PL206563B1 - Antena do urządzenia odbiorczego i/lub nadawczego, zwłaszcza do samochodów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest antena do urządzenia odbiorczego i/lub nadawczego, zwłaszcza do samochodów.

Znane jest na przykład z niemieckiego zgłoszenia patentowego nr DE 197 39 395 A1 urządzenie odbiorcze, w szczególności do odbiorników radiowych montowanych w samochodach. Zawiera ono człon odbiorczy z co najmniej jednym przyłączem, za pośrednictwem którego są przyłączane następne części składowe. Nad członem odbiorczym może być nasadzona antena prętowa.

Antena do samochodów znana jest na przykład z opisu niemieckiego wzoru użytkowego nr DE 298 21 723 U1. Antena ta posiada stopkę antenową, która składa się z kadłubowej lub kołpakowej osłony i z podstawki płytowej montowanej na dachu auta. Między kołpakiem i tą podstawką płytową są umieszczone we wnętrzu różne urządzenia elektryczne. Między innymi wyprowadzony jest przewód 12 do właściwych urządzeń promiennikowych wystających na zewnątrz z tej stopki. Wykorzystuje się do tego tak zwany promiennik kombinowany, który na swoim dolnym końcu jest zaopatrzony w gwintowany wypust umoż liwiający wkręcanie tego promiennika w gwintowaną tuleję w stopce i wykręcanie z niej.

Przy tym w stopce anteny mogą być też umieszczone dalsze urządzenia, żeby za pośrednictwem jednego albo kilku przewodów wielkiej częstotliwości można było odbierać różne zakresy częstotliwości. Tego rodzaju anteny mają nadawać się na przykład dla zakresu radiokomunikacji ruchomej w różnych sieciach (przykładowo D-Netz lub E-Netz, ale także dla nowego zakresu częstotliwości UMTS około 1900 MHz do 2170 MHz). Ponadto mają ewentualnie umożliwiać także odbieranie i przetwarzanie sygnałów GPS i/lub odbieranie programów UKF.

Anteny dostępne dotychczas na rynku w zasadzie sprawdziły się, chociaż znane są różne zasady konwersji.

Jednak w przypadku anten tego rodzaju jak opisana powyżej istnieje problem polegający na tym, że antena z tak zwanym „kombinowanym promiennikiem”, oprócz normalnego zakresu radiokomunikacji ruchomej w obszarze DoCoMo, zakresu AMPS i/lub zakresu GSM 900 (a więc od 810 do 960 MHz) i/lub zakresu GSM 1800 i/lub zakresu GSM 1900 (a więc od 1710 do 1990 MHz), powinna też obsługiwać standard UMTS. W antenie nadającej się do tego całego zakresu, przy wyższych przenoszonych częstotliwościach, promienniki i elementy promiennikowe przewidziane dla tego wysokiego zakresu częstotliwości muszą być mniejsze, to znaczy muszą mieć krótszy wymiar, co dotyczy także pałąka antenowego. Jednak skutkiem tego byłaby konieczność zmiany anteny wraz z istniejącym promiennikiem. Jest to jednak sprzeczne z tak zwaną koncepcją ujednoliconych części, według której na przykład promiennik jednego typu powinien być wykorzystywany do różnych zastosowań.

Antena dwuzakresowa znana jest między innymi z patentu nr US 6 191 747 B1. Chodzi tu o antenę wielozakresową z wykorzystaniem cewek zmieniających fazę dla zbudowania jednobiegunowego promiennika odzyskowego.

Z dokumentu WO 0 171 847 A1 znana jest reprezentatywna dla tego rodzaju dwuzakresowa antena samochodowa ze stopką antenową, w której przewód przyłączeniowy jest połączony z układem promiennika poprzez kawałek przewodu pośredniczącego.

Celem niniejszego wynalazku jest, wychodząc od istniejącego w tej dziedzinie stanu techniki, stworzenie ulepszonego układu anteny wielozakresowej.

Antena do urządzenia odbiorczego i/lub nadawczego, zwłaszcza do samochodów, zawierająca stopkę antenową, znajdujący się w stopce antenowej przewód przyłączeniowy do elektrycznego połączenia układu promiennikowego, przy czym układ promiennikowy zawiera co najmniej jeden pierwszy promiennik, a ponadto układ promiennikowy zawiera korzystnie oprócz pierwszego promiennika następny promiennik połączony z pierwszym promiennikiem poprzez cewkę blokującą, przy czym przy niskich częstotliwościach cewka blokująca jest otwarta i pierwszy oraz drugi promiennik działają jako wspólny układ promiennikowy, natomiast przy wyższych częstotliwościach cewka blokująca stanowi zaporę, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przewód przyłączeniowy do układu promiennikowego i/lub samego promiennika jest zaopatrzony w elektrycznie przewodzące przedłużenie, przy czym przedłużenie znajduje się w obrębie stopki antenowej, zwłaszcza w strefie obudowy należącej do stopki antenowej, a ponadto przedłużenie jest ukształtowane jako odgałęzienie od układu elektrycznego obejmującego przewód przyłączeniowy i promiennik.

Korzystnie, przedłużenie jest umieszczone w stopce antenowej, korzystnie w obudowie stopki antenowej.

PL 206 563 B1

Korzystnie, przedłużenie jest ukształtowane jako bezpośrednie odgałęzienie elektrycznego przewodu przyłączeniowego, przy czym przewód ten jest przedłużony poza punkt połączenia, zamocowania względnie styku, przy czym punkt stanowi elektryczne połączenie z pierwszym promiennikiem, korzystnie z elementem mostkującym prowadzącym do pierwszego promiennika.

Korzystnie, przedłużenie ma postać oddzielnego elementu konstrukcyjnego.

Korzystnie, przedłużenie jest ukształtowane, tworząc załom, jako przedłużenie do przewodu przyłączeniowego, korzystnie w postaci pałąka.

Korzystnie, przedłużenie jest położone względem pierwszego promiennika po tej samej stronie, co przewód przyłączeniowy.

Korzystnie, przedłużenie ma kształt łuku i swoim wolnym końcem przebiegającym w przybliżeniu równolegle do osiowej rozciągłości pierwszego promiennika kończy się z bocznym przesunięciem względem tego promiennika.

Korzystnie, przedłużenie i doprowadzający, elektryczny przewód przyłączeniowy są usytuowane naprzeciwległe względem promiennika.

Korzystnie, przedłużenie ma postać przedłużenia w kształcie elementu płaskiego, korzystnie w postaci krążka, zwłaszcza talerzyka.

Korzystnie, przedłużenie jest ukształtowane jako przedłużenie względem pierwszego promiennika, które wychodzi poza punkt połączenia, zamocowania względnie styku w kierunku płyty spodniej stopki antenowej.

Korzystnie, przedłużenie jest ukształtowane w postaci drutu, pręta, płytki.

Korzystnie, przedłużenie jest krótsze i szersze w porównaniu z przedłużeniem w postaci drutu, pręta, płytki.

Korzystnie, przewód przyłączeniowy jest ukształtowany w postaci pałąka.

Korzystnie, przedłużenie jest ukształtowane razem z przewodem przyłączeniowym w postaci wspólnego pałąka.

Niespodziewanie okazało się, że wypróbowana antena samochodowa, która potwierdziła swe zalety, może być teraz przydatna na przykład także do standardu UMTS, a więc ogólnie mówiąc może być użyta dla znacznie wyższego pasma częstotliwości i to bez zmniejszenia wysokości konstrukcyjnej lub gabarytów. Jest to możliwe dzięki temu, że przewód elektryczny prowadzący do promiennika dla wyższego zakresu częstotliwości albo pałąk prowadzący do promiennika dla wyższego zakresu częstotliwości są zaopatrzone w przedłużenie. Przedłużenie to może być zrealizowane tak, że przewód doprowadzający jest wydłużony poza punkt połączenia, w którym promiennik ma styczność elektryczną z tym doprowadzeniem i ma swobodne zakończenie. Gdy doprowadzenie elektryczne jest utworzone przez przewodzący elektrycznie pałąk, to pałąk ten może być przedłużony poza punkt styczności z pierwszym promiennikiem, przy czym ten punkt styczności służy jednocześnie jako miejsce połączenia lub nawet punkt zamocowania promiennika. Jednak przedłużenie to nie musi mieć koniecznie postaci ciągłego drutu elektrycznego lub pałąka, lecz może być też utworzone w postaci załamanego zwrotnie odcinka przewodu. Możliwe jest też przedłużenie przebiegające w dół poza punkt połączenia między elektrycznym przewodem doprowadzającym względnie pałąkiem i promiennikiem elektrycznym przewidzianym dla wyższego zakresu częstotliwości, przy czym przedłużenie to kończy się ewentualnie tuż przed dachem samochodu.

Przydatne są też na przykład przedłużenia ukształtowane w postaci krążka lub talerzyka, przewidziane korzystnie w punkcie połączenia między elektrycznym przewodem doprowadzającym lub pałąkiem i promiennikiem przewidzianym dla wyższego zakresu częstotliwości.

Jednak zwykle stosuje się nie tylko promiennik przewidziany dla wyższego zakresu częstotliwości, korzystnie w postaci trzpienia, lecz w przedłużeniu tego promiennika wstawia się jeszcze cewkę i łączą cy się z nią nastę pnie dalszy element promiennikowy.

Trzeba przy tym zauważyć, że dla niskich zakresów częstotliwości, to znaczy dla fal długich, średnich, krótkich i zakresu UKF, cały układ promiennikowy łącznie z pałąkiem antenowym działa jak promiennik. W zakresie DoCoMo, AMPS oraz GSM 900 (co odpowiada 810 do 960 MHz) działa jeszcze jako promiennik pałąk antenowy i dolna część właściwego układu promiennikowego, to znaczy z reguł y przewidzianego do tego trzpienia promiennikowego wraz z częścią wspomnianej cewki. Jednak w miarę zwiększania częstotliwości, przykładowo w paśmie GSM 1800 i GSM 1900 (co odpowiada 1710 do 1990 MHz), jako promiennik działa tylko jeszcze pałąk antenowy i dolny trzpień antenowy. Ale w zakresie UMTS (1900 do 2170 MHz) jako promiennik jest aktywny tylko pałąk antenowy i jego przedłużenie.

PL 206 563 B1

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie w widoku z boku antenę w pierwszym przykładzie wykonania według wynalazku, fig. 2 - widok z góry na przedłużony pałąk w przykładzie wykonania według fig. 1, fig. 3 - odpowiadający fig. 2 widok z góry na krótsze, ale szersze przedłużenie pałąka, fig. 4 - przykład wykonania innego niż na fig. 1 i 2, fig. 5 - dalszy przykład odmiennego wykonania ukazany w schematycznym widoku z boku, a fig. 6 - jeszcze inny przykład wykonania anteny.

Na figurze 1 przedstawiono schematycznie w widoku z boku i w przekroju kontur blachy karoseryjnej 1 samochodu, korzystnie w strefie dachu w sąsiedztwie szyby tylnej, na której to blasze ma być zamontowana odpowiednia antena.

Urządzenie nadawcze i/lub odbiorcze według fig. 1 posiada stopkę antenową 3, która jest ukształtowana w postaci obudowy 5.

Obudowa 5 zawiera przy tym korzystnie kołpakową pokrywę 5a i płytę spodnią 5b, która może być zamocowana za pomocą odpowiednich środków na blasze karoseryjnej 1, na przykład przy użyciu warstewek kleju, materiałów izolacyjnych i tym podobnych.

Ponadto, w blasze karoseryjnej 1 jest z reguły przewidziany co najmniej jeden otwór 9, w którym mogą być ułożone elektryczne przewody przyłączeniowe, kable koncentryczne i tym podobne, prowadzące do anteny z wnętrza samochodu. W tym celu na dachu samochodu jest też odpowiednio osadzona płyta spodnia obudowy anteny, przy czym zwykle (co nie jest bliżej zaznaczone na rysunku, ale jest wystarczająco znane) wykorzystuje się gwintowaną kopułkę ukształtowaną w postaci pręta z gwintem wewnętrznym, która jest zakotwiona w tym spodzie i przez otwór 9 w dachu wchodzi do wnętrza samochodu. Wewnątrz tej gwintowanej kopułki są ułożone przewody prowadzące do wnętrza. Od strony wnętrza wozu można potem nakręcić na kopułkę nakrętkę osiową, żeby zamocować antenę na dachu samochodu.

Od przewidzianego w stopce antenowej 3 przyłącza 11 przebiega przewód przyłączeniowy 13 do właściwego układu antenowego 15, który w przedstawionym przykładzie wykonania składa się z pierwszego promiennika 17, cewki blokującej 19 usytuowanej korzystnie na osiowym przedłużeniu pierwszego promiennika 17 oraz z drugiego promiennika 21 dołączonego na osiowym przedłużeniu cewki blokującej 19.

Pierwszy promiennik 17 może być wykonany na przykład z metalicznie przewodzącego trzpienia albo może mieć strukturę trzpieniową. Drugi promiennik 21 powinien być możliwie sprężysty i może być wykonany na przykład z rdzeniem z włókna szklanego, który jest owinięty odpowiednim, elektrycznie przewodzącym elementem cewkowym. Można sobie wyobrazić wszystkie możliwe konstrukcje antenowe, które wchodzą w grę i nadają się do danego zastosowania.

Należy przy tym zauważyć, że dla niskich zakresów częstotliwości, to znaczy dla fal długich, średnich, krótkich i zakresu UKF, cały układ promiennika łącznie z pałąkiem antenowym działa jak promiennik. W zakresie DoCoMo, AMPS oraz GSM 900 (co odpowiada 810 do 960 MHz) działa jeszcze jako promiennik pałąk antenowy i dolna część właściwego układu promiennikowego, to znaczy z reguły przewidzianego do tego trzpienia promiennikowego wraz z częścią wspomnianej cewki. Jednak w miarę zwiększania częstotliwości, przykładowo w paśmie GSM 1800 i GSM 1900 (co odpowiada 1710 do 1990 MHz), jako promiennik działa tylko jeszcze pałąk antenowy i dolny trzpień antenowy. Ale w zakresie UMTS (1900 do 2170 MHz) jako promiennik jest aktywny tylko jeszcze pałąk antenowy i jego przedłużenie.

Dla wysokich zakresów częstotliwości, przykładowo w sieci E-Netz (około 1800 MHz) albo zwłaszcza w standardzie UMTS (około 1900 do 2170 MHz) działa zaporowo cewka blokująca 19 tak, że jako element promiennikowy jest czynny tylko pierwszy promiennik 17 wraz z elektrycznym przewodem przyłączeniowym 13.

Przy tym wspomniany przewód przyłączeniowy 13 może być też korzystnie wykonany z przynajmniej lekko sprężystego albo częściowo sprężystego pałąka 13', który jest korzystnie naprężony w kierunku promiennika. Oznacza to, że pałąk antenowy po zamontowaniu promiennika ma tendencję do sprężystego przylegania do dolnego przyłącza promiennika (we wnętrzu obudowy), co pozwala stworzyć w tym miejscu stabilny styk elektryczny. Układ promiennikowy jest zwykle łączony z obudową 5 anteny za pomocą złącza śrubowego tak, że antena, w szczególności przed wjazdem samochodu na myjnię, może być łatwo odkręcona i potem znów przykręcona. Właściwy układ antenowy 15, przykręcany do obudowy, jest wreszcie utrzymywany przez samą obudowę.

PL 206 563 B1

Aby móc zastosować taki układ antenowy teraz również dla zakresu wysokich częstotliwości, należałoby zmniejszyć - odpowiednio do zakresu wysokiej częstotliwości - nie tylko pierwszy promiennik 17, korzystnie w postaci trzpienia, lecz także elektryczny przewód przyłączeniowy 13.

Ponieważ jednak jest to sprzeczne z koncepcją ujednoliconych części, według której na przykład już istniejący układ promiennikowy, używany również do innych celów, powinien być wykorzystany także w tym przypadku. Trzeba więc szukać innych rozwiązań.

Zgodnie z wynalazkiem w przykładzie wykonania według fig. 1 i 2 przewidziano do tego przedłużenie 25. Przedłużenie to w tym przykładzie wykonania jest ukształtowane jako przedłużenie przewodu przyłączeniowego 13 i przy tym korzystnie jako przedłużenie pałąka 13'. Wychodzi ono korzystnie poza punkt 27 połączenia, zamocowania względnie styku, w którym promiennik 17 przewidziany dla zakresu wyższych częstotliwości, to znaczy cały układ promiennikowy jest zamocowany i utrzymywany ewentualnie za pośrednictwem mostka na elektrycznym przewodzie przyłączeniowym 13, względnie pałąku 13'.

Długość i szerokość przedłużenia 25 musi być zwymiarowana tak, aby cała antena była dobrze dopasowana do wymaganego zakresu wyższych częstotliwości. Dopasowanie to można wykonać w różny sposób, jak to podano niżej.

Na figurze 2 ukazano wycinkowo w schematycznym widoku z góry przedłużenie 25 w jego części wychodzącej poza punkt 27 połączenia, zamocowania względnie styku. Widać tu, że to przedłużenie może mieć w zasadzie postać drutu, nawet jeśli jest ono ukształtowane jako sztywniejszy, stabilny w kształcie i możliwie sprężysty pałąk 13].

Przedłużenie 25 może być też krótsze niż w przykładzie wykonania według fig. 1 i 2, gdy ma ono szerszy wymiar niż na fig. 1 i 2, jak to widać w szczególności na fig. 3.

W przykładzie wykonania według fig. 4 przewidziano przedłużenie 25 wyglądające jak oddzielny, odchodzący korzystnie od punktu 27 połączenia względnie zamocowania element łukowy, którego wolny koniec przebiega prawie równolegle do pierwszego promiennika 17. Można tu znów dobrać różną długość i szerokość tego przedłużenia 25, żeby dopasować je do wymaganego wyższego zakresu częstotliwości. Dla przykładów realizacji według fig. 1 do 4 wspólne jest to, że przedłużenie 25 ma z elektrycznego punktu widzenia wolny koniec.

W przykładzie wykonania według fig. 5 przedstawiono przedłużenie 25 w postaci poniekąd „zdeformowanej”. Mianowicie przedłużenie 25 jest tu ukształtowane jako przedłużenie 25' w postaci krążka lub talerzyka, który może nie tylko odchodzić od przewodu przyłączeniowego 13, to znaczy pałąka 13', lecz może przebiegać też w kierunku obwodowym jako płaski element konstrukcyjny.

Wreszcie na fig. 6 widać, że przedłużenie 25 może być też rozumiane i/lub ukształtowane jako przedłużenie pierwszego promiennika 17. Mianowicie w tym przykładzie wykonania przedłużenie 25 ma postać osiowego przedłużenia 25 pierwszego promiennika 17 ukształtowanego korzystnie w postaci trzpienia, a właściwie jako przedłużenie krótkiego, elektrycznie przewodzącego elementu mostkującego łączącego punkt 27 połączenia przewodu przyłączeniowego 13 z pierwszym promiennikiem 17.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Antena do urządzenia odbiorczego i/lub nadawczego, zwłaszcza do samochodów, zawierająca stopkę antenową, znajdujący się w stopce antenowej przewód przyłączeniowy do elektrycznego połączenia układu promiennikowego, przy czym układ promiennikowy zawiera co najmniej jeden pierwszy promiennik, a ponadto układ promiennikowy zawiera korzystnie oprócz pierwszego promiennika następny promiennik połączony z pierwszym promiennikiem poprzez cewkę blokującą, przy czym przy niskich częstotliwościach cewka blokująca jest otwarta i pierwszy oraz drugi promiennik działają jako wspólny układ promiennikowy, natomiast przy wyższych częstotliwościach cewka blokująca stanowi zaporę, znamienna tym, że przewód przyłączeniowy (13) do układu promiennikowego i/lub samego promiennika (17) jest zaopatrzony w elektrycznie przewodzące przedłużenie (25; 25', 25), przy czym przedłużenie (25; 25], 25) znajduje się w obrębie stopki antenowej (3), zwłaszcza w strefie obudowy należącej do stopki antenowej (3), a ponadto przedłużenie (25; 25', 25) jest ukształtowane jako odgałęzienie od układu elektrycznego obejmującego przewód przyłączeniowy (13) i promiennik (17).
2. 2. Antena według zastrz. 1, znamienna tym, że przedłużenie (25; 25', 25) jest umieszczone w stopce antenowej (3), korzystnie w obudowie (5) stopki antenowej.

   PL 206 563 B1
3. 3. Antena według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że przedłużenie (25, 25') jest ukształtowane jako bezpośrednie odgałęzienie elektrycznego przewodu przyłączeniowego (13), przy czym przewód ten jest przedłużony poza punkt (27) połączenia, zamocowania względnie styku, przy czym punkt (27) stanowi elektryczne połączenie z pierwszym promiennikiem (17), korzystnie z elementem mostkującym (31) prowadzącym do pierwszego promiennika (17).
4. 4. Antena według zastrz. 1, znamienna tym, że przedłużenie (25) ma postać oddzielnego elementu konstrukcyjnego.
5. 5. Antena według zastrz. 1 albo 4, znamienna tym, że przedłużenie (25) jest ukształtowane tworząc załom jako przedłużenie do przewodu przyłączeniowego (13), korzystnie w postaci pałąka (13').
6. 6. Antena według zastrz. 1, znamienna tym, że przedłużenie (25, 25') jest położone względem pierwszego promiennika (17) po tej samej stronie co przewód przyłączeniowy (13).
7. 7. Antena według zastrz. 1, znamienna tym, że przedłużenie (25) ma kształt łuku i swoim wolnym końcem przebiegającym w przybliżeniu równolegle do osiowej rozciągłości pierwszego promiennika (17) kończy się z bocznym przesunięciem względem tego promiennika.
8. 8. Antena według zastrz. 1, znamienna tym, że przedłużenie (25, 25') i doprowadzający, elektryczny przewód przyłączeniowy (13) są usytuowane naprzeciwległe względem promiennika (17).
9. 9. Antena według zastrz. 1, znamienna tym, że przedłużenie (25) ma postać przedłużenia (25) w kształcie elementu płaskiego, korzystnie w postaci krążka, zwłaszcza talerzyka.
10. 10. Antena według zastrz. 1, znamienna tym, że przedłużenie (25) jest ukształtowane jako przedłużenie (25) względem pierwszego promiennika (17), które wychodzi poza punkt (27) połączenia, zamocowania względnie styku w kierunku płyty spodniej (5b) stopki antenowej (3).
11. 11. Antena według zastrz. 1, znamienna tym, że przedłużenie (25) jest ukształtowane w postaci drutu, pręta, płytki.
12. 12. Antena według zastrz. 1 albo 11, znamienna tym, że przedłużenie (25) jest krótsze i szersze w porównaniu z przedłużeniem w postaci drutu, pręta, płytki.
13. 13. Antena według zastrz. 1, znamienna tym, że przewód przyłączeniowy (13) jest ukształtowany w postaci pałąka (13').
14. 14. Antena według zastrz. 13, znamienna tym, że przedłużenie (25; 25', 25) jest ukształtowane razem z przewodem przyłączeniowym (13) w postaci wspólnego pałąka (13').