EP1517402A1 - Antennenanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

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EP1517402A1
EP1517402A1 EP04008995A EP04008995A EP1517402A1 EP 1517402 A1 EP1517402 A1 EP 1517402A1 EP 04008995 A EP04008995 A EP 04008995A EP 04008995 A EP04008995 A EP 04008995A EP 1517402 A1 EP1517402 A1 EP 1517402A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
antenna arrangement
arrangement according
radiator
matching circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04008995A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Siegfried Mathiae
Peter Karl Prassmayer
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.)
Kathrein SE
Original Assignee
Kathrein Werke KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kathrein Werke KG filed Critical Kathrein Werke KG
Publication of EP1517402A1 publication Critical patent/EP1517402A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H01Q1/3275—Adaptation 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems

Definitions

  • the invention relates to an antenna arrangement, in particular for motor vehicles according to the preamble of the claim 1.
  • a dual-band antenna for the mobile sector for example become known from WO 99/04452. It includes two rod-shaped radiator elements in the axial direction staggered to each other and through an in between sitting inductance (coil) are interconnected. The mutually facing ends of the rod-shaped radiator elements, including the interposed Coil, are through an inductance to one side and through an outside, all-encompassing conductive shell for others fixed. This results in an LC resonant circuit between the lower and upper radiator element.
  • the antenna nevertheless has a comparatively large height, which is why they are particularly low-building, on motor vehicles externally attachable mobile radio antenna less suitable.
  • this antenna principle is limited to a dual band antenna and is not extendable in the sense of a multi-band antenna, by means of for example, three or four different ones Band ranges can be received. General must of hence the bandwidth of this antenna as in many cases can not be adequately assessed.
  • An antenna arrangement is for example also from the DE 201 11 229 U1 became known.
  • an antenna arrangement for motor vehicles is described, which has a chassis above which a printed circuit board is arranged for receiving of circuit components.
  • Vertical to the essentially horizontally aligned line board are one or several vertically protruding and at least partially planar antenna elements provided, specifically for reception different services or for the mobile sector in different frequency bands.
  • the entire antenna arrangement is covered by a hood, may have the fin-like shape.
  • Such Antennas are usually on the motor vehicle body panel attached, for example, at the transition of Motor vehicle roof to the rear window.
  • antenna arrangements have become known, where on a more or less horizontal Chassis first building the mentioned circuit board with the circuit electronic components, filter assemblies etc. is provided, and the antenna elements again vertically positioned in the vertical direction are.
  • these can not only be metallic consist of self-supporting radiating radiators, but again for example from a printed circuit board element, i.e. generally made of a dielectric Material on which metallized surfaces for formation the radiator are formed.
  • the object of the present invention is to provide an antenna arrangement, especially for motor vehicles, in addition to at least one antenna device for the Mobile radio at least one antenna for other services provides, for example, a so-called DAB antenna for the reception of digital radio programs, the Antenna arrangement with a total of small space requirements good Receive properties should have.
  • the antenna arrangement according to the invention comprises, for example a multiband antenna for the mobile radio sector from 810 MHz to 960 MHz and from 1710 MHz to 2170 MHz.
  • one is at least provided first antenna device and a second Antenna device arranged so that both antenna devices total arranged at a distance smaller ⁇ / 8 are.
  • ⁇ means, if it is the antenna for the mobile sector is a multi-band antenna, prefers the wavelength in the uppermost telephone frequency band.
  • the emitter termination impedances the mobile antenna and the DAB spotlight are optimized so that by both antenna devices mutually influencing radiation diagrams regarding roundness and profit optimal Have values. This may be preferred by a suitable Filter circuit done. This can be done with the DAB antenna Terminating impedance also through a selective antenna amplifier be formed.
  • the chassis 1 is only shown schematically. It usually includes one circumferential edge and offset from the edge to the inside lying deeper area, so that with usually more similar Contour guide (but slightly smaller outside dimensions) on the peripheral edge of the chassis 1, a printed circuit board can be placed or screwed on. On the top the printed circuit board are then explained below Antenna elements provided and attached. On the Bottom of the PCB are then the corresponding provided electrical and electronic components, soldered, etc., which are then in that area in which the chassis with the lower edge to the peripheral edge Ground is provided.
  • the antenna arrangement comprises a first antenna device 3 for the mobile sector with a radiator element 3 'for a lower Frequency band and a radiator element 3 "for the upper Frequency band.
  • the radiator element 3 'for the lower frequency range is also with a line section 3'a provided, which is preferably approximately at right angles or horizontally to a first or more vertical Radiator section 3'b connects or preferably at least approximately parallel to the chassis 1 runs.
  • Both radiator elements 3 'and 3 “have a common in the middle feed 9, the following partially Also referred to as foot 9.
  • the radiator element 3 'for the lower frequency range is for example for receiving from 810 MHz to 960 MHz, whereas the radiator element 3 "for the upper frequency band range from about 1710 MHz to 2170 MHz.
  • the explained antennas could also still their free line section end with a roof capacity be provided.
  • a second antenna arrangement 13 is provided, which is suitable for receiving another service.
  • it is as a DAB antenna device for receiving digital services, i. digital Radio programs provided.
  • she can also be suitable for receiving the so-called L-band, i. to receive only regional programs, as in urban Area or in metropolitan areas or to be broadcast.
  • This further or second Antenna arrangement will therefore be partly below referred to as DAB antenna.
  • this DAB antenna 13 on the common chassis 1 adjacent to the first antenna array 1 provided.
  • the antenna is as Monopole antenna formed. It can be physical-spatial be designed as a separate antenna. She can do the same but also as a conductive surface on a printed circuit board or another substrate. These Printed circuit board or the substrate 17 may for example only record the DAB antenna 13.
  • a separate printed circuit board or a separate substrate 17 with corresponding conductive Surfaces for forming the reproduced there antenna device be provided. Therefore it is suitable basically a common printed circuit board or a common Substrate 17, on which not only the first, but also the second antenna arrangement as conductive surfaces is trained.
  • the mentioned and shown in Figures 1 and 2 printed circuit board for receiving the antenna arrangement is preferably on the parallel to the chassis 1 and / or thus perpendicular or transverse to the printed circuit board 17th extending further printed circuit board 1 'mechanically anchored and accordingly with the provided there electrical and electronic components contacted.
  • a third antenna device 113 is provided, in the embodiment shown consists of a patch emitter 113.
  • This patch emitter 113 is a GPS emitter element trained, so serves for positioning or position finding one equipped with the antenna according to the invention Vehicle.
  • the Improvement of the radiation diagram i. to achieve improved roundness of the radiation diagram as well to further improve antenna gain nor a corresponding termination impedance with the help of Filter circuits is provided. It can according to FIG 1 in the DAB antenna element 13, the termination impedance also formed by a selective antenna amplifier be.
  • FIG. 1 shows a connection line 43 which leads to the DAB antenna 13.
  • a matching circuit AP1 is provided, which at its for Antenna 13 opposite terminal side over the Line 43 to the DAB connector or a DAB amplifier (if available).
  • Deviating from the line according to Figure 1 is usually the matching circuit AP1 not at any point in the connecting line 43 be arranged, but directly at the base of the antenna 9 '.
  • the line section shown in Figure 1 43 between the matching circuit AP1 and the Antenna base 9 ' only schematically and as a block diagram to understand. Because possible lines at the antenna base already serve the transformation of the adjustments and to that extent would be part of the matching circuit AP1 understand.
  • a connecting cable 53 in which a further matching circuit AP2 is switched.
  • the matching circuit AP2 At the opposite to the antenna device 3 Terminal side is the matching circuit AP2 with a telephone or a telephone amplifier if present, connected. Also in this case, the above applies said.
  • the matching circuit AP2 also deviates preferred from the drawing directly at the foot of the 9 Antenna 3 can be arranged so that here too the supposed Line section 53 between the matching circuit AP2 and foot 9 only as a schematic block diagram to understand the functional context to explain.
  • the mentioned matching circuits AP1 and AP2 at the foot points 9 'and 9 of the two antenna devices 13 and 3 are preferably below the printed circuit board assembly 1 'provided so that they directly at the foot points 9 'and 9 can be connected.
  • the printed circuit boards are here with corresponding plated through wire connections Mistake.
  • the others are electrical and electronic components preferred the underside of the printed circuit board 1 'is arranged, which is why the shape shown only schematically in Figures 1 and 2 of the chassis is designed in practice so that in addition to a circumferential edge or flange area middle area is provided, the one in contrast has deeper ground, so here is a recording room in the chassis 1 for the mentioned electrical and electronic Components including the matching circuit AP1 and AP2 is provided.
  • FIG. 1 serves only to clarify this point of the ozone scheme.
  • this matching circuit are essentially two Functions fulfilled. First, the antennas for her respective transmit-receive band to 50 ohms or to the DAB input amplifier (if available) adjusted.
  • frequency ranges are in the frequency band the other antenna are so transformed that the impedance at the base of the antenna is favorable to the Radiation patterns and the gain of the antenna affects.
  • Favorable are low impedances (similar to a Short circuit) to medium impedances (for example around 50 ohms).
  • Unfavorable are high impedances (similar an idle).
  • the impedance of the connected 50 ohms cable leading to the telephone antenna the matching circuit AP2 in the frequency band of the telephone antenna on the conjugate complex footpoint impedance of the telephone antenna is transformed (corresponds to a power adjustment in the transmission and reception band).
  • the 50 ohms of the cable at the DAB receiving band transformed to a low to medium impedance.
  • the matching circuit AP1 that is, for example, the impedance of the connected 50 ohm cable leading to the DAB antenna, by the matching circuit AP1 in the frequency band of the DAB antenna on the conjugated complex foot point impedance of the DAB antenna is transformed (corresponds to a power adjustment in the reception band).
  • the 50 ohms of the cable at the telephone reception band on one low to medium impedance transformed.
  • both antenna devices 3, 3 "and 13 have at least radiator sections 3x and 13x, whose section is ⁇ / 8 ( ⁇ again referred to the wavelength in the upper telephone frequency band of the radiator arrangement 3 ').
  • ⁇ / 8 the expiring antenna sections opposite to the respective feed and foot points 9, 21 at a distance ⁇ / 8 arranged.
  • FIG. 5 is another modified Embodiment shown in which the antenna assembly a mobile antenna 3 for a lower as well an upper frequency range, and thereby the antenna radiating element 3 'and 3 "are formed symmetrically, i.e. symmetrical to a vertical median plane.
  • the DAB spotlight 13 is in positioned in the middle and to achieve a shortening designed with a roof capacity. This can be done a particularly round radiation diagram for all frequency ranges achieve.
  • the antenna section 3'a formed as a full-surface metallized area. The entire antenna arrangement is therefore preferred on a substrate, preferably in the form of a printed circuit board trained or provided.

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Abstract

Eine verbesserte Antennenanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit zumindest zwei Antenneneinrichtungen, d.h. zumindest einem ersten Strahlerelement (3; 3', 3") für den Mobilfunkbereich und zumindest einem zweiten Strahlerelement (13), gekennzeichnet dadurch, dass das zweite Strahlerelement (13) für einen vom Mobilfunkbereich abweichenden anderen Dienst vorgesehen ist, und dass der Seitenabstand des zumindest einen vorgesehenen Strahlerelementes (3; 3'; 3") der ersten Antennenanordnung (3) zu dem Strahlerelement (13) der zweiten Antennenanordnung (13) zumindest Abschnitte aufweist, die < λ/8 sind, wobei λ die Wellenlänge der Mobilfunk-Antenne (3) darstellt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei der Vielzahl der verwendeten unterschiedlichen Mobilfunk-Frequenzen ist es bei Mobilfunk-Antennen, insbesondere für den Kraftfahrzeugbereich bekannt, zumindest Zwei-Band-Antennen vorzusehen.
Eine Dual-Band-Antenne für den Mobilbereich ist beispielsweise aus der WO 99/04452 bekannt geworden. Sie umfasst zwei stabförmige Strahlerelemente, die in Axialrichtung versetzt zueinander angeordnet und durch eine dazwischen sitzende Induktivität (Spule) miteinander verbunden sind. Die aufeinander zu weisenden Enden der stabförmigen Strahlerelemente, einschließlich der dazwischen angeordneten Spule, sind durch eine Induktivität zum einen und durch eine außen sitzende, alles umgebende leitende Hülle zum anderen fixiert. Dadurch ergibt sich ein LC-Schwingkreis zwischen dem unteren und oberen Strahlerelement. Durch eine entsprechende Abstimmung des Schwingkreises lässt sich gewährleisten, dass in einem niedrigen Frequenzbereich die gesamte Strahlereinrichtung mit beiden in Axialrichtung versetzt zueinander angeordneten Strahlerelementen als Antenne dient, wohingegen aufgrund der Sperrwirkung des LC-Schwingkreises in einem höheren Frequenzband nur das untere Strahlerelement mit seiner entsprechenden Länge wirksam ist. In einem höheren Frequenzbandbereich wird also nur über das eine unten liegende Strahlerelement empfangen oder gesendet.
Die Antenne weist aber gleichwohl eine vergleichsweise große Bauhöhe auf, weshalb sie insbesondere als niedrigbauende, an Kraftfahrzeugen außen aufsetzbare Mobilfunkantenne weniger geeignet erscheint. Zudem ist dieses Antennenprinzip auf eine Dualbandantenne beschränkt und ist nicht im Sinne einer Multi-Band-Antenne erweiterbar, mittels der beispielsweise drei oder vier unterschiedliche Bandbereiche empfangen werden können. Allgemein muss von daher die Bandbreite dieser Antenne als in vielen Fällen nicht ausreichend beurteilt werden.
Eine Antennenanordnung ist beispielsweise auch aus der DE 201 11 229 U1 bekannt geworden. In dieser Vorveröffentlichung wird eine Antennenanordnung für Kraftfahrzeuge beschrieben, welche ein Chassis aufweist, oberhalb dessen eine Leiterplatine angeordnet ist, und zwar zur Aufnahme von Schaltungsbauelementen. Vertikal zu der im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Leitungsplatine sind ein oder mehrere vertikal vorstehende und zumindest zum Teil flächige Antennenelemente vorgesehen, und zwar zum Empfang unterschiedlicher Dienste oder für den Mobilfunkbereich in verschiedenen Frequenzbändern.
Die gesamte Antennenanordnung ist durch eine Haube abgedeckt, die finnenähnliche Form aufweisen kann. Derartige Antennen werden üblicherweise auf dem Kraftfahrzeug-Karosserieblech angebracht, beispielsweise am Übergang des Kraftfahrzeug-Daches zum Heckfenster.
Darüber hinaus sind auch Antennenanordnungen bekannt geworden, bei welchen auf einem mehr oder weniger waagerechten Chassis aufbauend zunächst die erwähnte Leiterplatine mit den schaltungselektronischen Bauelementen, Filterbaukreisen etc. vorgesehen ist, und die Antennenelemente wiederum senkrecht dazu in Vertikalrichtung positioniert sind. Diese können beispielsweise nicht nur aus metallisch leitenden selbsttragenden Strahlereinrichtungen bestehen, sondern beispielsweise ebenfalls wieder aus einem Leiterplatinenelement, d.h. allgemein aus einem dielektrischen Material, auf welchem metallisierte Flächen zur Bildung der Strahler ausgebildet sind.
Soll nur in einem Frequenzbandbereich empfangen werden, so genügt ein Strahlerelement. Sollen mehrere Dienste realisiert werden, oder soll beispielsweise eine Kommunikation in verschiedenen Frequenzbänden im Mobilfunkbereich ermöglicht werden, so sind naturgemäß dann mehrere versetzt zueinander liegende Strahler oder flächige Antennenelemente vorgesehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antennenanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die neben zumindest einer Antenneneinrichtung für den Mobilfunkbereich zumindest eine Antenne für weitere Dienste vorsieht, beispielsweise eine sogenannte DAB-Antenne zum Empfang von digitalen Rundfunkprogrammen, wobei die Antennenanordnung bei insgesamt kleinem Raumbedarf gute Empfangseigenschaften aufweisen soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Antennenanordnung umfasst beispielsweise eine multibandfähige Antenne für den Mobilfunkbereich von 810 MHz bis 960 MHz sowie von 1710 MHz bis 2170 MHz.
Würde man eine derartige Mobilfunkantenne mit einer Antenneneinrichtung zum Empfang eines weiteren Dienstes, beispielsweise für das DAB-L-Band konzipieren (wobei das hierfür benötigte Strahlerelement in einem Frequenzbereich von 1452 MHz bis 1467 MHz arbeiten würde), so würde man zur Vermeidung einer gegenseitigen Beeinflussung der einzelnen Antenneneinrichtungen für die verschiedenen Dienste und Frequenzbereiche versuchen, diese möglichst weit voneinander zu positionieren. Denn die gegenseitige Beeinflussung würde durch die Maximierung des horizontalen Abstandes der Antennen minimiert werden.
Als höchst überraschend hat sich gezeigt, dass eine Minimierung der gegenseitigen Beeinflussung der einzelnen Antenneneinrichtungen und der daraus resultierenden Unrundheit der Strahlungsdiagramme nicht nur durch eine Abstandsmaximierung verringert werden kann, sondern auch dann, wenn der Abstand der erwähnten unterschiedlichen Antenneneinrichtungen, also der Abstand zumindest einer Antenneneinrichtung für den Mobilfunkbereich und einer weiteren Antenneneinrichtung für einen weiteren Dienst, beispielsweise zum Empfang in dem DAB-L-Band, zumindest Abschnitte aufweist, die kleiner sind als lambda/8(λ/8).
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine zumindest vorgesehene erste Antenneneinrichtung und eine zweite Antenneneinrichtung so angeordnet, dass beide Antenneneinrichtungen insgesamt in einem Abstand kleiner λ/8 angeordnet sind. Dabei bedeutet "λ", wenn es sich bei der Antenne für den Mobilfunkbereich um eine Multibandantenne handelt, bevorzugt die Wellenlänge im obersten Telefon-Frequenzband.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform gemäß Unteranspruch 2 ist vorgesehen, dass die Strahlerabschluss-Impedanzen der Mobilfunk-Antenne und des DAB-Strahlers so optimiert sind, dass die durch beide Antenneneinrichtungen sich gegenseitig beeinflussenden Strahlungs-Diagramme bezüglich Rundheit und Gewinn optimale Werte aufweisen. Dies kann bevorzugt durch eine geeignete Filterschaltung erfolgen. Bei der DAB-Antenne kann diese Abschluss-Impedanz auch durch einen selektiven Antennen-Verstärker gebildet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
Figur 1:
eine schematische Seitenansicht eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Figur 2:
eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1;
Figur 3:
ein weiteres Ausführungsbeispiel in schematischer Seitenansicht ähnlich zu jenem nach Figur 1;
Figur 4:
ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel in schematischer Seitenansicht; und
Figur 5:
ein nochmals abgewandeltes Ausführungsbeispiel in schematischer Seitenansicht.
In Figur 1 ist in schematischer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Antennenanordnung mit einem Chassis 1 gezeigt, welches beispielsweise aus einem Druckgussteil, insbesondere aus einem Alu-Druckgussteil bestehen kann. Entsprechend der schematischen Draufsicht nach Figur 2 kann dieses in Draufsicht bootskörper- oder surfbrettähnlich gestaltet sein, d.h. von einem eher schmaleren oder vorlaufenden Bereich zu einem breiteren rückwertigen Bereich verlaufen. Dies ist jedoch für die Erfindung als solche nicht wesentlich.
In Figur 1 wie aber auch in Figur 2 ist das Chassis 1 nur schematisch dargestellt. Es umfasst in der Regel einen umlaufenden Rand und einen vom Rand nach innen versetzt liegenden tieferen Bereich, so dass mit in der Regel ähnlicher Konturführung (aber etwas geringeren Außenmaßen) auf den umlaufenden Rand des Chassis 1 eine Leiterplatine aufgelegt bzw. aufgeschraubt werden kann. Auf der Oberseite der Leiterplatine sind dann die nachfolgend noch erläuterten Antennenelemente vorgesehen und befestigt. Auf der Unterseite der Leiterplatine sind dann die entsprechenden elektrischen und elektronischen Komponenten vorgesehen, aufgelötet etc., die dann in jenem Bereich liegen, in dem das Chassis mit dem zum umlaufenden Rand tieferliegenden Boden versehen ist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Antennenanordnung eine erste Antenneneinrichtung 3 für den Mobilfunkbereich mit einem Strahlerelement 3' für ein unteres Frequenzband und einem Strahlerelement 3" für das obere Frequenzband. Das Strahlerelement 3' für den unteren Frequenzbereich ist dabei ferner mit einem Leitungsabschnitt 3'a versehen, der sich vorzugsweise näherungsweise rechtwinklig oder horizontal an einen ersten oder eher vertikalen Strahlerabschnitt 3'b anschließt bzw. bevorzugt zumindest näherungsweise parallel zum Chassis 1 verläuft. Beide Strahlerelemente 3' und 3" haben eine gemeinsame in der Mitte liegende Einspeisung 9, die nachfolgend teilweise auch als Fußpunkt 9 bezeichnet wird. Das Strahlerelement 3' für den unteren Frequenzbereich ist beispielsweise zum Empfang von 810 MHz bis 960 MHz geeignet, wohingegen das Strahlerelement 3" für den oberen Frequenzbandbereich von etwa 1710 MHz bis 2170 MHz geeignet ist. Schließlich könnten die erläuterten Antennen auch noch an ihrem freien Leitungsabschnittsende mit einer Dachkapazität versehen sein.
Mit Seitenversatz dazu ist im gezeigten Ausführungsbeispiel nunmehr eine zweite Antennenanordnung 13 vorgesehen, die zum Empfang eines anderen Dienstes geeignet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist sie als DAB-Antenneneinrichtung zum Empfang von digitalen Diensten, d.h. digitaler Radioprogramme vorgesehen. Insbesondere kann sie auch zum Empfang des sogenannten L-Bandes geeignet sein, d.h. zum Empfang nur regionaler Programme, wie sie im städtischen Bereich oder in Ballungsräumen ausgestrahlt werden bzw. ausgestrahlt werden sollen. Diese weitere oder zweite Antennenanordnung wird deshalb nachfolgend teilweise auch als DAB-Antenne bezeichnet.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist also diese DAB-Antenne 13 auf dem gemeinsamen Chassis 1 neben der ersten Antennenanordnung 1 vorgesehen. Die Antenne ist dabei als Monopol-Antenne ausgebildet. Sie kann physikalisch-räumlich als separate Antenne ausgebildet sein. Sie kann genauso aber auch als leitende Fläche auf einer Leiterplatine oder einem sonstigen Substrat ausgebildet sein. Diese Leiterplatine oder das Substrat 17 kann dabei beispielsweise nur die DAB-Antenne 13 aufnehmen. Ebenso kann für die erste Antennenanordnung eine separate Leiterplatine oder ein separates Substrat 17 mit entsprechenden leitenden Flächen zur Ausbildung der dort wiedergegebenen Antenneneinrichtung vorgesehen sein. Von daher eignet sich grundsätzlich eine gemeinsame Leiterplatine oder ein gemeinsames Substrat 17, auf der nicht nur die erste, sondern auch die zweite Antennenanordnung als leitende Flächen ausgebildet ist.
Die erwähnte und in den Figuren 1 und 2 gezeigte Leiterplatine zur Aufnahme der Antennenanordnung (oder allgemeines Substrat) ist bevorzugt auf der parallel zum Chassis 1 und/oder damit senkrecht oder quer zur Leiterplatine 17 verlaufenden weiteren Leiterplatine 1' mechanisch verankert und entsprechend mit den dort vorgesehenen elektrischen und elektronischen Komponenten kontaktiert.
Nur der Vollständigkeit halber wird erwähnt, dass im gezeigten Ausführungsbeispiel auch noch eine dritte Antenneneinrichtung 113 vorgesehen ist, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Patch-Strahler 113 besteht. Dieser Patch-Strahler 113 ist als GPS-Strahlerelement ausgebildet, dient also zur Positionierung bzw. zur Positionsfindung eines mit der erfindungsgemäßen Antenne ausgestatteten Fahrzeuges.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Abstand zwischen der DAB-Antenne 13, d.h. zwischen dem für den weiteren Dienst vorgesehenen Strahlerelement 13 und dem benachbarten ersten Strahlerelement 3" der ersten Antennenanordnung für den höheren Frequenzbereich < λ/8, wobei λ die Wellenlänge im oberen Telefon-Frequenzband ist.
Schließlich ist aus Figur 1 auch zu ersehen, dass zur Verbesserung des Strahlungs-Diagramms, d.h. zur Erzielung einer verbesserten Rundheit des Strahlungs-Diagramms sowie zur Erzielung eines verbesserten Antennengewinns ferner noch eine entsprechende Abschluss-Impedanz mit Hilfe von Filterschaltungen vorgesehen ist. Dabei kann gemäß Figur 1 bei dem DAB-Antennenelement 13 die Abschluss-Impedanz auch durch einen selektiven Antennen-Verstärker gebildet sein.
In Figur 1 ist dabei eine Anschlussleitung 43 gezeigt, die zur DAB-Antenne 13 führt. In dieser Anschlussleitung 43 ist eine Anpassschaltung AP1 vorgesehen, die an ihrer zur Antenne 13 gegenüberliegenden Anschlussseite über die Leitung 43 zu dem DAB-Anschluss oder einen DAB-Verstärker (falls vorhanden), führt. Abweichend von der Zeile gemäß Figur 1 wird üblicherweise die Anpassschaltung AP1 nicht an einer beliebigen Stelle in der Anschlussleitung 43 angeordnet sein, sondern unmittelbar am Antennenfußpunkt 9'. Insoweit ist der in Figur 1 dargestellte Leitungsabschnitt 43 zwischen der Anpassschaltung AP1 und dem Antennenfußpunkt 9' nur schematisch und als Blockschaltbild zu verstehen. Denn eventuelle Leitungen am Antennenfußpunkt dienen schon der Transformation der Anpassungen und wären insoweit als Teil der Anpassschaltung AP1 zu verstehen.
Ebenso führt zur Antenneneinrichtung 3 eine Anschlussleitung 53, in welcher eine weitere Anpassschaltung AP2 geschaltet ist. An der zur Antenneneinrichtung 3 gegenüberliegenden Anschlussseite ist die Anpassschaltung AP2 mit einem Telefon bzw. einem Telefonverstärker, falls vorhanden, verbunden. Auch in diesem Falle gilt das vorstehend gesagte. Auch die Anpassschaltung AP2 wird abweichend von der Zeichnung bevorzugt direkt am Fußpunkt 9 der Antenne 3 angeordnet sein, so dass auch hier der vermeintliche Leitungsabschnitt 53 zwischen der Anpassschaltung AP2 und dem Fußpunkt 9 lediglich als schematisches Blockschaltbild zu verstehen ist, um den Funktionszusammenhang zu erläutern.
Die erwähnten Anpassschaltungen AP1 und AP2 an den Fußpunkten 9' und 9 der beiden Antenneneinrichtungen 13 und 3 sind dabei bevorzugt unterhalb der Leiterplatinenanordnung 1' vorgesehen, so dass sie direkt an den Fußpunkten 9' und 9 angeschlossen werden können. Die Leiterplatinen sind hier mit entsprechenden durchkontaktierten Leitungsverbindungen versehen. Wie erwähnt sind auch die anderen elektrischen und elektronischen Komponenten bevorzugt auf der Unterseite der Leiterplatine 1' angeordnet, weshalb die in den Figuren 1 und 2 nur schematisch gezeigte Formgebung des Chassis in der Praxis so ausgebildet ist, dass neben einem umlaufenden Rand- oder Flanschbereich ein mittlerer Bereich vorgesehen ist, der einen demgegenüber tieferliegenden Boden aufweist, so dass hier ein Aufnahmeraum im Chassis 1 für die erwähnten elektrischen und elektronischen Komponenten einschließlich der Anpassschaltung AP1 und AP2 vorgesehen ist. Auch aufgrund dieser räumlichen Anordnung der Schaltung AP1 und AP2 ist ersichtlich, dass die in Figur 1 nur schematisch wiedergegebenen Verbindungs-Leitungsabschnitte 43 und 53 zu einem vermeintlichen Fußpunkt 9' und 9 in der Praxis so nicht vorhanden ist. Figur 1 dient insoweit lediglich der Verdeutlichung des Ozonschemas.
Durch diese Anpassschaltung werden im wesentlichen zwei Funktionen erfüllt. Zum einen werden die Antennen für ihr jeweiliges Sende-Empfangsband auf 50 Ohm bzw. an den DAB-Eingangsverstärker (falls vorhanden) angepasst.
Zum anderen werden Frequenzbereiche, die im Frequenzband der jeweils anderen Antenne liegen, so transformiert, dass die Impedanz am Fußpunkt der Antenne sich günstig auf die Strahlungsdiagramme und den Gewinn der Antenne auswirkt. Günstig sind dabei niedrige Impedanzen (ähnlich einem Kurzschluss) bis hin zu mittleren Impedanzen (beispielsweise um 50 Ohm). Ungünstig sind hohe Impedanzen (ähnlich einem Leerlauf).
Das heißt, dass zum Beispiel die Impedanz des angeschlossenen 50 Ohm Kabels, das zur Telefon-Antenne führt, durch die Anpassschaltung AP2 im Frequenzband der Telefonantenne auf die konjugiert komplexe Fußpunktimpedanz der Telefonantenne transformiert wird (entspricht einer Leistungsanpassung im Sende- und Empfangsband).
Zum anderen werden die 50 Ohm des Kabels beim DAB-Empfangsband auf eine niedrige bis mittlere Impedanz transformiert.
Analog anders herum funktioniert dies für die Anpassschaltung AP1. Das heißt, dass zum Beispiel die Impedanz des angeschlossenen 50 Ohm Kabels, das zur DAB-Antenne führt, durch die Anpassschaltung AP1 im Frequenzband der DAB-Antenne auf die konjugiert komplexe Fußpunktimpedanz der DAB-Antenne transformiert wird (entspricht einer Leistungsanpassung im Empfangsband). Zum anderen werden die 50 Ohm des Kabels bei dem Telefon-Empfangsband auf eine niedrige bis mittlere Impedanz transformiert.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist eine Abwandlung insoweit gezeigt, als die DAB-Antenne mit einer doppelten Abwinklung 21 unter Erzeugung eines stufenförmigen Versatzes ausgebildet ist. Dies dient zur Verringerung der Gesamtbauhöhe der DAB-Antenne. In diesem Ausführungsbeispiel ist in Abweichung zu Figur 1 und 2 die Anordnung der DAB-Antenne nicht so, dass die DAB-Antenne insgesamt innerhalb eines Abstandes < λ/8 zur benachbarten Strahleranordnung 3" für den höheren Telefon-Frequenzbereich angeordnet ist. Die Anordnung ist in diesem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 derart gewählt, dass zumindest Abschnitte der DAB-Antenne in einem Abstand < λ/8 zur benachbarten Mobilfunk-Strahlereinrichtung 3" angeordnet sind. D.h., dass der Abstand im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 zwischen dem Einspeise- oder Fußpunkt 9 der ersten Antennen- und Strahleranordnung 3 und dem Einspeise- oder Fußpunkt 9' der zweiten Strahleranordnung 13 > λ/8 sein kann, wobei beide Antenneneinrichtungen 3, 3" und 13 zumindest Strahlerabschnitte 3x und 13x aufweisen, deren Abschnitt < λ/8 ist (λ wiederum bezogen auf die Wellenlänge im oberen Telefon-Frequenzband der Strahleranordnung 3'). Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind also die auslaufenden Antennenabschnitte gegenüberliegend zu den jeweiligen Einspeise- und Fußpunkten 9, 21 im Abstand < λ/8 angeordnet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist eine Abwandlung gezeigt, bei dem die DAB-Antenne 13 zwischen der Strahlereinrichtung 3' für das untere Frequenzband und der Strahlereinrichtung 3" für das obere Frequenzband angeordnet ist. Dabei kann das Strahlerelement 13 oder der entsprechende Abschnitt 13x in etwa in der Mitte zwischen den beiden Strahlerelementen 3', 3" und der Mobilfunkantenneneinrichtung 3 oder auch zur Mitte versetzt liegend angeordnet sein. In diesem Fall ist die Einspeiseleitung 15 der DAB-Antenne kontaktlos an der Einspeiseleitung oder der Verzweigungsleitung der Antenneneinrichtung 3 entsprechend vorbeigeführt (beispielsweise auf der gegenüberliegenden Seite einer Leiterplatine, wenn beispielsweise die erste Antennenanordnung 1 auf der einen Seite der Leiterplatine und die zweite Antennenanordnung 113 auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatine ausgebildet ist).
Schließlich ist anhand von Figur 5 ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei der die Antennenanordnung eine Mobilfunkantenne 3 für einen unteren sowie einen oberen Frequenzbereich umfasst, und dabei das Antennenstrahlerelement 3' und 3" symmetrisch ausgebildet sind, d.h. symmetrisch zu einer vertikalen Mittelebene. Beide Antennenstrahlerelemente 3', 3" sind dabei nach Art eines umgedrehten "U" gebildet. Der DAB-Strahler 13 ist dabei in der Mitte positioniert und zur Erzielung einer Verkürzung mit einer Dachkapazität ausgebildet. Dadurch lässt sich ein besonders rundes Strahlungs-Diagramm für alle Frequenzbereiche erzielen. Wie dabei aus der Darstellung gemäß Figur 5 auch zu ersehen ist, ist der Antennenabschnitt 3'a als vollflächiger metallisierter Bereich ausgebildet. Die gesamte Antennenanordnung ist deshalb bevorzugt auf einem Substrat, vorzugsweise in Form einer Leiterplatine ausgebildet oder vorgesehen.

Claims (17)

  1. Antennenanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit zumindest zwei Antenneneinrichtungen, d.h. zumindest einem ersten Strahlerelement (3; 3', 3") für den Mobilfunkbereich und zumindest einem zweiten Strahlerelement (13), dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Strahlerelement (13) für einen vom Mobilfunkbereich abweichenden anderen Dienst vorgesehen ist, und dass der Seitenabstand des zumindest einen vorgesehenen Strahlerelementes (3; 3'; 3") der ersten Antennenanordnung (3) zu dem Strahlerelement (13) der zweiten Antennenanordnung (13) zumindest Abschnitte aufweist, die < λ/8 sind, wobei λ die Wellenlänge der Mobilfunk-Antenne (3) darstellt.
  2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Strahlerelement (13) als DAB-Antennenelement ausgebildet ist.
  3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschluss-Impedanz für das zweite Strahlerelement (13) aus einer Filterschaltung und/oder einem Antennen-Verstärker, d.h. insbesondere einem selektiv arbeitenden Antennen-Verstärker, besteht.
  4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste für den Mobilfunk vorgesehene Antenne (3) zumindest zwei Strahlerelemente (3; 3'; 3") zum Empfang in unterschiedlichen versetzt zueinander liegenden Frequenzbändern aufweist, und dass der Abstand zwischen der zweiten Antennenanordnung (13) und der unmittelbar benachbarten Strahlerelemente (3") der ersten Antennenanordnung (3) < λ/8 ist, wobei λ die Wellenlänge im oberen Frequenzband der für den Mobilfunkbereich vorgesehenen ersten Antennenanordnung (3) ist.
  5. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Antennenanordnung (3, 13) zumindest Strahlerabschnitte (3x, 13x) umfassen, deren Abstand < λ/8 ist.
  6. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antennenanordnung (13) eine doppelte Abwinklung (21) umfasst, derart, dass der Einspeise- oder Fußpunkt (9') des Strahlerelementes (13) von der ersten Antennenanordnung (3) weiter beabstandet ist als ein zum Einspeise- oder Fußpunkt (9') versetztliegender Antennenabschnitt (13x) des zweiten Strahlerelementes (13).
  7. Antennenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zu dem jeweiligen Einspeise- oder Fußpunkt (9') entfernt liegender Antennenabschnitt (13x) zu einem entsprechenden Antennenabschnitt (3x) der ersten Antennenanordnung ein Abstand < λ/8 aufweist.
  8. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Antenneneinrichtungen (3, 13) mit einem zu einem ersten Antennenabschnitt winklig verlaufenden weiteren Antennenabschnitt (3'a) versehen ist.
  9. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Strahlerelement (13) für den DAB-Empfang zwischen zwei Strahlerelementen (3', 3") der ersten Antenneneinrichtung (3) für den Mobilfunkbereich angeordnet ist.
  10. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich noch eine Patch-Antenne (113), vorzugsweise in Form einer GPS-Antenne vorgesehen ist, die auf dem Chassis (1) angeordnet ist.
  11. Antennenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Chassis (1) die Antennen in der Reihenfolge GPS- oder Patch-Antenne (113) der DAB-Antenneneinrichtung (13) und der zumindest einen Mobilfunkantenne (3; 3', 3") angeordnet sind, was zumindest ihre Einspeise- und Fußpunkte betrifft.
  12. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Strahlerelement (3') mit einer Dachkapazität (3'a) versehen ist.
  13. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Antennenanordnung eine Anpassschaltung (AP2) und/oder dass der zweiten Antennenanordnung (13) eine Anpassschaltung (AP1) vorgeschaltet ist.
  14. Antennenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassschaltung (AP2) so ausgelegt ist, dass die Impedanz eines angeschlossenen Kabels bzw. einer angeschlossenen Leitung (53) durch die Anpassschaltung (AP2) im Frequenzband der zweiten Antenne (13) auf die konjugiert komplexe Fußpunktimpedanz der ersten Antenne (3) transformiert ist.
  15. Antennenanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusskabel bzw. die Anschlussleitung (43) bezüglich der zweiten Antennenanordnung (13) auf eine niedrige bis mittlere Impedanz transformiert ist, vorzugsweise in einem Bereich keiner 80 Ohm, insbesondere kleiner 60 Ohm, vorzugsweise um 50 Ohm oder niedriger.
  16. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassschaltung (AP1) so ausgelegt ist, dass die Impedanz eines angeschlossenen Kabels bzw. einer angeschlossenen Leitung (43) durch die Anpassschaltung (AP1) im Frequenzband der ersten Antenne (3) auf die konjugiert komplexe Fußpunktimpedanz der zweiten Antenne (13) transformiert ist.
  17. Antennenanordnung nach Anspruch 13 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusskabel bzw. die Anschlussleitung (53) bezüglich der ersten Antenne (3) auf eine niedrige bis mittlere Impedanz transformiert ist, vorzugsweise in einem Bereich kleiner als 80 Ohm, insbesondere kleiner als 60 Ohm, vorzugsweise um 50 Ohm oder niedriger.
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