NO148129B - Flerbaands-antenne for vindusruter. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en flerbånds-antenne for radio-mottagning og som er påført en vindusrute, særlig en sådan rute for et motorkjøretøy.

Med betegnelsen "vindusrute" menes i denn^forbindelse en rute av glass eller plastmaterial, mens vedkommende antenne kan ut-gjøres av elektriske ledere påført ruten ved hjelp av silke-skjermprosessen, fortrinnsvis på den side av ruten som, når den er ferdig montert, vender innover. Hvis ruten består av to sam-menføyede glassplater, kan antennen alternativt påføres på den side av den ene plate som kommer i kontakt med den annen plate.

I stedet for ledere påført ved hjelp av silkeskjerm-prosessen, kan naturligvis også vanlige ledende metalltråder anvendes.

En sådan antenne kan åpenbart påføres et hvilket som helst vin-du på et kjøretøy, skjønt frontruten vil være det mest hensiktsmessige sted.

Antenne i henhold til foreliggende oppfinnelse er utført for

å motta radiofrekvens-signaler i de forskjellige offisielt fast-lagte senderbånd, slik som langbølgebåndet, mellombølgebåndet, kortbølgebåndet samt meterbåndet eller frekvensmodulasjonsbån-det, (VHF) eller (FM), desimeterbåndet (UHF) og eventuelt øvrige frekvensbånd allokert for' lyd- og/eller billed-informasjon, inkludert de bånd som er reservert for radioamatører.

En sådan antenne som er påført en vindusrute, særlig frontruten for et kjøretøy, er å foretrekke for de konvensjonelle, fritt monterte kjøretøyantenner, da disse sistnevnte medfører forskjellige ulemper, slik som f.eks.: a) betraktelige vibrasjoner under kjøring som gjør at de mottatte signaler fluktuerer, særlig når de mottas fra fjerne stasjoner og kjøretøyets mottager arbeider nær grensen av sin mottagningsevne; b) markert ustabile tekniske egenskaper, slik som økning av antennens motstand og følgelig økede tap, forandringer i antennens kapasitans på grunn av eldning, muligheter for yanninntregning i antennens nederste sylinderformede element, hvilket kan medføre korrosjon og oksydering av antennens rørformede elementer i forurenset eller saltholdig atmosfære; c) når det gjelder stavantenner fører det forhold at de i høy grad rager ut fra kjøretøyets ytre flate, til at de ofte brytes, f.eks. ved innkjøring i en garasje, en under-gang eller lignende, eller kan skade personer eller gjen-stander hvis de er dårlig montert; d) videre kan også stavantenner lett friste til å brytes med vilje av vandaler.

For å overvinne disse ulemper er frontruteantenner blitt utviklet.

S

Det er vel kjent at de fleste radiomottagere for motorkjøre-tøyer bare er utstyrt méd et eneste antenneinntak, til for-skjell fra radiomottåger for hjemmebruk, som er utstyrt med et inntak .for mellombølge og et for meterbølger (FM), og et pro-blem som. derfor må overvinnes i forbindelse med antenner innlagt i kjøretøyruter, er å oppnå god mottagning for mellombølge så-vel som for meterbølger ved hjelp av et enkelt antenneinntak

• til radiomottageren.

Det er tidligere foreslått forskjellige utformninger for antenner påført eller innlagt i frontruter, som forsøk på å sikre god mottagning i alle frekvensbånd. For dette formål er det fremsatt forslag om antenner utstyrt med et sentralt vertikalt element formet som rett stavantenne eller med T-form, idet et sådant element gir god mottagning i meterbølgebåndet, mens det også er forsøkt anvendt antenneélementer av større lengde og som er ført langs glassrutens kanter under dannelse av såkalte "kant"-ledere, som gir god mottagning i mellombølgeområdet. Problemet ved disse antennetyper med klart avgrensede mottager-elementer for de forskjellige frekvensbånd, er at de signaler som mottas av de forskjellige elementer sammensettes tilsvarende til et enkelt inngangssignal for radiomottageren, og det er derfor vanskelig å oppnå en god mottagning over alle de forskjellige frekvensbånd, idet en antenne som f.eks. er utført for å gi mottagning i mellombølgebåndet, vanligvis ikke er utstyrt med sådanne egenskaper som tilsvarer en god mottagning også i meterbølge-båndet, samt vice-versa. I henhold til kjent teknikk er det videre foreslått antennetyper som bæres på et motorkjøretøys frontrute, hvorved den del av antennen som er egnet for et visst frekvensbånd, utgjør en uønsket belastning når antennen må gjøre tjeneste i et annet frekvensbånd, idet videre, og særlig ved mottagelse av meterbølger, disse kjente antennetyper har meget varierende virkningsgrad i de forskjellige mottagerretninger. I henhold til foreliggende oppfinnelse er det funnet at visse antennekonstruksjoner er i stand til å motta signaler med optimal virkningsgrad både i mellombølgeom-rådet (550 - 1600 KHz) og i frekvensmodulasjonsområdet (87,5 - 108 MHz). De elektriske egenskaper for frontruteantenne i henhold til foreliggende oppfinnelse tilfredsstiller faktisk uten vanskelighet de fordringer som gjelder for størstedelen av de radiomottagere som markedsføres for nærværende, hvilket gjør det påkrevet med en meget høy antennekapasitans på 70 - 100 pF (en kapasitansverdi som sammen med kapasitansen i den koaksi-ale tilførselskabel og øvrige ledere ved hjelp av en trimmer anordnet i mottageren gjør det mulig å oppnå optimal avstemning mellom antenne og mottager ved en kapasitans-verdi omkring 1150pF), samt en høy tapsmotstand (noen hundre kohm) i mellom-bølgebåndet samt en antenneimpedans på omtrent 150 ohm og som hovedsakelig er ohmsk med en fasevinkel innenfor -3 0° i meter-bølgebåndet.

For å oppnå god mottagning ville det ideelle være å ha antenne-ledere med utstrekning tilsvarende en veldefinert andel av bøl-gelengden / 2 / 4), alt ettersom antennen er av symme-

trisk eller asymmetrisk type.

Da det er umulig, i det minste i mellombølgebåndet, å ha tråder med en utstrekning på minst ' X/ 4 (187/4 - 570/4 meter) på grunn av den naturlige størrelsesbegrensning for vinduer på et kjøretøy, er det ved foreliggende oppfinnelse utviklet en antenne som, skjønt den har reduserte dimensjoner, sikrer ut-merket mottagningsvirkningsgrad både i mellombålgebåndet og i frekvensmodulasjons-båndet.

Dette er i henhold til oppfinnelsen oppnådd ved at vedkommende antenne er utført på sådan måte at den omfatter en komponent som hovedsakelig bidrar til mottagelse av signaler i et gitt frekvensbånd, mens en annen antennekomponent hovedsakelig bidrar til signalmottagning i et annet frekvensbånd. Hver komponent bidrar herunder imidlertid også til mottagelse av signaler med en frekvens innenfor det bånd som fortrinnsvis mottas av den annen antennekomponent. I stedet for å arbeide med to antennekomponenter som hver utelukkende er aktiv for mottagelse innenfor et visst frekvensbånd, hvor den annen komponent er uten enhver virkning eller også utgjør en kilde for parasittbe-lastning, slik som ved tidligere kjente antenner, gir således ved antennen i henhold til foreliggende oppfinnelse begge kom-ponenter et aktivt bidrag til mottagelse av vedkommende signal, og denne antenne er derfor faktisk en sann og virkelighet flerbånds-antenne, som er i stand til å virke optimalt i de mest forskjellige frekvensbånd, samt i tillegg til dette og i mot-setning til kjente antennekonstruksjoner, gjør det mulig å oppnå hensiktsmessig og god mottagning i alle mulige retninger.

Dette resultat er blitt oppnådd ved hjelp av en antenne med sådan geometrisk utformning at den tilfredsstiller meget strenge krav med hensyn til antennekretsens impedans, idet antennens ledere gir en bestemt utformning og anbringes i bestemt forhold til vindusrutens kanter, på sådan måte at det ved mottagning av meterbølger oppnås en praktisk talt rent reel antenneimpedans i nærheten av den optimale verdi på 150 ohm. Oppfinnelsen gjelder således en flerbåndsantenne for vindusruter og innrettet for å kobles til en radiomottager med felles antenneinngang for vedkommende bånd, idet antennen omfatter en vertikal antennekomponent som rager ut fra en antenneklemme på selve vindusruten og hovedsakelig bidrar til mottagelse av radiosignaler i et meterbølgebånd, samt en ytterligere antennekomponent som strekker seg langs kanten av ruten og gjennom et impedanstilpasningsledd er koblet til antenneklemmen samt hovedsakelig bidrar til mottagelse av radiosignaler i et mel-lombølgebånd.

Antenner av denne art er prinsippielt kjent fra FR-PS 2.205.775, US-PS 3.845.489 og FR-PS 2.105.016, og på denne bakgrunn av kjent teknikk har flerbåndsantennen i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at impedanstilpasningsleddet består av ledertråd lagt i spiral med utgangspunkt fra antenneklemmen og med sin annen ende tilsluttet den ytterligere antennekomponent, som i form av en eneste ledergren ut i fra tilslutningspunktet strekker seg i liten kantavstand langs alle rutens sider og ender i et punkt nær antenneklemmen.

Antennens samlede impedans vil ved en sådan tilpassning vari-ere mellom 100 og 200 ohm over frekvensområdet 87,5 - 110 MHz, og er således i stand til å overføre en vesentlig andel av den mottatte signaleffekt til vedkommende bilradio, som krever en optimal impedans på 150 ohm.

Uttrykket "tilpasset" betyr her at alltid en av antennekompo-nentene er dominerende under signalmottagningen, mens det annet element ikke er helt passivt men gir et bidrag av størrelse-orden 10 - 20% som tillegg til den si,gnalstyrke som frembring-es av den dominerende komponent. Ved FM-mottagning er den dominerende antennekomponent den midtre stavantenne, mens den dominerende signalopptagende komponent ved mottagelse av signaler i mellombølgeområdet utgjøres av antennens gjenværende del, som forløper langs vindusrutens ytterkanter i noen få centimet-ers avstand fra disse, idet den optimale avstand fra kanten avhenger av vindusrutens dimensjoner. Det er funnet at den optimale lengde av stavantenne-komponenten vesentlig avhenger av vindusrutens størrelse, bortsett fra det forhold at anten-nes lengde naturligvis bør være en veldefinert andel av bølge-lengden, f. eks.

Den optimale lengde av den stavformede leder er også avhengig av om lederen utgjøres av et sølvbelegg påført glasset ved hjelp av den velkjente silkeskjermprosess, eller om den utgjør-es av en meget tynn tråd, f.eks. med en diameter på 1 - 2 tien-dels millimeter, plassert på en plastrense og inneklemt mellom to glassplater som tilsammen danner en sikkerhetsrute.

De elektromagnetiske bølgers forplantningshastighet langs stav-antennen er nemlig forskjellig alt ettersom signalmottagningen finner sted på yttersiden av glassruten eller mellom de to glassplater.

Stavlederens korrekte lengde beregnes i hvert enkelt tilfelle på grunnlag av disse forhold og med det formål å oppnå reso-nans ved de ønskede frekvenser, således at det ved mottagelse av meterbølger oppnås en hovedsakelig resistiv antenneimpedans omkring 150 ohm og følgelig maksimal signaloverføring til vedkommende mottager.

For den antennekomponent som hovedsakelig er beregnet for mottagelse av signaler i mellombølgeområdet, er det funnet en form og konstruksjon som er istand til å sikre størst mulig kapasitans (av størrelseorden 100 picofarad) samt en høy tapsmotstand.

Det er funnet at rammeantenneledernes gunstigste avstand fra vindusrutens ytterkanter er avhengig av den nødvendige antennekapasitans for å sikre at størst mulig andel av det mottatte antennesignal overføres til mottageren, idet denne avstand også er en funksjon av vindusrutens 'dimensjoner, da antennens virkningsgrad forbedres når lederne plasseres lengre bort fra vindusrutens kanter. Ved dimensjonering og konstruksjon av antennen er det derfor hensiktsmessig å oppnå et gunstig kompromiss mellom en passende verdi for antennekapasitansen og en god virkningsgrad for signalmottagningen. Det er også funnet at når det mottas signaler i mellombølgeområdet av en antennekonstruksjon i henhold til oppfinnelsen, vil antennen oppvise en god kapasitans-verdi når lederen er anbragt omtrent 7 cm fra rutekanten. For ytterligere å øke denne kapasitans, kan den leder som forløper langs kanten av ruten forlenges ved avbøy-ning av lederen tilbake parallellt med seg selv. Når rutens størrelse tillater og det kan gjøres uten i vesentlig grad å nedsette sikten gjennom en frontrute, er det funnet at nevnte lederavstand fra rutekanten med fordel kan økes til ca. 9-10 cm.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart ved hjelp av utførelse-eksempler og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor-på : Fig. la viser en første utførelse av oppfinnelsen; Fig. lb viser forstørret og mer detaljert en del av utførelsen i fig. la og

Fig. lc viser en variant av utførelsen i fig. la.

Av figurene vil det fremgå at oppfinnelsens antennekonstruksjon, for påføring av en frontrute 1 utgjøres av en stavformet leder som i alle figurer er betegnet med 2, samt en komponent som for-løper langs glassrutens ytterkanter, idet denne komponent ut-gjøres av en enkelt leder som i alle figurer er betegnet med 3. De to lederne er sammenkoblet i e/i antenneklemme som er forbundet med vedkommende mottager.

I de utførelser som er vist i fig. la, lb og lc er tilpasning av antenneimpedansen oppnådd ved hjelp av en reaktans frembragt ved hjelp av en flat spiral med normalt 3 til 5 vindinger, som enten kan ha sirkulær eller rombisk form og utgår fra antenne-

klemmen 4 samt omslutter et flateområde på 5 til 15 cm 2.

I fig. la er det således vist at spiralspolen 5 utgjøres av en enkelt tråd som, etter å ha dannet 3 vindinger med utgangspunkt fra klemmen 4, fortsetter i den leder 3 som følger rutens ytterkanter i en avstand på ca. 7cm fra disse og ender i en avstand på noen få cm, fortrinnsvis 2 cm fra spiralens motsatte side. Fig. lb viser spiralen 5 forstørret og mer detaljert.

I den utførelsevariant som er vist i fig. lc, er tråden 3 istedet for å ende på motsatt side av spiralen ført tilbake langs seg selv langs hele rammeantenne-komponentens utstrekning.

De viste antenneformer er særlig hensiktsmessige når de er tilvirket av ledertråd som er innlagt i en frontrute, særlig i form av en isolert tråd. En antenne av denne type kan imidlertid ikke fremstilles ved hjelp av silkeskjerm-prosessen.

EKSEMPEL

En antenne av den type som er vist i fig. la og lb samt er innlagt i en frontrute av størrelsen 60 x 130 cm, utprøves og opp-viser derved følgende karakteristiske parametere: Antennekapasitans: 65 - 70 pF i mellombølgeområde, Tapsmotstand: 300 kohn i mellombølgeområdet, Antenneimpedans: 120 - 200 ohm i FM-området.

Når antennen i henhold til oppfinnelsen er utført med leder-forlengelse avbøyd tilbake langs seg selv, vil det forstås at denne forlengelse kan forløpe enten på innsiden eller på utsid-en av den del av rammeantennelederen som utgår fra antenneklemmen 4 .

De ovenfor angitte resultater viser at oppfinnelsens antennekonstruksjon utgjør en effektiv flerbånds-antenne med gunstige drifts- og retningsegenskaper.

Det vil være åpenbart at oppfinnelsen på ingen måte er begren-set til de ovenfor angitte utførelser, men omfatter alle vari-anter av disse som er dekket av de etterfølgende patentkrav.

Claims (2)

1. Flerbåndsantenne for vindusruter og innrettet for å kobles til en radiomottager med felles antenneinngang for vedkommende bånd, idet antennen omfatter en vertikal antennekomponent (2) som rager ut fra en antenneklemme (4) på selve vindusruten og hovedsakelig bidrar til mottagelse av radiosignaler i et meterbølgebånd, samt en ytterligere antennekomponent (3) som strekker seg langs kanten av ruten (1) og gjennom et impedanstilpasningsledd er koblet til antenneklemmen (4) samt hovedsakelig bidrar til mottagelse av radiosignaler i et mellombølgebånd, karakterisert ved at impedanstilpasningsleddet består av ledertråd lagt i spiral (5) med utgangspunkt fra antenneklemmen (4) og med sin annen ende tilsluttet den ytterligere antennekomponent, som i form av en eneste ledergren (3) ut i fra tilslutningspunktet strekker seg i liten kantavstand langs alle rutens sider og ender i et punkt nær antenneklemmen (4).

2. Flerbåndsantenne som angitt i krav 1, karakterisert ved at den eneste ledergren (3) er foldet tilbake parallelt med seg selv, således at den strekker seg dobbelt langs alle rutens sider.