EP0155647B1 - Arrangement d'antenne dans la vitre arrière d'une voiture - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an antenna arrangement according to the preamble of claim 1.
- an antenna arrangement according to the preamble of claim 1 is known.
- Fig. 2 an antenna arrangement in the rear window of a motor vehicle with a heating field therein with the busbars and direct current supply.
- the main antenna In the upper area of the rear window, which is not covered by the heating field, there is a rectangular, that is to say area-shaped Antenna conductor attached, which is also intended for the reception of the LMK signals and is referred to as the main antenna.
- This antenna conductor is not galvanically connected to the heating field.
- the heating field serves as an antenna for receiving the LMK and VHF signals.
- a particular problem here is the direct current supply for the heating field.
- the heating currents are supplied via a bifilar throttle, this throttle being connected in parallel with the antenna element with respect to the high-frequency signals.
- Another disadvantage of this antenna according to the prior art is the large interference coupling into the receiver input, especially at low frequencies. These high-frequency disturbances are caused by the electrical units in the vehicle, such as ignition and injection pulses. Since in an antenna according to DE-PS 26 50 044 the antenna element is connected both to the receiver input and, when the rear window heating is switched on, to the high-frequency disturbed DC voltage supply, screening measures in the DC voltage supply are highly effective, especially for the low-frequency LMK, to avoid reception interference - Area required. The technical effort for this screening is considerable due to the high heating currents (up to approx. 30 A).
- a similar antenna is known from DE-OS 23 60 672 . This has similar disadvantages.
- the object of the invention is therefore to provide good reception properties in an antenna according to the preamble of claim 1 both in the VHF range and in the LMK range and thereby the effort required to screen the low-frequency interference in the heating circuit is as low as to keep possible.
- the advantages achieved by the invention are, in particular, better LMK reception and a reduction in the interference which are coupled into the receiving system via the direct current supply. Due to the galvanic separation of the LMK antenna conductor 3 from the heating field 2, a high-frequency separation of the heating field from the vehicle body is generally not necessary, as a result of which the effort associated with the introduction of a bifilar throttle can be avoided.
- an active antenna it is necessary to optimally use the remaining area not covered by the heating field, which usually has the shape of a rectangle with a long and a narrow side, for the optimization of the LMK reception such that for a given input capacitance of the LMK amplifier, the signal voltage becomes maximum.
- This optimization is based on the following dimensioning principle:
- Ue designates, according to FIG. 9, the input voltage of the LMK amplifier for a given signal field strength E.
- the limit field strength Eg should be as low or the control voltage Ue should be as large as possible for a given field strength E. This is brought about by the largest possible effective height heff and the largest possible capacitance Ca with the lowest possible input capacitance Cv.
- the optimization of the sensitivity for the case of a heating field that is earthed by the LMK is considered.
- the heating field is therefore directly connected to the direct current supply without any further measures.
- the edges of the free area on the rear window that is not covered by the heating field are therefore all at ground potential.
- Uemax is the maximum value of the respective curve.
- the dimensions of the heating field and the position in the rear window of vehicles are determined from a vehicle-specific point of view.
- there is only a narrow free area available for housing the LMK antenna structure so that it is absolutely necessary to use every possible dB value for signal-to-noise ratio improvement.
- this also requires the use of an LMK antenna amplifier with a small total input capacitance Cv and the avoidance of additional capacitive loads.
- the connecting line between the connection point 4 on the LMK antenna structure 3 and the input 5 of the LMK antenna amplifier 6 should therefore be as short as possible.
- the flat LMK antenna conductor 3 can be realized, for example, by vapor deposition of a thin metal layer that hardly impairs the view.
- the heating field 2 of which consists of thin wires between the two glass layers of a laminated glass pane the LMK antenna structure 3 between the two glass layers is also preferred embed and simulate the areal behavior, for example by means of a lattice structure (FIG. 3a) or by arranging several parallel wires (FIG. 3b), in order to approximate the maximum achievable capacity of the antenna.
- the horizontal dimension of conventional car rear windows is approx. 1/2 wavelength for frequencies in the FM range. Accordingly, in the case of an LMK structure according to FIG. 3a or, if the conductors on the side opposite the connection point 4 are short-circuited by the connection 29 (reactance circuit), there is also the danger for FMW resonance currents in the LMK for structures according to FIG. 3b Structure due to the associated losses would have a negative impact on the performance of the active LMK FM antenna in the FM range. It is therefore expedient to design the structure 3 as in FIG. 3b and not to conductively connect the individual conductors to one another on the side opposite the connection point.
- the input of the separate VHF signal path 13 is either connected to the connection point 19 on one of the busbars 24 of the heating field 2 (FIG. 1) or the VHF signal is also tapped at the LMK antenna conductor (FIG. 4a , b).
- the ground connection 22 of the antenna amplifier 23 is to be connected in the vicinity of the connection point 19 or 4 to the conductive border 1 of the rear window, as a result of which defined VHF properties and impedances are achieved.
- An advantage of coupling the VHF signal path 13 to the heating field 2 is the fact that the heating field is "strongly" coupled to the VHF wave field due to its large area and also has a broadband, comparatively low-impedance that can be transformed with little loss. These properties generally enable very good reception properties to be achieved.
- Such a high impedance FM impedance can e.g. can be realized by a series inductance (Fig. 6a).
- Fig. 6a series inductance
- the required high-impedance VHF impedance can advantageously be achieved by giving the reactance circuit 28 a resonance character, in that a coil 16, which is significantly smaller in terms of the inductance value and thus also geometrically smaller, is supplemented by a capacitor 17 connected in parallel to form a parallel resonance circuit (FIG. 6b).
- a frequency of the VHF band is selected as the resonance frequency, as a result of which the best possible decoupling of the antenna heating structure 2 from the direct current supply is achieved with a given inductance, or the required resonance reactive resistance can be made as small as possible, on the one hand, by none to receive significant attenuation of the VHF signals and, on the other hand, to have to accept the lowest possible loss of heating power.
- the reactance circuit 28 must be supplemented by a capacitor 18, which is connected to the series inductance terminal facing away from the busbar 24 (Fig. 6a) or the series parallel circuit (Fig. 6b) is to be switched to ground and short-circuits the interference signals of the FM band (Fig. 6c).
- the reception results in the VHF band are not yet sufficient if such a reactance circuit 28 is only installed in the direct current supply to the busbar 24 and the other busbar has a low-impedance AC voltage to ground potential.
- the heating direct current is also supplied to the other busbar 25 of the heating field 2 via a reactance circuit 29 (FIG. 5a) (direct current supply 27), which generally leads to an improvement in the mean signal-to-noise ratio.
- this reactance circuit 29 is advantageous to construct in the same way as the corresponding circuit 28. Because of a comparatively high-impedance VHF impedance, which is then switched on in both direct current feeds (26, 27), the entire heating field 2 is thus separated from the direct current feed in terms of alternating current.
- This additional capacitive load on the LMK amplifier 6 can advantageously be avoided by a transformer coupling 21 to the VHF antenna conductor (FIG. 4b).
- a transformer coupling 21 to the VHF antenna conductor FIG. 4b.
- an antenna according to the invention provides significantly better reception results by coupling the FM signal path 13 to the heating structure 2 than when coupling it to the the structure used the LMK frequencies, whose transverse dimensions are generally significantly smaller than that of the heating structure. It can be seen in principle that antenna structures with pronounced dimensions in the vertical direction are advantageous for the reception of vertical field components in the VHF range.
- the VHF signal path 13 in an antenna according to the invention can either contain only low-loss passive components or can additionally contain an amplifier circuit.
- the VHF signal path 13 in the antenna amplifier 23 is advantageous to design as an active antenna, since a significantly better signal-to-noise ratio is then achieved in the overall system compared to an exclusively passive version of 13.
- This possibility of increasing the average signal-to-noise ratio is always advantageous if the performance of the passive antenna structure compared to a reference antenna, e.g. the standard rod antenna, is not sufficient.
- Another low-loss transformation circuit at the output of the active element in the VHF signal path 13 enables power adjustment for the VHF band to the characteristic impedance of the connecting cable to the receiver.
- the passive VHF structure has sufficient performance, it is advantageous in the interest of an economical solution if the signal path 13 contains only low-loss passive transformation elements for matching the impedance of the VHF antenna structure to the cable impedance.
- connection point 4 in the case of a planar antenna structure 3 used jointly for the LMK and VHF frequency range, can be attached at any point on the structure, for example on the vertical line of symmetry 30 as close as possible to the conductive edge of the pane.
- connection point 4 is attached to the right or left narrow side of the planar structure 3, as a result of which a shorter connecting cable to the receiver can be used, and also in the vicinity of the narrow sides of the structure 3 there are usually good possibilities for accommodating the antenna amplifier 23 in the spar of the vehicle (FIG. 2).
- connection points 4 and 19 are arranged at adjacent points of the planar antenna structure 3 and the heating structure 2 in each case in the vicinity of the window edge 1, that is to say on the right or left narrow side of the rear window (Fig. 1).
- short connections between 4 and 6 or 19 and 13 are possible.
- the LMK antenna amplifier 6, the VHF signal path 13 and the crossover 11 can be accommodated in a single housing of the antenna amplifier 23, and the common ground point 22 of the antenna amplifier 23 can also be attached in the vicinity of the connection points 4 and 19 on the conductive window edge .
- the distance between the heating field 2 and the pane edge 1 is too small to cause a sufficiently small minimum field strength (FIG. 12).
- a reduction in the width h of the free stripe from 20 cm to 6 cm with optimal dimensioning according to the invention leads to a signal-to-noise ratio in the LMK range which is about 10.5 dB worse.
- an improvement in the limit sensitivity can be achieved if the heating field 2 is also insulated from the direct current supply 26, 27 with high frequency in the LMK range, as can be done, for example, with the aid of a bifilar throttle 30 according to FIG. 8.
- the heating field 2 carries an LMK-frequency signal voltage with respect to the body surrounding it.
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
Claims (20)
- Configuration d'antenne dans la vitre arrière d'une automobile pour la réception des ondes LMK (grandes ondes, petites ondes et des ondes courtes), et des ondes ultra-courtes (UKW), la vitre comportant un panneau chauffant muni de chaque côté d'une barre collectrice, une amenée de courant continu et un conducteur d'antenne de forme rectangulaire et adhérant à la surface et qui n'est pas relié électriquement au panneau chauffant, ledit conducteur d'antenne étant destiné à la réception des signaux LMK et étant placé dans la zone de la vitre arrière non recouverte par le panneau chauffant, caractérisée en ce que le raccordement (4) du conducteur d'antenne (3) à la borne d'entrée (5) d'un amplificateur LMK (6) muni d'une résistance capacitive d'entrée de valeur ohmique élevée, linéaire à faible bruit, et contenu dans un amplificateur d'antenne (23) se fait par l'intermédiaire d'un fil d'amenée suffisamment court, et la borne de mise à la masse (22) de l'amplificateur d'antenne (23) étant également reliée au bord conducteur de la vitre arrière par un fil suffisamment court pour que l'on obtienne une antenne LMK active à amplificateur intégré ; en ce qu'en outre, les distances de ce conducteur d'antenne (3) dans le sens transversal (b) par rapport au bord de la vitre et au panneau chauffant sont calculées de telle manière que le signal d'entrée de l'amplificateur soit maximal ; en ce que le signal de sortie de l'amplificateur LMK (6) est amené à la première entrée (10) d'un circuit séparateur de fréquences (11) dans l'amplificateur d'antenne (23) ; en ce que le point de couplage (12) de l'antenne est constitué par la sortie de ce séparateur de fréquences ; en ce qu'une voie de signaux séparée (13) pour les signaux UKW est prévue dans l'amplificateur d'antenne (23), cette voie de signaux étant,a) soit reliée du côté entrée avec le point de raccordement (19) sur une barre collectrice (24) du panneau chauffant (2) et un circuit de réactance (28) ou deux circuits de réactance (28,29) avec passage de courant continu est ou sont monté(s) respectivement dans l'amenée de courant continu de cette barre collectrice (24) ou dans les amenées de courant continu des deux barres collectrices (24, 25),b) soit accouplée côté entrée au conducteur d'antenne LMK,et en ce que le signal de sortie de la voie de signaux UKW (13) est amené à la seconde connexion (14) du séparateur de fréquences (11).
- Configuration d'antenne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, dans le cas de conducteurs chauffants (2) formés horizontalement, le conducteur d'antenne (3), formé pour adhérer à la surface et situé à des distances transversales b dans l'espace libre trapézoïdal de hauteur h au-dessus ou au-dessous du panneau chauffant (2), est monté au centre par rapport à la bissectrice verticale de la vitre arrière (1) et en ce que les trois distances ak entre le bord du conducteur d'antenne (3) adhérent à la surface et le bord de la vitre, ah entre ledit bord du conducteur et le panneau chauffant (2) et as entre ledit bord du conducteur et le bord latéral de la vitre sont toutes égales et en ce que, pour une capacité d'entrée donnée Cv de l'amplificateur d'antenne (23) dans la fourchette
- Configuration d'antenne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'amenée de courant continu (26, 27) se fait par l'intermédiaire d'une inductance (30) bifilaire de valeur ohmique élevée pour les signaux de la gamme des fréquences LMK ; en ce que la distance ah entre le panneau chauffant (2) et le bord de la structure d'antenne LMK (3) configurée plate est sensiblement inférieure à la distance ak entre le bord métallique (1) de la vitre chauffante et la structure d'antenne LMK (3) et en ce que le signal d'amplificateur LMK est ainsi maximisé (figure 8).
- Configuration d'antenne suivant la revendication 2, caractérisée en ce que, dans le cas de surfaces libres au-dessus et au-dessous de la structure chauffante (2), le conducteur d'antenne LMK (3) est placé dans la zone dans laquelle la hauteur h qui reste disponible est la plus grande.
- Configuration d'antenne suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le conducteur d'antenne (3) formé pour adhérer à la surface est réalisé au moyen d'une structure de fils de type treillis (figure 3a).
- Configuration d'antenne suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le conducteur d'antenne (3) formé pour adhérer à la surface est réalisé au moyen d'une structure de fils comportant plusieurs conducteurs parallèles entre eux, le point de raccordement (4) situé sur le petit côté de cette structure et le conducteur sur le côté opposé au point de raccordement (4) n'étant pas reliés électriquement entre eux (figure 3b).
- Configuration d'antenne suivant les revendications 5 et 6, caractérisée en ce que la structure de fils est formée par des conducteurs appliqués sur la vitre.
- Configuration d'antenne suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que, dans le cas a de la revendication 1, l'entrée de la voie de signaux (13) pour les signaux UKW est raccordée au point de raccordement (19) sur la barre collectrice (24) du panneau chauffant (2) par l'intermédiaire d'une liaison aussi courte que possible (figure 1) et en ce que le courant continu de chauffage de cette barre collectrice est amené par l'intermédiaire d'un circuit de réactance (28) à haute impédance dans la gamme UKW.
- Configuration d'antenne suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la haute impédance dans le circuit de réactance (28) est produite par une résistance inductive série (figure 6a).
- Configuration d'antenne suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la haute impédance dans le circuit de réactance (28) pour la gamme UKW est formée par le montage d'un circuit de résonance parallèle en série avec l'amenée de courant continu (26) vers la barre collectrice (24), ce circuit se composant d'une résistance inductive (16) et d'un condensateur (17) montés en parallèle, sa fréquence de résonance se situant dans la bande UKW et sa réactance de résonance étant suffisamment élevée pour que l'affaiblissement du signal de réception pour toutes les fréquences UKW ne soit pas notable (figure 6b).
- Configuration d'antenne suivant la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisée en ce qu'un condensateur de filtrage (18) additionnel est utilisé, qui est monté entre la borne du circuit de résonance parallèle, composé de (16)et (17), opposée à la barre collectrice (24) et la masse et en ce que sa valeur est choisie de telle manière qu'il soit à basse impédance pour le courant alternatif dans la gamme UKW (figure 6c).
- Configuration d'antenne suivant l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisée en ce que l'amenée de courant continu (27) est reliée directement après la masse à l'autre barre collectrice (25) pour les UKW.
- Configuration d'antenne suivant l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisée en ce qu'également le courant continu de chauffage est amené à l'autre barre collectrice par l'intermédiaire d'un circuit de réactance (29) à haute impédance dans la gamme UKW et en ce que la structure chauffante est ainsi isolée à haute fréquence de l'amenée de courant continu (figure 5a).
- Configuration d'antenne suivant l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisée en ce qu'également le courant continu de chauffage est amené à l'autre barre collectrice (25) par l'intermédiaire d'un circuit de réactance (29) et que, pour une composante capacitive de l'impédance UKW de la structure chauffante (2), ce circuit de réactance présente un comportement inductif et en ce que, pour une composante inductive de l'impédance UKW de la structure de chauffage (2), ce circuit de réactance a un comportement capacitif dans la gamme UKW de telle manière que, dans la gamme UKW, l'ensemble du circuit possède un caractère de résonance.
- Configuration d'antenne suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que, dans le cas b de la revendication 1, l'entrée de la voie de signaux (13) pour les signaux UKW est raccordée de manière capacitive au conducteur d'antenne (3) qui adhère à la surface, la capacité de couplage (20) étant alors choisie suffisamment petite pour que la réception LMK ne soit pas altérée par l'augmentation de la capacité d'entrée totale Cv par la charge capacitive (figure 4a).
- Configuration d'antenne suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que, dans le cas b de la revendication 1, l'entrée de la voie de signaux pour les signaux UKW est raccordée à l'aide d'un transformateur (21) au conducteur d'antenne (3) qui adhère à la surface (figure 4b).
- Configuration d'antenne suivant l'une quelconque des revendications 8 à 16, caractérisée en ce que la voie de signaux (13) pour les signaux UKW comprend exclusivement des circuits de transformation passifs à faibles pertes qui sont configurés de telle manière qu'à la sortie du circuit séparateur de fréquences, une adaptation d'impédance à la ligne d'antenne dans la gamme UKW soit présente d'une manière connue en soi.
- Configuration d'antenne suivant l'une quelconque des revendications 8 à 16, caractérisée en ce que la voie de signaux (13) pour les signaux UKW comporte un circuit d'amplificateur et, avant l'entrée de celui-ci, un circuit de transformation passif à faibles pertes, qui effectue une adaptation à bruit minimum pour la gamme UKW et en ce qu'à la sortie de l'amplificateur, il est prévu un autre circuit d'adaptation à faibles pertes de telle manière qu'à la sortie du circuit séparateur de fréquences (11), une adaptation d'impédance à la ligne de raccordement d' antenne soit obtenue.
- Configuration d'antenne suivant la revendication 9 ou l'une quelconque des revendications 10 à 17, caractérisée en ce que, dans le cas a de la revendication 1, les bornes pour les signaux LMK (4) et pour les signaux UKW (19) se trouvent très près l'une de l'autre contre le bord latéral de la vitre arrière.
- Configuration d'antenne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, dans le cas a de la revendication 1, avec uniquement un circuit de réactance (28), ce composant du circuit de transformation d'entrée se trouve dans la voie de signaux UKW (13) (figure 7).
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