EP0662255B1 - Systeme d'antennes radio situe sur la vitre d'un vehicule a moteur - Google Patents

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EP0662255B1
EP0662255B1 EP94916877A EP94916877A EP0662255B1 EP 0662255 B1 EP0662255 B1 EP 0662255B1 EP 94916877 A EP94916877 A EP 94916877A EP 94916877 A EP94916877 A EP 94916877A EP 0662255 B1 EP0662255 B1 EP 0662255B1
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antenna
radio
network
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antenna arrangement
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Heinz Lindenmeier
Jochen Hopf
Leopold Reiter
Rainer Kronberger
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Fuba Automotive GmbH and Co KG
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Fuba Automotive GmbH and Co KG
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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
    • H01Q1/1285—Supports; Mounting means for mounting on windscreens with capacitive feeding through the windscreen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles

Definitions

  • the invention relates to a radio antenna arrangement according to the The preamble of claim 1.
  • a radio antenna arrangement can be used advantageously e.g. for the radio systems of mobile communication (car phone in the C, D or E network or for trunked radio systems).
  • a radio antenna arrangement of this type is known from US, E, RE 33743 (BLAESE) dated November 12, 1991.
  • the antenna element then attached to the outside of the glass pane and that Antenna counterweight also e.g. attached to the window pane is, or e.g. formed by the coaxial feed cable is that can be completely installed inside the vehicle and the capacitive coupling of the antenna signals through the disk can be done through.
  • a disadvantage of such an antenna according to the prior art is that due to the inclination of the rear window the base point of the antenna element clearly below the roof edge of the vehicle is arranged. As a result, the antenna element at least in the lower area, forcibly through the body is shadowed towards the front. Also results due to the proximity of the conductive body parts strong radiation coupling with the body, which on this causes strong currents, which in turn cause radiation, so that the directional diagram is strongly influenced.
  • the object of the invention is therefore to provide a radio antenna arrangement according to the preamble of claim 1, in which despite the existing radiation coupling to the vehicle body, the lowest flat radiation density occurring in the horizontal diagram is as large as possible.
  • Fig.1 shows the basic structure of an inventive Group antenna with two antenna elements 3 on a window pane 1 of a motor vehicle, usually this is a rear window.
  • the two rod-shaped antenna elements 3 are on the outside attached, e.g. glued in conventional technology.
  • Especially good radiation properties in the sense of solving the task of Invention are achieved in such vehicles when the angle of inclination 13 of the window pane opposite the horizontal is not greater than 60 degrees.
  • the antenna elements 3 are one above the other arranged. Especially with symmetrical vehicle shapes often the location on the vehicle's axis of symmetry advantageous in the longitudinal direction.
  • antenna counterweight 4 are conductive surfaces around the antenna elements on the window surface upset.
  • the metal body of the vehicle is 8 featured.
  • the frequency range in the antenna arrangements according to the invention used is the wavelength range of the decimeter waves (Free space wavelengths between 1m and 10 cm) or even shorter Waves (less than 10 cm free space wavelength).
  • modern radio systems such as the C, D and E Network mobile phone or other services such as Trunked radio services, operated.
  • each of the two individual antenna elements 3 therefore also points to group antennas according to the invention undesirable deviations from the ideal radiation pattern on.
  • the individual diagrams are the Individual antennas are not the same as each other because of the different Mounting points the shadowing through the body and the coupling with it is not the same.
  • the network 7 is designed such that a defined one and a fixed phase and amplitude relationship of the base feed currents of the two antenna elements 3 is present. over this defined phase and amplitude relationship becomes the horizontal diagram the antenna arrangement according to the invention in the desired advantageous type influenced and compared to the radiation characteristic each of the individual antennas improved.
  • the antenna connection point 6 of the group antenna is in the As a rule, a standing wave ratio for the respective useful frequency band required as it is from other RF interfaces Radio systems is known. At this antenna connection point 6 is then usually a coaxial line 11 connected to the Radio leads.
  • connection point 2 of the antenna element 3 is over a galvanic connection to the network 7, which on the Is attached to the inside of the window pane 1. in the Network 7 itself the signals of the antenna elements are linked and connected to the antenna connection point 6.
  • the connection between antenna element 3 and the network 7 via a hole through the glass.
  • the antenna element 3 is capacitively designed high-frequency connection 16 connected to the network 7. The latter is necessary to create the necessary phase and amplitude relationships very advantageous as a stripline circuit realizable.
  • This configuration enables Series production an inexpensive reproduction of the necessary Phase and amplitude relationships between the electrical Sizes on the antenna elements.
  • the capacitive connection 16 technologically inexpensive in the Stripline circuitry may be included, as shown in Fig. 2b is shown.
  • the connection point 2 of the antenna element 3 is executed as a circular area
  • the antenna elements 3 are radiation-coupled to one another and are also electrically connected to each other via the network 7 linked so that with respect to the antenna connection point 6 including the resulting radiation characteristics the radiation coupling with the body of the vehicle.
  • a group antenna can also be designed, in which the Coupling between the rays only through the Radiation coupling of the antenna elements 3 takes place.
  • the case is only one of the existing radiators with the antenna connection point 6 connected to the network 7 via a radio frequency line.
  • the radiation pattern of the overall arrangement is however, essentially due to the totality of the radiation-coupled Antenna elements 3 including the effect the vehicle body.
  • the radiation coupling between the antenna elements becomes essential determined by their length and their distance from each other. Hiebei shows that if the distances between the Emitters that have a tendency to to form strong indents. In preferred antenna arrangements are therefore also in the interest of a simple design of the Network 7 the distances between the farthest from each other removed antenna elements no larger than about 2 times Wavelength selected. To solve the problem of the invention demanding phase and amplitude states of the electrical Sizes on the antenna elements are therefore significantly different from theirs Shape and position to each other and the radiation coupling with the conductive vehicle body. So there is for each vehicle has a variety of favorable arrangements of antenna groups according to the invention, each by specific for this Optimization of the network 7 advantageous radiation properties surrender.
  • the radiator shapes used for this can can be freely chosen within certain limits.
  • Rod-shaped antenna elements can, for example, as in Fig. 3, Antenna elements with a capacitive load 15 can be used and in the interest of further shortening e.g. with blind elements 14 can be connected. Even with longer antenna elements with a length of lambda / 2, the current assignments be suitably influenced on the antenna elements.
  • a particularly simple design of a group antenna results when using two emitters according to FIG. 6a.
  • the radiation of a vehicle is shadowed to the front.
  • a particularly advantageous arrangement on inclined Window panes are the triangular arrangement in Fig. 7b.
  • two emitters on the top Edge of the window preferably attached symmetrically to the center and another to fill in the shading to the front Spotlights preferably in the vertical line of symmetry 24 in one favorable distance 28 placed below.
  • each antenna element has a time-invariant antenna counterweight necessary.
  • This is advantageous as a high-frequency conductive Surface on the window pane, as shown in Fig. 4, educated. In the interest of the transparency of this area this is designed as a radial structure, which consists of radial from the network 7 outgoing wire-shaped conductors 20.
  • the network 7 itself is advantageous with a conductive Outside area, which is in the center of the group antenna part of the antenna counterweight for the antenna elements forms.
  • the radiation-like conductors become high-frequency with it conductive outer surface connected. These rays can pass through conductors attached in a ring around the group antenna into one high-frequency conductive mesh network can be supplemented.
  • FIG.5a There are often horizontally mounted heating conductors on the rear window 23 available (Fig.5a). Points of equal DC potential can be galvanically connected to each other without the Influence heating current flow.
  • connecting Line bridges as in Fig. 5a, can also be the heating field 23 high-frequency largely shielding surface can be designed and act as an expanded antenna counterweight.
  • a DC-impermeable, frequency-selective Connection 21 in the wire-shaped conductors 20 advantageous.
  • Such frequency selective connections are also necessary if parts of the antenna counterweight as antenna parts for others Radio services, which are also attached to the window pane are, are used. An example of this is in Fig.
  • the group antenna is to be used for several radio systems, e.g. the D network and the E network can be designed equally, so the antenna elements are designed so that they are in both frequency ranges are functional.
  • This will be the network 7 designed so that it is in the two frequency ranges the phase and amplitude conditions required for this ensures for the individual radiators, so is the group antenna applicable in both frequency ranges.
  • One more way consists of at least for both frequency ranges partially use separate antenna elements.
  • connection points 2 as connection gates 27 of a radiator network to be viewed as.
  • network analyzers can determine the wave parameters of this radiator network become.
  • connection gates 27 Amount and phase are measured.
  • the radio antenna according to the object of the invention work.
  • receipt is due to the Rayleigh scattering of the received waves is generally an antenna diversity operation preferable.
  • the network can be designed this way be that with the help of switching diodes different signal combinations the individual signals received by the beams are formed at the antenna connection point 6.
  • Antenna diversity device can control the switching diodes in this way be that at any moment the signal combination at the antenna connection point, which appears the best possible Reception causes.
  • the design of the radio antenna as a group antenna thus offers the advantage of simultaneous usability as a diversity antenna.

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  • Details Of Aerials (AREA)

Claims (22)

  1. Dispositif formant antenne radioélectrique servant à établir des liaisons hertziennes avec des stations hertziennes terrestres dans les gammes d'ondes décimétriques et centimétriques, comportant un émetteur installé sur la vitre inclinée d'une carrosserie de véhicule sensiblement conductrice de l'électricité et qui se compose d'un élément d'antenne placé sur la face externe de la vitre et orienté de manière sensiblement normale par rapport à ladite vitre, et d'un contrepoids d'antenne placé sur la vitre,
       caractérisé en ce qu'il comporte,
       au moins un émetteur supplémentaire (10), composé, à chaque fois, d'un élément d'antenne (3) placé sur la face externe de la même vitre (1) et orienté de manière sensiblement normale par rapport à ladite vitre, et d'un contrepoids d'antenne (4) placé sur la vitre, et en ce que les émetteurs (10) forment ensemble un système d'antennes comportant un point de branchement d'antenne (6).
  2. Dispositif formant antenne radioélectrique selon la revendication 1,
       caractérisé en ce qu'il comporte,
       un réseau (7) qui comprend le point de branchement d'antenne (6), en ce qu'au moins un émetteur (10) est branché sur le réseau (7), en ce que le point de branchement d'antenne (6) fait partie du réseau (7) et en ce que chaque émetteur supplémentaire (10) est soit couplé par couplage indirect à haute fréquence aux autres émetteurs (10), soit comporte un branchement (2) qui est relié au réseau (7). (figure 1)
  3. Dispositif formant antenne radioélectrique selon les revendications 1 à 2,
       caractérisé en ce que
       la distance (9) entre les deux éléments d'antenne (3) les plus éloignés l'un de l'autre n'est pas supérieure au double de la longueur d'onde.
  4. Dispositif formant antenne radioélectrique selon les revendications 1 à 3,
       caractérisé en ce que
       des éléments réactifs (14) sont placés dans les éléments d'antenne (3) pour obtenir des courants qui conviennent en valeur et en phase.
  5. Dispositif formant antenne radioélectrique selon les revendications 1 à 4,
       caractérisé en ce que
       les émetteurs (10) possèdent un caractère monopolaire, et en ce que les éléments d'antenne (3) sont réalisés en forme de barre, avec ou sans charge terminale, et possèdent à chaque fois une surface conductrice des hautes fréquences (5), servant de contrepoids d'antenne (4), laquelle est placée sensiblement dans le plan de la vitre (1).
  6. Dispositif formant antenne radioélectrique selon les revendications 2 à 5,
       caractérisé en ce que
       le réseau (7) est disposé à l'intérieur du véhicule et en ce que la liaison à haute fréquence (17) entre le réseau (7) et les émetteurs (10) raccordés par l'intermédiaire de leurs points de branchement (2) a lieu à chaque fois de manière capacitive à travers la vitre. (figure 2a)
  7. Dispositif formant antenne radioélectrique selon les revendications 2 à 6,
       caractérisé en ce que
       le réseau (7) est disposé en partie sur la vitre (1) à l'extérieur du véhicule, et en ce que la liaison à haute fréquence (17) vers les branchements d'antenne (6) a lieu de manière capacitive à l'intérieur du réseau (7) à travers la vitre (1). (figure 3)
  8. Dispositif formant antenne radioélectrique selon l'une des revendications 2 à 7,
       caractérisé en ce que
       le réseau (7) est sensiblement réalisé sous forme de circuit à lignes en forme de bande (19) et en ce que les états d'amplitude et de phase requis des courants et tensions sont sensiblement produits par des éléments de ligne (18) sur les éléments d'antenne (3). (figure 2b)
  9. Dispositif formant antenne radioélectrique selon les revendications 1 à 8,
       caractérisé en ce que
       les éléments d'antenne (3) possèdent chacun une surface de masse (5), servant de contrepoids d'antenne (4), appliquée sur l'une des surfaces de la vitre (1), et en ce que chacun desdits éléments d'antenne forme avec cette dernière un émetteur (10).
  10. Dispositif formant antenne radioélectrique selon la revendication 9,
       caractérisé en ce que
       la surface de masse est formée par une surface conductrice (5) sur la surface du réseau (7). (figure 2a)
  11. Dispositif formant antenne radioélectrique selon les revendications 9 et 10,
       caractérisé en ce que,
       pour augmenter la surface de masse (5) active dans le domaine de la haute fréquence, des conducteurs filaires (20) sont disposés de manière sensiblement radiale à partir du réseau (7) et en ce que, en complément, des conducteurs de ce type peuvent être placés de manière sensiblement annulaire autour du réseau (7). (figure 4)
  12. Dispositif formant antenne radioélectrique selon la revendication 11,
       caractérisé en ce que
       les conducteurs filaires (20) comportent des éléments séparateurs à sélection de fréquence (21), lesquels sont configurés de telle sorte qu'ils forment, pour la fréquence radio, des liaisons de basse impédance en ce qui concerne la haute fréquence. (figure 5b)
  13. Dispositif formant antenne radioélectrique selon la revendication 11,
       caractérisé en ce qu'il comporte
       des conducteurs chauffants parallèles entre eux (23) sur la lunette arrière et en ce que des points de même potentiel de courant continu sont directement connectés les uns aux autres au moyen de barrettes conductrices verticales orientées de manière sensiblement perpendiculaire auxdits conducteurs chauffants, grâce à quoi la zone de chauffage forme une surface conductrice des hautes fréquences, et en ce que, pour permettre le passage de courants à haute fréquence entre ladite surface et la surface de masse (5), les conducteurs filaires (20) comportent, à partir du réseau (7), des éléments séparateurs à sélection de fréquence qui ne laissent pas passer le courant continu. (figure 5a)
  14. Dispositif formant antenne radioélectrique selon les revendications 11 et 13,
       caractérisé en ce que
       des parties des conducteurs filaires (20) sont utilisées par des parties d'antennes supplémentaires (22), lesquelles sont placées sur la vitre pour d'autres services de radiocommunication. (figure 5a)
  15. Dispositif formant antenne radioélectrique selon les revendications 1 à 14,
       caractérisé en ce que
       deux émetteurs (10) sont disposés sur la vitre (1) horizontalement l'un à côté de l'autre ou, toujours sur la vitre (1), l'un au-dessus de l'autre selon une ligne verticale. (figures 6a et 6b)
  16. Dispositif formant antenne radioélectrique selon l'une des revendications 1 à 14,
       caractérisé en ce que
       trois émetteurs (10) sont disposés en triangle sur la vitre (1). (figure 7a, figure 7b)
  17. Dispositif formant antenne radioélectrique selon la revendication 16,
       caractérisé en ce que
       les éléments d'antenne (3) sont réalisés en forme de barre et ont une longueur d'à peu près un à trois lambda/10, et en ce que deux des éléments d'antenne (3) sont placés, selon une ligne horizontale (25), à proximité de la bordure supérieure, symétriquement par rapport à la ligne de symétrie verticale (24) du véhicule, le troisième élément d'antenne (3) étant placé sur ladite ligne de symétrie, mais au-dessous de la ligne horizontale (25), de manière que la longueur des côtés du triangle soit d'à peu près un à trois lambda/10. (figure 7b)
  18. Dispositif formant antenne radioélectrique selon l'une des revendications 1 à 14,
       caractérisé en ce qu'il comporte
       plus de trois émetteurs (10), dont les éléments d'antenne (3) sont placés aux points d'intersection des lignes horizontales et des lignes verticales d'une structure réticulaire ayant une dimension de trame d'environ un à trois lambda/10, et en ce que les éléments d'antenne (3) sont placés dans la partie supérieure de la vitre. (figure 8)
  19. Dispositif formant antenne radioélectrique selon les revendications 1 à 18,
       caractérisé en ce que
       le système d'antennes est conçu pour plusieurs systèmes de radiocommunication ayant des gammes de fréquences, différentes, à bande relativement étroite, et en ce que les émetteurs (10) ou les éléments d'antenne (3) ainsi que, le cas échéant, le réseau (7) et le reste des pièces sélectives du système d'antennes sont réalisés sous une forme à fréquences multiples.
  20. Dispositif formant antenne radioélectrique selon la revendication 19,
       caractérisé en ce que
       on utilise également, ou uniquement, des émetteurs spécifiques (10) pour couvrir les différentes gammes de fréquences.
  21. Antenne selon les revendications 1 à 20,
       caractérisée en ce que
       dans les éléments d'antenne (3) sont formées des portes de connexion (27) dont la totalité de la matrice complexe de description des relations entre les grandeurs électriques au niveau desdites portes de connexion (27) du réseau d'émetteurs est déterminée en valeur et en phase et dont les excitations, en réception par exemple, sont enregistrées les unes par rapport aux autres en valeur et en phase pour tous les angles azimutaux au moyen d'une onde reçue sous une incidence horizontale, de telle sorte que les paramètres de description des grandeurs électriques au niveau des portes de connexion (27) sont connus pour tous les angles azimutaux par rapport à l'onde incidente reçue, que des valeurs d'amplitude et de phase favorables servant à commander la totalité de la matrice sont déterminées par un calcul de la variance dans le but d'atteindre l'objectif de l'invention et que ces valeurs sont réglées dans le système d'antenne par mise en circuit avec le réseau (7) et/ou par mise en circuit des portes de connexion (27) avec des réactances (14). (figure 9)
  22. Dispositif formant antenne radioélectrique selon l'une des revendications 1 à 21,
       caractérisé en ce que
       le réseau (7) est configuré de telle sorte que, à l'aide de circuits électroniques qui s'y trouvent et qui sont commandés par le dispositif formant antenne en diversité, les signaux des émetteurs (10) sont utilisés, en étant combinés de différentes manières, pour former des signaux d'antenne en diversité à transmettre au récepteur.
EP94916877A 1993-06-07 1994-06-06 Systeme d'antennes radio situe sur la vitre d'un vehicule a moteur Expired - Lifetime EP0662255B1 (fr)

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