DK148243B - Flerbaandsantenne til anbringelse i eller paa vinduesruder - Google Patents

Description

i 148243

Opfindelsen angår en flerbåndsantenne til anbringelse i eller på et vindue i et køretøj, navnlig vindspejlet med henblik på tilslutning til en radiomodtager med en enkelt antenneindgang, hvilken antenne omfatter 5 en lodret antennesektion, som strækker sig ud fra en antennetilslutning på selve ruden og i overvejende grad bidrager til modtagelse i FM-området, og en parallelt med rudens kant, i kort afstand fra denne, forløbende sektion, som er forbundet til nævnte antennetilslutning gen-10 nem et impedanstilpasningselement og overvejende bidrager til modtagelse i mellembølgebåndet.

Ved udtrykket "vindspejl" skal i denne forbindelse forstås en rude af glas eller plast, og antennen kan bestå af elektriske ledere, som er anbragt på ruden under 15 anvendelse af silketryksmetoden, fortrinsvis på den indvendige side af ruden eller, der er tale om hårdtglas og to til hinanden bundne glasplader, er anbragt på den side af ruden, som er i berøring med den anden plade. Det er klart, at der også i stedet for ledere, som er tilveje-20 bragt ved hjælp af silketryksmetoden, kan anvendes en ledende metaltråd.

En sådan antenne kan anbringes på en hvilken som helst af motorkøretøjets ruder, selvom vindspejlet er det mest hensigtsmæssige sted.

25 Med en sådan i ruden, især vindspejlet, indbygget antenne undgås en række med de almindelige, frit bårne autoantenner forbundne ulemper såsom: a) betydelige vibrationer under kørslen, som får signalet til at variere, især når der modtages fjerne 30 stationer, og modtageren arbejder på tærskelkonditioner, b) tydelig ustabilitet i antennens karakteristikker, såsom forøgelse af modstanden og deraf følgende forøgelse af tabene, ændringer i antennekapaciteten som følge af ældning, som følge af muligheden for vandindtræng- 35 ning i det cylinderformede bundelement, som bevirker korrosion og oxidation af de rørformede elementer i en forurenende eller ubehagelig atmosfære, 148243 2 c) i tilfælde af piskeantenner den omstændighed at de rager betydeligt uden for motorkøretøjets kontur, hvilket ofte fører til, at de brækkes af, f.eks. ved indkørsel i en garage, en vejunderføring etc., eller såfremt 5 de er dårligt monterede kan føre til beskadigelse af personer og genstande, d) endvidere er piskeantennen ligeledes udsat for at blive brækket af i hærværksøjemed.

Det er velkendt, at hovedparten af radiomodtagere 10 til motorkøretøjer er forsynet med kun en enkelt antennetilslutning til forskel fra de i privathjem anvendte modtagere, som har en antenneindgang for mellembølgeområdet og en antenneindgang for FM-området, hvorfor et af de problemer, som skal løses i forbindelse med antenner, 15 der er indbygget i motorkøretøjernes vindspejle, er at opnå gode modtageegenskaber såvel for mellembølgeområdet som for FM-området ved hjælp af en enkelt antennetilslutning i radiomodtageren.

I et forsøg på at sikre god modtagelse af alle fre-20 kvensområder har man ifølge kendt teknik foreslået forskellige udformninger af antenner inkorporeret eller ind-lejret i vindspejle. Til opfyldelse af dette formål kendes f.eks. fra US patentskrift nr. 3.771.159 og FR patentskrift nr. 2.205.755 antenner med en central, verti-25 kal, enkelttrådsantenne af form som en lige linje eller et T-formet element, som giver god modtagelse især af FM-signaler samt antenneelementer med større længde, som løber rundt langs med kanten af glasruden, til dannelse af såkaldte "kant"-ledere, som giver god modtagelse i 30 mellembølgeområdet. Problemet ved disse antenneformer med tydeligt adskilte modtageelementer for de forskellige frekvensbånd er imidlertid, at de signaler, der modtages af de enkelte elementer, forenes tilsvarende i en enkelt indgang i radiomodtageren, hvorfor det er vanskeligt at 35 opnå god modtagelse i alle bølgeområder, da en antenne, som f.eks. er bygget til at give god modtagelse i mellem- 148243 3 bølgeområdet, i almindelighed ikke har de egenskaber, som er nødvendige for også at give god modtagelse i FM-området og anvendt. Ifølge kendt teknik har man foreslået antennetyper båret på et motorkøretøjs vindspejl, hvor den del af antennen, 5 som er egnet til modtagelse af et bestemt frekvensbånd, udgør en uønsket belastning, når antennen skal modtage et andet frekvensbånd, og disse kendte antenneformer har endvidere, især ved modtagelsen af FM-signaler en meget variabel virkningsgrad i de forskellige modtageretninger.

10 Det har ifølge opfindelsen vist sig, at nogle an tennestrukturer med en optimal virkningsgrad er i stand til at modtage både signaler i mellembølgeområdet (500-1600 KHz) og signaler i FM-området (87,5-108 MHz). De elektriske egenskaber for en vindspejlsantenne ifølge op-15 findelsen opfylder faktisk på fortrinlig måde de krav, som stilles til hovedparten af de for tiden markedsførte radiomodtagere, hvortil der kræves en meget høj antenne-kapacitet på 70-100 pF (en kapacitetsværdi, der lagt til kapaciteten af koaksialkablet og af antennetilslutningen 20 giver mulighed for ved hjælp af den i modtageren indbyggede trimmekondensator at opnå den bedst mulige tilpasning mellem antennen og modtageren ved en kapacitet på omkring 150 pF) med en høj tabsmodstand (nogle hundrede kohm) i mellembølgebåndet og en antenneimpedans på ca.

25 150 ohm, der i overvejende grad er resistiv og med en fa se, der i FM-området ligger indenfor Ϊ30°.

For at opnå god modtagelse ville det ideelle være, såfremt længden af antennelederen var lig med en veldefineret brøkdel af bølgelængden λ/2 - λ/4 afhængigt af om 30 antennen er af den symmetriske eller asymmetriske type.

Da det, i det mindste for mellembølgeområdets vedkommende, er umuligt at have antennelængder, der er lig med X/4 (187/4 -570/4 meter), hvilket skyldes de naturlige begrænsninger, et motorkøretøjs vinduer sætter, er der 35 blevet udformet en antenne, der på trods af dens begrænsede udbygning giver en fortrinlig virkningsgrad ved modtagelsen både af mellembølgebåndet og af FM-båndet.

4 1482/.3

Dette er ifølge opfindelsen gjort muligt ved at tilpasse antennen på en sådan måde, at dens ene sektion i overvejende grad virker ved modtagelse af signaler i et givet frekvensbånd, mens en anden sektion i overvej-5 ende grad virker ved modtagelse af signaler i et andet frekvensbånd, men dog således at hver sektion ligeledes virker med ved modtagelsen af et signal, hvis frekvenser er beliggende i det bånd, der i overvejende grad modtages af den anden sektion. I stedet for at have to antennesek-10 tioner, der hver især er aktive ved modtagelsen af et bestemt frekvensbånd, mens den anden sektion er blottet for enhver udnyttelse eller endog virker som en sekundær belastning, sådan som det forekommer i den kendte teknik, medvirker på ovennævnte måde begge sektionerne i antennen 15 ifølge opfindelsen aktivt ved modtagelsen af signalet, hvorfor denne antenne faktisk er en rigtig flerbåndsan-tenne, som fungerer optimalt i de mest forskellige frekvensbånd, hvortil kommer, at den i forhold til den kendte teknik udviser en bekvem og régelmæssig virkningsgrad 20 ved modtagelsen i alle mulige retninger.

Til opnåelse heraf er antennen ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at impedanstilpasningselementet består af en, som integreret del af antennen udført, spiralformet ledende sektion,som udgående fra antennetilslutning-25 en er forbundet til den med rudens kant parallelt-forløb-ende antennesektion, hvorhos denne sektion omfatter en enkelt leder, som er forbundet til den ene ende af nævnte spiralformede sektion og strækker sig langs hele rudens kant med afslutning i kort afstnad fra antennetiislut-30 ningen.

Med denné udformning af antennens ledere og anbringelse af disse i forhold til vindspejlets kanter, opnås ved modtagelsen en praktisk taget reel størrelse af antennekredsløbets impedans, som nærmer sig den optimale 35 størrelse på 150 ohm. Udformningen af antennens ledere har den fordel, at den giver mulighed for udkompensering 148243 5 af den reaktive komposant af enkeltleder-antennekomponen-tens impedans inde for et bredt område af de ønskede frekvenser .

Antennens totalimpedans vil, når den er blevet til-5 passet på denne måde, i frekvensområdet fra 87,5 - 110 MHz variere imellem 100 og 200 ohm og på denne måde overføre den maksimale signalstyrke til bilradioen, som kræver en optimal impedans på 150 ohm.

Udtrykket "tilpasset" skal opfattes på den måde, 10 at der under modtagelsen opnås den maksimale effektoverførsel fra antennen til modtagerindgangen, idet bidraget fra det modtagende element er fremherskende, mens den resterende del af antennen giver et bidrag af størrelsesordnen 10-20%, som lægges til det andet elements bidrag.

15 I FM-området er det fremherskende modtagende element den centrale enkelttrådleder, mens det modtagende element i mellembølgeområdet er den resterende del af antennen, som løber langs med glasrudens kant i en afstand af få centimeter, idet den maksimale afstand fra kanten afhænger 20 af glasrudens dimensioner.

Det har vist sig, at længden af antennens enkelttrådsleder i det væsentlige afhænger af glasrudens størrelse men med skyldig hensyntagen til den omstændighed, at dens længde skal være en veldefineret brøkdel af bøl-25 gelængden, f.eks. λ/4.

Denne længde af enkelttrådslederen kan også variere afhængigt af, om den består af en sølvaflejring på glasset under anvendelse af den kendte silketryksmetode, eller om den består af en meget tynd tråd, såsom 1/10-30 2/10 mm tynd tråd, anbragt på et plastlag og indlagt i- mellem to glasruder til dannelse af et sikkerhedsglas. Elektromagnetiske bølgers udbredelseshastighed er navnlig forskellig afhængigt af, om modtagelsen finder sted på glassets ydre flade eller i mellemlaget imellem to glas-35 lag.

Den korrekte længde af lederen udregnes i hvert 6 U 8243 enkelt tilfælde på basis af disse data med henblik på at opnå resonans ved de ønskede frekvenser, således at der ved modtagelsen af FM-signaler opnås en i overvejende grad resistiv antenneimpedans omkring 150 ohm og derfor 5 en maksimal overførsel af signalstyrken til modtageren.

For en antennedel, der primært er bestemt for mel- , lembølgerne, har man fundet frem til en form og en struktur, hvorved man kan tilvejebringe den maksimalt mulige kapacitet på ca. loo pF og en høj tabsmodstand.

10 Det har vist sig, at ledernes afstand fra glasru dens kant er afhængig af den kapacitet, der er nødvendig for at adskillelsen så meget som muligt af det signal, der modtages af antennen og overføres til modtageren og er en funktion af vindspejlets geometriske dimensioner, 15 og antennens virkningsgrad forbedres, når dens ledere befinder sig længere væk fra glasrudens kanter. Ved fastlæggelse af antennens konfiguration er det derfor hensigtsmæssigt at opnå et korrekt kompromis imellem en god værdi for antennekapaciteten og en effektiv modtag-20 ning. Det har ligeledes vist sig med en antennekonfiguration ifølge opfindelsen, at antennen under modtagelse af mellembølger udviser en god kapacitet, når lederen befinder sig ca. 7 cm fra kanten. For yderligere at forøge kapaciteten kan den leder, der løber langs med kanten 25 forlænges ved at vende dens retning og føre den tilbage parallelt med den foregående leder. Hvor vindspejlets størrelse giver mulighed herfor, og såfremt det ikke influerer negativt på vindspejlets synsfelt, har det vist sig at være en fordel at forøge lederens afstand fra 30 glaskanten til ca. 9-10 cm.

Opfindelsen forklares nærmere neden for under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en udførelsesform for en antenne i-følge opfindelsen, 35 fig. 2 en forstørret detalje heraf, og fig. 3 en variant heraf.

7 148243

Den i fig. 1 viste udførelsesform for en antenne ifølge opfindelsen, som er båret af et vindspejl 1, består af en enkeltleder-antennekomponent 2 og et element 3, der løber langs med glasrudens kant, og lige-5 ledes består af en enkelt leder. Lederne 2 og 3 forener sig i et fælles punkt 4, som er forbundet til modtageren.

Tilpasningen af antenneimpedansen opnås ved hjælp af en reaktans, som fremstilles ved hjælp af en flad spi-10 ral 5, der normalt har fra 3-5 vindinger, som kan være cirkulære eller rhombiske og udgå fra antennetilslut-ningen 4, og iøvrigt have et areal imellem 5 og 15 cm .

Som vist i fig. 1 og 3 består spiralen 5 af en enkelt tråd, der efter at have dannet tre viklinger 15 startende fra antennetilslutningen 4 går over i den førnævnte leder 3, som følger glasrudens kontur i en . afstand af ca. 7 cm, for at ende få centimeter, fortrinsvis 2 cm, fra spiralens modsatte side. Fig. 2 viser en forstørrelse af spiralen 5. I den i fig. 3 viste vari-20 anter tråden 3 i stedet for at slutte på den i fig. 1 viste måde, ført tilbage i modsat retning.

De antennekonfigurationer, der er vist i fig. 1-3, er særligt fordelagtige, når de er fremstillet af en ledende tråd, der er inkorporeret eller indlejret i vind-25 spejlet, især i forbindelse med en isoleret tråd. En antenne af denne art kan faktisk ikke fremstilles ved hjælp af silketryksmetoden.

En antenne af den i fig. 1 og 2 viste type, inkorporeret i et vindspejl af dimensionerne 60 x 130 cm er 30 blevet afprøvet og har vist sig at have følgende data: antenne kapacitet 65-70 pF i mellembølgeområdet tabsmodstand 300 kohm i mellembølgeområdet antenneimpedans 120-200 ohm i FM-båndet.

Når antennen, ifølge opfindelsen som vist i fig. 3/ 35