ES2279388T3 - Antena multifuncional. - Google Patents
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Abstract
Antena multifuncional para vehículos con las siguientes características: - la antena multifuncional comprende al menos cuatro antenas (A, B, C, D), - está prevista una antena (D) para el campo de la telefonía móvil, - está prevista una antena (B) para determinar la posición geográfica, - está prevista una configuración (C, A) de antena para recibir señales de satélite, especialmente señales de satélite digitales, así como para recibir programas de radio emitidos por tierra y/o servicios SDARS emitidos por tierra, - las antenas (A, B, C, D) se disponen por debajo de una cubierta (9) de carcasa a modo de aleta, caracterizada por las siguientes características adicionales: - la configuración (C, A) de antena comprende una antena (A) para recibir programas de radio emitidos por tierra y/o para recibir servicios SDARS emitidos por tierra y una antena (C) separada de ésta para recibir servicios SDARS emitidos por satélite, - la antena A para recibir programas de radio emitidos por tierra y/o servicios SDARS emitidos por tierra se compone de un monopolo, - la antena (B) para determinar la posición geográfica se compone de una antena de parche, - la antena (C) para recibir programas de radio emitidos por satélite y/o los servicios SDARS emitidos por satélite se compone de una antena de parche, - las al menos cuatro antenas (A, B, C, D) se disponen en un orden predeterminado sobre un chasis (1), concretamente en la zona (3) anterior de la cubierta (9) de carcasa a modo de aleta se dispone la antena (A) a continuación la antena (B), a continuación la antena (C) y a continuación la antena (D), - la distancia entre los centros entre la antena (A) terrestre y la antena (B) adyacente para el posicionamiento geográfico es menor que la distancia entre los centros entre la antena (B) y la antena (C) adyacente para recibir señales satélite, y - la distancia entre los centros entre la antena (B) para el posicionamiento geográfico y la antena (A) de satélite adyacente es menor que la distancia entre los centros entre la antena (C) y la antena (D) para el campo de la telefonía móvil.
Description
Antena multifuncional.
La invención se refiere a una antena
multifuncional para vehículos según el preámbulo de la
reivindicación 1.
Especialmente en los EE.UU. se emplea un sistema
de radio basado en satélites que trabaja solamente con satélites
poco distribuidos en órbita. Para este sistema de radio basado en
satélites deben ofrecerse antenas que ya en el caso de ángulos de
elevación bajos de 20' o más, especialmente de 25' a 90' de
elevación deben mantener la misma ganancia mínima.
Los sistemas correspondientes se conocen en el
mundo de la técnica también bajo el término servicios SDARS
(satellite digital audio receiver services, servicios de recepción
de audio digital por satélite) que envían en el intervalo de 2,3
GHz. Las señales de satélites se transmiten en este caso polarizadas
circularmente.
Para considerar estas condiciones extremas y
para realizar ya en el caso de bajas elevaciones de 20' o 25' y más
una ganancia de antena alta se ha intentado siempre considerar estas
demandas extremas mediante construcciones de antena especialmente
sofisticadas.
Por el documento WO 01/80366 A1 se ha dado a
conocer un sistema de antena especial que contiene un dipolo en
cruz que se forma a partir de un material de superficie y forma por
ello cuatro cuadrantes que se separan entre sí mediante las paredes
de dipolos. En cada cuadrante se dispone un monopolo separado que se
extiende verticalmente mediante el que pueden recibirse las señales
polarizadas verticalmente, emitidas desde la tierra. Mediante esta
segunda disposición de antenas debe ser posible siempre una
recepción de programas, cuando los programas emitidos por satélite
paralelamente ya no pueden recibirse, porque por ejemplo, el
satélite situado parcialmente muy bajo en el horizonte está
cubierto por montañas, obras de construcción, túneles etc.
Un dispositivo de recepción correspondiente para
vehículos terrestres para señales digitales de alta frecuencia, que
en una banda de frecuencia predeterminada por un lado se ponen a
disposición mediante un satélite con una intensidad menor y por
otro lado en zonas ensombrecidas mediante un emisor terrestre con
una intensidad sustancialmente mayor, se ha dado a conocer
adicionalmente, por ejemplo, por el documento DE 202 07 401 U 1.
Dado que las señales terrestres se reciben con una intensidad
claramente mayor, esta publicación previa propone un divisor
Wilkinson que se denomina también divisor de 3dB. Para ello en una
ramificación siguiente está previsto un amplificador adicional, es
decir, segundo que amplifica de nuevo las señales de satélite con
una intensidad menor a un nivel superior para tener presentes a la
salida del circuito global señales de recepción de la misma
intensidad aproximadamente. No obstante, esta publicación previa no
comprende ni una antena de radiotelefonía móvil ni por ejemplo una
antena de recepción GPS para el posicionamiento geográfico del
vehículo terrestre.
Por el documento DE 202 10 312 U 1 se ha dado a
conocer también una disposición de antenas para vehículos que
parece ser adecuada especialmente para recibir señales digitales de
radiodifusión según la norma SDARS norteamericana.
Además, esta antena comprende también como
segundo dispositivo de antena una antena de radiotelefonía en forma
de barra. Además en este sistema de antena no está previsto ningún
sistema de localización que pueda compararse con el sistema GPS
para fijar la posición correspondiente del vehículo terrestre.
Una disposición de antenas para vehículos que
forma el concepto genérico para recibir varias bandas de frecuencia
distintas y separadas mediante espacios se ha dado a conocer también
por el documento DE 101 33 295 A1. En este caso se trata de una
disposición de antenas con cuatro antenas, concretamente dos antenas
de banda ancha para distintas frecuencias de radiotelefonía, una
antena de navegación de vehículos asociada al satélite según el
sistema GPS y una antena para el sistema SDARS, de recepción de
audio digital por satélite. En este caso, además puede deducirse de
la publicación previa que las antenas SDARS deben presentar una
configuración tanto para el funcionamiento asociado al satélite
como para el funcionamiento terrestre con una polarización
vertical.
Sin embargo las antenas multifuncionales también
se han dado a conocer, por ejemplo por el documento US 2002/0175879
A1, el US 6 441 792 B1 así como el DE 101 44 399 A1.
En el documento US 2002/0175879 A1 mencionado en
primer lugar se proponen diferentes construcciones de antenas que
por ejemplo pueden comprender una antena de parche GPS y también una
antena de radio por satélite SDARS. Además, esta construcción de
antena específica comprende una pluralidad de elementos de antena de
ranura para transmitir cuatro servicios diferentes.
Por otro lado, según el documento US 6 441 792
B1 se propone una disposición plana de antenas que comprenden una
pluralidad de elementos de antena individuales situados desplazados
en la dirección longitudinal y/o transversal en un elemento
superficial, dispuestos en un plano.
Del documento DE 101 44 399 A1 se deduce un
módulo de techo para un vehículo con al menos una antena, pudiendo
configurarse la estructura de tal manera que según un ejemplo de
realización están previstas dos antenas que por ejemplo pueden ser
antenas de SDARS o DAB, GSM, GPS, TV o de radio (AM/FM).
Frente a eso es objetivo de la presente
invención crear una disposición de antenas para vehículos que sea
adecuada por un lado para recibir señales de satélite, también para
recibir programas como SDARS emitidos por satélites situados
comparativamente bajos sobre el horizonte, y que por otro lado
también presente la posibilidad de recibir programas de radio
emitidos por tierra y/o servicios SDARS emitidos por tierra. Además,
la antena para vehículos debe comprender también al menos una
antena para un teléfono móvil así como una antena de recepción para
la determinación de las coordenadas y con ello del posicionamiento
de un vehículo. En este caso la antena debe presentar un espacio de
construcción lo más reducido posible y esto con muy buena calidad de
recepción.
El objetivo se consigue según la invención según
las características indicadas en la reivindicación 1. En las
reivindicaciones dependientes se indican configuraciones ventajosas
de la invención.
Debe calificarse más que sorprendente el hecho
de que se haya conseguido realizar una antena de este tipo según la
invención para recibir los servicios más diferentes en una forma de
construcción tan compacta. Por tanto es posible alojar la
disposición de antenas de manera relativamente inadvertida en un
vehículo terrestre, es decir, por ejemplo en un turismo,
especialmente en la zona del techo o en la transición de la zona del
techo hacia la luna trasera en una carcasa preferiblemente a modo
de aleta de manera compacta.
Dado que en el estado de la técnica no existían
referencias, la solución sorprende mucho más porque mediante la
disposición según la invención de los emisores individuales es
posible la solución compacta para los diferentes servicios.
Los intentos han demostrado concretamente que en
un principio siempre deben mantenerse determinadas distancias
mínimas entre las antenas individuales para los diferentes servicios
para poder realizar una calidad de recepción suficiente en cada
caso. Los intentos han mostrado que, por ejemplo, partiendo de un
dispositivo de antena según el documento WO 01/80366 A1 un
dispositivo de antena con los cuatro servicios descritos
anteriormente llevaría a una construcción extremadamente larga. Si
en un dispositivo de antena según el documento WO 01/80366 A1
mencionado anteriormente para recibir señales emitidas por satélite
así como para recibir señales terrestres unas al lado de otras
sobre una placa de montaje a modo de aleta, por ejemplo, se
dispusiera otro emisor GPS para determinar la posición así como una
antena de radiotelefonía móvil, entonces esto llevaría a una
disposición con una longitud total de por lo general claramente por
encima de 18 a 20 cm.
Si por el contrario se intentara ensamblar de
manera más densa componentes equiparables en la dirección
longitudinal de un chasis, entonces esto llevaría a que la calidad
de recepción para los diferentes servicios no cumpliría las
especificaciones necesarias.
Ante este trasfondo, el resultado sorprendente
puede verse por el hecho de que mediante el orden y disposición
diferente de las antenas individuales para los diferentes servicios
se ha hecho posible, a pesar de la disposición extremadamente
compacta en conjunto, construir una disposición de antenas para los
diferentes servicios con alta densidad de integración que no
obstante presenta de manera sorprendente buena calidad de
recepción.
Los intentos más diversos han demostrado que,
por ejemplo, puede conseguirse buena calidad de recepción para los
diferentes servicios con una disposición de antenas en la que
discurriendo sobre un chasis desde la punta delantera hacia el lado
posterior esté previsto en primer lugar una antena de recepción por
satélite, por ejemplo para servicios SDARS, a continuación una
antena GPS, después una antena para la recepción terrestre de
señales, por ejemplo en forma de servicios SDARS emitidos por
tierra, y después una antena de telefonía móvil. No obstante, esto
llevaría a una construcción de antena cuya longitud total de chasis
sea aproximadamente 22 cm, lo que en turismos convencionales para
colocarla en el techo se consideraría como mucho demasiado
grande.
grande.
Sin embargo según la invención, se parte del
concepto de que sobre un chasis en forma de aleta o de quilla que
se construye de delante hacia atrás (según la orientación en el
vehículo) se dispone en primer lugar una antena de recepción
terrestre para recibir programas de radio emitidos por tierra y/o
servicios SDARS emitidos por tierra, a continuación una antena para
recibir las señales para determinar la posición del vehículo (por
ejemplo una antena GPS), después una antena de satélite para la
recepción de servicios SDARS emitidos por satélite y finalmente una
antena de telefonía móvil. Mediante este orden se consiguió una
optimización de tal manera que los servicios individuales podían
recibirse con la calidad de recepción deseada, y que no obstante
la antena, es decir, el chasis, presente una dimensión longitudinal
que pueda estar por debajo de 18 cm, también sin problemas por
debajo de 17 cm. Se ha demostrado incluso que la longitud total del
chasis que aloja la antena puede acortarse por debajo de 150
cm.
La antena alojada en la zona anterior de la
cubierta de carcasa a modo de aleta para recibir programas de radio
o servicios SDARS emitidos por tierra se compone en este caso de un
monopolo, estando compuesta la antena GPS dispuesta a continuación
de un emisor de parche y la tercera antena dispuesta después de la
antena GPS para recibir servicios SDARS emitidos por satélite
también de un emisor de parche. Para garantizar la construcción
compacta deseada, por un lado con alta calidad de recepción, está
previsto además que la distancia entre centros entre las dos
primeras antenas situadas en primer lugar es menor que la distancia
entre los centros entre la segunda y la tercera antena y sin
embargo también es menor que la distancia entre los centros entre la
tercera y la cuarta antena.
A continuación se explica la antena
detalladamente mediante dibujos. En este caso muestran en
detalle:
La figura 1: una vista lateral esquemática de la
antena según la invención;
La figura 2: una vista en planta esquemática de
la antena reproducida en la figura 1; y
La figura 3; una representación en perspectiva
de la disposición de antenas con una cubierta de carcasa que protege
las antenas individuales.
En la figura 1 se muestra en vista lateral
esquemática y en la figura 2 en vista en planta esquemática un
ejemplo de realización de una disposición de antenas según la
invención.
La disposición de antenas comprende un chasis 1
que está configurado en la vista en planta de manera comparable a
un cuerpo de barco, tabla de surf etc., concretamente con una zona 3
anterior más estrecha, y una zona 5 central o zona 7 posterior en
comparación más ancha. El chasis se compone habitualmente de un
cuerpo base, por ejemplo, de fundición de metal.
Un chasis de este tipo se monta habitualmente en
un techo de vehículo, por ejemplo en la zona terminal posterior
antes de la transición a la luna trasera, estando previsto en este
lugar en el vehículo o bien una entalladura o depresión en la chapa
de la carrocería, para colocar el chasis 1 formado de esta manera en
una posición de altura adecuada con respecto a la chapa de la
carrocería. En este caso, la zona 3 más estrecha anterior indica en
la dirección de la marcha hacia adelante del vehículo de manera que
la zona 7 posterior se dispone en la zona de la luna. La antena
correspondiente se monta normalmente de manera centrada en el
vehículo y se protege en este caso mediante una cubierta 9 de
carcasa que presenta preferiblemente una forma de cuerpo de aleta,
tal como puede observarse en la vista trasera esquemática según la
figura 3.
En el ejemplo de realización mostrado diferentes
antenas se alojan bajo la cubierta 9 de carcasa en el chasis 1,
concretamente desde la zona delantera hacia la zona 7 trasera de
manera sucesiva:
- -
- en primer lugar una antena A para recibir señales terrestres;
- -
- a continuación una antena B para determinar la posición del vehículo equipado con la disposición de antenas, por ejemplo una antena B para el sistema de localización GPS;
- -
- a continuación una antena C para recibir señales de satélite, especialmente para recibir señales de satélite digitales, por ejemplo de manera correspondiente a los servicios SDARS en Norteamérica; y
- -
- una antena D para el campo de la telefonía móvil.
Con la antena de satélite pueden recibirse, por
ejemplo, programas de radio emitidos por satélite. La antena C puede
estar diseñada en este caso para recibir señales digitales de alta
frecuencia, de manera correspondiente a los servicios SDARS en
Norteamérica. De esta manera estas señales se emiten en una gama de
frecuencia de aproximadamente
2,3 GHz.
2,3 GHz.
Con la antena A de recepción terrestre asentada
en la parte delantera pueden recibirse ahora sin embargo señales
emitidas por tierra, especialmente programas de radio emitidos por
tierra. Especialmente en los EE.UU. es necesario este tipo de
antenas para recibir servicios SDARS, sobretodo porque, dado que los
satélites que emiten servicios SDARS no están situados parcialmente
en su posición óptima lo más vertical posible por encima del
vehículo de recepción, sino que se sitúan parcialmente muy bajos en
el horizonte, hasta un ángulo de elevación de aproximadamente 20' o
por ejemplo aproximadamente 25'. Esto tiene como consecuencia que
estas señales emitidas por satélite a menudo se cubren, por ejemplo
en barrancos, túneles, debajo de puentes, etc. Para permitir
también en estos lugares una recepción de los programas de radio, en
parte están previstas posiciones de emisión situados en tierra de
manera que en estas situaciones los programas de radio pueden
recibirse paralelamente mediante la antena A terrestre.
En el caso del sistema de localización se trata
preferiblemente del sistema de localización GPS empleado en todo el
mundo. Sin embargo también son adecuados otros sistemas de
localización, tales como por ejemplo el Galileo en Europa que está
actualmente en planificación para recibirse con una antena de
recepción de este tipo.
En el extremo posterior se propone
preferiblemente una antena D de telefonía móvil. Esta antena de
telefonía móvil puede ser adecuada dependiendo del tipo de su
configuración, tamaño, etc., para la comunicación en diferentes
campos de la telefonía móvil, por ejemplo para recibir en el
intervalo de 900 MHz, en el intervalo de 1,8 GHz o por ejemplo en
el intervalo de 1700 a 2170 MHz. Por tanto, la antena de
radiotelefonía móvil no solamente puede ser adecuada para recibir
una de estas bandas de frecuencia, sino también para recibir dos o
tres o en general varias de las bandas de frecuencia mencionadas u
otras. Preferiblemente, la antena de telefonía móvil puede
componerse para ello de un sustrato que se levanta verticalmente con
respecto al chasis 1, por ejemplo una placa de circuito impreso,
sobre el que están configuradas de manera correspondiente
superficies conductoras como elementos de antena.
La longitud total del chasis puede ser inferior
a 170 mm, por ejemplo inferior a 160 mm o incluso 150 mm.
Claims (6)
1. Antena multifuncional para vehículos con las
siguientes características:
- -
- la antena multifuncional comprende al menos cuatro antenas (A, B, C, D),
- -
- está prevista una antena (D) para el campo de la telefonía móvil,
- -
- está prevista una antena (B) para determinar la posición geográfica,
- -
- está prevista una configuración (C, A) de antena para recibir señales de satélite, especialmente señales de satélite digitales, así como para recibir programas de radio emitidos por tierra y/o servicios SDARS emitidos por tierra,
- -
- las antenas (A, B, C, D) se disponen por debajo de una cubierta (9) de carcasa a modo de aleta,
caracterizada por las siguientes
características adicionales:
- -
- la configuración (C, A) de antena comprende una antena (A) para recibir programas de radio emitidos por tierra y/o para recibir servicios SDARS emitidos por tierra y una antena (C) separada de ésta para recibir servicios SDARS emitidos por satélite,
- -
- la antena A para recibir programas de radio emitidos por tierra y/o servicios SDARS emitidos por tierra se compone de un monopolo,
- -
- la antena (B) para determinar la posición geográfica se compone de una antena de parche,
- -
- la antena (C) para recibir programas de radio emitidos por satélite y/o los servicios SDARS emitidos por satélite se compone de una antena de parche,
- -
- las al menos cuatro antenas (A, B, C, D) se disponen en un orden predeterminado sobre un chasis (1), concretamente en la zona (3) anterior de la cubierta (9) de carcasa a modo de aleta se dispone la antena (A) a continuación la antena (B), a continuación la antena (C) y a continuación la antena (D),
- -
- la distancia entre los centros entre la antena (A) terrestre y la antena (B) adyacente para el posicionamiento geográfico es menor que la distancia entre los centros entre la antena (B) y la antena (C) adyacente para recibir señales satélite, y
- -
- la distancia entre los centros entre la antena (B) para el posicionamiento geográfico y la antena (A) de satélite adyacente es menor que la distancia entre los centros entre la antena (C) y la antena (D) para el campo de la telefonía móvil.
2. Antena multifuncional para vehículos según la
reivindicación 1, caracterizada porque las tres antenas (A),
(B), (C) adyacentes se disponen en la zona longitudinal del chasis
(1) que es inferior al 60% de la longitud total del chasis (1).
3. Antena multifuncional para vehículos según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la antena (A)
presenta forma de barra.
4. Antena multifuncional para vehículos según
una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la
antena (D) para el campo de la telefonía móvil es adecuada para
recibir al menos en una banda de frecuencia de telefonía móvil,
preferiblemente en al menos dos y preferiblemente en al menos tres
bandas de frecuencia.
5. Antena multifuncional para vehículos según la
reivindicación 4, caracterizada porque la antena (D) para el
campo de la telefonía móvil se compone de superficies eléctricamente
conductoras que están configuradas sobre un sustrato, especialmente
una placa de circuito impreso.
6. Antena multifuncional para vehículos según
una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el
chasis está configurado en la vista en planta a modo de tabla de
surf o embarcación o al menos de manera similar.
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