EP0346591A1 - Antenne für den Empfang von Meterwellen,eingebaut zusammen mit einer Scheibenheizung in einer Kraftfahrzeugscheibe - Google Patents

Antenne für den Empfang von Meterwellen,eingebaut zusammen mit einer Scheibenheizung in einer Kraftfahrzeugscheibe Download PDF

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EP0346591A1
EP0346591A1 EP89106953A EP89106953A EP0346591A1 EP 0346591 A1 EP0346591 A1 EP 0346591A1 EP 89106953 A EP89106953 A EP 89106953A EP 89106953 A EP89106953 A EP 89106953A EP 0346591 A1 EP0346591 A1 EP 0346591A1
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EP
European Patent Office
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antenna
conductors
heating
conductor
antenna according
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EP89106953A
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English (en)
French (fr)
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EP0346591B1 (de
Inventor
Heinz Prof. Dr.-Ing. Lindenmeier
Jochen Dr.-Ing. Hopf
Leopold Dr.-Ing. Reiter
Gerhard Prof. Dr.-Ing. Flachenecker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuba Hans Kolbe and Co
Original Assignee
Hans Kolbe and Co
Fuba Hans Kolbe and Co
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Publication date
Application filed by Hans Kolbe and Co, Fuba Hans Kolbe and Co filed Critical Hans Kolbe and Co
Publication of EP0346591A1 publication Critical patent/EP0346591A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/1271—Supports; Mounting means for mounting on windscreens

Definitions

  • the invention relates to an antenna for receiving meter waves in motor vehicle windows with a meat-like frame in the form of an essentially vertical unipole in the region of the vertical window center.
  • the antenna With antenna structures in vehicle windows, it is known that it is possible to receive all wave bands (e.g. LMK and VHF radio) with good performance. It is advantageous that the antenna, due to the integration into the vehicle body, meets vehicle-specific requirements such as mechanical robustness, long service life, easy installation and avoidance of unnecessary air turbulence much better than the standard rod antenna.
  • wave bands e.g. LMK and VHF radio
  • the invention is based on an antenna with very good suitability for frequencies in the FM range, as is known from P 2136 759.
  • This antenna uses a unipole in a metallic frame, e.g. is formed by the frame of a vehicle window, the Unipol in this special application being applied to the glass window located therein.
  • Such an antenna has excellent reception properties both for horizontally polarized waves and for vertically or circularly polarized waves and, in the embodiment according to the invention, delivers average signal levels which are almost equivalent to those of a passive telescopic antenna, as is customary for vehicles.
  • the object of the invention is to incorporate a heating field of the usual type with horizontal heating conductors in an antenna of the generic type such that the antenna achieves a high sensitivity regardless of the polarization of the receiving field of the meter waves in the receiver.
  • the advantages that can be achieved with the invention consist in the excellent reception powers of the antenna thus formed for horizontally and for vertically or circularly polarized waves in the meter wave range, while at the same time largely uncritical dimensioning with regard to the required ones Number of ancestors, their distance from each other and the total height of the structure. From the point of view of the technological requirements, it is particularly advantageous that the same technology is used for the realization of the antenna conductors and the heating conductors, both types of conductors being applied to the pane in the same working process in the screen printing process or with wires inserted between the layers of a laminated glass pane. can be introduced. These aspects are the prerequisite for an extremely cost-effective implementation.
  • the galvanic connection of antenna conductors and heating conductors also has the advantage with printed conductors that no further contacting is required during the galvanizing process, as is the case with antennas without a galvanic connection.
  • the metallic frame (21) which represents the body of the vehicle, encloses a vehicle window (34) on which a structure of horizontal heating conductors (2), the heating conductor being on the border between the 1st area (40) and the 2. Area (41) is arranged, which carries the designation (38).
  • these horizontal heating conductors are either printed on the surface of the vehicle window using the screen printing process and then galvanically reinforced in order to achieve a low-resistance value required for heating purposes or, in the case of vehicle windows made of double-pane laminated glass, between the two glass windows, e.g. in the form of tungsten wires.
  • the heating conductors (2) are wire-shaped.
  • the area of a vehicle window covered by the heating field is usually large, so that only comparatively narrow strips remain above and below the heating field, the dimensions of which do not allow the realization of antennas for the meter wave range with the good properties specified in P 2136 759.
  • the antenna conductors (11) overlap with the horizontal heating conductors (2) or (38) in the manner shown in the first area (40) with the horizontal dimension (4) and the vertical dimension ( 6), where (7) is the vertical dimension of the heating field. It is essential for an antenna according to the invention in the first area (40) that, among other things, there is a galvanic connection at the crossing points (35) between the horizontal heating conductors (2) and the antenna conductors (11).
  • these vertical antenna conductors (11) represent undesirable shunts, via which equalizing currents can flow between the individual horizontal heating conductors (2), as a result of which the defrosting properties of the heating pane are undesirably changed.
  • this is avoided in that the antenna conductors (11) the horizontal heating conductors (2) in one Cross in such a way that the individual crossing points each lie on one of the antenna conductors (11) and the cut horizontal heating conductors (2) on equipotential lines (37) with respect to the DC voltages of the heated pane in accordance with FIG. 2, so that no compensating currents flow in the antenna conductor (11) .
  • the line of symmetry (3) of the pane represents such an equipotential line, along which exactly half the voltage of the on-board battery (36) is present when the heating is switched on relative to the frame.
  • Fig. 2 shows further equipotential lines (37).
  • the equipotential lines are not exactly parallel to each other, whereby the deviation from the parallelism with respect to the equipotential line in the center of the pane is greater towards the edge of the pane, and the more pronounced the trapezoidal shape of the pane is compared to a rectangle. If the antenna conductors (11) are consequently arranged only in a sufficiently narrow area around the vertical line of symmetry of the disk (3), the parallel arrangement of the antenna conductors (11) can be used as a good approximation to the equipotential lines.
  • one end of the antenna conductors (11) is galvanically connected to the horizontal heating conductor (38) forming the end of the heating field, so that the 1st area (40) and the 2nd area (41) are immediately adjacent.
  • each of the antenna conductors (11) crosses at least one further heating conductor (2).
  • 6 of a total of 9 horizontal heating conductors (2) or (38) are crossed.
  • the number of antenna conductors (12) in the second area (41) can fundamentally differ from the number of antenna conductors (11) in the first area (40), as shown in FIG. 1, in which there are three antenna conductors (12) . These begin at the heating conductor (38) forming the edge of the heating field, to which they are galvanically connected, and end at the merging antenna conductor (10), to which they are connected with low impedance for the frequencies of the useful frequency band within the meter wave range.
  • all antenna conductors (11) and (12) for an antenna according to the invention are arranged in an area (42) of half the central pane width (5) symmetrical to the line of symmetry (3) of the pane (Fig. 2).
  • the assessment of the performance of the respective antenna according to the invention with a variation in the arrangement and the number of antenna conductors (11) and (12) is carried out in practice using known, statistically evaluating, computer-aided measurement methods which determine the antenna output level with the aid of a measurement receiver, and in which test drives are carried out in typical reception fields with the respective to investigating frequency and polarization of the incident wave, the mean signal levels and the level statistics of the test antenna are determined in comparison to a reference antenna.
  • the simplest arrangement of the antenna conductors for an antenna according to the invention consists in each case of a single vertical conductor (11) in the 1st area and (12) in the 2nd area, which merge directly into one another.
  • the merging antenna conductor (10) degenerates in this special case to the connection point (8), from which the further antenna conductor (22) essentially parallel to the two narrow sides of the frame, that is along the line of symmetry (3) to near the frame to Coupling point (23) leads and represents the direct continuation of the antenna conductor (12) (Fig.3).
  • the pane opening enclosed by the conductive frame (21) is to be regarded approximately as a slot radiator which is optimally excited by a wave with an electrical field strength vector oriented in the direction of the vertical line of symmetry (3) of the pane.
  • the pane width corresponds to approximately half a wavelength, as is usually the case in today's cars in the middle of the frequency range of the meter waves, there is also a resonant increase in the electrical fields in the center of the pane.
  • the signal decoupled from the Unipol only slightly decreases at the beginning, but quickly decreases with increasing proximity to the edge of the pane if it is attached asymmetrically.
  • the reception powers consequently become poorer, so that this unipole will preferably be arranged in the central region of the disk in an antenna according to the invention.
  • the unipole may also be necessary and sensible to arrange the unipole asymmetrically to the line of symmetry (3) in the disk. Stylistic aspects may make this necessary or the need to use several antennas according to the invention with different reception behavior, e.g. for antenna diversity systems or for different partial frequency ranges of the meter wave range in a vehicle window.
  • the unipole can be moved to the edge of the area (42) without loss of the essential properties of the antenna, which is arranged symmetrically to the line of symmetry of the disk and the width of which is as large as possible is half the average slice width.
  • each of the conductors in the disk represents a line with a high impedance and high losses compared to conventional coaxial lines.
  • Fig. 4 exemplifies the particularly effective part of the entire conductor structure of Fig. 3 to illustrate this property of the decoupling.
  • This decoupling which increases with the distance from the decoupling point (23), makes the good-natured behavior of an antenna according to the invention understandable with regard to changes in the number of antenna conductors and the geometry if these changes are carried out at a sufficient distance from the decoupling point.
  • the antenna conductor (11) no longer crosses all 9 heating conductors (2) or (38) of the heating field, as shown in FIG. 3, but, for example, how shown in Fig.5, only the 5 heating conductors of a partial heating field crosses.
  • the good reception performance of an antenna according to the invention is essentially retained as long as at least two heating conductors are crossed.
  • the number of crossed heating conductors is preferably chosen to be greater than 2, as a rule as a result of this there are no other disadvantages and the reception properties tend to improve.
  • Stylistic aspects also suggest choosing the length (6) of the antenna conductor (11) as large as the height of the heated surface (7), if not, for example, the need for further independent antennas in the pane, as shown in FIG to realize is given.
  • An advantageous embodiment of an antenna according to the invention further consists in using two or more antenna conductors (11) and (12) in the 1st and 2nd area.
  • the zone which is preferably effective for reception can be widened, as will be explained below with reference to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 7 shows an example of the area that preferably contributes to reception in the unipole structure according to FIG. 6.
  • (56) is selected in the range between 1/30 and 1/10 of the operating wavelength, there is a particularly efficient broadening of the preferably effective reception zone. If you choose the distance (56) smaller than the above, the effect is almost identical to that of a single antenna conductor, if you choose the distance (56) larger than the above, there is no further advantage. If the structure width (4) or (9) is greater than 1/10 of the operating wavelength, the use of additional antenna conductors is recommended.
  • a structure according to FIG. 6 again delivers somewhat better reception powers than the structure according to FIG. 3 because of the wider, preferably acting reception zone.
  • it has the further advantage that if one of the two conductor lines is interrupted, the reception power drops, but only to an extent that is hardly noticeable in practice, whereas in the case of a structure according to FIG ) the reception gets significantly worse.
  • the use of more than two antenna conductors (11) and (12) for an antenna according to the invention is in no case harmful, but due to the decoupling described above, the effect of an increase in reception power becomes smaller the further the newly introduced antenna conductors from Decoupling point (23) are removed.
  • the area (42) within which the conductors (11) and (12) are to be arranged can therefore be specified as the upper limit for a sensibly designed unipole for an antenna according to the invention.
  • the low-impedance connection of the antenna conductors (12) by the merging antenna conductors (10) takes place by means of a galvanic connection.
  • Such a galvanic connection through the merging antenna conductor (10) leads to a shunt for the heating current through the antenna conductor (12) in combination with the merging antenna conductor (10).
  • the current in the heating conductor (38) is particularly affected due to the spatial proximity. The situation for this heating conductor (38) is explained in more detail below with reference to FIG. 8, which represents a section from FIG. 1 for the area of the pane center in the vicinity of the heating conductor (38).
  • the heating current (46) is divided into portions (47) and (48), the ratio of which, in a known manner, from the ohmic partial resistors (53) and (54) on the two current paths between the branching point ( 45) and the merging point (50) is determined, as shown by the electrical equivalent circuit for the current branch in FIG. 9.
  • the respective partial resistance is proportional to the respective path length between (45) and (50). Due to the fact that an equipotential line lies in the symmetry line of the structure, the current (49) in FIG. 8 is basically zero and therefore no longer needs to be considered in the following.
  • the effect of the length of the current paths on the ratio of the currents (47) and (48) and on the heating power between points (45) and (50) will be considered approximately.
  • the geometry of FIG. 8 is to be assumed, in which the antenna conductors (12) are exactly parallel to one another and each have exactly the same length, so that the antenna conductor (10) bringing together has the same length as the distance between (45 ) and (50).
  • the introduction of the current path via the antenna conductor (12) and the merging antenna conductor (10) does not change the total current (46).
  • the following considerations can be applied analogously to deviating geometrical arrangements.
  • the two ohmic resistors (53) and (54) are of the same size and the two currents (47 ) and (48).
  • the total resistance between points (45) and (50) is therefore half the resistance that would be effective in the absence of the antenna conductor (12) and the merging antenna conductor (10) if the cross-section of the two conductors in the area under consideration is not adjusted.
  • the heating of the disc between the Points (45) and (50) is at a small distance between antenna conductor (12) and merging antenna conductor (10) because of the proportionality of the converted active power to the total resistance (55), which results from the parallel connection of (53) and (54) , also only half as large as in the absence of the antenna conductor (12) and the merging antenna conductor (10).
  • there is consequently a defrosting behavior which deviates from the rest of the heating field in the area between points (45) and (50).
  • the conductor cross section of the conductor (38) between the points (45) and (50) and the merging antenna conductor (10) is therefore cut in half more advantageously for an antenna according to the invention, a measure that is easily possible in the case of conductors printed in the screen printing process by a corresponding design of the sieve is.
  • the length (52) of the antenna conductor (12) is no longer so small that the pane in the area between the points (45) and (50) is heated as if by a single conductor, the relationships are more complicated. As a rule, one will be interested in limiting the heating of the pane to the area around the heating conductor (38) and consequently striving for a dimensioning in which the heat converted via the antenna conductor (12) and the merging antenna conductor (10) remains low . This goal can be achieved by a corresponding choice of the cross sections of the antenna conductors (12) and the merging antenna conductors (10) on the one hand and the section of the heating conductor (38) between points (45) and (50) on the other hand for an antenna according to the invention.
  • the ratio R2 / R is therefore determined according to this table for a predetermined ratio R1 / R by choosing a suitable conductor cross section in the area of the antenna conductor (12) between points (45) and (50), that is in the area the structure width (9).
  • a suitable conductor cross section in the area of the antenna conductor (12) between points (45) and (50) that is in the area the structure width (9).
  • the DC resistance must be doubled in accordance with the table, which is advantageously achieved by reducing the cross-section by half.
  • a further advantageous embodiment of an antenna according to the invention without cross-sectional adaptation is possible if the strip available between the heating conductor (38) and the frame in the special vehicle window is so large that the length (52) of the antenna conductor (12) is large compared to the width ( 9) the structure in the second area (41) is selected.
  • the ohmic resistance (54) is so large compared to the ohmic resistance (53), so that the current (47) almost corresponds to the current (46) and the current (48) is negligibly small. In the table above, this corresponds to very high values of R1 / R, for which R2 / R asymptotically approaches the value "1".
  • the antenna according to the invention it is advantageous for the antenna according to the invention to arrange the merging antenna conductor (10) as close as possible to the frame, because in this way influencing the direct current flow and thus the distribution of the heating power on the pane is the most favorable.
  • the problems explained above are avoided in that, like galvanic connection, the antenna conductor (12) is replaced by the merging antenna conductor (10) by a connection which has no direct current passage, but for the frequencies of the useful band within a sufficiently low-impedance connection in the frequency range of the meter waves.
  • this can be done by capacitors (58), e.g. can be achieved by soldered chip capacitors, corresponding capacitance value.
  • Electrically equivalent behavior of an antenna according to the invention without influencing the heating currents through the structure of the antenna conductors (12) in the second area can also be achieved by replacing the galvanic connection between the first area and the second area by a connection, which has no direct current passage, but causes a sufficiently low-resistance connection for the frequencies of the useful band within the frequency range of the meter waves. According to FIG. 12, this can be achieved in the same way as in FIG. 11 by capacitors (58) corresponding to the capacitance value applied to the pane.
  • the common connection point (8) on the merging antenna conductor (10) is always in the area (42) of the pane, i.e. in a region symmetrical about the line of symmetry (3) and that with a width corresponding to half the mean pane width ( 5).
  • an overall symmetrical structure is recommended, with the result that the connection point (8) is generally also arranged on the line of symmetry (3).
  • connection point (8) and the decoupling point (23 ) in the vicinity of the frame it may still be necessary to place between the connection point (8) and the decoupling point (23 ) in the vicinity of the frame to establish a connection through the continuing antenna conductor (22), with the continuing antenna conductor (22) then also expediently likewise being arranged along the line of symmetry.
  • the continuing antenna conductor (22) expediently likewise being arranged along the line of symmetry.
  • connection point (8) will generally also not be arranged on the line of symmetry (3) of the pane, but will be offset parallel to the line of symmetry of the pane, so that, from an optical point of view, the further antenna conductor (22) can advantageously also be routed parallel to the two lateral frame edges or the line of symmetry.
  • the continuing antenna conductor (22) which generally consists of a plurality of directly interconnecting partial conductors, which for optical reasons are advantageously routed in parallel to one of the adjacent frame edges.
  • a typical arrangement according to the invention is shown by way of example in FIG. 1, in which the further network (16) is attached in the region of the left side of the frame and the further antenna conductor (22) starting from the connection point (8) initially along the line of symmetry of the pane up to close of the frame is guided, bends at the break point (57) and is further guided parallel to the upper frame edge to the right up to the vicinity of the upper right corner to the decoupling point (23). If necessary, further inflection points (57) may also be required if the continuing network (16) is in a suitable position.
  • the size of the distance (60) from FIG. 1, in which the further antenna conductor (22) is routed parallel to the respective frame edge, is to be selected depending on the objective that is sought for an antenna according to the invention.
  • this distance (60) must be small, i.e. in the range of approx. 1 cm to 5 cm.
  • this dimensioning With this dimensioning, with the same values of the exciting field strength on the one hand for a horizontally polarized and on the other hand for a vertically polarized wave field, there is a considerable increase in level during the transition from horizontal polarization to vertical or circular polarization in a similar order of magnitude as that of rod antennas mounted vertically on the vehicle is known here.
  • the distance (60) of the further antenna conductor (22) to the frame can be freely selected.
  • Antenna diversity systems require several antennas with different behavior with regard to reception interference. It is known that it makes sense to implement several antennas in a single vehicle window for such systems.
  • Two such diversity antennas can be advantageous as Antennas according to the invention are executed when the heating field is divided in the vehicle window in question.
  • Fig. 5 shows such an arrangement, the two continuing networks (16) being attached at almost diagonally opposite points in the vicinity of the frame. Since the areas of the two antennas that are essential for reception are each arranged in the area of the vertical line of symmetry of the disk, these two antennas do not have a very distinctly different behavior in wave fields which are only slightly disturbed by multipath propagation because of their similarity of the geometries.
  • an antenna according to the invention is combined with another antenna type, as is shown by way of example in FIG. 14.
  • the second signal is coupled out in a known manner on the busbar of the other partial heating field, which results in very good diversity properties.
  • a distinctly asymmetrical arrangement of two antennas according to the invention in a manner that is again symmetrical with respect to the line of symmetry (3) of the disk represents a further advantageous embodiment, which has the advantage of the same continuing networks (16) and is also suitable for diversity due to sufficient decoupling by the relatively large spatial distance of the respective antenna conductors (11) and (12), the two further networks (16) also being the same, with the corresponding advantages in terms of costs and simplified storage.
  • the antenna connection point form the output terminals (18) and (19) of the continuing network (16) to which the antenna line is connected.
  • the continuing network can be implemented exclusively passively and can perform the task of adapting the power of the impedance of the unipole at the decoupling point to the characteristic impedance of the antenna line (20) by means of suitable low-loss transformation elements.
  • this further network is actively implemented to achieve the maximum possible signal-to-noise ratio, so that together with the unipole according to the invention an active antenna results, the input transistor of which is operated on the input side in noise adaptation.
  • the antenna according to the invention is also to be used as a radio reception antenna for the frequency range LMK
  • an LMK structure independent of the heating field can be provided, which is attached in the area of the pane not covered by the heating field and whose decoupling point (29) is advantageously in the proximity of the decoupling point (23) of the antenna according to the invention is attached (FIGS. 6 and 13).
  • the further network is preferably expanded by a separate amplifier with capacitively high-impedance input resistance in known technology for the frequencies of the LMK range and the decoupling point (29) of the LMK structure is connected to the LMK input (27) of the further circuit.
  • the frequency range LMK and the meter wave range are then brought together within the advanced circuit (16) and supplied to the antenna line (20) via a crossover in a known technique.
  • the direct current from the on-board battery (36) is fed to the busbars (62) in the area of the pane edges, with which the heating conductors (2) and (38) are electrically combined, the negative connection of which is usually connected to the vehicle body via the connection (64) connected is.
  • This wiring of the heating field by means of the direct current feeds (63) leads, for the frequencies of the meter wave range, on the one hand to a generally undefined alternating current load on the busbars (62) and, on the other hand, to the coupling of interference signals into the heating field, because of the direct voltage of the vehicle units of the on-board battery (36) are sometimes superimposed with significant interference signals whose spectrum extends from LF frequencies to beyond the frequency range of the meter waves.
  • heating field networks (25) which are arranged in the direct current feeds (63) to the heating field, preferably in the vicinity of the connection points on the busbars (62).
  • the suppression of the interference signals superimposed on the on-board accumulator (36) is carried out simply and advantageously in the heating field networks (25) by parallel capacitors (64) connected to ground (FIG. 15) of a capacitance value that is suitable for the frequencies of the meter wave range for realizing a capacitive short circuit .
  • a defined wiring of the busbars is also achieved, with the consequence of defined impedances of the unipole at the decoupling point (23).
  • an element (65) is connected in series in the connection between the capacitor (64) and the connection on the respective busbar (62), which element has a high impedance for the frequencies of the useful band within the meter wave range with low-resistance direct current passage Has series impedance, which means that the AC load on the busbars is sufficiently low.
  • This series element (65) can e.g.
  • the resulting series-connected parallel resonance circuit can be realized by an air coil with high inductance and a sufficient cross-section for the heating currents in the range from 10A to 30A or by connecting a smaller air coil and a capacitor in parallel if the resulting series-connected parallel resonance circuit is dimensioned such that its resonance frequency is approximately in the middle the useful frequency range is within the meter wave range.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antenne für den Empfang von Meterwellen in Kraftfahrzeugscheiben mit metallischem Rahmen (21) in Form eines im wesentlichen vertikalen Unipols (1) im Bereich der vertikalen Scheibenmitte. In der Scheibe befindet sich eine Scheibenheizung mit im wesentlichen horizontalen drahtförmigen Heizleitern (2). Der Unipol besteht aus zwei übereinander angeordneten und unmittelbar benachbarten und galvanisch verbundenen Bereichen (40, 41), wobei der 1. Bereich (40) im Bereich des Heizfeldes und der 2. Bereich (41) im Bereich außerhalb des Heizfeldes angeordnet ist. Der Unipol (1) ist in jedem der beiden übereinander angeordneten Bereiche aus einem oder mehreren zueinander nahezu parallelen und im wesentlichen vertikalen Antennenleitern (11, 12) gebildet und ist im wesentlichen im Bereich der Scheibenmitte angeordnet. Die vertikalen Antennenleiter (11) kreuzen im 1. Bereich (40) die Heizleiter (2) und sind mit diesen galvanisch verbunden (35). Die vertikalen Leiter (12) sind im 2. Bereich (41) an ihrem einen Ende jeweils mit dem am Rand des Heizfeldes sich befindenden Heizleiter (38) elektrisch niederohmig verbunden und an ihrem anderen Ende durch einen zusammenführenden Antennenleiter (10) niederohmig auf einen gemeinsamen Anschlußpunkt (8) geführt. Von diesem führt ein Antennenleiter (22) im wesentlichen parallel zu den Rahmenkanten zum Auskoppelpunkt (23) in der Nähe des Rahmens (21). Dort ist eine weiterführende Schaltung (16) vorhanden, an deren Ausgang die Antennenleitung angeschlossen ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Antenne für den Empfang von Meterwellen in Kraftfahrzeugscheiben mit meatllischem Rahmen in Form eines im wesentlichen vertikalen Unipols im Bereich der vertikalen Scheibenmitte.
  • Mit Antennenstrukturen in Fahrzeugscheiben ist es bekanntlich möglich, alle Wellenbereich (z.B. LMK- und UKW-Rundfunk) mit guter Leistungsfähigkeit zu empfangen. Vorteilhaft ist dabei, daß die Antenne durch die Integration in die Fahrzeugkarosserie fahrzeugspezifischen Forderungen wie mechanischer Robustheit, hoher Lebensdauer, einfacher Montagemöglichkeit und Vermeidung unnötiger Luftverwirbelung viel besser entspricht als die Standard-Stabantenne.
  • Die Erfindung geht aus von einer Antenne mit sehr guter Eignung für Frequenzen des UKW-Bereichs, wie sie aus P 2136 759 bekannt ist. Diese Antenne verwendet einen Unipol in einem metallischen Rahmen, der z.B. durch den Rahmen einer Fahrzeugscheibe gebildet wird, wobei der Unipol in dieser speziellen Anwendung auf die darin befindlichen Glasscheibe aufgebracht ist. Eine derartige Antenne weist sowohl für horizontal polarisierte Wellen wie auch für vertikal oder zircular polarisierte Wellen hervorragende Empfangseigenschaften auf und liefert bei erfindungsgemäßer Ausführung mittlere Signalpegel, die denen einer passiven Teleskopantenne, wie sie für Fahrzeuge gebräuchlich ist, nahezu gleichwertig sind.
  • Eine Überschneidung des Unipols mit anderen leitfähigen Strukturen in der Scheibe, z.B. mit Heizungsstrukturen, wie sie in der Regel in Fahrzeugheckscheiben moderner Fahrzeuge vorhanden sind, ist für eine Antenne nach P 2136 759 jedoch nicht zulässig. Folglich kann eine Antenne nach P 2136 759 nicht in Fahrzeugen verwendet werden, bei denen ein erheblicher Teil der Scheibenfläche durch die Heizdrähte der Scheibenheizung bedeckt ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Antenne der gattungsgemäßen Art ein Heizfeld üblicher Ausführungsform mit horizontalen Heizleitern einzubringen derart, daß die Antenne unabhängig von der Polarisation des Empfangsfeldes der Meterwellen im Empfänger eine große Empfindlichkeit erzielt.
  • Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Antenne durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen in den hervorragenden Empfangsleistungen der so gebildeten Antenne für horizontal und für vertikal oder zirkular polarisierte Wellen im Meterwellenbereich bei gleichzeitig weitgehend unkritischer Dimensionierung bezüglich der erforderlichen Zahl der Ahtennenleiter, ihres Abstandes untereinander sowie der gesamtene Höhe der Struktur. Unter Gesichtspunkten der technologischen Anforderungen ist besonders vorteilhaft, daß für die Realisierung der Antennenleiter und der Heizleiter jeweils die gleiche Technologie angewandt wird, wobei beide Leitertypen im gleichen Arbeitsvorgang beim Siebdruckverfahren auf die Scheibe bzw. bei eingelegten Drähten zwischen die Schichten einer Verbundglasscheibe auf- bzw. eingebracht werden können. Diese Aspekte sind die Voraussetzung für eine äußerst kostengünstige Realisierung. Die galvanische Verbindung von Antennenleitern und Heizleitern besitzt darüberhinaus bei aufgedruckten Leitern den Vorteil, daß beim Galvanisiervorgang keine weitere Kontaktierung erforderlich ist, wie es im Unterschied dazu bei Antennen ohne galvanische Verbindung erforderlich ist.
  • Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der angegebenen Zeichnungen dargestellt und näher beschrieben.
  • Im einzelnen zeigt:
    • Fig. 1: Antenne nach der Erfindung mit 5 vertikalen Antennen im 1. Bereich und 3 vertikalen Antennenleitern im 2. Bereich, unsymmetrisch zur Scheibenmitte angeordnet und mit kleinem Abstand zum Rahmen angeordnetem weiterführenden Antennenleiter
    • Fig. 2: Äquipotentiallinien in der beheizten Scheibe und Kennzeichnung des Bereichs, in dem die Antennenleiter (11) und (12) anzuordnen sind
    • Fig. 3: Antenne nach der Erfindung mit nur jeweils 1 Antennenleiter im 1. und 2. Bereich und dem Auskoppelpunkt auf der Symmetrielinie der Scheibe in der Nähe des Rahmens.
    • Fig. 4: Exemplarische Kennzeichnung der bevorzugt wirkenden Empfangszone des Unipols nach Fig. 3
    • Fig. 5: Fahrzeugscheibe mit 2 erfindungsgemäßen Antennen und einem unterteilten Heizfeld
    • Fig. 6: Erfindungsgemäße Antenne mit jeweils 2 und parallel im Abstand (56) geführten Antennenleitern und mit einer separaten LMK-Empfangsstruktur (24)
    • Fig. 7: Exemplarische Kennzeichnung der bevorzugt wirkenden Empfangszone des Unipols nach Fig. 6
    • Fig. 8: Detail aus Fig.6 zur Kennzeichnung der Aufteilung der Heizströme für den Heizleiter (38)
    • Fig. 9: Ersatzschaltbild der Fig.8
    • Fig. 10: Ersatzschaltbild
    • Fig. 11: Vermeidung der Aufteilung des Heizstroms durch kapazitive Verbindungen im zusammenführenden Antennenleiter
    • Fig. 12: Vermeidung der Aufteilung des Heizstroms durch kapazitive Verbindungen zwischen Antennenleitern (12) und dem Heizleiter (38)
    • Fig. 13: Antenne nach der Erfindung mit einem in großem Abstand vom Rahmen parallel geführtem weiterführenden Antennenleiter und separater LMK-Struktur
    • Fig. 14: Antenne nach der Erfindung, für Diversitysysteme um eine zweite Antenne mit dem Auskoppelpunkt (61) erweitert.
    • Fig. 15: Vorteilhafte Ausführungen der Heizfeldnetzwerke
  • Fig.1 zeigt die grundsätzliche Anordnung einer erfindungsgemäßen Antenne. Der metallische Rahmen (21), der die Karosserie des Fahrzeugs darstellt, umschließt eine Fahrzeugscheibe (34), auf der eine Struktur von horizontalen Heizleitern (2), wobei der Heizleiter, der an der Grenze zwischem dem 1.Bereich (40) und dem 2.Bereich (41) angeordnet ist, die Bezeichnung (38) trägt. Diese horizontalen Heizleiter sind bei modernen Fahrzeugen entweder im Siebdruckverfahren auf die Oberfläche der Fahrzeugscheibe aufgedruckt und anschließend galvanisch verstärkt um einen für die Heizzwecke erforderlichen niederohmigen Widerstandwert zu erreichen oder, bei Fahrzeugscheiben aus Zweischeiben-Verbundglas, zwischen die beiden Glasscheiben, z.B. in Form von Wolframdrähten, eingelegt.
  • In beiden Fällen sind die Heizleiter (2) drahtförmig. Die vom Heizfeld bedeckte Fläche einer Fahrzeugscheibe ist dabei in der Regel groß, so daß oberhalb und unterhalb des Heizfelds nur vergleichsweise schmale Streifen frei bleiben, deren Abmessungen die Realisierung von Antennen für den Meterwellenbereich mit den in P 2136 759 angegebenen guten Eigenschaften nicht zulassen.
  • Entsprechend Fig. 1 überdecken sich bei einer erfindungsgemäßen Antenne die Antennenleiter (11) mit den horizontalen Heizleitern (2) bzw. (38) in der dargestellten Weise im 1.Bereich (40) mit der horizontalen Abmessung (4) und der vertikalen Abmessung (6), wobei (7) die vertikale Abmessung des Heizfeldes ist. Wesentlich für eine Antenne nach der Erfindung im 1.Bereich (40) ist u.a., daß an den Kreuzungspunkten (35) zwischen den horizontalen Heizleitern (2) und den Antennenleitern (11) eine galvanische Verbindung vorhanden ist.
  • Im Falle von auf die Scheibe aufgedruckten Heizleitern (2) ergibt sich die galvanische Verbindung zwischen den Antennenleitern (11) und Antennenleitern (12) automatisch und stellt sogar die Voraussetzung für eine kostengünstige Fertigung dar, da die isolierte Kreuzung von aufgedruckten Leitern technologisch wesentlich schwieriger zu realisieren ist.
  • Im Falle von zwischen die Einzelscheiben einer Verbundglasscheibe eingelegten Heizleitern (2) und Antennenleitern (11) und (12) sowie (10) und (22) ergibt sich der galvanische Kontakt zwischen diesen Leitern beim Verkleben der beiden Einzelscheiben durch die zwischengelegte Kunststoffolie bei hoher Temperatur ebenfalls, wenn die beiden Leitertypen bei der Vorbereitung auf die gleiche Seite der Kunststoffolie aufgelegt werden. Hierbei ist es für eine erfindungsgemäße Antenne nicht unbedingt erforderlich, daß an jedem der Überkreuzungspunkte ein galvanischer Kontakt zu Stande kommt, da der Abstand der Heizleiter bei derartigen Scheiben so gering ist (ca. 5mm), daß eine wesentlich größere Zahl zon Kreuzungspunkten existiert und auch ohne einen überall an den Kreuzungspunkten vorhandenen galvanischen Kontakt die kapazitive Verkopplung von Heizleitern und Antennenleitern (11) für die Frequenzen des Meterwellenbereichs elektrisch die gleich Wirkung besitzt.
  • Im Hinblich auf die Auswahl der Struktur der Antennenleiter ergeben sich für eine erfindungsgemäße Antenne unter Fertigungsgesichtspunkten kaum Einschränkungen. So können auch komplizierte Leiterstrukturen sowie Querschnitts- und damit Widerstandänderungen der Leiter durch ein entsprechendes Sieb ohne Mehrkosten und im gleichen Arbeitsgang, in dem auch die Heizleiter aufgedruckt werden, realisiert werden. Einschränkungen bestehen speziell jedoch bezüglich der dünnsten Leiterbreite, die ohne Risiko der Unterbrechnung realisiert werden kann. Daher sind aufgedruckte Strukturen gut sichtbar und daher optisch auffällig. Ein wesentlcher Nebenaspekt für die Auswahl der Anordnung der Antennenleiter besteht daher in der Berücksichtigung auch von stilistischen Gesichtspunkten, wodurch die Verwendung nicht unnötig vieler Antennenleiter für eine erfindungsgemäße Antenne nahegelegt ist.
  • Für zwischen die Einzelscheiben einer Verbundglasscheibe eingelegte Heizleiter und Antennenleitern werden sehr dünne Wolframdrähte oder Kupferdrähte verwendet, die nahezu unsichtbar sind. Folglich sind bei der Auswahl der Antennenleiteranordnung stilistische Aspekte von wesentlich geringerer Bedeutung als bei aufgedruckten Leiter. Im Gegensatz dazu erhöht jeder weitere einzubringende Leiter die Fertigungskosten, da im wesentlchen jeder Leiter der Antennenstruktur einzeln auf die Kunststoffolie aufgelegt werden muß. Daher ist auch bei derartigen Fahrzeugscheiben für eine erfindungsgemäße Antenne die Verwendung einer möglichst geringen Zahl von Antennenleitern mit möglichst klarer Anordnung anzustreben.
  • Unter dem Gesichtspunkt der Beheizung der Scheibe stellen diese vertikalen Antennenleiter (11) unerwünschte Nebenschlüsse dar, über die Ausgleichsströme zwischen den einzelnen horizontalen Heizleitern (2) fließen können, wodurch die Abtaueigenschaften der Heizscheibe in unerwünschter Weise verändert werden. Bei einer Antenne nach der Erfindung wird dies dadurch vermieden, daß die Antennenleiter (11) die horizontalen Heizleitern (2) in einer Weise kreuzen, daß die einzelnen Kreuzungspunkte jeweils auf einem der Antennenleiter (11) und den geschnittenen horizontalen Heizleitern (2) auf Äquipotentiallinien (37) bezüglich der Gleichspannungen der beheizten Scheibe entsprechend Fig.2 liegen, so daß keine Ausgleichsströme im Antennenleiter (11) fließen.
  • Entsprechend Fig.2 stellt offensichtlich z.B. die Symmetrielinie (3) der Scheibe eine derartige Äquipotentiallinie dar, längs derer genau die halbe Spannung des Bordakkumulators (36) bei eingeschalteter Heizung gegenüber dem Rahmen vorhanden ist. Weitere Äquipotentiallinien (37) zeigt Fig.2. Offensichtlich sind die Äquipotentiallinien untereinander nicht exakt parallel, wobei die Abweichung von der Parallelität bezogen auf die Äquipotentiallinie in der Scheibenmitte zum Rand der Scheibe hin größer ist und dies um so mehr, je ausgeprägter die Trapezform der Scheibe im Vergleich zu einem Rechteck ist. Sind die Antennenleiter (11) folglich ausschließlich in einem ausreichend schmalen Bereich um die vertikale Symmetrielinie der Scheibe (3) angeordnet, so kann als gute Annäherung an die Äquipotentiallinien die parallele Anordnung der Antennenleiter (11) verwendet werden.
  • Für eine erfindungsgemäße Antenne ist das eine Ende der Antennenleiter (11) jeweils galvanisch mit dem den Abschluß des Heizfeldes bildenden horizontalen Heizleiter (38) verbunden, so daß der 1.Bereich (40) und der 2.Bereich (41) unmittelbar benachbart sind. Von diesem horizontalen Heizleiter (38) ausgehend kreuzt jeder der Antennenleiter (11) mindestens noch einen weiteren Heizleiter (2), im Beispiel der Fig.1 werden 6 von insgesamt 9 horizontalen Heizleitern (2) bzw. (38) gekreuzt.
  • Die Zahl der Antennenleiter (12) im 2.Bereich (41) kann grundsätzlich von der Zahl der Antennenleiter (11) im 1.Bereich (40) verschieden sein, wie dies Fig.1 zeigt, bei der 3 Antennenleiter (12) vorhanden sind. Diese beginnen am den Rand des Heizfeldes bildenden Heizleiter (38), mit dem sie galvanisch verbunden sind, und enden an dem zusammenführenden Antennenleiter (10), mit dem sie für die Frequenzen des Nutzfrequenzbandes innerhalb des Meterwellenbereichs niederohmig verbunden sind.
  • Entsprechend dem Kennzeichen des 1.Anspruchs sind sämtliche Antennenleiter (11) und (12) für eine erfindungsgemäße Antenne in einem zur Symmetrielinie (3) der Scheibe symmetrischen Bereich (42) der halben mittleren Scheibenbreite (5) angeordnet (Fig.2).
  • Die Beurteilung der Leistungsfähigkeit der jeweiligen erfindungsgemäßen Antenne bei Variation der Anordnung und der Zahl der Antennenleiter (11) und (12) erfolgt in der Praxis mit bekannten statistisch auswertenden rechnergestützten Meßverfahren, die den Antennenausgangspegel mit Hilfe eines Meßempfängers ermitteln, und bei denen durch Testfahrten in jeweils typischen Empfangsfeldern mit der jeweils zu untersuchenden Frequenz und Polarisation der einfallenden Welle die mittleren Signalpegel und die Pegelstatistiken der Testantenne im Vergleich zu einer Referenzantenne ermittelt werden.
  • Derartige Messungen zeigen, daß erfindungsgemäße Antennen bei der Veränderung der Anordnung und der Zahl der Antennenleiter nur in gutmütiger Weise ihre Eigenschaften verändern.
  • Die einfachste Anordnung der Antennenleiter für eine erfindungsgemäße Antenne besteht in jeweils einem einzigen vertikalen Leiter (11) im 1.Bereich und (12) im 2.Bereich, die unmittelbar ineinander übergehen. Der zusammenführende Antennenleiter (10) entartet in diesem speziellen Fall zum Anschlußpunkt (8), von dem aus der weiterführende Antennenleiter (22) im wesentlichen parallel zu den beiden Schmalseiten des Rahmens, also längs der Symmetrielinie (3) bis in die Nähe des Rahmens zum Auskoppelpunkt (23) führt und die unmittelbare Fortsetzung des Antennenleiters (12) darstellt (Fig.3).
  • Im folgenden wird die Funktion einer derartigen erfindungsgemäßen Antenne exemplarisch anhand von Fig.3 beschrieben. Bekanntlich ist die vom leitenden Rahmen (21) umschlossene Scheibenöffnung angenähert als Schlitzstrahler aufzufassen, der optimal durch eine Welle mit in Richtung der vertikalen Symmetrielinie (3) der Scheibe orientiertem elektrischen Feldstärkevektor angeregt wird. Bei Frequenzen, bei denen die Scheibenbreite etwa einer halben Wellenlänge entspricht, wie dies bei heutigen PKW's in der Regel in der Mitte des Frequenzbereich der Meterwellen der Fall ist, ergibt sich zusätzlich eine resonanzartige Überhöhung der elektrischen Felder in Scheibenmitte. Im Falle der Fahrzeugscheiben mit Heizfeld ist diese Resonanz im Vergleich zu Scheiben ohne Heizfeld stärker bedämpft und entsprechend breitbandiger, da die Heizleiter unvermeidlich an das hochfrequente Feld innerhalb des Rahmens angekoppelt sind und sich hierdurch erhebliche Verluste für das hochfrequente Feld ergeben, da die Heizleiter entsprechend ihrer Aufgabenstellung bereits für Gleichstrom einen erheblichen ohmschen Längswiderstand besitzen und mit steigender Frequenz die elektrische Leitfähigkeit sowohl heutiger aufgedruckter Heizleiter wie auch die eingelegten Drähte weiter abnimmt.
  • Sowohl bei horizontal als auch bei vertikal und zirkular polarisiertem Empfangsfeld sind wegen der im Fahrzeug geneigten Scheibe Feldkomponenten in Richtung der Symmetrielinie (3) vorhanden, die die Scheibenöffnung elektrisch anregen. Der Unipol, der bei einer erfindungsgemäßen Antenne aus den Abschnitten (11) und (12) besteht, ist daher stark an das Empfangsfeld angekoppelt. Die Ankopplung ist maximal, wenn dieser Antennenleiter in der Symmetrielinie der Scheibe angeordnet ist, weil auf Grund des Kurzschlußes des elektrischen Feldes durch die seitlichen Rahmenteile sich zwangsweise eine symmetrische Verteilung der elektrischen Feldstärke mit einem Maximum in der Scheibenmitte einstellt. Auf Grund der bekannten und in erster Annäherung sinusförmigen Charakteristik der Feldstärkeverteilung nimmt jedoch das aus dem Unipol ausgekoppelte Signal anfang nur wenig, mit zunehmender Annäherung an den Scheibenrand dann jedoch schnell ab, wenn dieser unsymmetrisch angebracht wird. Mit zunehmender Entfernung des Unipols von der Symmetrielinie (3) der Scheibe werden infolgedessen die Empfangsleistungen schlechter, so daß man vorzugsweise bei einer erfindungsgemäßen Antenne diesen Unipol im zentralen Bereich der Scheibe anordnen wird.
  • Es kann jedoch auch erforderlich und sinnvoll sein, den Unipol unsymmetrisch zur Symmetrielinie (3) in der Scheibe anzuordnen. So können stilistische Gesichtspunkte dies erforderlich machen oder auch die Notwendigkeit, mehrere erfindungsgemäße Antennen mit unterschiedlichem Empfangsverhalten z.B. für Antennendiversitysysteme oder für verschiedene Teilfrequenzbereiche des Meterwellenbereichs in einer Fahrzeugscheibe zu realisieren. In derartigen Fällen kann bei einer erfindungsgemäßen Antenne ohne Verlust der wesentlichen Eigenschaften der Antenne der Unipol bis an den Rand des Bereichs (42) gerückt werden, der entsprechend dem Kennzeichen des 1.Anspruchs symmetrisch zur Symmetrielinie der Scheibe angeordnet ist und dessen Breite so groß wie die Hälfte der mittleren Scheibenbreite ist.
  • Auf Grund der galvanischen und damit auch für die Frequenzen des Meterwellenbereichs wirksamen Verbindung zwischen Antennenleiter (11) und den von ihm gekreuzten Heizleitern (38) und (2) sind an der Auskopplung des elektrischen Feldes bei einer erfindungsgemäßen Antenne die Heizleiter (38) und (2) mitbeteiligt. Gegenüber der Umgebung stellt jeder der Leiter in der Scheibe eine Leitung mit einem gegenüber üblichen Koaxialleitungen hochohmigen Wellenwiderstand und hohen Verlusten dar. Mit zunehmender Entfernung vom Auskoppelpunkt (23) steigt daher das Ausmaß der Entkopplung schnell an, so daß die höchsten Beiträge zum Empfangssignal aus der näheren Umgebung des Auskoppelpunkts (23) stammen.
  • Fig.4 hebt exemplarisch den besonders wirksamen Teil der gesamten Leiterstruktur der Fig.3 hervor, um diese Eigenschaft der Entkopplung zu verdeutlichen. Diese mit der Entfernung vom Auskoppelpunkt (23) zunehmende Entkopplung macht das gutmütige Verhalten einer erfindungsgemäßen Antenne bezüglich Veränderungen der Zahl der Antennenleiter und der Geometrie verständlich, wenn diese Änderungen in ausreichendem Abstand vom Auskoppelpunkt durchgeführt werden.
  • So ergeben sich z.B. nur geringfügige und für die Praxis unbedeutende Verschlechterungen im Empfangsverhalten, wenn der Antennenleiter (11) nicht mehr, wie in Fig.3 gezeigt, sämtliche 9 Heizleiter (2) bzw. (38) des Heizfelds kreuzt, sondern z.B., wie in Fig.5 dargestellt, nur die 5 Heizleiter eines Teilheizfeldes kreuzt. Die guten Empfangsleistungen einer erfindungsgemäßen Antenne bleiben im wesentlichen erhalten, solange noch wenigstens zwei Heizleiter gekreuzt werden. Vorzugsweise wird man jedoch die Zahl der gekreuzten Heizleiter größer als 2 wählen, da in der Regel hierdurch keine andersartigen Nachteile auftreten und die Empfangseigenschaften tendenziell besser werden. Auch stilistische Aspekte legen es nahe, entsprechend der Darstellung aus Fig.3 die Länge (6) des Antennenleiters (11) ebenso groß zu wählen wie die Höhe der beheizten Fläche (7), wenn nicht z.B. die Erfordernis, weitere unabhängige Antennen in der Scheibe zu realisieren, gegeben ist.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Antenne besteht des weiteren darin, jeweils zwei oder mehr Antennenleiter (11) und (12) im 1. und 2.Bereich zu verwenden. Hierdurch kann die bevorzugt für den Empfang wirksame Zone verbreitert werden, wie im folgenden an Hand von Fig.6 und Fig.7 erläutert werden wird.
  • In Fig.6 sind jeweils zwei Antennenleiter (11) und (12) im 1. und 2. Bereich nahezu parallel geführt, wobei aus optischen Gründen die Antennenleiter (11) und (12) wieder unmittelbar ineinander übergehen. Der Abstand (56) zwischen den beiden Antennenleitern ist dabei vorteilhaft im Bereich zwischen 1/30 und 1/10 der mittleren Betriebswellenlänge zu wählen.
  • Fig.7 zeigt exemplarisch den bei der Unipolstruktur nach Fig.6 bevorzugt für den Empfang beitragenden Bereich. Wird (56) im Bereich zwischen 1/30 und 1/10 der Betriebswellenlänge gewählt, so ergibt sich eine besonders effiziente Verbreiterung der bevorzugt wirksamen Empfangszone. Wählt man den Abstand (56) kleiner als oben angegeben, so ist die Wirkung nahezu mit der eines einzelnen Antennenleiters identisch, wählt man den Abstand (56) größer als oben angegeben, so ergibt sich dadurch kein weiterer Vorteil. Soll die Strukturbreite (4) bzw. (9) größer als 1/10 der Betriebswellenlänge, so empfiehlt sich die Verwendung weiterer Antennenleiter.
  • Eine Struktur nach Fig.6 liefert wegen der breiteren, bevorzugt wirkenden Empfangszone nochmals etwas bessere Empfangsleistungen als die Struktur nach Fig.3. Gleichzeitig besitzt sie den weiteren Vorteil, daß bei einer Unterbrechung eines der beiden Leiterzüge die Empfangsleistung zwar zurück geht, jedoch nur in einem in der Praxis kaum bemerkbaren Ausmaß, während bei einer Struktur nach Fig.3 bei einer Unterbrechung speziell im Bereich des Antennenleiters (12) der Empfang entscheidend schlechter wird. Die Gefahr einer Leiterunterbrechung ist dabei speziell bei Scheiben mit aufgedruckten Leitern gegeben, da diese Leiter vergleichsweise schnell beschädigt werden können.
  • Die Verwendung von jeweils mehr als zwei Antennenleitern (11) und (12) für eine erfindungsgemäße Antenne ist in keinem Fall schädlich, allerdings wird auf Grund der oben beschriebenen Entkopplung der Effekt einer Steigerung der Empfangsleistung um so geringer, je weiter die neu eingeführten Antennenleiter vom Auskoppelpunkt (23) entfernt sind. Als obere Grenze für einen sinnvoll gestalteten Unipol für eine erfindungsgemäße Antenne kann daher der Bereich (42) angegeben werden, innerhalb dessen die Leiter (11) und (12) anzuordnen sind.
  • Die niederohmige Verbindung der Antennenleiter (12) durch den zusammenführenden Antennenleiter (10) erfolgt im einfachsten Fall durch eine galvanische Verbindung.
  • Eine derartige galvanische Verbindung durch den zusammenführenden Antennenleiter (10) führt zu einem Nebenschluß für den Heizstrom durch die Antennenleiter (12) in Kombination mit dem zusammenführenden Antennenleiter (10). Besonders betroffen ist auf Grund der räumlichen Nähe der Strom im Heizleiter (38). Für diesen Heizleiter (38) wird im folgenden die Situation anhand von Fig.8 näher erläutert, die einen Ausschnitt aus Fig.1 für den Bereich der Scheibenmitte in der Nähe des Heizleiter (38) darstellt.
  • An der Verzweigungsstelle (45) teilt sich der Heizstrom (46) auf in den Anteil (47) und (48), wobei deren Verhältnis in bekannter Weise von den ohmschen Teilwiderständen (53) und (54) auf den beiden Strompfaden zwischen der Verzweigungstelle (45) und der Zusammenführungsstelle (50) bestimmt wird, wie dies die elektrische Ersatzschaltung für die Stromverzweigung in Fig.9 zeigt. Bei gleicher spezifischer Leitfähigkeit von Antennenleiter (12) und Heizleiter (38) ist der jeweilige Teilwiderstand der jeweiligen Weglänge zwischen (45) und (50) proportional. Auf Grund der Tatsache, daß in der Symmetrielinie der Struktur eine Äquipotentiallinie liegt, ist der Strom (49) in Fig.8 grundsätzlich Null und muß daher im weiteren nicht mehr betrachtet werden.
  • Im folgenden soll die Auswirkung der Länge der Strompfade auf das Verhältnis der Ströme (47) und (48) und auf die Heizleistung zwischen den Punkten (45) und (50) näherungsweise betrachtet werden. Dabei soll der Einfachheit wegen von der Geometrie der Fig.8 ausgegangen werden, bei der die Antennenleiter (12) untereinander exakt parallel und jeweils exakt gleich lang sind, so daß der zusammenführende Antennenleiter (10) die gleich Länge aufweist wie der Abstand zwischen (45) und (50). Bei der in Fig.8 dargestellten Anordnung ergibt sich unter diesen Voraussetzungen ein Wegunterschied für die beiden Strompfade entsprechend der doppelten Länge (52) der Antennenleiter (12). Außerdem soll davon ausgegangen werden, daß die Einführung des Strompfads über den Antennenleiter (12) und den zusammenführenden Antennenleiter (10) den Gesamtstrom (46) nicht verändert. Die folgenden Überlegungen können sinngemäß auf abweichende geometrische Anordnungen übertragen werden.
  • Für eine sehr geringe Länge (52) der Antennenleiter (12), also für unmittelbar benachbarten Heizleiter (38) und zusammenführenden Antennenleiter (10), sind die beiden ohmschen Widerstände (53) und (54) gleich groß und ebenso die beiden Ströme (47) und (48). Der Gesamtwiderstand zwischen den Punkten (45) und (50) ist demnach halb so groß wie der Widerstand, der bei Abwesenheit der Antennenleiter (12) und des zusammenführenden Antennenleiters (10) wirksam wäre, wenn keine Querschnittsanpassung der beiden Leiter im betrachteten Bereich erfolgt. Die Erwärmung der Scheibe zwischen den Punkten (45) und (50) ist bei geringem Abstand zwischen Antennenleiter (12) und zusammenführendem Antennenleiter (10) wegen der Proportionalität der umgesetzten Wirkleistung zum gesamten Widerstand (55), der sich aus der Parallelschaltung von (53) und (54) ergibt, ebenfalls nur halb so groß wie bei Abwesenheit der Antennenleiter (12) und des zusammenführenden Antennenleiters (10). Bei einer derartigen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Antenne ist demzufolge im Bereich zwischen den Punkten (45) und (50) ein vom übrigen Bereich des Heizfelds abweichendes Abtauverhalten vorhanden. Vorteilhafter für eine erfindungsgemäße Antenne wird deshalb der Leiterquerschnitt des Leiters (38) zwischen den Punkten (45) und (50) sowie des zusammenführenden Antennenleiters (10) halbiert, eine Maßnahme, die bei im Siebdruckverfahren aufgedruckten Leitern durch eine entsprechende Ausführung des Siebes einfach möglich ist.
  • Ist die Länge (52) der Antennenleiter (12) nicht mehr so klein, daß die Scheibe im Bereich zwischen den Punkten (45) und (50) wie durch einen einzigen Leiter aufgeheizt wird, so sind die Zusammenhänge komplizierter. In der Regel wird man daran interessiert sein, die Erwärmung der Scheibe auf den Bereich um den Heizleiter (38) zu beschränken und folglich eine Dimensionierung anstreben, bei der die über die Antennenleiter (12) und den zusammenführenden Antennenleiter (10) umgesetzte Wärme gering bleibt. Dieses Ziel kann durch eine entsprechende Wahl der Querschnitte der Antennenleiter (12) und des zusammenführenden Antennenleiters (10) zum einen und des Abschnitts des Heizleiters (38) zwischen den Punkten (45) und (50) zum anderen für eine erfindungsgemäße Antenne erreicht werden.
  • Eine allgemeine Analyse führt zu dem Ergebnis, daß bezüglich der Werte der Widerstände (54)=R1 und (53)=R2 jeweils bezogen auf den Widerstandwert (55)=R, der sich bei standardmäßig ausgeführten Heizleitern, also ohne die Antennenleiter (12) und den zusammenführenden Antennenleiter (10) zwischen den Punkten (45) und (50) ergäbe, folgende Wertekombinationen zum erwünschten Verhalten führen: Tabelle 1
    R1/R= 4 == R2/R= 4 R1/R= 4.5 == R2/R= 2.6
    R1/R= 5 == R2/R= 2 R1/R= 6 == R2/R= 1.6
    R1/R= 10 == R2/R= 1.2
  • Für eine vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Antenne wird daher entsprechend dieser Tabelle für eine vorgegebenes Verhältnis R1/R das Verhältnis R2/R durch Wahl eines geeigneten Leiterquerschnitts im Bereich des Antennenleiters (12) zwischen den Punkten (45) und (50), also im Bereich der Strukturbreite (9) festgelegt. So ergibt sich z.B. für Leiterquerschnitte von Antennenleiter (12) und zusammenführenden Antennenleiter (10) gleichartig mit denen für die Heizleiter der Wert von R1/R=5 dann, wenn der Abstand (52) des zusammenführenden Antennenleiter (10) zum nächstliegenden und galvanisch verbundenen HL (38) 2 mal so groß ist wie die Strukturbreite (9) im 2.Bereich (41). Um unter diesen Bedingungen auch im Bereich der Strukturbreite (9) die gleich Heizleistung pro Längeneinheit umzusetzen wie im übrigen Bereich des Heizfeldes muß entsprechend der Tabelle der Gleichstromwiderstand verdoppelt werden, was vorteilhaft durch eine Reduktion des Querschnitts auf die Hälfte erreicht wird.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Antenne ohne Querschnittsanpassung ist dann möglich, wenn in der speziellen Fahrzeugscheibe der zur Verfügung stehende Streifen zwischen Heizleiter (38) und Rahmen so groß ist, daß die Länge (52) der Antennenleiter (12) groß gegen die Breite (9) der Struktur im 2.Bereich (41) gewählt ist. In diesem Fall ist der ohmsche Widerstand (54) so groß im Vergleich zum ohmschen Widerstand (53), so daß der Strom (47) nahezu dem Strom (46) entspricht und der Strom (48) vernachlässigbar klein ist. Dies entspricht in der obigen Tabelle sehr hohen Werten von R1/R, für die sich R2/R asymptotisch dem Wert "1" nähert.
  • Aus diesen Gründen ist es für erfindungsgemäße Antenne vorteilhaft, den zusammenführenden Antennenleiter (10) möglichst in der Nähe des Rahmens anzuordnen, weil auf diese Weise die Beeinflussung des Gleichstromflusses und damit der Verteilung der Heizleistung auf der Scheibe am günstigsten ist. Aus optischen Gründen ist es des weiteren vorteilhaft, den zusammenführenden Antennenleiter (10) parallel zu den Heizleitern (2) bzw. zur entsprechenden Rahmenkante, also horizontal anzuordnen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Antenne werden die oben erläuterten Probleme dadurch vermieden, daß wie galvanische Verbindung der Antennenleiter (12) durch den zusammenführenden Antennenleiter (10) durch eine Verbindung ersetzt wird, die keinen Gleichstromdurchgang besitzt, jedoch für die Frequenzen des Nutzbandes innerhalb des Frequenzbereichs der Meterwellen eine ausreichend niederohmige Verbindung bewirkt. Dies kann entsprechend Fig.11 durch auf die Scheibe aufgebrachte Kondensatoren (58), z.B. durch aufgelötete Chipkondensatoren, entsprechenden Kapazitätswertes erreicht werden.
  • Elektrisch äquivalentes Verhalten einer erfindungsgemäßen Antenne ohne Beeinflußung der Heizströme durch die Struktur der Antennenleiter (12) im 2.Bereich kann im weiteren ebenfalls dadurch erreciht werden, daß die galvanische Verbindung zwischen dem 1.Bereich und dem 2.Bereich durch eine Verbindung ersetzt wird, die keinen Gleichstromdurchgang besitzt, jedoch für die Frequenzen des Nutzbandes innerhalb des Frequenzbereichs der Meterwellen eine ausreichend niederohmige Verbindung bewirkt. Dies kann entsprechend Fig.12 in gleicher Weise wie in Fig.11 durch auf die Scheibe aufgebrachte Kondensatoren (58) entsprechenden Kapazitätswertes erreicht werden.
  • Im folgenden werden vorteilhafte Ausgestaltungen des weiterführenden Antennenleiters (22) für erfindungsgemäße Antenne erläutert.
  • Der gemeinsame Anschlußpunkt (8) auf dem zusammenführenden Antennenleiter (10) liegt bei einer erfindungsgemäßen Antenne immer im Bereich (42) der Scheibe, also in einem Bereich symmetrisch um die Symmetrielinie (3) und der mit einer Breite entsprechenden der Hälfte der mittleren Scheibenbreite (5). Aus Symmetriegründen empfiehlt sich jedoch vorrangig eine insgesamt symmetrische Struktur mit der Folge, daß in der Regel auch der Anschlußpunkt (8) auf der Symmetrielinie (3) angeordnet ist. Kann als Montagepunkt für das weiterführende Netzwerk (16) ebenfalls ein Punkt auf der Symmetrielinie (3) auf oder in der Nähe des Rahmens (21) verwendet werden, so ist es gegebenenfalls noch erforderlich, zwischen dem Anschlußpunkt (8) und dem Auskoppelpunkt (23) in der Nähe des Rahmens eine Verbindung durch den weiterführenden Antennenleiter (22) herzustellen, wobei zweckmäßigerweise der weiterführende Antennenleiter (22) dann ebenfalls längs der Symmetrielinie angeordnet ist. Eine derartige Situation zeigt Fig.3. Liegt der Montagepunkt des weiterführenden Netzwerks (16) nicht auf der Symmetrielinie (3) der Scheibe, so wird man in der Regel den Anschlußpunkt (8) ebenfalls nicht auf der Symmetrielinie (3) der Scheibe anordnen, sondern parallel zur Symmetrielinie der Scheibe versetzen, so daß unter optischen Gesichtspunkten vorteilhaft der weiterführende Antennenleiter (22) ebenfalls parallel zu den beiden seitlichen Rahmenkanten bzw. der Symmetrielinie geführt werden kann.
  • Häufig scheidet jedoch unter fahrzeugspezifischen Aspekten ein Montagepunkt für das weiterführende Netzwerk (16) im Bereich des Himmels eines Fahrzeugs auf Grund von Gegebenheiten der Fertigungsreihenfolge oder wegen der schlechten Errreichbarkeit der Komponenten aus. In derartigen Fällen ist es erforderlich, das am Anschlußpunkt (8) verfügbare Empfangssignal unschädlich bezüglich der am Anschlußpunkt (8) erreichten Empfangsleistungen bis in die Nähe des weiterführenden Netzwerks (16) und in die Nähe des Rahmens (21) weiterzuleiten.
  • Diese Aufgabe wird bei einer erfindungsgemäßen Antenne durch den weiterführenden Antennenleiter (22) gelöst, der im allgemeinen Fall aus mehreren unmittelbar ineinanderübergehenden Teilleitern besteht, die aus optischen Gründen vorteilhaft jeweils parallel zu einer der jeweils benachbarten Rahmenkanten geführt wird. Eine typische erfindungsgemäße Anordnung zeigt beispielhaft Fig. 1, bei der das weiterführende Netzwerk (16) im Bereich der linken Seite des Rahmens angebracht ist und der weiterführende Antennenleiter (22) ausgehend vom Anschlußpunkt (8) zunächst längs der Symmetrielinie der Scheibe bis in die Nähe des Rahmens geführt ist, im Knickpunkt (57) abknickt und im weiteren parallel zur oberen Rahmenkante nach rechts bis in die Nähe der rechten oberen Ecke bis zum Auskoppelpunkt (23) geführt ist. Gegebenenfalls können bei entsprechender Lage des weiterführenden Netzwerks (16) auch weitere Knickpunkte (57) erforderlich sein.
  • Die Größe des Abstands (60) aus Fig. 1, in dem der weiterführende Antennenleiter (22) zu der jeweiligen Rahmenkante parallel geführt ist, ist abhängig davon zu wählen, welche Zielsetzung bei einer erfindungsgemäßen Antenne angestrebt wird.
  • Soll z.B. eine Scheibenantenne realisiert werden, deren Verhalten einer Stabantenne bei Polarisationswechsel möglichst nahe kommt, so muß dieser Abstand (60) klein, d.h. im Bereich von ca. 1cm bis 5cm, gewählt werden. Bei dieser Dimensionierung ergibt sich bei gleichen Werten der erregenden Feldstärke zum einem für ein horizontal polarisiertes und zum anderen für ein vertikal polarisiertes Wellenfeld ein erheblicher Pegelanstieg beim Übergang von horizontaler Polarisation auf vertikale oder zirkulare Polarisation in einer ähnlichen Größenordnung wie er von senkrecht am Fahrzeug montierten Stabantennen her bekannt ist. Diese Eigenschaft resultiert aus der Tatsache, daß eine nahezu symmetrisch in Scheibenmitte angeordnete erfindungsgemäße Antenne bezüglich ihres Anschlußpunkts (8) diese Eigenschaft aufweist und ein in kleinem Abstand (60) (Fig. 1) vom Scheibenrand angeordneter weiterführender Antennenleiter (22) näherungsweise den Charakter einer Leitung annimmt, in die nur vernachlässigbar kleine Signale aus dem Empfangsfeld einkoppeln. Daher ist das am Anschlußpunkt (8) vorhandene Polarisationsverhalten im wesentlich auch am Auskoppelpunkt (23) wiederzufinden.
  • Diese ausgeprägte Bevorzugung der vertikalen Feldkomponente ist jedoch nicht immer erwünscht, da hierdurch speziell in Sendernähe vertikal polarisierter Stationen die Anforderungen an das Empfangssystem bezüglich der Intermodulationsfestigkeit besonders groß werden. Häufig ist man daher an einer Antenne interessiert, die unabhängig von der Polarisation für eine einfallende Feldstärke jeweils den gleichen mittleren Antennenpegel liefert. Diesem gewünschten Verhalten nähert sich eine erfindungsgemäße Antenne dann an, wenn der weiterführende Antennenleiter (22) in großem Abstand parallel zu den Rahmenkanten geführt wird, da in diesem Fall der weiterführende Antennenleiter (22) ebenfalls stark vor allem mit einem horizontal polarisierten Feld verkoppelt ist. Eine derartige erfindungsgemäße Antenne zeigt beispielhaft Fig. 13.
  • Ist eine erfindungsgemäße Antenne im wesentlichen nur für den Empfang horizontal polarisierter Wellen vorgesehen, kann der Abstand (60) des weiterführenden Antennenleiters (22) zum Rahmen frei gewählt werden.
  • Für Antennendiversitysysteme sind mehrere Antennen mit möglichst unterschiedlichem Verhalten im Bezug auf Empfangsstörungen erforderlich. Bekanntlich ist es sinnvoll, für derartige Systeme mehrere Antennen in einer einzigen Fahrzeugscheibe zu realisieren.
  • Zwei derartige Diversityantennen können vorteilhaft als erfindungsgemäße Antennen ausgeführt werden, wenn das Heizfeld in der betreffenden Fahrzeugscheibe geteilt ist. Fig. 5 zeigt eine derartige Anordnung, wobei die beiden weiterführenden Netzwerke (16) an nahezu diagonal entgegengesetzten Punkten in der Rahmennähe angebracht sind. Da die für den Empfang wesentlichen Bereiche der beiden Antennen jeweils im Bereich der vertikalen Symmetrielinie der Scheibe angeordnet sind, besitzen diese beiden Antennen in nur gering durch Mehrwegeausbreitung gestörten Wellenfeldern auf Grund ihrer Ähnlichkeit der Geometrien kein sehr ausgeprägt unterschiedliches Verhalten.
  • Häufig kann daher mit unterschiedlichen Antennentypen ein größeres Ausmaß an Empfangsverbesserung durch ein Diversitysystem erreicht werden, wenn eine erfindungsgemäße Antenne mit einem anderen Antennentyp kombiniert wird, wie dies beispielhaft Fig. 14 zeigt. In diesem Fall wird das zweite Signal in bekannter Weise an der Sammelschiene des anderen Teilheizfeldes ausgekoppelt, wodurch sich sehr gute Diversityeigenschaften ergeben.
  • Eine zur Symmetrielinie (3) der Scheibe ausgeprägt unsymmetrische Anordnung von zwei erfindungsgemäßen Antennen in einer insgesamt wieder symmetrischen Weise stellt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform dar, die den Vorteil gleicher weiterführender Netzwerke (16) besitzen und ebenfalls eine gute Diversityeignung auf Grund einer ausreichenden Entkopplung durch die relativ große räumliche Entfernung der jeweiligen Antennenleiter (11) und (12), wobei außerdem die beiden weiterführenden Netzwerke (16) gleich sind mit den entsprechenden Vorteilen bezüglich Kosten und vereinfachter Lagerhaltung.
  • Bei hinreichend großem freien Raum oberhalb oder unterhalb des Heizfeldes können darüberhinaus in bekannter Weise weitere Diversityantennen in der Fahrzeugscheibe mit der erfindungsgemäßen Antenne kombiniert werden.
  • In bekannter Weise ist es erforderlich, die Verbindung zwischen dem Auskoppelpunkt (23) einer erfindungsgemäßen Antenne und der Eingangsklemme (15) des weiterführenden Netzwerks (16) und die Verbindung der anderen Eingangsklemme (17) des weiterführenden Netzwerks durch den Leiter (32) zum Massepunkt (39) auf dem metallischen Rahmen (21) jeweils so kurz wie möglich zu machen. Die Antennenanschlußstelle bilden die Ausgangsklemmen (18) und (19) des weiterführenden Netzwerks (16), an die die Antennenleitung angeschlossen ist. Das weiterführende Netzwerk kann nach bekannten Techniken ausschließlich passiv ausgeführt sein und die Aufgabe einer Leistungsanpassung der Impedanz des Unipols am Auskoppelpunkt an den Wellenwiderstand der Antennenleitung (20) durch geeignete verlustarme Transformationselemente erfüllen.
  • Vorteilhaft wird dieses weiterführende Netzwerk zur Erzielung des maximal möglichen Signal-Rauschabstands jedoch aktiv ausgeführt, so daß sich zusammen mit dem erfindungsgemäßen Unipol eine aktive Antenne ergibt, deren Eingangstransistor eingangsseitg in Rauschanpassung betrieben wird.
  • Soll die erfindungsgemäße Antenne als Rundfunkempfangsantenne auch für den Frequenzbereich LMK verwendet werden, so kann in einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform eine vom Heizfeld unabhängige LMK-Struktur vorgesehen werden, die im vom Heizfeld nicht bedeckten Bereich der Scheibe angebracht ist und deren Auskoppelpunkt (29) vorteilhaft in der Nähe des Auskoppelpunkts (23) der erfindungsgemäßen Antenne angebracht ist (Fig. 6 und Fig.13). Das weiterführende Netzwerk wird in diesem Fall vorzugsweise um einen separaten Verstärker mit kapazitiv hochohmigem Eingangswiderstand in bekannter Technik für die Frequenzen des LMK-Bereichs erweitert und der Auskoppelpunkt (29) der LMK-Struktur mit dem LMK-Eingang (27) der weiterführenden Schaltung verbunden. Über eine Frequenzweiche werden in bekannter Technik dann der Frequenzbereich LMK und der Meterwellenbereich innerhalb der weiterführenden Schaltung (16) zusammengeführt und der Antennenleitung (20) zugeführt.
  • Den Sammelschienen (62) im Bereich der Scheibenränder, mit denen die Heizleiter (2) und (38) elektrisch zusammengefasst sind, wird der Heizgleichstrom aus dem Bordakkumulator (36) zugeführt, dessen Minusanschluß in der Regel über die Verbindung (64) mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Diese Beschaltung des Heizfeldes durch die Gleichstromzuführungen (63) führt für die Frequenzen des Meterwellenbereichs zum einen zu einer in der Regel undefinierten wechselstrommäßigen Belastung der Sammelschienen (62) und zum anderen auch zur Einkopplung von Störsignalen in das Heizfeld, da auf Grund der Fahrzeugaggregate der Gleichspannung des Bordakkumulators (36) teilweise erhebliche Störsignale überlagert sind, deren Spektrum von NF-Frequenzen bis über den Frequenzbereich der Meterwellen hinaus reicht.
  • Beide störenden Einflüsse werden tendenziell durch die beschriebene Entkopplung der bevorzugt wirkenden Empfangszone von den Randbereichen der Fahrzeugscheibe vermindert. Trotzdem wird man im Interesse einer optimalen Funktion von der erfindungsgemäßen Antenne diese störenden Einflüsse durch zusätzliche Maßnahmen vermeiden.
  • Vorteilhaft geschieht dies mit Hilfe der Heizfeldnetzwerke (25), die in die Gleichstromzuführungen (63) zum Heizfeld bevorzugt in der Nähe der Anschlußstellen auf den Sammelschienen (62) angeordnet sind.
  • Die Unterdrückung der dem Bordakkumulator (36) überlagerten Störsignale erfolgt jeweils einfach und vorteilhaft in den Heizfeldnetzwerken (25) durch nach Masse geschaltete Parallelkondensatoren (64) (Fig. 15) eines Kapazitätswerts, der für die Frequenzen des Meterwellenbereichs zur Realisierung eines kapazitiven Kurzschlußs geeignet ist. Auf diese Weise ist ebenfalls eine definierte Beschaltung der Sammelschienen erreicht mit der Folge definierter Impedanzen des Unipols an der Auskoppelstelle (23).
  • Eine derartige kapazitiv niederohmige Belastung der Sammelschienen des Heizfeldes ergibt jedoch, wie Messungen zeigen, häufig ungünstige verfügbare Signalpegel am Auskoppelpunkt (23) einer erfindungsgemäßen Antenne. Daher wird in einer weiteren vorteilhaften Weiterführung der Erfindung in die Verbindung zwischen Kondensator (64) und dem Anschluß auf der jeweiligen Sammelschiene (62) ein Element (65) in Serie geschaltet, das bei niederohmigem Gleichstromdurchgang für die Frequenzen des Nutzbandes innerhalb des Meterwellenbereichs eine hochohmige Serienimpedanz besitzt, wodurch die wechselstrommäßige Belastung der Sammelschienen ausreichend gering wird. Dieses Serienelement (65) kann z.B. durch eine Luftspule hoher Induktivität und für die Heizströme im Bereich von 10A bis 30A ausreichenden Leiter querschnitts oder durch eine Parallelschaltung einer kleineren Luftspule und eines Kondensators realisiert werden, wenn der dadurch entstehende in Serie geschaltete Parallelresonanzkreis so dimensioniert ist, daß seine Resonanzfrequenz etwa in der Mitte des Nutzfrequenzbereichs innerhalb des Meterwellenbereichs liegt.

Claims (27)

1. Antenne für den Empfang von Meterwellen in Kraftfahrzeugscheiben mit metallischem Rahmen in Form eines im wesentlichen vertikalen Unipols im Bereich der vertikalen Scheibenmitte,
dadurch gekennzeichent, daß
eine Scheibenheizung mit im wesentlichen horizontalen drahtförmigen Heizleitern (2) vorhanden ist und der Unipol (1) aus zwei übereinander angeordneten und unmittelbar benachbarten und galvanisch verbundenen Bereichen besteht und der 1.Bereich (40) im Bereich des Heizfeldes und der 2.Bereich (41) im Bereich außerhalb des Heizfelds angeordnet ist und dieser Unipol in jedem der beiden übereinander angeordneten Bereiche aus einem oder mehreren zueinander nahezu parallelen und im wesentlichen vertikalen Antennenleitern (11) und (12) gebildet ist und dieser oder diese Antennenleiter jeweils in einem Bereich (12) von maximal der Hälfte der mittleren Scheibenbreite (5) symmetrisch zur vertikalen Scheibenmitte (3) angeordnet sind und dieser oder diese vertikalen Antennenleiter (11) im 1.Bereich (40) jeweils mindestens zwei der Heizleiter (2) kreuzen und an den Kreuzungspunkten (35) mit den Heizleitern (2) galvanisch verbunden sind und die Höhe dieses 1.Bereiches nicht kleiner ist als 5cm und dieser oder diese vertikalen Antennenleiter (12) im 2.Bereich (41) an ihrem einen Ende jeweils mit dem am Rand des Heizfeldes sich befindenden Heizleiter (38) elektrisch niederohmig für Frequenzen des Nutzfrequenzbereichs verbunden sind und an ihrem anderen Ende durch einen zusammenführenden Antennenleiter (10) elektrisch niederohmig für Frequenzen des Nutzfrequenzbandes verbunden sind und auf dem zusammenführenden Antennenleiter (10) einen gemeinsamen Anschlußpunkt (8) besitzen und von diesem gemeinsamen Anschlußpunkt ein weiterführender Antennenleiter (22) im wesentlichen parallel zu den Rahmenkanten zum Auskoppelpunkt (23) führt und dieser Auskoppelpunkt in der Nähe des Rahmens (21) angeordnet ist und eine weiterführende Schaltung (16) vorhanden ist, die mit der einen Eingangsklemme (15) mit dem Auskoppelpunkt (23) und mit der anderen Eingangsklemme (17) mit dem metallischen, Rahmen (21) über einen Leiter (32) mit dem Massepunkt (39) verbunden ist und deren Ausgangsklemmen (18) und (19) die Antennenanschlußstelle (33) bilden, an die die Antennenleitung (20) angeschlossen ist.
2. Antenne nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die drahtförmigen Heizleiter (2) und die Antennenleiter (11), (12) und (22) in bekannter Weise auf die Oberfläche des Glases der Scheibe aufgedruckt sind.
3. Antenne nach Anspruch 1,
dadurch gekannzeichnet, daß
die drahtförmigen Heizleiter (2) und die Antennenleiter (11), (12) und (22) in bekannter Weise als Drähte zwischen die beiden Scheiben einer Verbundglasscheibe eingelegt sind.
4. Antenne nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zahl der Leiter (11) in 1.Bereich (40) gleich der Zahl der Leiter (12) im 2.Bereich (41) ist und daß die Leiter (11) die unmittelbare Fortsetzung der Leiter (12) darstellen.
5. Antenne nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der zusammenführende Antennenleiter (10) horizontal und parallel zum Rahmen angeordnet ist.
6. Antenne nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
der zusammenführende Antennenleiter (10) in der Nähe des Rahmens angeordnet ist.
7. Antenne nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die elektrisch niederohmige Verbindung durch den zusammenführenden Antennenleiter (10) durch eine galvanische Verbindung erfolgt und der Abstand (52) dieses zusammenführenden Antennenleiters (10) zum nächstliegenden galvanisch verbundenen Heizleiter (38) wesentlich größer ist als die Strukturbreite (9) im 2.Bereich (41).
8. Antenne nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die elektrisch niederohmige Verbindung durch den zusammenführenden Antennenleiter (10) durch eine galvanische Verbindung erfolgt und der Abstand (52) dieses zusammenführenden Antennenleiters (10) zum nächstliegenden galvanisch verbundenen Heizleiter (38) etwa 2 mal so groß ist wie die Strukturbreite (9) im 2.Bereich (41) und der Querschnitt des Heizleiters (38) im Bereich der Strukturbreite (9) etwa halb so groß gewählt ist im Vergleich zu den anderen Leitern auf der Scheibe.
9. Antenne nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die elektrisch niederohmige Verbindung durch den zusammenführenden Antennenleiter (10) durch kapazitiv niederohmige Verbindungen erfolgt.
10. Antenne nach Anspruch 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Unipol (1) durch zwei parallele Antennenleiter in einem Abstand zwischen 1/10 und 1/30 der mittleren Betriebswellenlänge gebildet ist und diese Antennenleiter symmetrisch zur vertikalen Symmetrielinie der Scheibe angeordnet sind.
11. Antenne nach Anspruch 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Unipol (1) durch einen Antennenleiter gebildet ist, der etwa in Schiebenmitte angeordnet ist und aus je einem Antennenleiter (11) und (12) besteht, die unmittelbar ineinander übergehen.
12. Antenne nach Anspruch 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Heizfeld in Teilheizfelder (30) und (31) unterteilt ist und der Unipol (1) im 1.Bereich (40) auf eines der Teilheizfelder (30) beschränkt ist.
13. Antenne nach Anspruch 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
der weiterführende Antennenleiter (22) vom Anschlußpunkt (8) parallel zu einer der Rahmenkanten bis in die Nähe des Rahmens geführt ist und das Ende dieses weiterführenden Antennenleites den Auskoppelpunkt (23) bildet.
14. Antenne nach Anspruch 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
der weiterführende Antennenleiter (22) vom Anschlußpunkt (8) in mehreren unmittelbar aneinander anschließenden und jeweils parallel zu den Rahmenkanten ausgerichteten Teilleitern geführt ist und der Auskoppelpunkt (23) am Ende des weiterführenden Antennenleiters in der Nähe des Rahmens angeordnet ist.
15. Antenne nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Abstand der Teilleiter des weiterführenden Antennenleiters (22) von den jeweiligen Rahmenkanten, zu denen diese parallel geführt sind, jeweils gering ist.
16. Antenne nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Antennen nach der Erfindung vorhanden sind, von denen jede einen Unipol mit einem der beiden Teilheizflächen bildet.
17. Antenne nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Antenne nach der Erfindung die eine von mindestens zwei Diversityantennen auf der Fahrzeugscheibe darstellt und die andere Antenne auf bekannte Weise das Signal am anderen Teilheizfeld auskoppelt.
18. Antenne nach Anspruch 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Antennen nach der Erfindung vorhanden sind und die Antennenleiter (11) der beiden Antennen die gleichen Heizleiter (2) und (38) kreuzen und der Abstand der beiden Unipole so gewählt ist, daß sich die maximal mögliche Effizienz innerhalb eines Diversitysystems ergibt.
19. Antenne nach Anspruch 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
weitere vom Heizfeld unabhängige Diversityantennen auf der Fahrzeugscheibe vorhanden sind.
20. Antenne nach Anspruch 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß
das weiterführende Netzwerk (16) ausschließlich passiv ausgeführt ist.
21. Antenne nach Anspruch 1 bis 29,
dadurch gekennzeichnet, daß
das weiterführende Netzwerk (16) aktiv ausgeführt ist.
22. Antenne nach Anspruch 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß
für den Empfang von Frequenzen des LMK-Bereichs eine weitere von dem Heizleitern und dem Unipol (1) unabhängig Struktur (24) vorhanden ist, die im nicht vom Heizfeld bedeckten Bereich der Scheibe angebracht ist und deren Auskoppelpunkt (29) mit dem LMK-Eingang (27) der weiterführenden Schaltung (16) verbunden ist und der Auskoppelpunkt (29) dem Auskoppelpunkt (23) benachbart ist.
23. Antenne nach Anspruch 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Heizstrom (26) dem Heizfeld über Heizfeldnetzwerke (25) zugeführt wird.
24. Antenne nach Anspruch 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Heizfeldnetzwerke (25) Elemente enthalten, die die Störeinkopplung spektraler Anteile von Bordnetzstörungen auf die flächige Antennenstruktur ausreichend verhindern.
25. Antenne nach Anspruch 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Heizfeldnetzwerke (25) Elemente enthalten, durch die die wechselstrommäßige Belastung des heizfeldes durch die Zuführung der Heizströme für die Frequenzen des jeweiligen Nutzbandes vernachlässigbar gering ist.
26. Antenne nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Leiter (11) und (12) des Unipols (1) durch Aufdampfen einer hochfrequent leitfähigen Schicht gebildet ist und deren Leitfähigkeit gleichstrommäßig hochohmig genug gewählt ist, daß die Abtaueigenschaften durch die Heizleiter sich nicht wesentlich ändern.
27. Antenne nach Anspruch 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß
das weiterführende Netzwerk (16) entfällt und der Auskoppelpunkt (23) direkt mit (18) und (39) direkt mit (19) verbunden ist.
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