenna structure according to claim 1, characterized in that the structure is arranged in a fixed side window (2) or in fixed side windows on both sides of the vehicle, each close to a spar (4; 5).

4. Antenna structure according to claims 1 to 3, characterized by the arrangement of several structures according to the invention on the vehicle to form a multiple antenna system for antenna diversity.

5. Antenna structure according to claims 1 to 4, characterized in that the antenna conductors (6; 7), depending on the structure of the panes (1; 2), can be designed as laminated or single-pane glass, as a thin wire within the pane composite or as an application on the pane surface facing the vehicle interior.