EP0679318A1 - Uhf-waveband radio-antenna assembly for vehicles - Google Patents

Uhf-waveband radio-antenna assembly for vehicles

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Publication number
EP0679318A1
EP0679318A1 EP95900076A EP95900076A EP0679318A1 EP 0679318 A1 EP0679318 A1 EP 0679318A1 EP 95900076 A EP95900076 A EP 95900076A EP 95900076 A EP95900076 A EP 95900076A EP 0679318 A1 EP0679318 A1 EP 0679318A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
radio
arrangement according
antenna elements
antenna element
Prior art date
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Granted
Application number
EP95900076A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0679318B1 (en
Inventor
Heinz Lindenmeier
Jochen Hopf
Leopold Reiter
Rainer Kronberger
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 Automotive GmbH and Co KG
Original Assignee
Fuba Automotive GmbH and Co KG
Hans Kolbe and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuba Automotive GmbH and Co KG, Hans Kolbe and Co filed Critical Fuba Automotive GmbH and Co KG
Publication of EP0679318A1 publication Critical patent/EP0679318A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0679318B1 publication Critical patent/EP0679318B1/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/1271Supports; Mounting means for mounting on windscreens
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H01Q1/3275Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted on a horizontal surface of the vehicle, e.g. on roof, hood, trunk

Definitions

  • the invention relates to a radio antenna arrangement for the decimeter wave range according to the preamble of claim 1.
  • a radio antenna arrangement can advantageously be used, e.g. for the radio systems of mobile communication (car phone in the D or E network or for trunked radio systems).
  • Such antennas are known from daily radio practice and are usually rod-shaped antennas with the character of an electrical monopole or dipole and are either on the vehicle roof, on one of the fenders or, if no mounting hole is to be made in the vehicle body, also Applied in the upper region of the vehicle rear window, the antenna element then being attached to the outside of the glass window and frequently being fed capacitively through the glass window.
  • Such an antenna is known from the USA.
  • the radiation density with vertical polarization drops below a minimum required value.
  • the dimensions of the antenna elements should be as small as possible.
  • the shapes of the length ⁇ / 4 or less are particularly desirable because of their small dimensions.
  • the radiation coupling with the vehicle body which acts rotationally asymmetrically with respect to the antenna in the immediate vicinity, in combination with the inhomogeneities of the antennas Body shape (edges) or the material (transition from sheet metal to window) undesirable and sometimes no longer tolerable deformations of the horizontal diagram, in particular radiation compensations, which cause strong indentations in the horizontal diagram.
  • the antenna element When attaching the antenna element in the area of the rear of the vehicle, the radiation in the solid angle area to the front is often especially inadmissibly reduced. In addition, as the frequency increases, the diagram becomes distinct.
  • a reduction in the coupling to the vehicle body can be achieved by means of special antenna elements, the center of radiation of which is clearly distant from the body, which usually leads to very large installation heights.
  • This technology aims to generate small currents on the body surface in order to keep the rotationally asymmetrical radiation component as small as possible.
  • Very good degrees of decoupling from the body are often achieved by attaching antennas of length ⁇ / 2 via a feed line at a distance of several decimeters (often more than 50 cm) above the vehicle body, which results in a disadvantageously large overall height for the entire body arrangement results.
  • Such an antenna is known from US.
  • ⁇ / 2-long antenna elements When ⁇ / 2-long antenna elements are attached to the vehicle body - be it on the conductive body panel or on the rear window pane, the rotationally asymmetrical influence of the vehicle body is mitigated by the fact that only comparatively small currents flow on the antenna element in the vicinity of the body, i.e. at the feed point .
  • Such an antenna is known from published patent application OS 4007824.8.
  • Such antennas therefore necessarily have a length which is significantly greater than ⁇ / 4, namely ⁇ / 2 or longer, which, in addition to the often inadequate rotational symmetry of the radiation, also has a serious disadvantage in practice, e.g. due to increased wind noise.
  • shorter, essentially vertically polarized monopole antenna elements with a length of ⁇ / 4 or less carry strong currents in the feed point and, with regard to their radiation diagram, are dependent on their structure on an electrically conductive partial body area which has an azimuthal direction in all directions Distance of at least two wavelengths is largely flat and oriented horizontally. If this condition is not fulfilled because the antenna element is attached, for example, in the vicinity of a bend line of the body, that is to say in the vicinity of the edge of a partial area where this partial area of the vehicle body collides with another partial area with a different inclination, then the result is as described undesirable rotational asymmetry of the Radiation. Similar relationships result, for example, if the antenna element is attached in the vicinity of the boundary line of two partial surfaces made of different materials, such as, for example, body panel and window glass.
  • a uniformly curved conductive body surface e.g. in the rear area as a mounting surface leads to rotationally asymmetrical radiation properties, because the partial area surrounding the antenna element acts as a flat partial area with respect to the radiation only in a too small area, and this partial area is generally inclined with respect to the horizontal. In all these cases, the azimuthal omnidirectional characteristic of the antenna element is significantly disturbed by the surrounding vehicle body.
  • a preferred mounting point for antenna elements in terms of vehicle technology is, for example, in the center of the vehicle on the roof of the vehicle near the rear edge of the roof or at the upper edge of the rear window pane. In both cases, the antenna element is mounted on a partial surface of the body in such a way that the rotational symmetry of the radiation from the vehicle body is disturbed.
  • 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.
  • the invention is therefore based on the idea of reducing or avoiding the disruptive influence of the vehicle body on the radiation with the aid of a group antenna arrangement designed for this vehicle body and for a given installation location.
  • a radiation characteristic is designed such that the roundness of the azimuth diagram is also set in the best possible way.
  • the group antenna is adapted to the vehicle body in such a way that the desired radiation properties of the arrangement of vehicle and antenna elements are obtained by superimposing the electromagnetic radiation generated by the usually strongly structured vehicle body and the antenna elements of the group.
  • the technology according to the invention in order to generate the suitable amplitude and phase relationships of the antenna currents, it is also possible to use further fed and / or radiation-excited antenna elements in addition to a fed antenna element.
  • the clear distance between adjacent antenna elements should not be chosen too large. Often you get with intervals of about a quarter length favorable conditions. Distances larger than one wavelength are unfavorable due to the jittering of the directional diagrams.
  • the antenna elements can either be fed in a simple manner via a common network with defined phase and amplitude relationships of the antenna currents, or the antenna elements can be excited by coordinating the radiator geometry, by reactivating the resistance and by selecting the distance, also by radiation, so that a group antenna with only a fed antenna element can be realized if all other antenna elements are radiation-excited. It is essential here that the setting of the phase and amplitude relationships forces the inclusion of the shape of the vehicle body.
  • the mode of operation of the invention can be illustrated using the example of three antenna elements, the azimuthal individual diagrams of which are shown in FIGS. 14a to 14c. Due to the influence of the vehicle body, the individual diagrams, in contrast to the diagram of the group antenna in FIG. 14d, are strongly direction-dependent.
  • the advantages that can be achieved with the invention can be realized for motor vehicles, in particular at frequencies above about 600 MHz, and above all consist in the possibility of enabling short and optically inconspicuous antennas at vehicle mounting points that are particularly favorable in terms of vehicle technology, that is to say optically with a high performance of the antenna system and to be able to implement an extremely attractive solution from a vehicle-specific point of view.
  • the near range determining the radiation properties is an im
  • Decimeter wave range of much smaller radio antenna elements by an order of magnitude smaller, so that the fine structure of the vehicle body and its nature in the immediate vicinity of the antenna element also have a significant influence on the radiation properties. This effect is more pronounced the higher the frequency. Due to the smallness of the wavelength in the decimeter wave range, the attachment according to the invention of a plurality of antenna elements coupled to one another to achieve the object of the invention is well possible in a relatively narrow area, which is small compared to the vehicle dimensions.
  • the use of a plurality of antenna elements allows for a specific generation of current distributions on the antenna elements for a given positioning of the group antenna on the vehicle that is suitable from a vehicle-specific point of view. elements of the group antenna according to amount and phase in such a way that including the radiation coupling with this vehicle body
  • the measures taken according to the invention do not prevent the undesired radiation of the vehicle body excited by radiation coupling.
  • a wave field is superimposed by the plurality of radiators, which in total results in radiation properties according to the object of the invention.
  • Fig. L inventive group antenna on the rear roof edge with a further antenna element 8 and a network 4 below the roof with concentrated blind elements.
  • Fig.2 Group antenna according to the invention on the rear roof edge with another
  • Fig.4 Group antenna according to the invention on the rear roof edge with a further antenna element 8 and antenna elements each with roof capacitances and
  • Fig. 6 Group antenna according to the invention in the area of the rear roof edge and the upper area of the rear window with a first antenna element 3 on the window and two further only radiation-excited antenna element 8 on the metal surface above the window and on the roof.
  • Fig. 7 Group antenna according to the invention on the vehicle window 1 with a further antenna element 8 and a network 4 with stripline circuits.
  • Fig. 8 Group antenna according to the invention on the vehicle window similar to Fig. 7, but with a screen 29 printed on the window to form a counterweight and to reduce the RF radiation in the passenger compartment.
  • Fig. 9 Group antenna according to the invention on the vehicle window, among others. with radial and ring-shaped wire-shaped conductors on the disc to form a transparent, larger ground surface
  • 10a Group antenna according to the invention on the vehicle window with a first antenna element 3, which projects approximately normally away from the window, and three further antenna elements 8 arranged in the window plane: sectional view.
  • Fig.10b Group antenna according to the invention as Fig.10a, but in a perspective view.
  • 11a sectional view of a group antenna according to the invention on the vehicle window with a first antenna element 3 lying in the window plane and two further antenna elements 8 arranged in the window plane.
  • FIG. 11b Group antenna according to the invention as in FIG. 11a, but in a perspective view.
  • Group antenna according to the invention completely mounted inside the vehicle, and with a wire-shaped first antenna element 3 and a further antenna element 8, each with roof capacitance, and a metallic cavity 31 open to the pane.
  • Group antenna according to the invention mounted completely inside the vehicle, and with a first antenna element 3 and a further antenna element 8, both mounted in the plane of the window, and with a metallic cavity 31.
  • Fig. 14 Measured directional diagrams with the three antenna elements and measured directional diagram of the optimized group antenna.
  • 1 shows the basic structure of a group antenna according to the invention with a first antenna element 3, which is mounted on the roof of the vehicle near the rear roof edge 10 in the center of the vehicle and is powered by an opening in the roof.
  • a further antenna element 8 is attached at a distance 9 in the direction of the rear roof edge, which is likewise fed in the same way through an opening in the roof.
  • antenna elements are radiation-coupled to one another and to the body.
  • the antenna connection point 6 is inside the vehicle, a network 4 conducts the high-frequency signal from the antenna connection point 6 to the two antenna elements.
  • the network 4 distributes the power via a low-loss feed network, which in the example in FIG. 1 is made up of concentrated low-loss dummy elements, the network 4 forming a further high-frequency coupling path between the two antenna elements in addition to radiation coupling through the field .
  • the first partial surface 11 which is homogeneous in terms of material and position in space, extends from the rear roof edge 10 to the front and to the side, in each case up to the other edges of the roof surface.
  • this partial area is not required for antennas according to the invention over such large areas. What is important for the electrical function is essentially the closer environment around the antenna elements in which the radio field is formed. In practice, this range is shown to be approximately two wavelengths in size. In FIG. 1, therefore, the distance between the first antenna element 3 is less than approximately two
  • the homogeneity of the partial surface 11 is not sufficient for antennas according to the invention and the radiation characteristic is consequently unsatisfactory.
  • the sheet metal surface which bends downwards at an angle 26 represents an adjoining further partial surface 12.
  • the two partial surfaces have in common the boundary line 13, which in this example is therefore also the rear roof edge 10.
  • the inhomogeneity of this area is further increased by the fact that the body part sloping downwards is short and merges into the rear window, which is made of non-high-frequency conductive material.
  • the circuit arrangement in the network 4 and the resulting impedance coupling of the first antenna element 3 to the further or the further antenna elements 8 can also consist of a stripline circuit (FIG. 2) or a combination of stripline circuits and concentrated blind elements.
  • a stripline circuit FIG. 2
  • Such circuits allow particularly advantageous and inexpensive the targeted setting of the required currents on the antenna elements 3 and 8 according to the amount and phase and the adaptation to the waves resistance of the feed cable.
  • Another and particularly great advantage of the stripline circuit is the precisely reproducible arrangement, which is particularly suitable for large-scale production of such antenna arrangements according to the invention.
  • the resulting radiation characteristic results with respect to the antenna connection point 6, taking into account the radiation coupling of the antenna elements and their feeding and the radiation coupling to the body of the vehicle.
  • the network 4 is thus designed so that there is a defined and fixed phase and amplitude relationship between the base point feed currents of the antenna elements 3 and 8.
  • the horizontal diagram of the antenna arrangement according to the invention is influenced in the desired advantageous manner via this defined phase and amplitude relationship and is improved compared to the radiation characteristics of each of the individual antennas.
  • FIG. 2 shows a similar arrangement with regard to the antenna elements.
  • the network 4 is attached to the top of the roof with the advantage that only a single breakthrough through the roof skin is required.
  • This arrangement lends itself particularly well to networks 4 which use stripline circuits, since these are very flat by design and can therefore be attached flat to the outside of the body.
  • Fig. 2 shows a vertical stripline circuit only for easier illustration.
  • As many breakthroughs through the sheet metal of the body are required as there are antenna elements 3 and 8 fed via the network, which is certainly a disadvantage from the vehicle-specific point of view.
  • installation in the interior is cheaper in that the functionality of the network only has to be ensured under the climatic conditions of the interior.
  • the network 4 can also be designed in accordance with FIG. 3a so that the coupling of the first antenna element 3 and the further antenna element (s) 8 takes place exclusively via field coupling between the radiators, that is to say due to the radiation coupling of the antenna elements 3 and 8.
  • the first antenna element 3 is connected to the antenna connection point 6 on the network 4 via a high-frequency line.
  • the radiation characteristic of the overall arrangement will essentially formed by the entirety of the radiation-coupled antenna elements 3 and 8, including the effect of the vehicle body.
  • each of the further antenna elements 8 with pure radiation coupling e.g. the length of the further antenna element 8 is chosen appropriately.
  • an antenna element 8 can advantageously be chosen to be approximately 1/4 wavelength long if it is connected to the body in a high-frequency conductive manner at its lower end. The phase position is then suitably set with the exact length around the ⁇ / 4 resonance. Shorter or longer further antenna elements 8 can also be used if the base point of the element is connected to a corresponding blind element (FIG. 3a). As is known, for antenna elements that are shorter than ⁇ / 4, an inductance at the base point is required; for longer antenna elements, a capacitance is correspondingly necessary.
  • At least one further antenna element 8, which is coupled to the first antenna element 3, can be a considerable one
  • each of the antenna elements 3 and 8 therefore exhibits undesirable deviations from the ideal radiation characteristic even in the case of group antennas according to the invention.
  • the individual diagrams of the individual antenna elements are not the same as each other, because the shading by the body and the coupling to it are not the same because of the different mounting points.
  • the radiation coupling between the antenna elements is essentially determined by their length and their distance from one another.
  • the desired improvement in the radiation characteristic in antennas according to the invention can therefore also be achieved by exclusive radiation coupling between the first antenna element 3 and further antenna elements 8.
  • the required high degree of coupling requires a not too large distance 9 between the individual radiators.
  • a value of approximately ⁇ / 4 can be set as the upper limit for this distance 9, the current on the antenna element 8 or, respectively, by suitable choice of the length of the antenna element 8 or antenna elements 8 and / or by connection to a blind element at the base point. can be set on the antenna elements 8 according to the prior art.
  • Figure 3a shows an example of this.
  • the network 4 then only serves to feed the first antenna element 3, for example to adapt to the characteristic impedance of the connecting cable 28 to the radio, which is connected to the antenna connection point 6.
  • a sufficiently low standing wave ratio is required at the antenna connection point 6 of the group antenna for the respective useful frequency band, as is known from RF interfaces of other radio systems.
  • the maximum distance between two antenna elements is therefore chosen to be no greater than about a free space wavelength, also in the interest of a simple design of the network 4.
  • phase and amplitude states of the electrical quantities on the antenna elements that are required to achieve the object of the invention are thus essentially dependent on their shape and position with respect to one another and on the radiation coupling to the conductive vehicle body.
  • antenna groups according to the invention for each vehicle, which each result in advantageous radiation properties by optimizing the network 4 specifically for this purpose.
  • the radiator shapes used for this can be freely selected within certain limits.
  • antenna elements with a capacitive roof load can be used and in the interest of further shortening e.g. can be connected with dummy elements, which are usually designed in the form of an extension coil (FIG. 4).
  • dummy elements which are usually designed in the form of an extension coil (FIG. 4).
  • the current assignments on the antenna elements can be influenced in a suitable manner.
  • the antenna elements, which are minimized in length by the use of a roof capacitance and an extension coil are accommodated under a plastic radome 32.
  • FIG. 4 also shows a particularly advantageous feed for the antenna connection point 6 via the feed line, which does not require a breakthrough through the roof skin.
  • a very thin coaxial cable or a flexible triplate strip line circuit is led through the area of the adhesive bead of the rear window and is thus sealed by the window adhesive.
  • the section with a small cross section should be as short as possible.
  • this section is relatively long since the radio antenna arrangement is arranged on the vehicle roof and therefore a comparatively long distance has to be bridged along the sheet metal part which is bent downwards.
  • 5 shows a more advantageous antenna arrangement according to the invention, in which the first antenna element 3 is attached to this inclined surface, which consequently forms the first partial surface 11, and approximately normal to it.
  • the other radiator 8 is only coupled by the radiation field and sits on the further partial surface 12, which is formed by the approximately horizontal surface of the roof.
  • the first antenna element 3 is attached in the upper region of the rear window and is capacitively fed in a known manner through the window through the network 4.
  • the first partial surface 11 here forms the pane, the inhomogeneity arises at the transition to the sheet metal of the body at the upper edge of the pane. If the sheet metal strip is wide above the pane up to the roof edge, which is usually approximately evenly but spatially arranged in the extension of the pane, there is a further partial area 12b corresponding to this sheet metal strip. The roof area then forms a further partial area 12a.
  • radio antenna arrangements according to the invention it is advisable for radio antenna arrangements according to the invention to have a further antenna element 8b on the further partial surface 12b, e.g. essentially normal to her to attach. In this way, the distance between two antenna elements 8 is approximately halved, with the advantage of a significantly increased coupling.
  • the shading to the front which is provided when the first radiator 3 is only present, can be significantly reduced according to the invention by this chain of two further antenna elements 8. Further embodiments of radio antenna arrangements according to the invention result if all antenna elements are mounted on or in the vehicle window, as shown in FIGS. 9 to 13.
  • the disc 1 is inclined at an angle 26 to the horizontal. In today's vehicles, this angle is between approximately 10 degrees (sports cars) and approximately 80 degrees (station wagons). At not too large angles 26, despite the inclination of the disc and also at normal to
  • Antenna elements mounted on the pane surface (examples of FIGS. 7 and 8), the preferably radiated polarization vertically, since the essentially horizontally oriented sheet metal surfaces of the vehicle, namely the roof and the trunk lid, guide the shaft in such a way that essentially a vertical electrical field component runs towards the far field.
  • the alignment of the E vector is therefore not necessarily identical to that
  • FIG. 7 shows an antenna arrangement according to the invention, in which the first antenna element 3 and one or more further antenna elements 8 are attached to the vehicle window 1.
  • the antenna elements are all arranged substantially normal to the surface of the pane and are fed through the pane from below.
  • the network 4 is attached inside the pane.
  • the inhomogeneity of the first partial surface 11, which represents the window surface, is given by its upper edge and the transition to the metallic body.
  • the connection between the antenna elements 3 and 8 and the network 4 takes place via a hole through the glass.
  • capacitive coupling through the disk is also possible, as is shown in FIG. 8 for another antenna arrangement according to the invention.
  • FIG. 8 A similar antenna arrangement according to the invention is shown in FIG. 8, in which the network 4 is mounted on the outside of the pane.
  • the coupling of the high-frequency signal through the disk takes place in this example only at a single point and therefore particularly simply and advantageously capacitively, the antenna connection point 6 is given by the inner coupling surface and by the surrounding mass.
  • the capacitive connection can be included in the network 4 in a technologically cost-effective manner if it is constructed as a stripline circuit.
  • Antenna arrangements as shown in FIG. 7 have the disadvantage that some of the field lines that begin on the antenna elements run through the interior of the vehicle and lead to undesired high field strengths there. At the same time, this results in an increased inhomogeneity for the first partial surface 11 and an increased asymmetry, which results in an increased shadowing of the radiation to the front.
  • a temporally invariant antenna counterweight is furthermore advantageous for the antenna array according to the invention for each antenna element.
  • This can be designed as a high-frequency conductive surface 29 on the window pane, as shown in FIG.
  • it is advantageously designed as a radiation-shaped structure which consists of wire-shaped conductors radially extending from the network 4 (FIG. 9).
  • the network 4 itself is advantageously equipped with a conductive outer surface, which in the center of the group antenna is part of the antenna. forms a counterweight for the antenna elements.
  • the radiating conductors 20 are connected to this conductive outer surface at a high frequency. These beams can be supplemented by a ring 20 attached around the group antenna to a high-frequency conductive mesh network (Fig.
  • the formation of the antenna counterweight 29 as a high-frequency conductive surface has a very advantageous shielding effect against electromagnetic fields which otherwise penetrate into the passenger compartment.
  • the requirement for a defined antenna counterweight can thus advantageously be combined with the requirement for a field weakening of the hazardous electromagnetic radiation.
  • the heating field can also be designed as a high-frequency, largely shielding surface and act as an extended antenna counterweight.
  • a direct current-impermeable, frequency-selective connection in the wire-shaped conductors is advantageous.
  • Such frequency-selective connections are also necessary if parts of the antenna counterweight are used as antenna parts for other radio services, which are also attached to the window pane.
  • antennas which e.g. act as an AM-FM antenna.
  • Capacitive structures are mainly used as frequency-selective connecting elements.
  • a coplanar line structure of approximately ⁇ / 4 length for the radio frequency is also very advantageous.
  • FIG. 10a and b show an antenna arrangement according to the invention, in which the first antenna element 3 is oriented essentially normal to the pane surface.
  • the further antenna elements 8 are arranged in the plane of the disk and e.g. printed on the inside.
  • FIG. 10 a shows this arrangement as a section
  • FIG. 10 b shows a perspective view.
  • 1 a and b show an antenna arrangement according to the invention (FIG. 1 a as a section,
  • FIGS. 12 and 13 Further and particularly advantageous embodiments of antenna arrangements according to the invention are shown in FIGS. 12 and 13. The advantage of these arrangements results from the fact thing that no components of the radio antenna arrangement are arranged on the outside of the vehicle body.
  • a metallic cavity 31 is used, which is open towards the pane and which serves as a ground plane and as a rear shield for the antenna elements 3 and 8, respectively.
  • the antenna elements 3 and 8 are oriented essentially normal to the pane surface and normal to the rear of the cavity 31 and are fed by the network 4, which is advantageously attached to the rear of the cavity 31 facing the pane .
  • the distance between the back of the cavity and the pane should be chosen as small as possible in the interest of a low construction height. Therefore, with such an antenna arrangement according to the invention, antenna elements with roof capacitance and extension coil are advantageously used, with which the length of the antenna elements can be made as short as possible.
  • Fig. 13 shows a similar arrangement, in which all antenna elements 3 and 8 are arranged in the plane of the disc.
  • FIGS. 14a to 14d The effect achieved with the invention is shown impressively in Figures 14a to 14d.
  • the radiation properties of three antenna elements on the rear window of a sedan are shown in a triangular arrangement near the upper window edge.
  • each of the diagrams has strong intolerable indentations or shading areas.
  • the antenna elements used are each rotationally symmetrical, slender elements that are normally mounted to the window surface, the non-roundness of the diagrams results as a result of the radiation coupling to the conductive vehicle body.
  • the directional diagram shown in FIG. 14d is achieved by connecting a suitable network 4, which feeds the antenna elements in the correct phase and amplitude and whose characteristics have been calculated by using mathematical optimization methods specifically for the antenna elements measured on the specific vehicle , which has much lower indents. If a group antenna according to the invention is intended for several radio systems, e.g. the D-
  • the antenna elements can be designed so that they are functional in both frequency ranges. If the network 4 is designed in such a way that it ensures the required phase and amplitude conditions for the individual radiators in the two frequency ranges, the group antenna can be used in both frequency ranges. Another possibility is to use at least partially separate antenna elements for both frequency ranges.
  • a certain amount of measurement is necessary to determine the antenna properties of the radiators on the vehicle. This is done by assigning a connection gate 27 to each antenna element at a defined interface. The wave parameters of this antenna element network can be determined with the aid of modern network analyzers.
  • connection gates 27 when a wave comes in from a certain direction, the excitations at the connection gates 27 can be measured in terms of magnitude and phase. With knowledge of the properties of the radiator network and its excitation by the incident wave at the various connection gates 27, a network 4 which is optimal for this can be designed with the aid of modern computer systems using suitable optimization strategies.
  • the radio antenna should always work according to the object of the invention.
  • antenna diversity operation is generally preferable due to the Rayleigh scattering of the received waves.
  • the network 4 can be designed so that with the help of switching diodes different signal combinations of the
  • Beam received individual signals are formed at the antenna connection point 6.
  • the switching diodes can be controlled in such a way that the signal combination appears at every moment at the antenna connection point, which effects the best possible reception.
  • the design of the radio antenna as a group antenna thus offers the advantage of being usable simultaneously as a diversity antenna.

Abstract

The invention concerns a vehicle-mounted radio-antenna assembly for UHF communications links with land stations. A first antenna element with the character of an electric monopole or dipole with an essentially vertical polarization component is mounted on a first surface, made of essentially homogeneous material, on the vehicle body. Its azimuthal omndirectional properties are considerably affected by the environment formed by the vehicle body. In addition to the first antenna element (3), the assembly includes at least one additional antenna element (8) with monopole or dipole character. Each additional antenna element is mounted either on the first (11) or another (12) surface, and the antenna elements together form an antenna assembly with respect to the antenna-connection point (6). At least one of the antenna elements is directly fed and the other(s) are either directly fed or indirectly fed (passive). The clearance (9) between two adjacent antenna elements is set so that it is smaller than one free-space wavelength.

Description

Funkantennen-Anordnung für den Dezimeterwellenbereich auf einem Radio antenna arrangement for the decimeter wave range on one
KraftfahrzeugMotor vehicle
Die Erfindung betrifft eine Funkantennen-Anordnung für den Dezimeterwellenbereich nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Funkantennen-Anordnung kann vorteil- 5 haft eingesetzt werden z.B. für die Funksysteme der Mobilkommunikation (Autotelefon im D- oder E-Netz oder für Bündelfunksysteme).The invention relates to a radio antenna arrangement for the decimeter wave range according to the preamble of claim 1. Such a radio antenna arrangement can advantageously be used, e.g. for the radio systems of mobile communication (car phone in the D or E network or for trunked radio systems).
Derartige Antennen sind aus der täglichen Funkpraxis bekannt und sind in der Regel stabförmige Antennen mit dem Charakter eines elektrischen Monopols oder Dipols und werden entweder auf dem Fahrzeugdach, auf einem der Kotflügel oder, wenn kein Monta- 0 geloch in der Fahrzeugkarosserie angebracht werden soll, auch im oberen Bereich der Fahr¬ zeugheckscheibe aufgebracht, wobei das Antennenelement dann außen auf der Glasscheibe befestigt wird und häufig kapazitiv durch die Glasscheibe hindurch gespeist wird. Eine der¬ artige Antenne ist aus der Druckschrift USA bekannt.Such antennas are known from daily radio practice and are usually rod-shaped antennas with the character of an electrical monopole or dipole and are either on the vehicle roof, on one of the fenders or, if no mounting hole is to be made in the vehicle body, also Applied in the upper region of the vehicle rear window, the antenna element then being attached to the outside of the glass window and frequently being fed capacitively through the glass window. Such an antenna is known from the USA.
Nachteile dieser bekannten Antennenformen ergeben sich aus der Forderung der Funkpra- 5 xis, daß bei vorgegebener Sendeleistung in keiner Horizontalrichtung durch Einbrüche imDisadvantages of these known antenna forms result from the requirement of radio practice that, with a given transmission power, no horizontal direction due to dips in the
Horizontaldiagramm die Strahlungsdichte bei vertikaler Polarisation unter einen minimal geforderten Wert absinkt. Gleichzeitig sollen die Abmessungen der Antennenelemente möglichst klein sein. Dabei sind speziell die Formen der Länge λ/4 oder darunter wegen ih¬ rer geringen Abmessungen besonders erwünscht. o Die für Kraftfahrzeugfunkantennen angestrebte Charakteristik der Horizontaldiagramme mit einer möglichst gleichmäßigen Abstrahlung in alle azimutalen Raumrichtungen wird in der Praxis deshalb mit elektrisch kurzen Antennenelementen nach dem Stand der Technik nur durch rotationssymmetrische Elemente in der Mitte des Fahrzeugdaches angenähert erreicht. Hierbei bildet das Fahrzeugdach als eine im wesentlichen ebene Teilfläche der Karosserie 5 mit horizontaler Ausrichtung bei mittiger Anbringung des Antennenelements eine Umge¬ bung, bei der sich aufgrund ihrer Größe die Rotationssymmetrie der Abstrahlung weitge¬ hend ungestört ausbilden kann. Mit auf dem Dach außermittig angebrachten, oder mit den auf die Fahrzeugscheibe aufgeklebten, oder am Kotflügel angebrachten Antennen ergeben sich durch die Strahlungsverkopplung mit der in Bezug auf die Antenne in der näheren Um- o gebung rotationsunsymmetrisch wirkenden Fahrzeugkarosserie in Kombination mit den In¬ homogenitäten der Karosserieform (Kanten) oder des Materials (Übergang Blech-Scheibe) unerwünschte und teilweise nicht mehr tolerierbare Verformungen des Hori¬ zontaldiagramms, insbesondere Strahlungskompensationen, welche starke Einzüge im Hori¬ zontaldiagramm bewirken. Bei Anbringung des Antennenelements im Bereich des Fahrzeughecks wird häufig speziell die Abstrahlung im Raumwinkelbereich nach vorne unzulässig reduziert. Außerdem tritt mit höher werdender Frequenz eine ausgeprägte Aufzipfelung des Diagramms ein. Dies führt insbesondere in den Mini a der Horizontalstrahlung bei vorgegebener Strahlungsleistung im Sendebetrieb häufig zu unerwünscht kleinen Strahlungsdichten am Empfangsort, d.h. zu unerwünscht großer Funkfelddämpfung. Die durch diese Verkopplung gegebene Einschrän¬ kung bezüglich der möglichen Montagepunkte stellt in der Praxis einen entscheidenden Nachteil dar. Aus Sicht der Fahrzeughersteller sind jedoch elektrisch vorteilhafte Montage¬ punkte, wie z.B. die Dachmitte, aus verschiedenen fahrzeugtechnischen Gründen uner- wünscht, z.B. wegen des erforderlichen Einbauraums für Schiebedächer.Horizontal diagram the radiation density with vertical polarization drops below a minimum required value. At the same time, the dimensions of the antenna elements should be as small as possible. The shapes of the length λ / 4 or less are particularly desirable because of their small dimensions. o In practice, the characteristic of the horizontal diagrams aimed for motor vehicle radio antennas with a radiation that is as uniform as possible in all azimuthal spatial directions is only achieved with electrically short antenna elements according to the prior art by means of rotationally symmetrical elements in the center of the vehicle roof. In this case, the vehicle roof, as an essentially flat partial surface of the body 5 with a horizontal orientation with central attachment of the antenna element, forms an environment in which, due to its size, the rotational symmetry of the radiation can develop largely undisturbed. With antennas mounted off-center on the roof, or with the antennas glued to the vehicle window or attached to the fender, the radiation coupling with the vehicle body, which acts rotationally asymmetrically with respect to the antenna in the immediate vicinity, in combination with the inhomogeneities of the antennas Body shape (edges) or the material (transition from sheet metal to window) undesirable and sometimes no longer tolerable deformations of the horizontal diagram, in particular radiation compensations, which cause strong indentations in the horizontal diagram. When attaching the antenna element in the area of the rear of the vehicle, the radiation in the solid angle area to the front is often especially inadmissibly reduced. In addition, as the frequency increases, the diagram becomes distinct. In the mini a of horizontal radiation in particular, this frequently leads to undesirably low radiation densities at the receiving location, ie to undesirably large radio field attenuation, for a given radiation power in the transmission mode. The limitation given by this coupling with regard to the possible mounting points represents a decisive disadvantage in practice. However, from the vehicle manufacturer's point of view, electrically advantageous mounting points, such as the center of the roof, are undesirable for various vehicle-technical reasons, for example because of the required one Installation space for sunroofs.
Eine Reduktion der Verkopplung mit der Fahrzeugkarosserie kann durch spezielle Antennenelemente erreicht werden, deren Strahlungsschwerpunkt deutlich entfernt von der Karosserie liegt, was gewöhnlich zu sehr großen Aufbauhöhen führt. Diese Technik zielt darauf ab, geringe Ströme auf der Karosserieoberfläche zu erzeugen, um den rotations- unsymmetrischen Strahlungsanteil möglichst klein zu halten. Sehr gute Entkopplungsgrade von der Karosserie werden häufig dadurch erzielt, daß Antennen der Länge λ/2 über eine Speiseleitung im Abstand mehrerer Dezimeter (oft mehr als 50 cm) über der Fahrzeugka¬ rosserie angebracht werden, wodurch sich eine nachteilig große Bauhöhe der gesamten An¬ tennenanordnung ergibt. Eine derartige Antenne ist aus der Druckschrift US bekannt. Bei Anbringung λ/2-langer Antennenelemente auf der Fahrzeugkarosserie - sei es auf dem leitenden Karosserieblech oder auf der Rückfensterscheibe ist der rotationsunsymmetrische Einfluß der Fahrzeugkarosserie dadurch gemildert, daß auf dem Antennenelement in der Nähe der Karosserie, also im Speisepunkt, nur vergleichsweise geringe Ströme fließen. Eine derartige Antenne ist aus der Offenlegungsschrift OS 4007824.8 bekannt. Derartige Antennen weisen demnach zwangsweise eine Länge auf, die deutlich größer ist als λ/4, nämlich λ/2 oder länger, wodurch neben der trotzdem oft unzureichenden Rotationssymmetrie der Abstrahlung ebenfalls für die Praxis ein gravierender Nachteil, z.B. wegen erhöhter Windgeräusche, gegeben ist.A reduction in the coupling to the vehicle body can be achieved by means of special antenna elements, the center of radiation of which is clearly distant from the body, which usually leads to very large installation heights. This technology aims to generate small currents on the body surface in order to keep the rotationally asymmetrical radiation component as small as possible. Very good degrees of decoupling from the body are often achieved by attaching antennas of length λ / 2 via a feed line at a distance of several decimeters (often more than 50 cm) above the vehicle body, which results in a disadvantageously large overall height for the entire body arrangement results. Such an antenna is known from US. When λ / 2-long antenna elements are attached to the vehicle body - be it on the conductive body panel or on the rear window pane, the rotationally asymmetrical influence of the vehicle body is mitigated by the fact that only comparatively small currents flow on the antenna element in the vicinity of the body, i.e. at the feed point . Such an antenna is known from published patent application OS 4007824.8. Such antennas therefore necessarily have a length which is significantly greater than λ / 4, namely λ / 2 or longer, which, in addition to the often inadequate rotational symmetry of the radiation, also has a serious disadvantage in practice, e.g. due to increased wind noise.
Insbesondere kürzere, im wesentlichen vertikal polarisierte Monopol-Antennenelemente mit einer Länge von λ/4 oder kleiner führen im Speisepunkt starke Ströme und sind im Hin¬ blick auf ihr Strahlungsdiagramm bezüglich ihres Aufbaus auf eine elektrisch leitende Karosserieteilfläche angewiesen, welche in allen azimutalen Richtungen über eine Strecke von mindestens zwei Wellenlängen weitgehend eben und horizontal orientiert ist. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, weil das Antennenelement z.B. in der Nähe einer Knicklinie der Karosserie, also in der Nähe der Berandung einer Teilfläche angebracht ist, wo diese Teil¬ fläche der Fahrzeugkarosserie mit einer anderen Teilfläche mit unterschiedlicher Neigung zusammenstößt, dann ergibt sich die geschilderte unerwünschte Rotationsunsymmetrie der Abstrahlung. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich z.B. , wenn das Antennenelement in der Nähe der Grenzlinie zweier Teilflächen aus unterschiedlichen Materialien, - wie z.B. Ka¬ rosserieblech und Fensterglas - angebracht ist.In particular, shorter, essentially vertically polarized monopole antenna elements with a length of λ / 4 or less carry strong currents in the feed point and, with regard to their radiation diagram, are dependent on their structure on an electrically conductive partial body area which has an azimuthal direction in all directions Distance of at least two wavelengths is largely flat and oriented horizontally. If this condition is not fulfilled because the antenna element is attached, for example, in the vicinity of a bend line of the body, that is to say in the vicinity of the edge of a partial area where this partial area of the vehicle body collides with another partial area with a different inclination, then the result is as described undesirable rotational asymmetry of the Radiation. Similar relationships result, for example, if the antenna element is attached in the vicinity of the boundary line of two partial surfaces made of different materials, such as, for example, body panel and window glass.
Auch eine gleichförmig gekrümmte leitende Karosserieoberfläche z.B. im Heckbereich als Montagefläche führt zu rotationsunsymmetrischen Abstrahlungseigenschaften, weil die das Antennenelement umgebende Teilfläche nur in einem zu kleinen Bereich als ebene Teilflä¬ che bezüglich der Abstrahlung wirkt und diese Teilfläche in der Regel gegenüber der Hori¬ zontalen geneigt ist. In all diesen Fällen ist die azimutale Rundstrahleigenschaft des Anten¬ nenelements durch die umgebende Fahrzeugkarosserie wesentlich gestört. Ein aus fahrzeugtechnischer Hinsicht bevorzugter Montagepunkt für Antennenelemente ist beispielhaft in Fahrzeugmitte auf dem Dach des Fahrzeugs in der Nähe der hinteren Dach¬ kante oder am oberen Rand der Heckfensterscheibe. In beiden Fällen befindet sich das Antennenelement auf einer Teilfläche der Karosserie montiert derart, daß die Rotations¬ symmetrie der Abstrahlung durch die Fahrzeugkarosserie gestört ist. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Funkantennen-Anordnung nach dem Oberbe¬ griff des Anspruchs 1 anzugeben, bei der trotz vorhandener Strahlungsverkopplung mit der Fahrzeugkarosserie die im Horizontaldiagramm geringste auftretende Flachstrahlungsdichte möglichst groß ist.Even a uniformly curved conductive body surface e.g. in the rear area as a mounting surface leads to rotationally asymmetrical radiation properties, because the partial area surrounding the antenna element acts as a flat partial area with respect to the radiation only in a too small area, and this partial area is generally inclined with respect to the horizontal. In all these cases, the azimuthal omnidirectional characteristic of the antenna element is significantly disturbed by the surrounding vehicle body. A preferred mounting point for antenna elements in terms of vehicle technology is, for example, in the center of the vehicle on the roof of the vehicle near the rear edge of the roof or at the upper edge of the rear window pane. In both cases, the antenna element is mounted on a partial surface of the body in such a way that the rotational symmetry of the radiation from the vehicle body is disturbed. 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.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Funkantennen-Anordnung durch die kenn- zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a generic radio antenna arrangement by the characterizing features of claim 1.
Der Erfindung liegt somit der Gedanke zugrunde, bei vorgegebener Fahrzeugkarosserie und bei vorgegebenem Montageort den störenden Einfluß der Fahrzeugkarosserie auf die Abstrahlung mit Hilfe einer für diese Fahrzeugkarosserie gestaltete Gruppenantennenanord- nung zu vermindern oder zu vermeiden. Durch Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird eine Strahlungscharakteristik gestaltet derart, daß sich auch die Rundheit des Azi¬ mutaldiagramms auf bestmögliche Weise einstellt. In der vorliegenden Erfindung wird die Gruppenantenne an die Fahrzeugkarosserie angepaßt gestaltet derart, daß sich durch Über¬ lagerung der von der üblicherweise stark strukturierten Fahrzeugkarosserie erzeugten und der von den Antennenelementen der Gruppe erzeugten elektromagnetischen Strahlung die gewünschten Strahlungseigenschaften der Anordnung aus Fahrzeug und Antennenelementen ergibt.The invention is therefore based on the idea of reducing or avoiding the disruptive influence of the vehicle body on the radiation with the aid of a group antenna arrangement designed for this vehicle body and for a given installation location. By achieving the object according to the invention, a radiation characteristic is designed such that the roundness of the azimuth diagram is also set in the best possible way. In the present invention, the group antenna is adapted to the vehicle body in such a way that the desired radiation properties of the arrangement of vehicle and antenna elements are obtained by superimposing the electromagnetic radiation generated by the usually strongly structured vehicle body and the antenna elements of the group.
Auch bei der erfindungsgemäßen Technik ist es zur Erzeugung der geeigneten Amplituden- und Phasenbeziehungen der Antennenströme möglich, neben einem gespeisten Antennenelement weitere gespeiste oder /und strahlungserregte Antennenelemente einzuset- zen. Hierbei sollte der lichte Abstand zwischen benachbarten Antennenelementen nicht zu groß gewählt werden. Vielfach erhält man mit Abständen von etwa einer Viertel weilenlänge günstige Verhältnisse. Abstände größer als eine Wellenlänge sind aufgrund des Aufzipfelns der Richtdiagramme ungünstig.In the case of the technology according to the invention, in order to generate the suitable amplitude and phase relationships of the antenna currents, it is also possible to use further fed and / or radiation-excited antenna elements in addition to a fed antenna element. The clear distance between adjacent antenna elements should not be chosen too large. Often you get with intervals of about a quarter length favorable conditions. Distances larger than one wavelength are unfavorable due to the jittering of the directional diagrams.
Die Speisung von Antennenelementen kann entweder auf einfache Weise über ein gemeinsames Netzwerk mit definierten Phasen-und Amplitudenbeziehungen der Antennenströme erfolgen oder die Erregung der Antennenelemente kann bei Abstimmung der Strahlergeometrie, durch Blindwiderstandsbelastung und durch Abstandswahl auch durch Strahlung erfolgen, so daß auch eine Gruppenantenne mit nur einem gespeisten Antennenelement realisert werden kann, wenn alle übrigen Antennenelemente strahlungser¬ regt sind. Wesentlich hierbei ist, daß die Einstellung der Phasen-und Amplitudenbeziehun- gen die Einbeziehung der Formgebung der Fahrzeugkarosserie erzwingt.The antenna elements can either be fed in a simple manner via a common network with defined phase and amplitude relationships of the antenna currents, or the antenna elements can be excited by coordinating the radiator geometry, by reactivating the resistance and by selecting the distance, also by radiation, so that a group antenna with only a fed antenna element can be realized if all other antenna elements are radiation-excited. It is essential here that the setting of the phase and amplitude relationships forces the inclusion of the shape of the vehicle body.
Die Wirkungsweise der Erfindung kann am Beispiel von drei Antennenelementen, deren azimuthale Einzeldiagramme in den Fig.14a bis 14c dargestellt sind, veranschaulicht wer¬ den. Auf Grund des Einflußes der Fahrzeugkarosserie sind die Einzeldiagramme im Gegen¬ satz zum Diagramm der Gruppenantenne in Fig. l4d stark richtungsabhängig. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile lassen sich für Kraftfahrzeuge insbesondere bei Frequenzen oberhalb etwa 600 MHz realisieren und bestehen vor allem in der Möglichkeit, an fahrzeugtechnisch besonders günstigen Montagepunkten ohne Funktionseinbußen kurze und optisch unscheinbare Antennen zu ermöglichen, also bei einer hohen Leistungsfähigkeit des Antennensystems eine optisch und unter fahrzeugspezifischen Aspekten äußerst attrak- tive Lösung realisieren zu können.The mode of operation of the invention can be illustrated using the example of three antenna elements, the azimuthal individual diagrams of which are shown in FIGS. 14a to 14c. Due to the influence of the vehicle body, the individual diagrams, in contrast to the diagram of the group antenna in FIG. 14d, are strongly direction-dependent. The advantages that can be achieved with the invention can be realized for motor vehicles, in particular at frequencies above about 600 MHz, and above all consist in the possibility of enabling short and optically inconspicuous antennas at vehicle mounting points that are particularly favorable in terms of vehicle technology, that is to say optically with a high performance of the antenna system and to be able to implement an extremely attractive solution from a vehicle-specific point of view.
Im Meterwellenbereich, in dem die Fahrzeugabmessungen der PKWs in der Größenordnung weniger Wellenlängen liegen, ist weniger die Feinstruktur der Fahrzeugform in der näheren Umgebung des Montagepunktes der Antenne als vielmehr die Gesamtform des Fahrzeug von wesentlichem Einfluß auf die Strahlungscharakteristik einer Funkantenne. Im Gegensatz hierzu ist der die Strahlungseigenschaften bestimmende Nahbereich eines imIn the meter wave range, in which the vehicle dimensions of the cars are in the order of a few wavelengths, it is less the fine structure of the vehicle shape in the vicinity of the mounting point of the antenna than the overall shape of the vehicle that has a significant influence on the radiation characteristics of a radio antenna. In contrast to this, the near range determining the radiation properties is an im
Dezimeterwellenbereich wesentlich kleineren Funkantennenelements um eine Größenord¬ nung kleiner, sodaß auch die Feinstruktur der Fahrzeugkarosserie und deren Beschaffenheit in der unmittelbaren Umgebung des Antennenelements die Strahlungseigenschaften ganz wesentlich mitbestimmt. Dieser Effekt ist umso ausgeprägter, je höher die Frequenz ist. Aufgrund der Kleinheit der Wellenlänge im Dezimeterwellenbereich ist die erfindungsge¬ mäße Anbringung mehrerer miteinander verkoppelter Antennenelemente zur Lösung der Aufgabe der Erfindung in einem relativ eng begrenzten, im Vergleich zu den Fahrzeugab¬ messungen kleinen Bereich gut möglich.Decimeter wave range of much smaller radio antenna elements by an order of magnitude smaller, so that the fine structure of the vehicle body and its nature in the immediate vicinity of the antenna element also have a significant influence on the radiation properties. This effect is more pronounced the higher the frequency. Due to the smallness of the wavelength in the decimeter wave range, the attachment according to the invention of a plurality of antenna elements coupled to one another to achieve the object of the invention is well possible in a relatively narrow area, which is small compared to the vehicle dimensions.
Die Verwendung mehrerer Antennenelemente erlaubt bei vorgegebener und unter fahrzeugspezifischen Gesichtspunkten geeigneter Positionierung der Gruppenantenne am Fahrzeug eine hierfür spezifische Erzeugung von Stromverteilungen auf den Antennenele- menten der Gruppenantenne nach Betrag und Phase derart, daß unter Einbeziehung der Strahlungsverkopplung mit dieser FahrzeugkarosserieThe use of a plurality of antenna elements allows for a specific generation of current distributions on the antenna elements for a given positioning of the group antenna on the vehicle that is suitable from a vehicle-specific point of view. elements of the group antenna according to amount and phase in such a way that including the radiation coupling with this vehicle body
- im Mittel eine erhöhte Bündelung der Strahlung in vertikaler Richtung zu gunsten kleiner Elevationswinkel entsteht und - dabei möglichst geringe Einzüge des horizontalen Strahlungsdiagramms auftreten, wodurch bewirkt wird, daß die geringste, im gesamten Horizontalbereich auftretende Flach¬ strahlungsdichte so groß wie möglich ist.- On average, there is an increased concentration of the radiation in the vertical direction in favor of small elevation angles and - the smallest possible indentation of the horizontal radiation diagram occurs, which has the effect that the lowest flat radiation density occurring in the entire horizontal area is as large as possible.
Durch die nach der Erfindung getroffenen Maßnahmen wird die an sich unerwünschte Ab¬ strahlung der durch Strahlungskopplung angeregten Fahrzeugkarosserie nicht unterbunden. Durch geeignete Stromverteilungen auf den Antennenelementen der Gruppenantenne nach Betrag und Phase wird vielmehr durch die Vielzahl der Strahler ein Wellenfeld überlagert, welches in der Summe Strahlungseigenschaften gemäß der Aufgabe der Erfindung ergibt.The measures taken according to the invention do not prevent the undesired radiation of the vehicle body excited by radiation coupling. By means of suitable current distributions on the antenna elements of the group antenna according to magnitude and phase, a wave field is superimposed by the plurality of radiators, which in total results in radiation properties according to the object of the invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichungen 1 bis 14 dargestellt und wer- den im folgenden näher beschrieben.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings 1 to 14 and are described in more detail below.
Es zeigen:Show it:
Fig. l: Erfindungsgemäße Gruppenantenne an der hinteren Dachkante mit einem weiteren Antennenelement 8 und einem Netzwerk 4 unterhalb des Daches mit konzentrierten Blindelementen. Fig.2: Erfindungsgemäße Gruppenantenne an der hinteren Dachkante mit einem weiterenFig. L: inventive group antenna on the rear roof edge with a further antenna element 8 and a network 4 below the roof with concentrated blind elements. Fig.2: Group antenna according to the invention on the rear roof edge with another
Antennenelement 8 und einem Netzwerk 4 auf dem Dach, das mit Streifenleitungsschaltungen realisiert ist.Antenna element 8 and a network 4 on the roof, which is realized with stripline circuits.
Fig.3a: Erfindungsgemäße Gruppenantenne an der hinteren Dachkante mit einem weiteren Antennenelement 8, das mit dem ersten Antennenelement 3 nur strahlungserregt und mit einem Blindelement geeignet beschaltet ist.3a: Group antenna according to the invention on the rear roof edge with a further antenna element 8, which is only radiation-excited with the first antenna element 3 and suitably connected with a blind element.
Fig.3b: Erfindungsgemäße Gruppenantenne an der hinteren Dachkante mit einem weiteren Antennenelement 8, das mit dem ersten Antennenelement nur strahlungserregt und dessen Länge geeignet gewählt ist.3b: Group antenna according to the invention on the rear roof edge with a further antenna element 8, which only excites radiation with the first antenna element and whose length is suitably selected.
Fig.4: Erfindungsgemäße Gruppenantenne an der hinteren Dachkante mit einem weiteren Antennenelement 8 und Antennenelementen jeweils mit Dachkapazitäten undFig.4: Group antenna according to the invention on the rear roof edge with a further antenna element 8 and antenna elements each with roof capacitances and
Verlängerungsspulen unter einem Radom und mit einer Verlegung des Verbindungs- kabel entlang des Dachs und im Bereich der Scheibenklebung nach innen. Fig.5: Erfindungsgemäße Gruppenantenne im Bereich der hinteren Dachkante mit einem er¬ sten Antennenelement 3 knapp oberhalb der Scheibe und einem weiteren strahlungser¬ regten Antennenelement 8 auf dem Dach.Extension coils under a radome and with the connection cable routed along the roof and in the area of the window adhesive inside. 5: Group antenna according to the invention in the area of the rear roof edge with a first antenna element 3 just above the pane and a further radiation-excited antenna element 8 on the roof.
Fig.6: Erfindungsgemäße Gruppenantenne im Bereich der hinteren Dachkante und dem oberen Bereich der Heckscheibe mit einem ersten Antennenelement 3 auf der Scheibe und zwei weiteren nur strahlungserregten Antennenelement 8 auf der Metallfläche oberhalb der Scheibe und auf dem Dach.Fig. 6: Group antenna according to the invention in the area of the rear roof edge and the upper area of the rear window with a first antenna element 3 on the window and two further only radiation-excited antenna element 8 on the metal surface above the window and on the roof.
Fig.7: Erfindungsgemäße Gruppenantenne auf der Fahrzeugscheibe 1 mit einem weiteren Antennenelement 8 und einem Netzwerk 4 mit Streifenleitungsschaltungen. Fig.8: Erfindungsgemäße Gruppenantenne auf der Fahrzeugscheibe ähnlich Fig.7, jedoch mit einem aufgedruckten Schirm 29 auf der Scheibe zur Bildung eines Gegengewichts und zur Reduktion der HF-Strahlung im Fahrgastraum.7: Group antenna according to the invention on the vehicle window 1 with a further antenna element 8 and a network 4 with stripline circuits. Fig. 8: Group antenna according to the invention on the vehicle window similar to Fig. 7, but with a screen 29 printed on the window to form a counterweight and to reduce the RF radiation in the passenger compartment.
Fig.9: Erfindungsgemäße Gruppenantenne auf der Fahrzeugscheibe u.a. mit radial und ringförmig angebrachten drahtförmigen Leitern auf der Scheibe zur Ausbildung einer transparenten größeren MasseflächeFig. 9: Group antenna according to the invention on the vehicle window, among others. with radial and ring-shaped wire-shaped conductors on the disc to form a transparent, larger ground surface
Fig.10a: Erfindungsgemäße Gruppenantenne auf der Fahrzeugscheibe mit einem von der Scheibe näherungsweise normal wegstehenden ersten Antennenelement 3 und drei in der Scheibenebene angeordneten weiteren Antennenelementen 8: Schnittansicht.10a: Group antenna according to the invention on the vehicle window with a first antenna element 3, which projects approximately normally away from the window, and three further antenna elements 8 arranged in the window plane: sectional view.
Fig.10b: Erfindungsgemäße Gruppenantenne wie Fig.10a, aber in einer perspektivischen Darstellung.Fig.10b: Group antenna according to the invention as Fig.10a, but in a perspective view.
Fig.11a: Schnittdarstellung einer erfindungsgemäße Gruppenantenne auf der Fahrzeug¬ scheibe mit einem in der Scheibenebene liegenden ersten Antennenelement 3 und zwei in der Scheibenebene angeordneten weiteren Antennenelementen 8.11a: sectional view of a group antenna according to the invention on the vehicle window with a first antenna element 3 lying in the window plane and two further antenna elements 8 arranged in the window plane.
Fig.11b: Erfindungsgemäße Gruppenantenne wie Fig.11a, aber in einer perspektivischen Darstellung.11b: Group antenna according to the invention as in FIG. 11a, but in a perspective view.
Fig.12: Erfindungsgemäße Gruppenantenne, vollständig im Inneren des Fahrzeugs ange¬ bracht, und mit drahtförmigem ersten Antennenelement 3 und einem weiteren Anten¬ nenelement 8, jeweils mit Dachkapazität, und einer metallischen zur Scheibe hin offe¬ nen Kavität 31. Fig.13: Erfindungsgemäße Gruppenantenne, vollständig im Inneren des Fahrzeugs ange¬ bracht, und mit einem erstem Antennenelement 3 und einem weiteren Antennenele¬ ment 8, beide in der Scheibenebene angebracht, und mit einer metallischen Kavität 31.12: Group antenna according to the invention, completely mounted inside the vehicle, and with a wire-shaped first antenna element 3 and a further antenna element 8, each with roof capacitance, and a metallic cavity 31 open to the pane. Group antenna according to the invention, mounted completely inside the vehicle, and with a first antenna element 3 and a further antenna element 8, both mounted in the plane of the window, and with a metallic cavity 31.
Fig.14: Gemessene Richtdiagramme mit den drei Antennenelementen und gemessenes Richtdiagramm der optimierten Gruppenantenne. Fig. l zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Gruppenantenne mit ei¬ nem ersten Antennenelement 3, das auf dem Dach des Fahrzeugs in der Nähe der hinteren Dachkante 10 in Fahrzeugmitte montiert und durch einen Durchbruch im Dach gespeist ist. Im Abstand 9 in Richtung zur hinteren Dachkante ist ein weiteres Antennenelement 8 ange- bracht, das in gleicher Weise ebenfalls durch einen Durchbruch im Dach gespeist ist. BeideFig. 14: Measured directional diagrams with the three antenna elements and measured directional diagram of the optimized group antenna. 1 shows the basic structure of a group antenna according to the invention with a first antenna element 3, which is mounted on the roof of the vehicle near the rear roof edge 10 in the center of the vehicle and is powered by an opening in the roof. A further antenna element 8 is attached at a distance 9 in the direction of the rear roof edge, which is likewise fed in the same way through an opening in the roof. Both
Antennenelemente sind wegen ihres geringen relativen Abstands untereinander und mit der Karosserie strahlungsgekoppelt. Die Antennenanschlußstelle 6 ist im Beispiel der Fig. l im Fahrzeuginneren, ein Netzwerk 4 leitet das hochfrequente Signal von der Antennenan¬ schlußstelle 6 zu den beiden Antennenelementen. Im Netzwerk 4 erfolgt eine Aufteilung der Leistung über ein verlustarmes Speisenetzwerk, das im Beispiel der Fig. l aus konzentrier¬ ten verlustarmen Blindelementen aufgebaut ist, wobei das Netzwerk 4 zusätzlich zur Strah¬ lungskopplung durch das Feld einen weiteren hochfrequenten Verkopplungspfad zwischen den beiden Antennenelementen bildet.Because of their small relative spacing, antenna elements are radiation-coupled to one another and to the body. In the example of FIG. 1, the antenna connection point 6 is inside the vehicle, a network 4 conducts the high-frequency signal from the antenna connection point 6 to the two antenna elements. The network 4 distributes the power via a low-loss feed network, which in the example in FIG. 1 is made up of concentrated low-loss dummy elements, the network 4 forming a further high-frequency coupling path between the two antenna elements in addition to radiation coupling through the field .
Jedes der beiden Antennenelemente 3 und 8 würde, für sich allein als Funkantenne verwen- det, also bei Abwesenheit des jeweiligen anderen Antennenelements, eine unzureichendeEach of the two antenna elements 3 and 8, if used alone as a radio antenna, ie in the absence of the respective other antenna element, would be an inadequate one
Verteilung der Hochfrequenzleistung in der horizontalen Ebene aufweisen, da wegen der Nähe der hinteren Dachkante 10 eine starke Inhomogenität der Umgebung vorliegt. Die in sich bezüglich des Materials und bezüglich der Lage im Raum homogene, erste Teilfläche 11 erstreckt sich von der hinteren Dachkante 10 nach vorne und zur Seite, jeweils bis zu den anderen Kanten der Dachfläche.Distribution of the high-frequency power in the horizontal plane, because there is a strong inhomogeneity of the environment due to the proximity of the rear roof edge 10. The first partial surface 11, which is homogeneous in terms of material and position in space, extends from the rear roof edge 10 to the front and to the side, in each case up to the other edges of the roof surface.
Die Homogenität dieser Teilfläche ist allerdings für erfindungsgemäße Antennen nicht über derart große Bereiche erforderlich. Für die elektrische Funktion wichtig ist im wesentlichen die nähere Umgebung um die Antennenelemente, in denen sich das Funkfeld ausbildet. Dieser Bereich zeigt sich in der Praxis als etwa zwei Wellenlängen groß. Beträgt daher in Fig.1 der Abstand des ersten Antennenelements 3 weniger als etwa zweiHowever, the homogeneity of this partial area is not required for antennas according to the invention over such large areas. What is important for the electrical function is essentially the closer environment around the antenna elements in which the radio field is formed. In practice, this range is shown to be approximately two wavelengths in size. In FIG. 1, therefore, the distance between the first antenna element 3 is less than approximately two
Wellenlängen zur hinteren Dachkante, so ist die Homogenität der Teilfläche 11 für erfin¬ dungsgemäße Antennen nicht ausreichend und die Strahlungscharakteristik demzufolge unbefriedigend. Die im Winkel 26 nach unten abknickende Blechfläche stellt eine angren¬ zende weitere Teilfläche 12 dar. Beiden Teilflächen gemeinsam ist die Grenzlinie 13, die in diesem Beispiel also ebenfalls die hintere Dachkante 10 ist. In diesem Beispiel wird die In¬ homogenität dieses Bereiches noch dadurch verstärkt, daß der schräg nach unten abfallende Karosserieteil kurz ist und in die Heckscheibe übergeht, die aus nicht hochfrequent leiten¬ dem Material besteht.Wavelengths to the rear roof edge, the homogeneity of the partial surface 11 is not sufficient for antennas according to the invention and the radiation characteristic is consequently unsatisfactory. The sheet metal surface which bends downwards at an angle 26 represents an adjoining further partial surface 12. The two partial surfaces have in common the boundary line 13, which in this example is therefore also the rear roof edge 10. In this example, the inhomogeneity of this area is further increased by the fact that the body part sloping downwards is short and merges into the rear window, which is made of non-high-frequency conductive material.
Die Schaltungsanordnung im Netzwerk 4 und die dadurch bedingte impedanzmäßige Ver- kopplung des ersten Antennenelements 3 mit dem weiteren bzw. den weiteren Antennenele¬ menten 8 kann auch aus einer Streifenleitungsschaltung (Fig.2) oder aus einer Kombination von Streifenleitungsschaltungen und konzentrierten Blindelementen bestehen. Bei einer Realisierung des Netzwerks 4 mit Streifenleitungen werden dann dem Stand der Technik entsprechend gedruckte Leitungen entsprechender Wellenwiderstände verwendet. Derartige Schaltungen ermöglichen besonders vorteilhaft und kostengünstig die gezielte Einstellung der erforderlichen Ströme auf den Antennenelementen 3 und 8 nach Betrag und Phase sowie die Anpassung an den Wellen widerstand des Speisekabels. Ein weiterer und besonders großer Vorteil der Streifenleitungsschaltung besteht in der präzis reproduzierbaren Anordnung, die speziell für eine Großserienfertigung derartiger erfindungsgemäßer Antennenanordunungen geeignet ist.The circuit arrangement in the network 4 and the resulting impedance coupling of the first antenna element 3 to the further or the further antenna elements 8 can also consist of a stripline circuit (FIG. 2) or a combination of stripline circuits and concentrated blind elements. At a Realization of the network 4 with strip lines are then used according to the state of the art printed lines corresponding wave resistances. Such circuits allow particularly advantageous and inexpensive the targeted setting of the required currents on the antenna elements 3 and 8 according to the amount and phase and the adaptation to the waves resistance of the feed cable. Another and particularly great advantage of the stripline circuit is the precisely reproducible arrangement, which is particularly suitable for large-scale production of such antenna arrangements according to the invention.
In jedem der diskutierten Fälle ergibt sich bezüglich der Antennenanschlußstelle 6 die resultierende Strahlungscharakteristik unter Einbeziehung der Strahlungsverkopplung der Antennenelemente und deren Speisung und der Strahlungsverkopplung mit der Karosserie des Fahrzeugs. Das Netzwerk 4 ist dabei demnach so ausgeführt, daß eine definierte und fest eingestellte Phasen- und Amplitudenbeziehung der Fußpunkt-Speiseströme der Anten¬ nenelemente 3 bzw. 8 vorliegt. Über diese definierte Phasen- und Amplitudenbeziehung wird das Horizontaldiagramm der erfindungsgemäßen Antennenanordnung in der ge¬ wünschten vorteilhaften Art beeinflußt und gegenüber der Abstrahlcharakteristik jeder der Einzelantennen verbessert.In each of the cases discussed, the resulting radiation characteristic results with respect to the antenna connection point 6, taking into account the radiation coupling of the antenna elements and their feeding and the radiation coupling to the body of the vehicle. The network 4 is thus designed so that there is a defined and fixed phase and amplitude relationship between the base point feed currents of the antenna elements 3 and 8. The horizontal diagram of the antenna arrangement according to the invention is influenced in the desired advantageous manner via this defined phase and amplitude relationship and is improved compared to the radiation characteristics of each of the individual antennas.
Das Beispiel der Fig.2 zeigt eine ähnliche Anordnung bezüglich der Antennenelemente. Im Unterschied zu Fig. l ist hier das Netzwerk 4 oben auf dem Dach angebracht mit dem Vor- teil, daß nur ein einziger Durchbruch durch die Dachhaut erforderlich ist. Diese Anordnung bietet sich besonders bei Netzwerken 4 an, die Streifenleitungsschaltungen verwenden, da diese konstruktionsbedingt sehr flach sind und daher flach auf die Außenseite der Karosserie angebracht werden können. Fig.2 zeigt nur der leichteren Darstellung wegen eine senkrecht stehende Streifenleitungsschaltung . Bei der Anordnung nach Fig. l sind demnach soviele Durchbrüche durch das Blech der Karosserie erforderlich, wie über das Netzwerk gespeiste Antennenelemente 3 und 8 vor¬ handen sind, was unter fahrzeugspezifischen Aspekten sicher einen Nachteil darstellt. Auf der anderen Seite ist die Anbringung im Innenraum insofern günstiger, als die Funktions¬ tüchtigkeit des Netzwerks nur unter den klimatischen Bedingungen des Innenraums sicher- gestellt werden muß.The example in FIG. 2 shows a similar arrangement with regard to the antenna elements. In contrast to FIG. 1, the network 4 is attached to the top of the roof with the advantage that only a single breakthrough through the roof skin is required. This arrangement lends itself particularly well to networks 4 which use stripline circuits, since these are very flat by design and can therefore be attached flat to the outside of the body. Fig. 2 shows a vertical stripline circuit only for easier illustration. In the arrangement according to FIG. 1, as many breakthroughs through the sheet metal of the body are required as there are antenna elements 3 and 8 fed via the network, which is certainly a disadvantage from the vehicle-specific point of view. On the other hand, installation in the interior is cheaper in that the functionality of the network only has to be ensured under the climatic conditions of the interior.
In einer besonders einfachen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gruppenantenne kann das Netzwerk 4 entsprechend Fig.3a auch derart gestaltet werden, daß die Verkopp¬ lung des ersten Antennenelements 3 und des oder der weiteren Antennenelemente 8 aus¬ schließlich über die feldmäßige Verkopplung zwischen den Strahlern erfolgt, also durch die Strahlungsverkopplung der Antennenelemente 3 und 8. In diesem Fall ist nur das erste An¬ tennenelement 3 mit der Antennenanschlußstelle 6 am Netzwerk 4 über eine Hochfre¬ quenzleitung verbunden. Die Strahlungscharakteristik der Gesamtanordnung wird jedoch wesentlich durch die Gesamtheit der miteinander strahlungsverkoppelten Antennenelemente 3 und 8 unter Einbeziehung der Wirkung der Fahrzeugkarosserie gebildet.In a particularly simple embodiment of a group antenna according to the invention, the network 4 can also be designed in accordance with FIG. 3a so that the coupling of the first antenna element 3 and the further antenna element (s) 8 takes place exclusively via field coupling between the radiators, that is to say due to the radiation coupling of the antenna elements 3 and 8. In this case, only the first antenna element 3 is connected to the antenna connection point 6 on the network 4 via a high-frequency line. The radiation characteristic of the overall arrangement, however, will essentially formed by the entirety of the radiation-coupled antenna elements 3 and 8, including the effect of the vehicle body.
Um in jedem der weiteren Antennenelemente 8 bei reiner Strahlungskopplung den für ein optimales Horizontaldiagramm erforderlichen Strom nach Betrag und Phase zu erreichen, wird z.B. die Länge des weiteren Antennenelements 8 geeignet gewählt. Für eine guteIn order to achieve the current and amount required for an optimal horizontal diagram in each of the further antenna elements 8 with pure radiation coupling, e.g. the length of the further antenna element 8 is chosen appropriately. For a good
Strahlungskopplung sind Resonanzlängen erforderlich. So kann ein Antennenelement 8 vorteilhaft etwa 1/4 Wellenlänge lang gewählt werden, wenn es an seinem unteren Ende hochfrequent leitend mit der Karosserie verbunden ist. Mit der genauen Länge um die λ/4- Resonanz herum wird dann die Phasenlage geeignet eingestellt. Kürzere oder längere wei- tere Antennenelemente 8 können ebenfalls verwendet werden, wenn der Fußpunkt des Ele¬ ments mit einem entsprechenden Blindelement beschaltet wird (Fig.3a). Bei Antennenele¬ menten, die kürzer sind als λ/4, ist bekanntlich eine Induktivität im Fußpunkt erforderlich, bei längeren Antennenelementen ist entsprechend eine Kapazität notwendig.Radiation coupling requires resonance lengths. For example, an antenna element 8 can advantageously be chosen to be approximately 1/4 wavelength long if it is connected to the body in a high-frequency conductive manner at its lower end. The phase position is then suitably set with the exact length around the λ / 4 resonance. Shorter or longer further antenna elements 8 can also be used if the base point of the element is connected to a corresponding blind element (FIG. 3a). As is known, for antenna elements that are shorter than λ / 4, an inductance at the base point is required; for longer antenna elements, a capacitance is correspondingly necessary.
Auf diese Weise kann bei erfindungsgemäßen Antennen durch mindestens ein weiteres Antennenelement 8, das mit dem ersten Antennenelement 3 verkoppelt ist, eine erheblicheIn this way, in the case of antennas according to the invention, at least one further antenna element 8, which is coupled to the first antenna element 3, can be a considerable one
Verbesserung der Abstrahlcharakteristik in der Horizontalen bewirkt werden. Die horizon¬ tale Richtcharakteristik jedes der Antennenelemente 3 bzw. 8 weist daher auch bei erfin¬ dungsgemäßen Gruppenantennen unerwünschte Abweichungen von der idealen Abstrahl¬ charakteristik auf. Außerdem sind die Einzeldiagramme der einzelnen Antennenelemente untereinander nicht gleich, da wegen der unterschiedlichen Montagepunkte die Abschattung durch die Karosserie und die Verkopplung mit ihr nicht gleich sind. Die Strahlungskopplung zwischen den Antennenelementen wird wesentlich von deren Länge und ihrem Abstand voneinander bestimmt.Improvement of the radiation characteristics can be effected in the horizontal. The horizontal directional characteristic of each of the antenna elements 3 and 8 therefore exhibits undesirable deviations from the ideal radiation characteristic even in the case of group antennas according to the invention. In addition, the individual diagrams of the individual antenna elements are not the same as each other, because the shading by the body and the coupling to it are not the same because of the different mounting points. The radiation coupling between the antenna elements is essentially determined by their length and their distance from one another.
Die gewünschte Verbesserung der Abstrahlcharakteristik kann bei erfindungsgemäßen Antennen daher auch durch ausschließliche Strahlungskopplung zwischen dem ersten An¬ tennenelement 3 und weiteren Antennenelementen 8 erreicht werden. Das erforderliche hohe Maß an Verkopplung erfordert allerdings einen nicht zu großen Abstand 9 zwischen den einzelnen Strahlern. Als obere Grenze für diesen Abstand 9 kann ein Wert von etwa λ/4 angesetzt werden, wobei durch geeignete Wahl der Länge des Antennenelements 8 bzw. der Antennenelemente 8 und/oder durch Beschaltung mit einem Blindelement im Fußpunkt der Strom auf dem Antennenelement 8 bzw. auf den Antennenelementen 8 nach dem Stand der Technik eingestellt werden kann. Ein Beispiel dafür zeigt Fig.3a. Das Netzwerk 4 dient in derartigen Fällen dann nur zur Speisung des ersten Antennenelements 3, z.B. zur Anpas¬ sung an den Wellenwiderstand des Verbindungskabels 28 zum Funkgerät, das an der An- tennenanschlußstelle 6 angeschlossen ist. Dabei ist, wie bei Funksystemen allgemein üblich, an der Antennenanschlußstelle 6 der Gruppenantenne für das jeweilige Nutzfrequenzband ein ausreichend geringes Stehwellen¬ verhältnis erförderlich, wie es von HF-Schnittstellen anderer Funksysteme bekannt ist.The desired improvement in the radiation characteristic in antennas according to the invention can therefore also be achieved by exclusive radiation coupling between the first antenna element 3 and further antenna elements 8. The required high degree of coupling, however, requires a not too large distance 9 between the individual radiators. A value of approximately λ / 4 can be set as the upper limit for this distance 9, the current on the antenna element 8 or, respectively, by suitable choice of the length of the antenna element 8 or antenna elements 8 and / or by connection to a blind element at the base point. can be set on the antenna elements 8 according to the prior art. Figure 3a shows an example of this. In such cases, the network 4 then only serves to feed the first antenna element 3, for example to adapt to the characteristic impedance of the connecting cable 28 to the radio, which is connected to the antenna connection point 6. Here, as is generally the case with radio systems, a sufficiently low standing wave ratio is required at the antenna connection point 6 of the group antenna for the respective useful frequency band, as is known from RF interfaces of other radio systems.
Grundsätzlich zeigt sich, daß bei Speisung der Antennenelemente über das Netzwerk und bei zu großen Abständen zwischen den Strahlern die Strahlungsrichtdiagramme die Tendenz besitzen, starke Einzüge zu bilden. Bei bevorzugten Antennenanordnungen wird deshalb auch im Interesse einer einfachen Gestaltung des Netzwerks 4 der maximale Abstand zwi¬ schen zwei Antennenelementen nicht größer als etwa eine Freiraumwellenlänge gewählt.Basically, it can be seen that when the antenna elements are fed via the network and if the distances between the radiators are too great, the radiation directional diagrams tend to form strong indents. In the case of preferred antenna arrangements, the maximum distance between two antenna elements is therefore chosen to be no greater than about a free space wavelength, also in the interest of a simple design of the network 4.
Die zur Lösung der Aufgabe der Erfindung zu fordernden Phasen- und Amplitudenzustände der elektrischen Größen auf den Antennenelementen sind somit wesentlich von deren Ge¬ stalt und Position zueinander sowie der Strahlungsverkopplung mit der leitenden Fahrzeugkarosserie abhängig. Es gibt somit für jedes Fahrzeug eine Vielzahl günstiger An¬ ordnungen von Antennengruppen nach der Erfindung, welche jeweils durch hierfür spezi¬ fische Optimierung des Netzwerks 4 vorteilhafte Strahlungseigenschaften ergeben. Die hier- für verwendeten Strahlerformen können innerhalb bestimmter Grenzen frei gewählt werden.The phase and amplitude states of the electrical quantities on the antenna elements that are required to achieve the object of the invention are thus essentially dependent on their shape and position with respect to one another and on the radiation coupling to the conductive vehicle body. There are thus a multitude of favorable arrangements of antenna groups according to the invention for each vehicle, which each result in advantageous radiation properties by optimizing the network 4 specifically for this purpose. The radiator shapes used for this can be freely selected within certain limits.
Anstelle einfacher stabförmiger Antennenelemente können z.B auch Antennenelemente mit einer kapazitiven Dachlast verwendet werden und im Interesse einer weiteren Verkürzung z.B. mit Blindelementen beschaltet werden, die in der Regel in Form einer Verlängerungs¬ spule ausgeführt sind (Fig.4). Auch bei länger gewählten Antennenelementen mit einer Länge zwischen λ/4 und λ/2 können die Strombelegungen auf den Antennenelementen ge¬ eignet beeinflußt werden. Im Beispiel der Fig.4 einer erfindungsgemäßen Funkantennen- Anordnung sind die durch die Verwendung jeweils einer Dachkapazität und einer Verlänge¬ rungspule in der Länge minimierten Antennenelemente unter einem Kunststoffradom 32 untergebracht. Fig.4 zeigt des weiteren eine besonders vorteilhafte Speisung der Antennen- anschlußstelle 6 über die Speiseleitung, die ohne einen Durchbruch durch die Dachhaut auskommt. Hierfür wird ein sehr dünnes Koaxialkabel oder eine flexible Triplate-Streifen- leitungsschaltung durch den Bereich der Kleberaupe der Heckscheibe durch nach außen ge¬ führt und so durch den Scheibenkleber mit abgedichtet.Instead of simple rod-shaped antenna elements, e.g. antenna elements with a capacitive roof load can be used and in the interest of further shortening e.g. can be connected with dummy elements, which are usually designed in the form of an extension coil (FIG. 4). Even with longer antenna elements with a length between λ / 4 and λ / 2, the current assignments on the antenna elements can be influenced in a suitable manner. In the example of FIG. 4 of a radio antenna arrangement according to the invention, the antenna elements, which are minimized in length by the use of a roof capacitance and an extension coil, are accommodated under a plastic radome 32. FIG. 4 also shows a particularly advantageous feed for the antenna connection point 6 via the feed line, which does not require a breakthrough through the roof skin. For this purpose, a very thin coaxial cable or a flexible triplate strip line circuit is led through the area of the adhesive bead of the rear window and is thus sealed by the window adhesive.
Wegen der erhöhten Verluste dünner Kabel ist im Sinne eines hohen Wirkungsgrads einer entsprechenden erfindungsgemäßen Antennenanordnung der Abschnitt mit geringem Quer¬ schnitt so kurz wie möglich auszuführen. Im Beispiel der Fig.4 ist dieser Abschnitt relativ lang, da die Funkantennen-Anordnung auf dem Fahrzeugdach angeordnet ist und deshalb eine vergleichsweise lange Strecke längs des nach unten abgeknickten Blechteils zu über¬ brücken ist. Fig.5 zeigt eine insofern vorteilhaftere erfindungsgemäße Antennenanordnung, bei der das erste Antennenelement 3 auf dieser schrägen Fläche, die demzufolge die erste Teilfläche 11 bildet, und etwa normal zu ihr angebracht ist. Der weitere Strahler 8 ist nur durch das Strahlungsfeld angekoppelt und sitzt auf der weiteren Teilfläche 12, die durch die näherungsweise horizontale Fläche des Daches gebildet ist.Because of the increased losses of thin cables, in the sense of a high efficiency of a corresponding antenna arrangement according to the invention, the section with a small cross section should be as short as possible. In the example in FIG. 4, this section is relatively long since the radio antenna arrangement is arranged on the vehicle roof and therefore a comparatively long distance has to be bridged along the sheet metal part which is bent downwards. 5 shows a more advantageous antenna arrangement according to the invention, in which the first antenna element 3 is attached to this inclined surface, which consequently forms the first partial surface 11, and approximately normal to it. The other radiator 8 is only coupled by the radiation field and sits on the further partial surface 12, which is formed by the approximately horizontal surface of the roof.
Im Beispiel der Fig.6 einer erfindungsgemäßen Funkantennen-Anordnung ist das erste Antennenelement 3 im oberen Bereich der Heckscheibe angebracht und kapazitiv in be- kannter Weise durch die Scheibe hindurch über das Netzwerk 4 gespeist. Die erste Teilflä¬ che 11 bildet hier die Scheibe, die Inhomogenität ergibt sich am Übergang zum Blech der Karosserie an der oberen Kante der Scheibe. Ist der Blechstreifen oberhalb der Scheibe bis zur Dachkante, der meist näherungsweise eben aber räumlich in der Verlängerung der Scheibe angeordnet ist, breit, so ist eine weitere Teilfläche 12b entsprechend diesem Blech- streifen vorhanden. Die Dachfläche bildet dann eine weitere Teilfläche 12a.In the example in FIG. 6 of a radio antenna arrangement according to the invention, the first antenna element 3 is attached in the upper region of the rear window and is capacitively fed in a known manner through the window through the network 4. The first partial surface 11 here forms the pane, the inhomogeneity arises at the transition to the sheet metal of the body at the upper edge of the pane. If the sheet metal strip is wide above the pane up to the roof edge, which is usually approximately evenly but spatially arranged in the extension of the pane, there is a further partial area 12b corresponding to this sheet metal strip. The roof area then forms a further partial area 12a.
Bei dieser Anordnung und breitem Blechstreifen ergäbe sich zwischen dem weiteren Anten¬ nenelement 8a auf dem Dach dann ein zu großer Abstand, so daß die Strahlungskopplung eventuell zu gering ist. In derartigen Fällen empfiehlt es sich für erfindungsgemäße Funkantennen-Anordnungen, ein weiteres Antennenelement 8b auf der weiteren Teilfläche 12b, z.B. im wesentlichen normal zu ihr, anzubringen. Auf diese Weise ergibt sich näherungsweise eine Halbierung des Abstandes zwischen zwei Antennenelementen 8 mit dem Vorteil einer deutlich angehobenen Verkopplung. Die Abschattung nach vorne, die bei alleiniger Anwesenheit des ersten Strahlers 3 gegeben ist, kann durch diese Kette aus zwei weiteren Antennenelementen 8 erfindungsgemäß deutlich reduziert werden. Weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Funkantennen-Anordnungen ergeben sich, wenn sämtliche Antennenelemente auf oder in der Fahrzeugscheibe angebracht sind, wie dies die Fig.9 bis 13 zeigen.With this arrangement and wide sheet metal strip, there would then be too great a distance between the further antenna element 8a on the roof, so that the radiation coupling may be too low. In such cases, it is advisable for radio antenna arrangements according to the invention to have a further antenna element 8b on the further partial surface 12b, e.g. essentially normal to her to attach. In this way, the distance between two antenna elements 8 is approximately halved, with the advantage of a significantly increased coupling. The shading to the front, which is provided when the first radiator 3 is only present, can be significantly reduced according to the invention by this chain of two further antenna elements 8. Further embodiments of radio antenna arrangements according to the invention result if all antenna elements are mounted on or in the vehicle window, as shown in FIGS. 9 to 13.
Die Scheibe 1 ist im Winkel 26 gegen die Horizontale geneigt. Dieser Winkel beträgt bei heutigen Fahrzeugen zwischen etwa 10 Grad (Sportwägen) und etwa 80 Grad (Kombis). Bei nicht zu großen Winkeln 26 ist, trotz der Neigung der Scheibe und auch bei normal zurThe disc 1 is inclined at an angle 26 to the horizontal. In today's vehicles, this angle is between approximately 10 degrees (sports cars) and approximately 80 degrees (station wagons). At not too large angles 26, despite the inclination of the disc and also at normal to
Scheibenoberfläche montierten Antennenelementen (Beispiele der Fig.7 und 8), die vor¬ zugsweise abgestrahlte Polarisation vertikal, da die im wesentlichen horizontal orientierten Blechflächen des Fahrzeugs, nämlich das Dach und der Kofferraumdeckel, die Welle derart führen, daß im wesentlichen eine vertikale elektrische Feldkomponente in Richtung Fern- feld läuft. Die Ausrichtung des E- Vektors ist demnach nicht zwangsweise identisch mit derAntenna elements mounted on the pane surface (examples of FIGS. 7 and 8), the preferably radiated polarization vertically, since the essentially horizontally oriented sheet metal surfaces of the vehicle, namely the roof and the trunk lid, guide the shaft in such a way that essentially a vertical electrical field component runs towards the far field. The alignment of the E vector is therefore not necessarily identical to that
Lage der Antennenelemente im Raum, sondern wird durch die Oberfläche der Karosserie mitbestimmt.Location of the antenna elements in the room, but is determined by the surface of the body.
Allerdings nimmt die Abschattung nach vorn und damit die Beeinträchtigung der Strah¬ lungsverteilung in der Horizontalen zu, wenn die Scheibe steiler ist. Dem kann bei erfin- dungsgemäßen Antennenanordnungen durch eine größere Zahl von Strahlern entgegenge¬ wirkt werden, da dann die Möglichkeiten der Diagrammformung größer werden. Besonders gute Strahlungseigenschaften mit einem oder zwei weiteren Antennenelementen 8 im Sinne der Lösung der Aufgabe der Erfindung werden bei solchen Fahrzeugen erreicht, bei denen der Neigungswinkel 26 der Fensterscheibe gegenüber der Horizontalen nicht grö¬ ßer ist als etwa 60 Grad. Grundsätzlich zeigt sich durch Messungen, daß es um so vorteilhafter ist, die Strahler in der Nähe der oberen Berandung der Fensterscheibe anzuordnen, je größer der Neigungswinkel 26 der Fensterscheibe 1 ist.However, the shadowing to the front and thus the impairment of the radiation distribution in the horizontal increases when the pane is steeper. In antenna arrangements according to the invention, this can be counteracted by a larger number of radiators, since the possibilities of shaping the diagram then become greater. Particularly good radiation properties with one or two further antenna elements 8 in the sense of achieving the object of the invention are achieved in vehicles in which the angle of inclination 26 of the window pane with respect to the horizontal is not greater than approximately 60 degrees. Basically, measurements show that the greater the angle of inclination 26 of the window pane 1, the more advantageous it is to arrange the radiators near the upper edge of the window pane.
Fig.7 zeigt eine erfindungsgemäße Antennenanordnung, bei der das erste Antennenelement 3 und ein oder mehrere weitere Antennenelemente 8 auf der Fahrzeugscheibe 1 angebracht sind. Die Antennenelemente sind sämtlich im wesentlichen normal zur Scheibenoberfläche angeordnet und durch die Scheibe von unten her gespeist. Das Netzwerk 4 ist im Inneren der Scheibe angebracht. Die Inhomogenität der ersten Teilfläche 11 , die die Scheibenober¬ fläche darstellt, ist durch ihren oberen Rand und dem Übergang zur metallischen Karosserie gegeben. Im gezeichneten Beispiel erfolgt die Verbindung zwischen den Antennenelementen 3 bzw. 8 und dem Netzwerk 4 über eine Bohrung durch das Glas. Zur Vermeidung einer derartigen ungünstig zu realisierenden Bohrung ist ebenfalls eine kapazitive Kopplung durch die Scheibe möglich, wie dies für eine andere erfindungsgemäße Antennenanordnung in Fig.8 dargestellt ist.7 shows an antenna arrangement according to the invention, in which the first antenna element 3 and one or more further antenna elements 8 are attached to the vehicle window 1. The antenna elements are all arranged substantially normal to the surface of the pane and are fed through the pane from below. The network 4 is attached inside the pane. The inhomogeneity of the first partial surface 11, which represents the window surface, is given by its upper edge and the transition to the metallic body. In the example shown, the connection between the antenna elements 3 and 8 and the network 4 takes place via a hole through the glass. In order to avoid such an unfavorable bore, capacitive coupling through the disk is also possible, as is shown in FIG. 8 for another antenna arrangement according to the invention.
In Fig.8 ist eine ähnliche erfindungsgemäße Antennenanordnung dargestellt, bei der das Netzwerk 4 außen auf der Scheibe angebracht ist. Die Durchkopplung des hochfrequenten Signals durch die Scheibe erfolgt in diesem Beispiel nur an einer einzigen Stelle und daher besonders einfach und vorteilhaft kapazitiv, die Antennenanschlußstelle 6 ist durch die in¬ nere Koppelfläche und durch die umgebende Masse gegeben. Auch kann in diesem Fall die kapazitive Verbindung technologisch kostengünstig in das Netzwerk 4 einbezogen werden, wenn es als Streifenleitungsschaltung aufgebaut ist.A similar antenna arrangement according to the invention is shown in FIG. 8, in which the network 4 is mounted on the outside of the pane. The coupling of the high-frequency signal through the disk takes place in this example only at a single point and therefore particularly simply and advantageously capacitively, the antenna connection point 6 is given by the inner coupling surface and by the surrounding mass. In this case, too, the capacitive connection can be included in the network 4 in a technologically cost-effective manner if it is constructed as a stripline circuit.
Antennenanordnungen wie in Fig.7 dargestellt weisen den Nachteil auf, daß ein Teil der Feldlinien, die auf den Antennenelementen beginnen, durch das Innere des Fahrzeugs ver¬ laufen und dort zu unerwünschten hohen Feldstärken führen. Gleichzeitig ist dadurch eine verstärkte Inhomogenität für die erste Teilfläche 11 und eine verstärkte Unsymmetrie gege- ben, die sich in einer verstärkten Abschattung der Abstrahlung nach vorn auswirkt.Antenna arrangements as shown in FIG. 7 have the disadvantage that some of the field lines that begin on the antenna elements run through the interior of the vehicle and lead to undesired high field strengths there. At the same time, this results in an increased inhomogeneity for the first partial surface 11 and an increased asymmetry, which results in an increased shadowing of the radiation to the front.
Für die erfindungsgemäße Gestaltung der Gruppenantenne ist für jedes Antennenelement des weiteren ein zeitlich invariantes Antennengegengewicht vorteilhaft. Dieses kann als hochfrequent leitende Fläche 29 auf der Fensterscheibe, wie in Fig.8 dargestellt, ausgebil¬ det werden. Im Interesse der Transparenz dieser Fläche wird diese vorteilhaft als strahlen- förmige Struktur ausgeführt, welche aus radial vom Netzwerk 4 ausgehenden, drahtförmi- gen Leitern besteht (Fig.9). Das Netzwerk 4 selbst wird vorteilhaft mit einer leitenden Außenfläche ausgestattet, welches im Zentrum der Gruppenantenne einen Teil des Anten- nengegengewichts für die Antennenelemente bildet. Die strahlenförmigen Leiter 20 werden hochfrequent mit dieser leitenden Außenfläche verbunden. Diese Strahlen können durch ringförmig um die Gruppenantenne angebrachte Leiter 20 zu einem hochfrequent leitenden Maschennetz ergänzt werden (Fig.9). Bei Funkantennen auf der Heckscheibe von Fahrzeugen treten naturgemäß in der unmittel¬ baren Nähe der Sendeantenne große Feldstärken auf, welche Personen im Fahrgastraum ge¬ fährden könnten. Die Ausbildung des Antennengegengewichts 29 als hochfrequent leitende Fläche wirkt sehr vorteilhaft abschirmend gegen elektromagnetische Felder, welche andern¬ falls in den Fahrgastraum drängen. Die Forderung nach einem definierten Antennengegengewicht läßt sich somit vorteilhaft verbinden mit der Forderung nach einer Feldabschwächung der gefährdenden elektromagnetischen Strahlung.A temporally invariant antenna counterweight is furthermore advantageous for the antenna array according to the invention for each antenna element. This can be designed as a high-frequency conductive surface 29 on the window pane, as shown in FIG. In the interest of the transparency of this area, it is advantageously designed as a radiation-shaped structure which consists of wire-shaped conductors radially extending from the network 4 (FIG. 9). The network 4 itself is advantageously equipped with a conductive outer surface, which in the center of the group antenna is part of the antenna. forms a counterweight for the antenna elements. The radiating conductors 20 are connected to this conductive outer surface at a high frequency. These beams can be supplemented by a ring 20 attached around the group antenna to a high-frequency conductive mesh network (Fig. 9). In the case of radio antennas on the rear window of vehicles, large field strengths naturally occur in the immediate vicinity of the transmitting antenna, which could endanger people in the passenger compartment. The formation of the antenna counterweight 29 as a high-frequency conductive surface has a very advantageous shielding effect against electromagnetic fields which otherwise penetrate into the passenger compartment. The requirement for a defined antenna counterweight can thus advantageously be combined with the requirement for a field weakening of the hazardous electromagnetic radiation.
Auf der Heckscheibe sind häufig horizontal angebrachte Heizleiter vorhanden. Punkte glei¬ chen Gleichspannungspotentials können miteinander galvanisch verbunden werden, ohne den Heizstromfluß zu beeinflussen. Durch Einführung von verbindenden Leitungsstegen kann auch das Heizfeld zu einer hochfrequent weitgehend abschirmenden Fläche gestaltet werden und als erweitertes Antennengegengewicht mitwirken. Um hochfrequente Ströme zwischen der Massefläche bei der Gruppenantenne über das Heizfeld zu ermöglichen, ohne die Heizströme zu beeinflussen, ist eine gleichstromundurchlässige, frequenzselektive Verbindung in den drahtförmigen Leitern vorteilhaft. Solche frequenzselektive Verbindungen sind auch notwendig, wenn Teile des Antennenge¬ gengewichts als Antennenteile für andere Funkdienste, welche ebenfalls auf der Fenster¬ scheibe angebracht sind, verwendet sind. Ein Beispiel hierfür ist für Antennen gegeben, welche z.B. als AM-FM-Antenne wirken. Als frequenzselektive Verbindungselemente kommen in der Hauptsache kapazitive Strukturen zur Anwendung. Sehr vorteilhaft ist auch eine koplanare Leitungsstruktur von etwa λ/4-Länge für die Funkfrequenz.There are often horizontally attached heating conductors on the rear window. Points of the same DC voltage potential can be galvanically connected to one another without influencing the heating current flow. By introducing connecting landings, the heating field can also be designed as a high-frequency, largely shielding surface and act as an extended antenna counterweight. In order to enable high-frequency currents between the ground surface in the group antenna via the heating field without influencing the heating currents, a direct current-impermeable, frequency-selective connection in the wire-shaped conductors is advantageous. Such frequency-selective connections are also necessary if parts of the antenna counterweight are used as antenna parts for other radio services, which are also attached to the window pane. An example of this is given for antennas, which e.g. act as an AM-FM antenna. Capacitive structures are mainly used as frequency-selective connecting elements. A coplanar line structure of approximately λ / 4 length for the radio frequency is also very advantageous.
Fig.10a und b zeigen eine erfindungsgemäße Antennenanordnung, bei der das erste Anten¬ nenelement 3 im wesentlichen normal zur Scheibenoberfläche orientiert ist. Die weiteren Antennenelemente 8 sind in der Ebene der Scheibe angeordnet und z.B. innen aufgedruckt. Fig.10a zeigt diese Anordnung als Schnitt, Fig.10b eine perspektivische Ansicht. Fig.1 la und b zeigen eine erfindungsgemäße Antennenanordnung (Fig.1 la als Schnitt,10a and b show an antenna arrangement according to the invention, in which the first antenna element 3 is oriented essentially normal to the pane surface. The further antenna elements 8 are arranged in the plane of the disk and e.g. printed on the inside. FIG. 10 a shows this arrangement as a section, FIG. 10 b shows a perspective view. 1 a and b show an antenna arrangement according to the invention (FIG. 1 a as a section,
Fig.11b als perspektivische Ansicht), bei der sämtliche Antennenelemente in der Ebene der Scheibenoberfläche angeordnet sind. Diese Anordnung führt dann zu befriedigenden Ab¬ strahlcharakteristiken, wenn die Scheibe steil steht und die Antennenelemente 3 bzw. 8 deshalb im wesentlichen senkrecht im Raum orientiert sind. Weitere und besonders vorteilhafte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Antennenanord¬ nungen zeigen die Fig.12 und 13. Der Vorteil dieser Anordnungen ergibt sich aus der Tat- sache, daß keine Komponenten der Funkantennen-Anordnung außen auf der Fahrzeugka¬ rosserie angeordnet sind. Hierzu ist eine metallische Kavität 31 verwendet, die zur Scheibe hin geöffnet ist und die für die Antennenelemente 3 bzw. 8 als Groundplane und als rück¬ seitige Abschirmung dient. Die Antennenelemente 3 bzw. 8 sind im Beispiel der Fig.12 im wesentlichen normal zur Scheibenoberfläche und normal zur Rückseite der Kavität 31 ori¬ entiert und werden vom Netzwerk 4 gespeist, das vorteilhaft auf der der Scheibe zuge¬ wandten Rückseite der Kavität 31 angebracht ist. Der Abstand der Rückseite der Kavität von der Scheibe ist im Interesse einer geringen Aufbauhöhe so gering wie möglich zu wäh¬ len. Daher werden bei einer derartigen erfindungsgemäßen Antennenanordnung vorteilhaft An¬ tennenelemente mit Dachkapazität und Verlängerungsspule eingesetzt, mit denen die Länge der Antennenelemente so gering wie möglich gemacht werden kann. Als untere Grenze für die Höhe der Kavität ist ein Wert von etwa 1/20 der Freiraum weilenlänge sinnvoll, da an¬ dernfalls der Sendewirkungsgrad bekanntlich zu gering ist. Fig.13 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei der sämtliche Antennenelemente 3 bzw. 8 in der Ebene der Scheibe angeordnet sind.11b as a perspective view), in which all antenna elements are arranged in the plane of the pane surface. This arrangement leads to satisfactory radiation characteristics if the pane is steep and the antenna elements 3 and 8 are therefore oriented essentially perpendicularly in space. Further and particularly advantageous embodiments of antenna arrangements according to the invention are shown in FIGS. 12 and 13. The advantage of these arrangements results from the fact thing that no components of the radio antenna arrangement are arranged on the outside of the vehicle body. For this purpose, a metallic cavity 31 is used, which is open towards the pane and which serves as a ground plane and as a rear shield for the antenna elements 3 and 8, respectively. In the example of FIG. 12, the antenna elements 3 and 8 are oriented essentially normal to the pane surface and normal to the rear of the cavity 31 and are fed by the network 4, which is advantageously attached to the rear of the cavity 31 facing the pane . The distance between the back of the cavity and the pane should be chosen as small as possible in the interest of a low construction height. Therefore, with such an antenna arrangement according to the invention, antenna elements with roof capacitance and extension coil are advantageously used, with which the length of the antenna elements can be made as short as possible. As a lower limit for the height of the cavity, a value of approximately 1/20 of the free space length is useful, since otherwise the transmission efficiency is known to be too low. Fig. 13 shows a similar arrangement, in which all antenna elements 3 and 8 are arranged in the plane of the disc.
Die mit der Erfindung erreichte Wirkung geht eindrucksvoll aus den Bildern 14a bis 14d hervor. In den dargestellten Horizontaldiagrammen der Bilder 14a bis 14c sind die Strahlungseigenschaften dreier Antennenelemente auf der Heckscheibe einer Limousine in einer dreiecksförmigen Anordnung in der Nähe der oberen Scheibenkante dargestellt.The effect achieved with the invention is shown impressively in Figures 14a to 14d. In the horizontal diagrams shown in FIGS. 14a to 14c, the radiation properties of three antenna elements on the rear window of a sedan are shown in a triangular arrangement near the upper window edge.
Jedes der Diagramme besitzt starke untolerierbare Einzüge bzw. Abschattungsbereiche. Ob¬ gleich die verwendeten Antennenelemente jeweils rotationssymmetrische schlanke und nor¬ mal zur Scheibenoberfläche montierte Elemente sind, ergeben sich in Folge der Strahlungs¬ verkopplung mit der leitenden Fahrzeugkarosserie die dargestellten Unrundheiten der Dia- gramme. Durch Beschaltung mit einem geeigneten Netzwerk 4, welches die An¬ tennenelemente phasen- und amplitudenrichtig speist und dessen Charakteristika durch An¬ wendung mathematischer Optimierungsverfahren speziell für die auf dem bestimmten Fahr¬ zeug vermessenen Antennenelemente berechnet wurden, wird das in Fig. 14d dargestellte Richtdiagramm erreicht, welches wesentlich geringere Einzüge besitzt. Soll eine erfindungsgemäße Gruppenantenne für mehrere Funksysteme, wie z.B. das D-Each of the diagrams has strong intolerable indentations or shading areas. Although the antenna elements used are each rotationally symmetrical, slender elements that are normally mounted to the window surface, the non-roundness of the diagrams results as a result of the radiation coupling to the conductive vehicle body. The directional diagram shown in FIG. 14d is achieved by connecting a suitable network 4, which feeds the antenna elements in the correct phase and amplitude and whose characteristics have been calculated by using mathematical optimization methods specifically for the antenna elements measured on the specific vehicle , which has much lower indents. If a group antenna according to the invention is intended for several radio systems, e.g. the D-
Netz und das E-Netz gleichermaßen ausgelegt werden, so können die Antennenelemente so gestaltet werden, daß sie in beiden Frequenzbereichen funktionstüchtig sind. Wird hierbei das Netzwerk 4 derart gestaltet, daß es in den beiden Frequenzbereichen, die hierfür jeweils geforderten Phasen- und Amplitudenbedingungen für die einzelnen Strahler sicherstellt, so ist die Gruppenantenne in beiden Frequenzbereichen anwendbar. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, für beide Frequenzbereiche zumindest teilweise gesonderte Antennenelemente einzusetzen. Um die bestmögliche Verknüpfung der Signale im Netzwerk 4 sicherzustellen, ist ein ge¬ wisser meßtechnischer Aufwand notwendig, um die Antenneneigenschaften der Strahler am Fahrzeug festzustellen. Dies geschieht dadurch, daß jedem Antennenenelement an einer de¬ finierten Schnittstelle ein Anschlußtor 27 zugeordnet wird. Mit Hilfe moderner Netz- werkanalysatoren können die Wellenparameter dieses Antennenelement-Netzwerks ermittelt werden. Zusätzlich können bei Einfall einer Welle aus einer bestimmten Richtung die Erre¬ gungen an den Anschlußtoren 27 nach Betrag und Phase gemessen werden. Bei Kenntnis der Eigenschaften des Strahlernetzwerks und dessen Erregung durch die einfallende Welle an den verschiedenen Anschlußtoren 27 kann mit Hilfe moderner Rechenanlagen unter An- wendung geeigneter Optimierungsstrategien ein hierfür optimales Netzwerk 4 gestaltet wer¬ den.Network and the E-network are designed equally, the antenna elements can be designed so that they are functional in both frequency ranges. If the network 4 is designed in such a way that it ensures the required phase and amplitude conditions for the individual radiators in the two frequency ranges, the group antenna can be used in both frequency ranges. Another possibility is to use at least partially separate antenna elements for both frequency ranges. In order to ensure the best possible connection of the signals in the network 4, a certain amount of measurement is necessary to determine the antenna properties of the radiators on the vehicle. This is done by assigning a connection gate 27 to each antenna element at a defined interface. The wave parameters of this antenna element network can be determined with the aid of modern network analyzers. In addition, when a wave comes in from a certain direction, the excitations at the connection gates 27 can be measured in terms of magnitude and phase. With knowledge of the properties of the radiator network and its excitation by the incident wave at the various connection gates 27, a network 4 which is optimal for this can be designed with the aid of modern computer systems using suitable optimization strategies.
Für den Sendefall soll die Funkantenne immer gemäß der Aufgabe der Erfindung arbeiten. Im Empfangsfall jedoch ist aufgrund der Rayleigh-Streuung der empfangenen Wellen im allgemeinen ein Antennendiversitybetrieb vorzuziehen. Das Netzwerk 4 kann so gestaltet werden, daß mit Hilfe von Schaltdioden unterschiedliche Signalkombinationen der von denFor the transmission case, the radio antenna should always work according to the object of the invention. In the case of reception, however, antenna diversity operation is generally preferable due to the Rayleigh scattering of the received waves. The network 4 can be designed so that with the help of switching diodes different signal combinations of the
Strahlen empfangenen Einzelsignale an der Antennenanschlußstelle 6 gebildet werden. Mit Hilfe einer Antennendiversityeinrichtung können die Schaltdioden derart angesteuert wer¬ den, daß in jedem Augenblick die Signalkombination an der Antennenanschlußstelle er¬ scheint, welche den bestmöglichen Empfang bewirkt. Die Ausführung der Funkantenne als Gruppenantenne bietet somit den Vorzug der gleichzeitigen Verwendbarkeit als Diversity- antenne. Beam received individual signals are formed at the antenna connection point 6. With the aid of an antenna diversity device, the switching diodes can be controlled in such a way that the signal combination appears at every moment at the antenna connection point, which effects the best possible reception. The design of the radio antenna as a group antenna thus offers the advantage of being usable simultaneously as a diversity antenna.

Claims

Patentansprüche claims
1. Funkantennen-Anordnung für Fahrzeuge für Funkververbindungen mit terrestrischen Funkstellen im Frequenzbereich des Dezimeter¬ wellenbereichs, insbesondere oberhalb 600 MHz, mit einem ersten Antennenelement mit dem Charakter eines elektrischen Monopols bzw. Dipols mit im wesentlichen vertikalem Polarisationsanteil, welches auf einer ersten Teilfläche aus jeweils im wesentlichen homogenem Material einer Fahrzeugkarosserie angebracht ist, des¬ sen azimutale Rundstrahleigenschaft durch die umgebende Fahr- zeugkarosserie wesentlich gestört ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum ersten Antennenelement (3) mindestens ein wei¬ teres Antennenelement (8) mit Monopol- bzw. Dipolcharakter vor¬ handen ist und jedes weitere Antennenelement entweder auf der ersten (11) oder einer weiteren Teilfläche (12) angebracht ist und die Antennenelemente bezüglich der Antennenanschlußstelle (6) zusammen eine Gruppenantenne bilden, von denen mindestens eines gespeist ist und das andere oder die anderen entweder ge¬ speist oder strahlungserregt ist oder sind und die Gruppenan- tenne derart gestaltet ist, daß sich geeignete Beziehungen zwi¬ schen den Strömen auf den einzelnen Antennenelementen betrags- und phasenmäßig einstellen und der lichte Abstand (9) zwischen zwei benachbarten Antennenelementen kleiner gewählt ist als eine Freiraumwellenlänge.1. Radio antenna arrangement for vehicles for radio connections with terrestrial radio stations in the frequency range of the decimeter wave range, in particular above 600 MHz, with a first antenna element with the character of an electrical monopole or dipole with an essentially vertical polarization component, each of which consists of a first partial area essentially homogeneous material of a vehicle body is attached, whose azimuthal omnidirectional characteristic is substantially disturbed by the surrounding vehicle body, characterized in that in addition to the first antenna element (3) at least one further antenna element (8) with a monopole or dipole character is available and each further antenna element is attached either to the first (11) or a further partial surface (12) and the antenna elements form a group antenna with respect to the antenna connection point (6), at least one of which is fed and the other o which the others are either fed or excited by radiation and the group antenna is designed in such a way that suitable relationships between the currents on the individual antenna elements are set in terms of magnitude and phase and the clear distance (9) between two adjacent antenna elements is chosen smaller than a free space wavelength.
2. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Antennenelemente derart bemessen sind, daß sie nicht über einen senkrechten Abstand, welcher nennenswert kleiner ist als eine halbe Freiraumwellenlänge, über die Fahrzeugkarosserie hin¬ ausragen. 2. Radio antenna arrangement according to claim 1, characterized in that all antenna elements are dimensioned such that they do not protrude beyond the vehicle body over a vertical distance which is appreciably smaller than half a free space wavelength.
3. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (3) und das weitere Antennenelement (8) oder die weiteren Antennenelemente (8) in der Nähe der Grenzlinie (13) bzw. der Grenzlinien zweier oder mehrerer aufeinandertref¬ fender erster (11) und angrenzender Teilflächen (12) der Fahr¬ zeugkarosserie (5) angebracht sind. 3. Radio antenna arrangement according to claim 2, characterized in that the antenna element (3) and the further antenna element (8) or the further antenna elements (8) in the vicinity of the boundary line (13) or the boundary lines of two or more aufeinandertref¬ fender first (11) and adjoining partial surfaces (12) of the vehicle body (5) are attached.
. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzlinie (13) durch eine der Dachkanten gebildet ist.. Radio antenna arrangement according to claim 3, characterized in that the boundary line (13) is formed by one of the roof edges.
5. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilfläche (11) durch die Dachfläche des Fahrzeugs ge¬ bildet ist.5. Radio antenna arrangement according to claim 4, characterized in that the first partial surface (11) is formed by the roof surface of the vehicle.
6. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Antennenelement (3) und das oder die weiteren Anten¬ nenelemente (8) sämtlich auf der gleichen ersten Teilfläche (11) angebracht sind (Fig.1,2,3a,3b,4) .6. Radio antenna arrangement according to claim 5, characterized in that the first antenna element (3) and the one or more antenna elements (8) are all mounted on the same first partial surface (11) (FIGS. 1, 2, 3 a, 3b, 4).
7. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Antennenelement (3) auf der ersten Teilfläche (11) und das weitere Antennenelement (8) oder zumindest eins der weiteren Antennenelemente (8) auf einer angrenzenden Teilfläche (12) an¬ gebracht ist (Fig.5).7. Radio antenna arrangement according to claim 5, characterized in that the first antenna element (3) on the first partial surface (11) and the further antenna element (8) or at least one of the further antenna elements (8) on an adjacent partial surface (12) ¬ is brought (Fig.5).
8. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Netzwerk (4) vorhanden ist und das erste (3) und mindestens ein weiteres Antennenelement (8) über das Netzwerk (4) gespeist und mit der Antennenanschlußstelle (6) hochfrequent verbunden sind und das Netzwerk so ausgeführt ist, daß sich die erforder¬ lichen Ströme nach Betrag und Phase auf dem ersten Antennenele¬ ment (3) und auf den weiteren durch das Netzwerk (4) gespeisten Antennenelementen (8) einstellen (Fig.1,2,4). 8. Radio antenna arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that a network (4) is present and the first (3) and at least one further antenna element (8) via the network (4) fed and with the antenna connection point ( 6) are connected at high frequencies and the network is designed such that the required currents are adjusted according to amount and phase on the first antenna element (3) and on the further antenna elements (8) fed by the network (4) (FIG .1,2,4).
9. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur das erste Antennenelement (3) über das Netzwerk (4) mit der Antennenanschlußstelle (6) verbunden ist und die weiteren Anten¬ nenelemente (8) strahlungserregt sind, derart, daß die erforder¬ lichen Ströme nach Betrag und Phase auf dem weiteren Antennen¬ element oder den weiteren Antennenelementen (8) durch Strah¬ lungskopplung und durch geeignete Wahl der Länge der weiteren Antennenelemente (8) und/oder durch eine geeignete Beschaltung im Fußpunkt eingestellt sind (Fig.3a,3b,5,6) .9. Radio antenna arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that only the first antenna element (3) is connected via the network (4) to the antenna connection point (6) and the further antenna elements (8) are excited by radiation, such that the required currents according to amount and phase on the further antenna element or the further antenna elements (8) by radiation coupling and by a suitable choice of the length of the further antenna elements (8) and / or by a suitable circuit at the base are set (Fig.3a, 3b, 5,6).
10. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilfläche (11) durch die Fahrzeugheckscheibe (1) ge¬ bildet ist und daß das erste Antennenelement (3) und sämtliche weiteren Antennenelemente (8) auf dieser Fahrzeugheckscheibe (1) angebracht sind (Fig.7,8,9, 10a, 10b, 11a, 11b) .10. Radio antenna arrangement according to one of claims 8 or 9, characterized in that the first partial surface (11) through the vehicle rear window (1) is formed ge and that the first antenna element (3) and all other antenna elements (8) on this Vehicle rear window (1) are attached (Fig. 7,8,9, 10a, 10b, 11a, 11b).
11. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Antennenelement (3) und sämtliche weiteren Antennen¬ elemente (8) im wesentlichen normal zur Scheibenoberfläche (1) und außen auf der Scheibe angeordnet sind (Fig.7,8,9).11. A radio antenna arrangement as claimed in claim 10, characterized in that the first antenna element (3) and all further antenna elements (8) are arranged substantially normal to the pane surface (1) and on the outside of the pane (FIGS. 7, 8, 9).
12. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (4) auf der Innenseite der Fahrzeugscheibe (1) an¬ gebracht ist (Fig.7) .12. Radio antenna arrangement according to claim 11, characterized in that the network (4) on the inside of the vehicle window (1) is brought an¬ (Fig.7).
13. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (4) auf der Außenseite der Fahrzeugscheibe (1) an¬ gebracht ist (Fig.8). 13. Radio antenna arrangement according to claim 11, characterized in that the network (4) on the outside of the vehicle window (1) is brought an¬ (Fig.8).
14. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Scheibenfläche innen oder außen ein für die Frequenzen des Funkdienstes weitgehend undurchlässiger flächiger Schirm (29) zur Verminderung der elektromagnetischen Felder im Fahr¬ zeuginnenraum aufgedampft oder aufgedruckt ist, der optisch transparent ist (Fig.8).14. Radio antenna arrangement according to one of claims 11, 12 or 13, characterized in that on the disc surface inside or outside a largely impermeable to the frequencies of the radio service flat screen (29) for reducing the electromagnetic fields in the vehicle interior evaporated or printed which is optically transparent (Fig. 8).
15. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Frequenzen des Funkdienstes weitgehend undurchläs¬ sige flächige Schirm (29) aus radialen und konzentrischen aufge- druckten Leitern (20) besteht (Fig.9).15. A radio antenna arrangement according to one of claims 11, 12 or 13, characterized in that the flat screen (29), which is largely impervious to the frequencies of the radio service, consists of radial and concentric printed conductors (20) (FIG. 9 ).
16. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu Strukturen des flächigen Schirms (29) andere An- tennenstrukturen (30), z.B. für Scheibenantennen für andere Funkdienste, auf der Scheibe angebracht sind und der für die Frequenzen des Funkdienstes im Dezimeterwellenbereich weitgehend undurchlässige flächige Schirm (29) zum Teil auch aus diesen An¬ tennenstrukturen (30) besteht und diese Antennenstrukturen (30) für die Frequenzen des Funkdienstes im Dezimeterwellenbereich der Funkantennen-Anordnung selektiv mit den Strukturen des flä¬ chigen Schirms (29) hochfrequent niederohmig verkoppelt sind.16. Radio antenna arrangement according to one of claims 14 or 15, characterized in that in addition to structures of the flat screen (29) other antenna structures (30), e.g. for disk antennas for other radio services, are mounted on the disk and the flat screen (29), which is largely impervious to the frequencies of the radio service in the decimeter wave range, also partially consists of these antenna structures (30) and these antenna structures (30) for the frequencies of the radio service in the decimeter wave range of the radio antenna arrangement are selectively coupled to the structures of the flat screen (29) with high frequency and low impedance.
17. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Antennenelement (3) im wesentlichen normal zur Schei¬ benoberfläche (1) auf der Scheibe angeordnet ist und das bzw. die weiteren Antennenelemente (8) entlang der Scheibenoberfache oder zwischen den beiden Scheiben einer Verbundglasscheibe ange- bracht ist bzw. sind (Fig.lOa,10b) . 17. Radio antenna arrangement according to claim 10, characterized in that the first antenna element (3) is arranged substantially normal to the Schei¬ ben surface (1) on the disc and the or the other antenna elements (8) along the top of the disc or between the is attached to both panes of a laminated glass pane (Fig.lOa, 10b).
18. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das erste Antennenelement (3) als auch das bzw. die wei¬ teren Antennenelemente (8) entlang der Scheibenoberfache oder zwischen den beiden Scheiben einer Verbundglasscheibe angebracht sind (Fig.13) .18. A radio antenna arrangement according to claim 10, characterized in that both the first antenna element (3) and the one or more antenna elements (8) are attached along the upper pane or between the two panes of a laminated glass pane (FIG. 13). .
19. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Strukturen für das erste Antennenelement (3) und für das bzw. für die weiteren Antennenelemente (8) eine Kavität (31) mit elektrisch leitender Berandung, deren Öffnung zur Glas¬ scheibe weist und auf das Innere der Scheibe aufgesetzt und ihre Berandung hochfrequent leitend mit der metallischen Karosserie (5) und gegebenenfalls auch mit dem flächigen Schirm (29) auf der Scheibe (1) verbunden ist (Fig.12,13).19. Radio antenna arrangement according to claim 18, characterized in that in the region of the structures for the first antenna element (3) and for or for the further antenna elements (8) a cavity (31) with an electrically conductive edge, the opening to the glass ¬ pane has and placed on the inside of the pane and its edge is high-frequency conductive with the metallic body (5) and optionally also with the flat screen (29) on the pane (1) (Fig. 12, 13).
20. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der leitenden Rückwand der Kavität (31) und der Glas¬ scheibe als Monopole ausgeführte Antennenelemente angebracht sind, wobei die Rückwand der Kavität mit dem gegebenenfalls auf ihr angebrachten Netzwerk (4) in Streifenleitungstechnik als elektrisches Gegengewicht dient (Fig.12).20. A radio antenna arrangement according to claim 19, characterized in that between the conductive rear wall of the cavity (31) and the glass pane are designed as monopoles antenna elements are attached, the rear wall of the cavity with the network (4) possibly attached to it Stripline technology serves as an electrical counterweight (Fig. 12).
21. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Monopole zur Verkürzung ihrer Bauform als kapazitiv bela¬ stete und gegebenfalls mit Verlängerungsspulen versehene Anten- nenelemente ausgeführt sind (Fig.12).21. Radio antenna arrangement according to claim 20, characterized in that the monopolies are designed to shorten their design as capacitively loaded and optionally provided with extension coils antenna elements (Fig. 12).
22. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 19, 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Kavität (31) eine lichte Höhe von mindestens 1/20 der Freiraumwellenlänge aufweist. 22. Radio antenna arrangement according to one of claims 19, 20 or 21, characterized in that the cavity (31) has a clear height of at least 1/20 of the free space wavelength.
23. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente auf der Waagrechten eines Kotflügels ange¬ bracht sind und die Grenzlinie (13) durch eine der Kotflügelkan- ten gebildet ist.23. Radio antenna arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the antenna elements are mounted on the horizontal of a fender and the boundary line (13) is formed by one of the fender edges.
24. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkantennen-Anordnung für mehrere Funksysteme im Dezimeter- Wellenbereich mit relativ schmalbandigen Frequenzbereichen un¬ terschiedlicher Frequenzen ausgelegt ist und die Antennenele¬ mente (3) bzw. (8) sowie ggfs. das Netzwerk (4) und die übrigen frequenzabhängigen Teile der Funkantennen-Anordnung mehrfrequent gestaltet sind.24. Radio antenna arrangement according to one of claims 1 to 23, characterized in that the radio antenna arrangement is designed for a plurality of radio systems in the decimeter wave range with relatively narrow-band frequency ranges of different frequencies and the antenna elements (3) or (8 ) and possibly the network (4) and the other frequency-dependent parts of the radio antenna arrangement are designed to be multi-frequency.
25. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 24, adurch gekennzeichnet, daß zur Abdeckung der verschiedenen Frequenzbereiche auch gesonderte - oder nur gesonderte Antennenelemente (3) bzw. (8) verwendet sind.25. A radio antenna arrangement according to claim 24, characterized in that separate or only separate antenna elements (3) or (8) are used to cover the different frequency ranges.
26. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß in den Antennenelementen (3) bzw. (8) Anschlußtore gebildet sind, deren komplexe Gesamtmatrix zur Beschreibung der Zusammen¬ hänge zwischen den elektrischen Größen an diesen Anschlußtoren (27) des Netzwerks (4) betrags-und phasenmäßig ermittelt ist und deren Erregung z.B. im Empfangsfall durch eine horizontal ein¬ fallende vertikal polarisierte Empfangswelle für alle Azimutal- winkel nach Betrag und Phase zueinander erfaßt ist, so daß die Parameter zur Beschreibung der elektrischen Größen an den An¬ schlußtoren (27) , bezogen auf die einfallende Empfangswelle für alle Azimutwinkel bekannt sind und durch Variationsrechnung im Sinne der Lösung der Aufgabe der Erfindung günstige Amplituden- und Phasenwerte für die Ansteuerung der Matrix ermittelt sind und diese Werte durch Beschaltung mit dem Netzwerk (4) und/oder ggfs. durch Beschaltung der Tore mit Blindwiderständen (14) in der Gruppenantenne eingestellt sind. 26. Radio antenna arrangement according to one of claims 1 to 25, characterized in that connection gates are formed in the antenna elements (3) or (8), the complex overall matrix of which describes the relationships between the electrical quantities at these connection gates (27 ) of the network (4) is determined in terms of amount and phase and its excitation, for example in the case of reception, is detected by a horizontally incident, vertically polarized reception wave for all azimuthal angles according to magnitude and phase to one another, so that the parameters for describing the electrical quantities are present the connection gates (27), based on the incident receiving wave, are known for all azimuth angles and favorable amplitude and phase values for driving the matrix are determined by variation calculation in the sense of the solution of the object of the invention and these values are connected to the network ( 4) and / or if necessary by wiring the gates with reactors (14) in the Group antenna are set.
27. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (4) derart gestaltet ist, daß mit Hilfe elektroni¬ scher Schalter, welche durch eine Antennendiversityeinrichtung angesteuert sind, im Empfangsfall die Signale der Antennenele¬ mente (3) bzw. (8) in unterschiedlicher Kombination für die Bil¬ dung von Antennendiversitysignalen zur Weiterleitung zum Empfän¬ ger verwendet sind. 27. Radio antenna arrangement according to one of claims 1 to 26, characterized in that the network (4) is designed such that with the help of electronic switches, which are controlled by an antenna diversity device, the signals of the antenna elements when received ( 3) and (8) are used in different combinations for the formation of antenna diversity signals for forwarding to the receiver.
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