WO1992021160A1 - Aerial arrangement - Google Patents

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WO1992021160A1
WO1992021160A1 PCT/EP1992/000360 EP9200360W WO9221160A1 WO 1992021160 A1 WO1992021160 A1 WO 1992021160A1 EP 9200360 W EP9200360 W EP 9200360W WO 9221160 A1 WO9221160 A1 WO 9221160A1
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WO
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antenna
arrangement according
antenna arrangement
individual probes
frequency band
Prior art date
Application number
PCT/EP1992/000360
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German (de)
French (fr)
Inventor
Dieter Schenkyr
Stefan Hamerli
Original Assignee
Richard Hirschmann Gmbh & Co.
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Publication date
Application filed by Richard Hirschmann Gmbh & Co. filed Critical Richard Hirschmann Gmbh & Co.
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Priority to DE59205310T priority patent/DE59205310D1/en
Priority to EP92904728A priority patent/EP0580590B1/en
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    • 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
    • H01Q1/3283—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle side-mounted antennas, e.g. bumper-mounted, door-mounted
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles

Definitions

  • the invention relates to an antenna arrangement for receiving signals in a first and a second frequency band with mutually orthogonal wave fields.
  • one of the two individual probes as an active antenna for the long, medium and / or Use shortwave (LMK) reception and adapt it if necessary to be able to use the antenna provided for VHF reception with two individual probes for LMK reception.
  • LMK Use shortwave
  • a capacitive separation of one of the individual antennas from the rest of the antenna arrangement is necessary.
  • the capacitive separation means that both FM and LMK reception are not optimal.
  • compromises would have to be made regarding the alignment of the individual antennas in relation to the vertically and horizontally polarized wave fields, which would adversely affect the efficiency of both FM and LMK reception.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an antenna arrangement which enables optimum reception quality for the reception of signals in different frequency bands and with wave fields polarized in different directions.
  • a first antenna for receiving signals in the first frequency band has two individual probes which couple to the displacement current of the same, essentially resonant circuit occurring on a conductive structure, and in that a second antenna for receiving Signals in the second frequency band with a preferably orthogonal wave field polarized differently from the wave field of the first frequency band are provided.
  • the antenna arrangement according to the invention enables signals to be received optimally in both frequency bands and with differently polarized wave fields, without having to make a compromise unsatisfactory for the efficiency.
  • the first antenna is preferably used for receiving essentially horizontally polarized wave fields and the second antenna for receiving essentially vertically polarized wave fields. This additional measure enables a further optimal adaptation of the antennas to the reception of differently polarized wave fields regardless of compromises. This further improves the reception properties of the antennas.
  • the efficiency of the second antenna is additionally improved in that the second antenna is arranged orthogonally to a horizontal outer edge of the conductive structure.
  • the edge effect with a compression of the field lines can also be used in this way to improve the reception properties of the second antenna.
  • the second antenna is arranged between the individual probes of the first antenna and in particular in the middle between the individual probes of the first antenna.
  • the first antenna is or is provided with the at least two individual probes for reception in the FM frequency range and the second antenna for reception in the LMK frequency range.
  • the antenna arrangement according to the invention can be used particularly advantageously in connection with mobile reception.
  • the conductive structure, on which an essentially resonant circuit occurs, is or are preferably the metal body or electrically conductive parts of a motor vehicle.
  • the individual probes of the first antenna and / or the second antenna can preferably be short antennas, which enable a compact arrangement, in particular with regard to integrated antenna arrangements for mobile reception. Furthermore, it is advantageous if 'the first and / or the second antenna is an active antenna.
  • Another advantageous embodiment of the invention consists in interconnecting the signals received in the two frequency bands behind the active antenna elements. This also makes it possible to decouple the two antennas and to avoid a separating capacitance with its effect which is harmful to FM and / or LMK reception.
  • the first and second antennas may preferably be in a plastic bumper on the bow or rear of the vehicle, however can also be integrated in a spoiler on the rear of the vehicle or on the vehicle roof.
  • the antenna arrangement according to the invention can advantageously be used in connection with a diversity reception system, since the first and second antennas are decoupled and can be optimally designed for differently polarized wave fields.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the antenna arrangement according to the invention using the example of an integrated bumper antenna for FM and LMK reception and
  • Fig. 2 is an equivalent circuit diagram to explain the operation and advantages of the antenna arrangement according to the invention.
  • a first antenna has antenna probes 1, 2 with roof capacitances 3, 4, a ⁇ / 2 line 5 connecting the antenna probes 1 and 2, which is arranged as a detour line near a body panel 6 which is at ground potential, and extension inductors 7 , 8 in the form of coils.
  • the individual antennas of the first antenna are not necessary, but preferably short antennas, as probes, they are therefore also referred to as antenna probes.
  • the antenna probes 1, 2 are essentially orthogonal to the body edge.
  • One of the two axes that span the surfaces of the roof capacitors 3, 4 is essentially parallel to the body edge.
  • the normal vector of this surface is thus orthogonal to the body edge and points in the direction of the extended antenna.
  • the antenna signal is amplified in an amplifier 9 and fed via a coaxial cable 10 to a receiving circuit, not shown.
  • a receiving circuit not shown.
  • FIG. 2 An equivalent circuit diagram is shown in FIG. 2, the antenna and circuit elements which correspond to those in FIG. 1 being provided with the same reference symbols and should not be explained again.
  • an antenna probe for example antenna probe 2
  • This separation capacitance which is shown schematically in FIG. 2 and is provided with the reference symbol 11, causes an asymmetry in the first antenna arrangement provided for VHF reception with the two antenna probes 1 and 2.
  • the separation capacitance 11 is for the Antenna probe 2 provided for the LMK reception in series with a capacitance 12 present through the 1/2 line, and thus represents a harmful parallel capacitance to the effective antenna capacitance 13. Because of this voltage division which occurs as a result, the efficiency of the LMK reception used antenna probe 2 significantly reduced. If one of the two antenna probes 1 or 2 of the first antenna intended for VHF reception is also used for reception in a different frequency range, for example the LMK frequency band, the two antennas therefore influence one another for receiving signals in the different ones Reception areas mutually, so that an optimal reception is not possible in the FM or LMK frequency range.
  • the reception or antenna elements are therefore provided separately for FM and LMK reception, so that the FM and LMK reception components are separated and thus have a mutual negative influence on the FM and LMK reception. Reception arrangement or the acceptance of unsatisfactory compromises is avoided.
  • an additional antenna 14 with a roof capacitance 15 connected to the amplifier 9 is provided (cf. FIG. 1).
  • the arrangement according to the invention also has the following advantages:
  • Fig. 1 the horizontal polarization direction of the FM wave field is indicated by the arrow E u ⁇ w , and with an arrow orthogonal to the horizontal direction of the FM wave field, the vertical polarization direction of the LMK wave field E LMK is shown schematically.
  • the horizontal arrangement of the first antenna consisting of antenna probes 1 and 2, has an optimal coupling to the electrical field vector of the horizontally polarized VHF wave field. If the first antenna with antenna probes 1 and 2 were therefore also used to receive the LMK wave field, the efficiency would be very low, since the first antenna with antenna probes 1 and 2 only has a small component to it would couple the vertical e-field vector of the LMK wave field.
  • the first antenna with antenna probes 1 and 2 in such a way that the LMK wave field could be received better. In any case, however, compromises would have to be made with regard to the arrangement of the antennas, so that both FM and LMK reception are unsatisfactory.
  • the first antenna i. H. antenna probes 1 and 2 can be optimally arranged on vertical edges of the vehicle, for example on vertical edges of the rear of the vehicle or the front of the vehicle when using, for example, a bumper antenna in order to achieve good efficiency for VHF reception.
  • the antenna probes 1 and 2 of the first antenna for VHF reception are therefore located at the greatest field strength of the displacement current of the resonant body excitation due to the horizontally polarized VHF wave field.
  • the second antenna 14 for the LMK reception is in particular oriented orthogonally to a vehicle edge.
  • the second antenna 14 for the LMK reception is in the Middle between the individual probes 1 and 2 of the first antenna intended for VHF reception, at a short distance or a small antenna height ( ⁇ _ - at 100 MHz) in front of the conductive body surface.
  • the second antenna 14 provided for the LMK reception therefore optimally couples to the displacement current between the electrically conductive body 6 and the ground 18, preferably to a horizontal edge of the motor vehicle.
  • the horizontally polarized VHF wave field in this arrangement of the second antenna 14 provided for LMK reception has very small field strengths, so that the second antenna probe 14 provided for LMK reception has the function of the first one for VHF reception provided antenna with the antenna probes 1 and 2 is not affected.
  • the antenna arrangement according to the invention and the alignment and arrangement of the first and second antennas for VHF and LMK reception enable extensive electrical decoupling of these first and second antennas because the VHF and LMK wave fields which are polarized orthogonally to one another as well the resonant excitation of the vehicle body for the VHF frequencies is optimally used.
  • the roof capacitance 15 of the LMK antenna probe is designed with approximately three times the area of the roof capacitance 3 or 4 of an FM antenna probe 1 or 2.
  • the invention and its advantages were explained using the exemplary embodiment of a bumper antenna.
  • numerous modifications and refinements of the invention are possible for the person skilled in the art without thereby departing from the inventive concept.
  • all antenna elements and Components of the antenna arrangement according to the invention can be foamed in a foam core 17, or a dielectric can be used to increase the roof capacities 3 and 4 of the first antenna provided for VHF reception.
  • the second antenna 14 intended for LMK reception is mounted orthogonally to an upper horizontal body edge.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

In order to obtain the best possible signal reception in at least two frequency bands with differently polarised wave fields, a first aerial has two individual probes (1, 2) for receiving signals in a first frequency band which couple to the displacement current of the same substantially resonant circuit occurring on a conductive formation (6). A second aerial (14) is designed to receive signals in a second frequency band having a wave field with a direction of polarisation at right angles to the wave field of the signals in the other frequency band. The decoupling of the two aerials thus obtained facilitates the best possible choice of aerial components and the ideal positioning and direction of the aerials for efficient reception in the various frequency bands, especially the VHF and LMS bands.

Description

Antennenanordnung Antenna arrangement
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung zum Empfang von Signalen in einem ersten und einem zweiten Frequenzband mit zueinander im wesentlichen orthogonalen Wellenfeldern.The invention relates to an antenna arrangement for receiving signals in a first and a second frequency band with mutually orthogonal wave fields.
In der nicht vorveröffentlichten DE 40 03 385 AI derselben Anmelderin ist eine Antennenanordnung beschrieben, bei der wenigstens zwei Einzelantennen oder -sonden für eine Antenne vorgesehen sind, die über eine /2 lange Leitung phasenrich¬ tig zusammengesehaltet und so positioniert sind, daß sie an den Verschiebungsstrom desselben resonanten Stromkreises eines metallischen Gebildes, beispielsweise eines Karosserieteils, ankoppeln. Dadurch ergibt sich ein hoher Antennenwirkungsgrad. Wird eine derartige Antenne mit wenigstens zwei Einzelantennen als Stoßstangenantenne konzipiert, befinden sich die beiden Einzelantennen vorzugsweise an der linken und rechten Kante der Fahrzeugkarosserie und sind zu diesen Kanten orthogonal ausgerichtet, so daß sie auf Grund der Verdichtung der elek¬ trischen Feldlinien optimal an den Verschiebungsstrom an¬ koppeln. Diese aus zwei Einzelantennen bestehende Antenne ist in diesem Falle für den Empfang im UKW-Bereich mit horizontal polarisierten Wellenfeldern vorgesehen. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird hinsichtlich weiterer Einzelheiten und der Funktionsweise auf die DE 40 03 385 AI verwiesen.In the unpublished DE 40 03 385 AI by the same applicant, an antenna arrangement is described in which at least two individual antennas or probes are provided for an antenna, which are held in phase with one another over a / 2 long line and are positioned such that they connect to the Coupling the displacement current of the same resonant circuit of a metallic structure, for example a body part. This results in a high antenna efficiency. If such an antenna with at least two individual antennas is designed as a bumper antenna, the two individual antennas are preferably located on the left and right edges of the vehicle body and are aligned orthogonally to these edges, so that they optimally match the displacement current due to the compression of the electrical field lines connect. In this case, this antenna, which consists of two individual antennas, is intended for reception in the FM range with horizontally polarized wave fields. To avoid repetition, reference is made to DE 40 03 385 AI for further details and the mode of operation.
Grundsätzlich ist es zwar möglich, eine der beiden Einzel¬ sonden auch als aktive Antenne für den Lang-, Mittel- und/oder Kurzwellen (LMK)-Empfang zu verwenden und gegebenenfalls dafür anzupassen, um die für den UKW-Empfang vorgesehene Antenne mit zwei Einzelsonden auch für den LMK-Empfang ausnützen zu können. Um dies zu ermöglichen, ist jedoch eine kapazitive Trennung einer der Einzelantennen von der übrigen Antennen¬ anordnung erforderlich. Die kapazitive Trennung bewirkt jedoch, daß sowohl der UKW- als auch der LMK-Empfang nicht optimal ist. Darüber hinaus müßten Kompromisse hinsichtlich der Ausrichtung der Einzelantennen in Bezug auf die vertikal- und horizontalpolarisierten Wellenfelder eingegangen werden, die den Wirkungsgrad sowohl des UKW- als auch des LMK-Empfangs nachteilig beeinflussen würden.In principle, it is possible to use one of the two individual probes as an active antenna for the long, medium and / or Use shortwave (LMK) reception and adapt it if necessary to be able to use the antenna provided for VHF reception with two individual probes for LMK reception. In order to make this possible, however, a capacitive separation of one of the individual antennas from the rest of the antenna arrangement is necessary. However, the capacitive separation means that both FM and LMK reception are not optimal. In addition, compromises would have to be made regarding the alignment of the individual antennas in relation to the vertically and horizontally polarized wave fields, which would adversely affect the efficiency of both FM and LMK reception.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antennen¬ anordnung anzugeben, die für den Empfang von Signalen in ver¬ schiedenen Frequenzbändern und mit in unterschiedlichen Rich¬ tungen polarisierten Wellenfeldern eine optimale Empfangs¬ qualität ermöglicht.The invention is therefore based on the object of specifying an antenna arrangement which enables optimum reception quality for the reception of signals in different frequency bands and with wave fields polarized in different directions.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine erste Antenne zum Empfang von Signalen im ersten Frequenzband zwei Einzelsonden aufweist, die an den Verschiebungsstrom des gleichen auf einem leitenden Gebilde auftretenden, im wesent¬ lichen resonanten Stromkreises ankoppeln, und daß eine zweite Antenne zum Empfang von Signalen im zweiten Frequenzband mit zum Wellenfeld des ersten Frequenzbandes unterschiedlich polarisiertem, vorzugsweise orthogonalem Wellenfeld vorgesehen ist.This object is achieved according to the invention in that a first antenna for receiving signals in the first frequency band has two individual probes which couple to the displacement current of the same, essentially resonant circuit occurring on a conductive structure, and in that a second antenna for receiving Signals in the second frequency band with a preferably orthogonal wave field polarized differently from the wave field of the first frequency band are provided.
Die erfindungsgemäße Antennenanordnung ermöglicht einen opti¬ malen Empfang von Signalen in beiden Frequenzbändern und mit unterschiedlich polarisierten Wellenfeldern, ohne daß ein für den Wirkungsgrad unbefriedigender Kompromiß eingegangen zu werden braucht. Vorzugsweise wird die erste Antenne zum Empfang von im wesent¬ lichen horizontalpolarisierten Wellenfeldern und die zweite Antenne zum Empfang von im wesentlichen vertikal-polarisierten Wellenfeldern eingesetzt. Diese zusätzliche Maßnahme ermög¬ licht eine weitere optimale Anpassung der Antennen an den Empfang von unterschiedlich polarisierten Wellenfeldern ohne Rücksicht auf Kompromisse. Die Empfangseigenschaften der Antennen werden dadurch weiter verbessert.The antenna arrangement according to the invention enables signals to be received optimally in both frequency bands and with differently polarized wave fields, without having to make a compromise unsatisfactory for the efficiency. The first antenna is preferably used for receiving essentially horizontally polarized wave fields and the second antenna for receiving essentially vertically polarized wave fields. This additional measure enables a further optimal adaptation of the antennas to the reception of differently polarized wave fields regardless of compromises. This further improves the reception properties of the antennas.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einzelsonden der erstenIt is particularly advantageous if the individual probes are the first
Antenne orthogonal zu vertikalen Außenkanten des leitendenAntenna orthogonal to vertical outer edges of the conductive
Gebildes angeordnet sind, da dadurch die an diesen Außenkanten auftretenden Verdichtungen der Feldlinien für einen optimalenFormed are arranged, as a result, the compression of the field lines occurring on these outer edges for an optimal
Empfang ausgenutzt werden, wie dies im einzelnen in derReception can be exploited as detailed in the
DE 40 03 385 AI beschrieben ist und auf die insofern verwiesen wird.DE 40 03 385 AI is described and to which reference is made.
Der Wirkungsgrad der zweiten Antenne wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch zusätzlich verbessert, daß die zweite Antenne orthogonal zu einer horizontalen Außenkante des leitenden Gebildes angeordnet ist. Der Kanteneffekt mit einer Verdichtung der Feldlinien kann auf diese Weise auch zur Verbesserung der Empfangseigenschaften der zweiten Antenne ausgenutzt werden.According to a further embodiment of the invention, the efficiency of the second antenna is additionally improved in that the second antenna is arranged orthogonally to a horizontal outer edge of the conductive structure. The edge effect with a compression of the field lines can also be used in this way to improve the reception properties of the second antenna.
Sowohl für die Empfangseigenschaften als auch für eine kom¬ pakte, integrierte Anordnung der Antennen ist es besonders vorteilhaft, wenn die zweite Antenne zwischen den Einzelsonden der ersten Antenne und insbesondere in der Mitte zwischen den Einzelsonden der ersten Antenne angeordnet ist.For the reception properties as well as for a compact, integrated arrangement of the antennas, it is particularly advantageous if the second antenna is arranged between the individual probes of the first antenna and in particular in the middle between the individual probes of the first antenna.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die Einzelsonden der ersten Antenne über eine , /2-Leitung miteinander verbun¬ den sind, wie dies in der DE 40 03 385 AI ausgeführt ist, auf die zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird. Um die erste Antenne bzw. deren Einzelsonden besser abstimmen und optimieren zu können, sind zu Anpaßzwecken Dachkapazitäten und/oder Verlängerungsinduktivitäten zusätzlich vorgesehen. Auch hinsichtlich dieser Ausführungsmöglichkeiten wird auf die DE 4003 385 AI verwiesen.Another advantage results from the fact that the individual probes of the first antenna are connected to one another via a 1/2 line, as stated in DE 40 03 385 A1, to which reference is made to avoid repetitions. In order to better tune and optimize the first antenna or its individual probes, roof capacities and / or extension inductors are additionally provided for adaptation purposes. Also with regard to these design options, reference is made to DE 4003 385 AI.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Antenne mit den wenigstens zwei Einzelsonden zum Empfang im UKW-Frequenzbe¬ reich und die zweite Antenne zum Empfang im LMK-Frequenzbe- reich vorgesehen ist bzw. sind.It is particularly advantageous if the first antenna is or is provided with the at least two individual probes for reception in the FM frequency range and the second antenna for reception in the LMK frequency range.
Die erfindungsgemäße Antennenanordnung ist besonders vorteil¬ haft im Zusammenhang mit mobilem Empfang einsetzbar. Vorzugs¬ weise ist bzw. sind das leitende Gebilde, auf dem ein im wesentlichen resonanter Stromkreis auftritt, die Metall¬ karosserie oder elektrisch leitende Teile eines Kraftfahr¬ zeugs.The antenna arrangement according to the invention can be used particularly advantageously in connection with mobile reception. The conductive structure, on which an essentially resonant circuit occurs, is or are preferably the metal body or electrically conductive parts of a motor vehicle.
Vorzugsweise können die Einzelsonden der ersten Antenne und/oder der zweiten Antenne kurze Antennen sein, die eine kompakte Anordnung insbesondere im Hinblick auf integrierte Antennenanordnungen für mobilen Empfang ermöglichen. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn'die erste und/oder die zweite Antenne eine aktive Antenne ist.The individual probes of the first antenna and / or the second antenna can preferably be short antennas, which enable a compact arrangement, in particular with regard to integrated antenna arrangements for mobile reception. Furthermore, it is advantageous if 'the first and / or the second antenna is an active antenna.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, die in den beiden Frequenzbändern empfangenen Signale hinter den aktiven Antennenelementen zusammenzuschalten. Auch dadurch ist eine Entkopplung der beiden Antennen möglich und eine Trennkapazität mit ihrer für den UKW- und/oder LMK-Em¬ pfang schädlichen Wirkung kann vermieden werden.Another advantageous embodiment of the invention consists in interconnecting the signals received in the two frequency bands behind the active antenna elements. This also makes it possible to decouple the two antennas and to avoid a separating capacitance with its effect which is harmful to FM and / or LMK reception.
Die erste und die zweite Antenne können vorzugsweise in einer Kunststoff-Stoßstange am Bug oder am Heck des Fahrzeugs, aber auch in einem Spoiler am Fahrzeugheck oder am Fahrzeugdach integriert werden.The first and second antennas may preferably be in a plastic bumper on the bow or rear of the vehicle, however can also be integrated in a spoiler on the rear of the vehicle or on the vehicle roof.
Die erfindungsgemäße Antennenanordnung kann mit Vorteil im Zusammenhang mit einem Diversity-Empfangssystem eingesetzt werden, da die erste und zweite Antenne entkoppelt sind und optimal für unterschiedlich polarisierte Wellenfelder ausge¬ bildet werden können.The antenna arrangement according to the invention can advantageously be used in connection with a diversity reception system, since the first and second antennas are decoupled and can be optimally designed for differently polarized wave fields.
Die Erfindung wird nachstehend am Beispiel einer Stoßstangen- Antennenanordnung unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention is explained below using the example of a bumper antenna arrangement with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Antennenanordnung am Beispiel einer integrierten Stoßstangen-Antenne für den UKW- und LMK-Empfang undFig. 1 is a schematic representation of the antenna arrangement according to the invention using the example of an integrated bumper antenna for FM and LMK reception and
Fig. 2 ein Ersatzschaltbild zur Erläuterung der Funktionsweise und Vorteile der erfindungsgemäßen Antennenanordnung.Fig. 2 is an equivalent circuit diagram to explain the operation and advantages of the antenna arrangement according to the invention.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Antennenanordnung im Zusammenhang mit einer integrierten Stoßstangen-Antenne 16 dargestellt. Eine erste Antenne weist Antennensonden 1, 2 mit Dachkapazitäten 3, 4, eine die Antennensonden 1 und 2 mit¬ einander verbindende Λ/2-Leitung 5, die als Umwegleitung nahe einem auf Massepotential liegenden Karosserieblech 6 ange¬ ordnet ist, sowie Verlängerungsinduktivi äten 7, 8 in Form von Spulen auf.1 shows an antenna arrangement according to the invention in connection with an integrated bumper antenna 16. A first antenna has antenna probes 1, 2 with roof capacitances 3, 4, a Λ / 2 line 5 connecting the antenna probes 1 and 2, which is arranged as a detour line near a body panel 6 which is at ground potential, and extension inductors 7 , 8 in the form of coils.
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Da die Einzelantennen der ersten Antenne zwar nicht notwen- ding, jedoch vorzugsweise kurze Antennen, als Sonden sind, werden sie deshalb auch als Antennensonden bezeichnet.Since the individual antennas of the first antenna are not necessary, but preferably short antennas, as probes, they are therefore also referred to as antenna probes.
Die Antennensonden 1, 2 stehen im wesentlichen orthogonal auf der Karosseriekante. Eine der beiden Achsen, die die Flächen der Dachkapazi äten 3, 4 aufspannen, liegt im wesentlichen parallel zur Karosseriekante. Der Normalenvektordieser Fläche steht damit orthogonal auf der Karosseriekante und zeigt in Richtung der verlängerten Antenne.The antenna probes 1, 2 are essentially orthogonal to the body edge. One of the two axes that span the surfaces of the roof capacitors 3, 4 is essentially parallel to the body edge. The normal vector of this surface is thus orthogonal to the body edge and points in the direction of the extended antenna.
Das Antennensignal wird in einem Verstärker 9 verstärkt und über ein Koaxialkabel 10 einer nicht dargestellten Empfangs¬ schaltung zugeleitet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird hinsichtlich weiterer Einzelheiten oder der Funktionsweise dieser die genannten Antennenelemente umfassenden ersten Antenne auf die nicht vorveröffentlichte DE 40 03 386 AI verwiesen.The antenna signal is amplified in an amplifier 9 and fed via a coaxial cable 10 to a receiving circuit, not shown. In order to avoid repetitions, reference is made to the unpublished DE 40 03 386 AI with regard to further details or the functioning of this first antenna comprising the antenna elements mentioned.
In Fig. 2 ist ein Ersatzschaltbild dargestellt, wobei die Antennen- und Schaltungselemente, die denen in Fig. 1 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen sind und nicht nochmals erläutert werden sollten.An equivalent circuit diagram is shown in FIG. 2, the antenna and circuit elements which correspond to those in FIG. 1 being provided with the same reference symbols and should not be explained again.
Grundsätzlich ist es möglich, die Antennenkomponenten 1 bis 9, wie sie in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt, und für den Empfang vorzugsweise im UKW-Frequenzbereich vorgesehen sind, auch als LMK-Antenne zu verwenden, nämlich dadurch, daß eine der Anten¬ nensonden 1, 2 als aktive LMK-Antenne ausgebildet wird. Dazu ist es jedoch erforderlich, daß eine Antennensonde, beispiels¬ weise die Antennensonde 2, von der übrigen Antennenanordnung bzw. der übrigen Antennenstruktur kapazititv getrennt wird. Diese Trennkapazität, die in Fig. 2 schematisch eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen 11 versehen ist, verursacht jedoch eine Unsymmetrie in der ersten, für den UKW-Empfang vorge¬ sehenen Antennenanordnung mit den beiden Antennensonden 1 und 2. Gleichzeitig liegt die Trennkapazität 11 für die für den LMK-Empfang vorgesehene Antennensonde 2 in Reihe mit einer durch die l /2-Leitung vorhandenen Kapazität 12, und stellt so eine schädliche Parallelkapazität zur wirksamen Antennen¬ kapazität 13 dar. Auf Grund dieser dadurch auftretenden Spannungsteilung wird der Wirkungsgrad der auch für den LMK-Empfang verwendeten Antennensonde 2 erheblich verkleinert. Bei Verwendung einer der beiden Antennensonden 1 oder 2 der ersten, für den UKW-Empfang vorgesehenen Antenne auch für den Empfang in einem anderen Frequenzbereich, etwa dem LMK-Fre- quenzband, beeinflussen sich daher die beiden Antennen für den Empfang von Signalen in den unterschiedlichen Empfangsberei¬ chen gegenseitig, so daß ein optimaler Empfang weder im UKW- noch im LMK-Frequenzbereich möglich ist.In principle, it is possible to use the antenna components 1 to 9, as shown in Fig. 1 and Fig. 2, and preferably for reception in the FM frequency range, as an LMK antenna, namely in that one of the antennas ¬ nensonde 1, 2 is formed as an active LMK antenna. However, this requires that an antenna probe, for example antenna probe 2, be capacitively separated from the rest of the antenna arrangement or the rest of the antenna structure. This separation capacitance, which is shown schematically in FIG. 2 and is provided with the reference symbol 11, causes an asymmetry in the first antenna arrangement provided for VHF reception with the two antenna probes 1 and 2. At the same time, the separation capacitance 11 is for the Antenna probe 2 provided for the LMK reception in series with a capacitance 12 present through the 1/2 line, and thus represents a harmful parallel capacitance to the effective antenna capacitance 13. Because of this voltage division which occurs as a result, the efficiency of the LMK reception used antenna probe 2 significantly reduced. If one of the two antenna probes 1 or 2 of the first antenna intended for VHF reception is also used for reception in a different frequency range, for example the LMK frequency band, the two antennas therefore influence one another for receiving signals in the different ones Reception areas mutually, so that an optimal reception is not possible in the FM or LMK frequency range.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Empfangs- bzw. Antennenelemente daher für den UKW- und LMK-Empfang gesondert vorgesehen, so daß eine Au trennung der UKW- und LMK-Empfangs- komponenten erfolgt und damit eine gegenseitige negative Beeinflussung der UKW- und LMK-Empfangsanordnung bzw. das Eingehen unbefriedigender Kompromisse vermieden wird. Zu diesem Zwecke ist eine zusätzliche mit dem Verstärker 9 verbundene Antenne 14 mit einer Dachkapazität 15 vorgesehen (vgl Fig. 1).According to the present invention, the reception or antenna elements are therefore provided separately for FM and LMK reception, so that the FM and LMK reception components are separated and thus have a mutual negative influence on the FM and LMK reception. Reception arrangement or the acceptance of unsatisfactory compromises is avoided. For this purpose, an additional antenna 14 with a roof capacitance 15 connected to the amplifier 9 is provided (cf. FIG. 1).
Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Vorteilen getrennter Antennenanordnungen für den UKW- und den LMK-Empfang hat die erfindungsgemäße Anordnung insbesondere auch folgende Vorzüge:In addition to the advantages of separate antenna arrangements for VHF and LMK reception described above, the arrangement according to the invention also has the following advantages:
In Fig. 1 ist die horizontale Polarisationsrichtung des UKW-Wellenfeldes mit dem Pfeil Euκw angedeutet, und mit einem zur horizontalen Richtung des UKW-Wellenfeldes orthogonalen Pfeil ist die, vertikale Polarisationsrichtung des LMK-Wellen- feldes ELMK schematisch eingezeichnet. Die horizontale Anord¬ nung der ersten Antenne, bestehend aus den Antennensonden 1 und 2 weist eine optimale Kopplung an den elektrischen Feld¬ vektor des horizontalpolarisierten UKW-Wellenfeldes auf. Würde die erste Antenne mit den Antennensonden 1 und 2 daher auch für den Empfang des LMK-Wellenfeldes eingesetzt, wäre der Wirkungsgrad sehr gering, da die erste Antenne mit den Antennensonden 1 und 2 nur mit einer kleinen Komponente an den vertikalen E-Feldvektor des LMK-Wellenfeldes ankoppeln würde. Es ließe sich zwar auch die erste Antenne mit den Antennen¬ sonden 1 und 2 so anordnen, daß das LMK-Wellenfeld besser empfangen werden könnte. In jedem Falle müßten jedoch hinsichtlich der Anordnung der Antennen Kompromisse einge¬ gangen werden, so daß sowohl der UKW- als auch der LMK-Empfang unbefriedigend ist.In Fig. 1 the horizontal polarization direction of the FM wave field is indicated by the arrow E uκw , and with an arrow orthogonal to the horizontal direction of the FM wave field, the vertical polarization direction of the LMK wave field E LMK is shown schematically. The horizontal arrangement of the first antenna, consisting of antenna probes 1 and 2, has an optimal coupling to the electrical field vector of the horizontally polarized VHF wave field. If the first antenna with antenna probes 1 and 2 were therefore also used to receive the LMK wave field, the efficiency would be very low, since the first antenna with antenna probes 1 and 2 only has a small component to it would couple the vertical e-field vector of the LMK wave field. It would also be possible to arrange the first antenna with antenna probes 1 and 2 in such a way that the LMK wave field could be received better. In any case, however, compromises would have to be made with regard to the arrangement of the antennas, so that both FM and LMK reception are unsatisfactory.
Durch die Verwendung einer zweiten Antenne 14 für den LMK-Empfang ist erfindungsgemäß eine Auftrennung und damit eine optimale Positionierung und Orientierung jeder Antenne entsprechend der jeweiligen Polarisationsrichtung möglich. Durch die Zusammenführung der in beiden Frequenzbereichen empfangenen Signale hinter den aktiven Elementen der jewei¬ ligen Antenne ist also nicht nur die Trennkapazität 11 mit ihrer für den UKW- und LMK-Empfang nachteiligen Folgen eliminiert, sondern es ist auch möglich, eine optimale Anpassung, Anordnung und Positionierung der beiden Antennen zu wählen.By using a second antenna 14 for the LMK reception, a separation and thus an optimal positioning and orientation of each antenna is possible according to the respective polarization direction. By merging the signals received in both frequency ranges behind the active elements of the respective antenna, not only is the separating capacitance 11, with its consequences disadvantageous for VHF and LMK reception, eliminated, but it is also possible to achieve an optimal adaptation and arrangement and positioning of the two antennas.
Vorzugsweise kann auf diese Weise die erste Antenne, d. h. es können die Antennensonden 1 und 2 an vertikalen Kanten des Fahrzeugs, etwa an vertikalen Kanten des Fahrzeugshecks oder der Fahrzeugfront bei Verwendung beispielsweise einer Sto߬ stangenantenne optimal angeordnet werden, um einen guten Wirkungsgrad für den UKW-Empfang zu erreichen. Die Antennen¬ sonden 1 und 2 der ersten Antenne für den UKW-Empfang befinden sich daher an Stellen größter Feldstärke des Verschiebungs¬ stroms der resonanten Karosserieanregung durch das horizontal polarisierte UKW-Wellenfeld.In this way, the first antenna, i. H. antenna probes 1 and 2 can be optimally arranged on vertical edges of the vehicle, for example on vertical edges of the rear of the vehicle or the front of the vehicle when using, for example, a bumper antenna in order to achieve good efficiency for VHF reception. The antenna probes 1 and 2 of the first antenna for VHF reception are therefore located at the greatest field strength of the displacement current of the resonant body excitation due to the horizontally polarized VHF wave field.
Die zweite Antenne 14 für den LMK-Empfang ist insbesondere orthogonal zu einer Fahrzeugkante ausgerichtet. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung befindet sich die zweite Antenne 14 für den LMK-Empfang in der Mitte zwischen den Einzelsonden 1 und 2 der ersten, für den UKW-Empfang vorgesehenen Antenne, und zwar in geringem Abstand bzw. einer kleinen Antennenhöhe (< _ - bei 100 MHz) vor der leitenden Karossierieflache. Die zweite, für den LMK-Empfang vorgesehene Antenne 14 koppelt daher in optimaler Weise an den Verschiebungsstrom zwischen der elektrisch leitenden Karosserie 6 und dem Erdboden 18 an, vorzugsweise an eine horizontale Kante des Kraftfahrzeugs. Gleichzeitig weist das horizontal-polarisierte UKW-Wellenfeld in dieser Anordnung der für den LMK-Empfang vorgesehenen zweiten Antenne 14 sehr kleine Feldstärken auf, so daß die zweite, für den LMK-Empfang vorgesehene Antennensonde 14 die Funktion der ersten, für den UKW-Empfang vorgesehenen Antenne mit den Antennensonden 1 und 2 nicht beeinflußt.The second antenna 14 for the LMK reception is in particular oriented orthogonally to a vehicle edge. In the embodiment of the invention shown in Fig. 1, the second antenna 14 for the LMK reception is in the Middle between the individual probes 1 and 2 of the first antenna intended for VHF reception, at a short distance or a small antenna height (<_ - at 100 MHz) in front of the conductive body surface. The second antenna 14 provided for the LMK reception therefore optimally couples to the displacement current between the electrically conductive body 6 and the ground 18, preferably to a horizontal edge of the motor vehicle. At the same time, the horizontally polarized VHF wave field in this arrangement of the second antenna 14 provided for LMK reception has very small field strengths, so that the second antenna probe 14 provided for LMK reception has the function of the first one for VHF reception provided antenna with the antenna probes 1 and 2 is not affected.
Die erfindungsgemäße Antennenanordnung sowie die Ausrichtung und Anordnung der ersten und zweiten Antenne für den UKW- bzw. LMK-Empfang ermöglicht eine weitgehende elektrische Ent¬ kopplung dieser ersten und zweiten Antenne, weil die orthogo¬ nal zueinander polarisierten UKW- und LMK-Wellenfelder als auch die resonante Anregung der Fahrzeugkarosserie für die UKW-Frequenzen optimal ausgenutzt wird. Dadurch ist es auch möglich geworden, die beiden Dachkapazitäten 3, 4 und die Anpassungsspulen 7, 8 der ersten Antenne für den UKW-Empfang getrennt von der Dachkapazität 15 der Antennensonde 14 für den LMK-Empfang zu optimieren. Vorteilha terweise wird die Dach¬ kapazität 15 der LMK-Antennensonde etwa mit der dreifachen Fläche der Dachkapazität 3 bzw. 4 einer UKW-Antennensonde 1 bzw. 2 ausgeführt.The antenna arrangement according to the invention and the alignment and arrangement of the first and second antennas for VHF and LMK reception enable extensive electrical decoupling of these first and second antennas because the VHF and LMK wave fields which are polarized orthogonally to one another as well the resonant excitation of the vehicle body for the VHF frequencies is optimally used. This has also made it possible to optimize the two roof capacities 3, 4 and the adaptation coils 7, 8 of the first antenna for VHF reception separately from the roof capacitance 15 of the antenna probe 14 for LMK reception. Advantageously, the roof capacitance 15 of the LMK antenna probe is designed with approximately three times the area of the roof capacitance 3 or 4 of an FM antenna probe 1 or 2.
Die Erfindung und deren Vorteile wurden am Ausführungsbeispiel einer Stoßstangenantenne erläutert. Dem Fachmann sind jedoch zahlreiche Abwandlungen und Ausgestaltungen der Erfindung möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. Beispielsweise können sämtliche Antennenelemente und -komponenten der erfindungsgemäßen Antennenanordnung in einem Schäumstoffkern 17 eingeschäumt sein, oder es kann ein Dielektrikum zur Erhöhung der Dachkapazitäten 3 und 4 der ersten, für den UKW-Empfang vorgesehenen Antenne verwendet werden. Weiterhin ist es möglich, die erfindungsgemäße Antennenanordnung nicht nur in einer Stoßstange 16 an der Front oder am Heck des Fahrzeugs, sondern auch in einem Heckspoiler zu integrieren. In diesem Falle wird die zweite, für den LMK-Empfang vorgesehene Antenne 14 orthogonal zu einer oben liegenden horizontalen Karosseriekante angebracht. The invention and its advantages were explained using the exemplary embodiment of a bumper antenna. However, numerous modifications and refinements of the invention are possible for the person skilled in the art without thereby departing from the inventive concept. For example, all antenna elements and Components of the antenna arrangement according to the invention can be foamed in a foam core 17, or a dielectric can be used to increase the roof capacities 3 and 4 of the first antenna provided for VHF reception. Furthermore, it is possible to integrate the antenna arrangement according to the invention not only in a bumper 16 at the front or rear of the vehicle, but also in a rear spoiler. In this case, the second antenna 14 intended for LMK reception is mounted orthogonally to an upper horizontal body edge.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Antennenanordnung zum Empfang von Signalen in einem ersten und einem zweiten Frequenzband mit zueinander im wesent¬ lichen orthogonalen Wellenfeldern, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß1. Antenna arrangement for the reception of signals in a first and a second frequency band with mutually essentially orthogonal wave fields, so that:
- eine erste Antenne zum Empfang von Signalen im ersten Frequenzband wenigstens zwei Einzelsonden (1, 2) aufweist, die an den Verschiebungsstrom des gleichen, auf einem leitenden Gebilde (6) auftretenden, im wesentlichen resonanten Stromkreises ankoppeln und- A first antenna for receiving signals in the first frequency band has at least two individual probes (1, 2), which couple to the displacement current of the same, occurring on a conductive structure (6), essentially resonant circuit and
- eine zweite Antenne (14) zum Empfang von Signalen im zweiten Frequenzband mit einer zum Wellenfeld des ersten Frequenzbandes unterschiedlichen Polarisationsrichtung vorgesehen ist.- A second antenna (14) for receiving signals in the second frequency band with a different polarization direction to the wave field of the first frequency band is provided.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antenne zum Empfang von im wesentlichen horizontalpolarisierten Wellenfeldern und die zweite Antenne (14) zum Empfang von im wesentlichen vertikal¬ polarisierten Wellenfeldern vorgesehen ist.2. Antenna arrangement according to claim 1, characterized in that the first antenna for receiving essentially horizontally polarized wave fields and the second antenna (14) is provided for receiving substantially vertically polarized wave fields.
3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelsonden (1, 2) der ersten Antenne orthogonal zu vertikalen Kanten des leitenden Gebildes (6) angeordnet sind.3. Antenna arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the individual probes (1, 2) of the first antenna are arranged orthogonally to vertical edges of the conductive structure (6).
4. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antenne (14) ortho¬ gonal zu einer horizontalen Außenkante des leitenden Ge¬ bildes (6) angeordnet ist.4. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the second antenna (14) is arranged ortho¬ gonal to a horizontal outer edge of the conductive Ge¬ formation (6).
5. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antenne (14) zwischen den Einzelsonden (1, 2) der ersten Antenne angeordnet ist.5. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the second antenna (14) is arranged between the individual probes (1, 2) of the first antenna.
6. Antennenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antenne (14) in der Mitte zwischen den Einzelsonden (1, 2) der ersten Antenne angeordnet ist.6. Antenna arrangement according to claim 5, characterized in that the second antenna (14) is arranged in the middle between the individual probes (1, 2) of the first antenna.
7. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelsonden (1, 2) der ersten Antenne über eine /2-Leitung miteinander verbunden sind.7. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the individual probes (1, 2) of the first antenna are connected to one another via a / 2 line.
8. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antenne zum Empfang von Signalen im UKW-Frequenzband und die zweite Antenne (14) zum Empfang von Signalen im LMK-Frequenzband vorge¬ sehen ist bzw. sind.8. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first antenna for receiving signals in the FM frequency band and the second antenna (14) for receiving signals in the LMK frequency band is or are provided.
9. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Gebilde (6) die Metallkarosserie oder elektrisch leitende Teile eines Kraftfahrzeugs ist bzw. sind.9. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the conductive structure (6) is or are the metal body or electrically conductive parts of a motor vehicle.
10. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelsonden (1, 2) der ersten Antenne und/oder die zweite Antenne (14) kurze Antennen sind.10. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the individual probes (1, 2) of the first antenna and / or the second antenna (14) are short antennas.
11. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelsonden (1, 2) der ersten Antenne und/oder die zweite Antenne (14) Dachkapa¬ zitäten (3, 4. 15) aufweisen.11. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the individual probes (1, 2) of the first antenna and / or the second antenna (14) have Dachkapa¬ capacities (3, 4. 15).
12. Antennanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dachkapazität (15) der zweiten Antenne (14) etwa die dreifache Fläche der Dachkapazität (3 bzw. 4) einer der Einzelsonden (1, 2) der ersten Antenne aufweist.12. Antenna arrangement according to claim 11, characterized in that the roof capacitance (15) of the second antenna (14) approximately has three times the area of the roof capacitance (3 or 4) of one of the individual probes (1, 2) of the first antenna.
13. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelsonden (1, 2) der ersten Antenne und/oder die zweite Antenne (14) Verlänge¬ rungsinduktivitäten (7, 8) aufweisen.13. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the individual probes (1, 2) of the first antenna and / or the second antenna (14) have extension inductances (7, 8).
14. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Dielektrika zur Erhöhung der Dachkapazitäten vorgesehen sind.14. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that dielectrics are provided to increase the roof capacities.
15. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder die zweite Antenne eine aktive Antenne ist.15. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or the second antenna is an active antenna.
16. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den beiden Frequenz¬ bändern empfangenen Signale hinter den aktiven Antennen¬ elementen zusammengeschaltet sind.16. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the signals received in the two frequency bands are interconnected behind the active antenna elements.
17. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder die zweite Antenne in einer Stoßstange (16) integriert ist bzw. sind.17. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or the second antenna is or are integrated in a bumper (16).
18. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da¬ durch gekennzeichnet, daß die erste und/oder zweite An¬ tenne in einem am Fahrzeugheck oder am Fahrzeugdach angeordneten Spoiler integriert ist bzw. sind.18. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 15, characterized in that the first and / or second antenna is or are integrated in a spoiler arranged on the vehicle rear or on the vehicle roof.
19. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung als Teil eines Diversity-Empfangssystems. 19. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized by the use as part of a diversity reception system.
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