WO2011020846A1 - Am/fm-antenne für ein multiband-antennenmodul eines fahrzeugs - Google Patents

Am/fm-antenne für ein multiband-antennenmodul eines fahrzeugs Download PDF

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WO2011020846A1
WO2011020846A1 PCT/EP2010/062013 EP2010062013W WO2011020846A1 WO 2011020846 A1 WO2011020846 A1 WO 2011020846A1 EP 2010062013 W EP2010062013 W EP 2010062013W WO 2011020846 A1 WO2011020846 A1 WO 2011020846A1
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WO
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antenna module
resonator
antenna
monopole
multiband
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Application number
PCT/EP2010/062013
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Inventor
Guy-Aymar Chakam
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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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
    • H01Q1/3275—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted on a horizontal surface of the vehicle, e.g. on roof, hood, trunk
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/22—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of a single substantially straight conductive element
    • H01Q19/26—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of a single substantially straight conductive element the primary active element being end-fed and elongated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/40—Element having extended radiating surface

Definitions

  • the invention relates to an AM / FM antenna for a multiband antenna module of a vehicle located at a first end of the multiband antenna module and at a second end of the multiband opposite the first end Antenna module can be located. Furthermore, this antenna can also be located centrally in such an antenna module in a single configuration.
  • the associated low frequency range antennas are compared to navigation and communication systems, for amplitude modulated transmissions between 531 kHz and 1.6 MHz and for frequency modulated transmissions between 87.5 MHz and 108 MHz are either by additional rod antennas on the car or by integration of antenna wires in the windshield or
  • the object of the invention is to provide an AM / FM antenna, which can be arranged with another antenna to a flat multi-band antenna module and body-compatible to integrate into the vehicle.
  • an AM / FM antenna for a multiband antenna module of a vehicle wherein it is provided to arrange a first AM / FM reception antenna at a first end of the multiband antenna module and a second one
  • a center piece of the multi-band antenna module is provided with a board material having different radio antennas and which may be lower in height than the AM / FM antenna components.
  • the multi-band antenna module is arranged in a cavity with a bottom wall and sidewalls.
  • the cavity can be realized directly from the vehicle body or as a separate metal housing, which is connected to the vehicle body.
  • Both AM / FM antennas each have two components, namely a monopole and a resonator, which are arranged one above the other at a fixed distance and separated by a spacer.
  • the monopoly is ter the resonator and arranged parallel to the bottom wall of the cavity.
  • the monopole is electrically coupled to a feed-in point.
  • the resonator is electrically connected to a ground via matching elements and / or tuning elements. Both elements (monopole and resonator) are stamped in their preferred implementation of a metal plate bent accordingly and fixed within the cavity.
  • An AM / FM antenna with the above features can with its
  • Monopole be arranged on the underside of a board and be arranged with the resonator on the top, so that a distance in the millimeter range arises between the planar or planar monopole and the planar or planar resonator.
  • the other radio antennas can be accommodated on such a board in order to provide the vehicle occupants with further communication and navigation services in addition to the AM / FM antenna.
  • this parallel resonance allows the real part of the impedance to be controlled and increased to a simple measurable value.
  • this parallel resonance gives the possibility of being channel-dependent
  • the flat design of the AM / FM antenna results in its inte- feasibility in a low-level, flat multiband antenna module within a very low-height cavity, for example, for the AM / FM antenna spaced from the bottom wall of a cavity and detecting and varying simple measurable real parts of the impedance for AM / FM.
  • a simple adaptation to an amplifier is easily possible.
  • this AM / FM antenna is suitable for diversity in broadcast services.
  • the monopoly can be realized by a simple wire or a simple trace on the back of the board.
  • the monopole is trapezoidal and connected to a narrow side of the trapezoid with the respective feed point via a coupling capacitor.
  • the opposite side of the narrow side of the trapezoid forms a first or the second open end of the multiband antenna module. Due to the trapezoidal design of the monopole, the mutual capacitive coupling between monopole and resonator is increased compared to a simple conductor as a monopole. Furthermore, the capacitive load or
  • Coupling between the resonator and monopole in a realization on board material can be changed by changing the dielectric constant of the board material.
  • the resonator is preferably realized parallel to the monopole above it as a meandering structure.
  • This meander structure protrudes beyond the long sides of the monopole and forms, as it were, a blocking-stop resonator, which in each case points towards the first end of the multiband antenna module for the first AM / FM antenna or to the second end of the multiband antenna module for the second AM / FM antenna is open.
  • the meandering structure of the resonator of the AM / FM antenna is electrically connected to the ground at the end located near the feed point of the trapezoidal module.
  • a matching inductance and a variable capacitance are provided, wherein the end of the resonator opposite the open end is electrically connected to the ground via this matching inductor and a resistor, and a variable capacitance varicap diode in parallel with the resistor and a capacitor are connected.
  • the diode is also electrically connected to the ground so that the RF ground connection is secured.
  • the capacitance variation diode is supplied or controlled by a tuning voltage so that the resonance frequency changes as the tuning voltage changes.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a multiband antenna module with two AM / FM reception antennas according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a first principle
  • FIG. 3 shows a schematic schematic diagram of a second
  • FIG. 1; Figure 4 shows an AM / FM antenna with tuning and matching elements
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of the resonance frequencies as a function of a tuning voltage
  • FIG. 6 shows a schematic perspective view of a cavity for installing a multiband antenna module
  • FIG. 7 shows a schematic perspective view of a vehicle body with a multiband antenna module according to FIG. 1 in a car roof area.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a multiband antenna module 1 having a first AM / FM reception antenna 2 and a second AM / FM reception antenna 8 according to a first embodiment of the invention.
  • This multiband antenna module 1 is designed with its antenna elements 2 to 8 so flat and strip-shaped that it can be accommodated in a U-shaped cavity 11 of a vehicle body 12 of a vehicle, wherein the vehicle body 12 of the vehicle at the same time a metallic base 10, the the antenna module is used as a mass can form.
  • the multi-band antenna module 1 is inserted in a vehicle body region 12, for example made of plastic, it is advantageous if the multiband antenna module 1 is surrounded by an upwardly open, metallic cavity replicating the cavity 11, especially the shape of the cavity 11, the depth of the cavity 11 and angular position of the side walls 15 of the cavity 11 are provided to a bottom wall 14 for setting an optimal antenna radiation characteristic.
  • the two AM / FM antennas are arranged at the ends of the strip-shaped circuit board 13 such that their respective feed points and ground connection points lie on the circuit board. Thus, the board is located between the two AM / FM antennas.
  • Further receive and radio antennas can be arranged on the strip-shaped circuit board 13, the underside of which can have partial or complete circuits, while the upper side essentially carries the individual antennas 3 to 6.
  • the arrangement of the antennas 2 to 8 is chosen such that the highest possible decoupling between the antenna elements 2 to 8 is possible. Therefore, the first AM / FM reception antenna 2 is arranged at a first end 26 of the strip-shaped circuit board 13 and the second AM / FM reception antenna 8 is positioned on the opposite second end 27 of the strip-shaped circuit board 13 in order to maximize spatial separation for diversity achieve.
  • the middle piece 18 therebetween are the antenna elements 3 to 6 and on a side wall 15, a further antenna element 7 is arranged.
  • a meander structure 31 can be seen, which represents a resonator 22, while a monopole is not visible here, which for example represents a metal strip or a strip of conductor strips can. Due to the distance between the monopole and the resonator, a capacitive coupling between the resonator 22 and the monopole is achieved, so that the monopole controls the resonator 22. At the ends 26 and 27 of the cavity, respectively, the resonator 22 and the non-visible, on the underside of the
  • FIG. 2 shows a schematic schematic diagram of an AM / FM antenna 2 of the multiband antenna module 1 according to FIG. 1.
  • the resonator 22 can be seen, which as a meandering structure 31 does not overlap the monopole 21 parallel to this one shown bottom wall of the cavity is arranged.
  • the distance between the monopole and the resonator can be realized with the spacer 13 or a board material (13).
  • the resonator 22 is arranged planar on the upper side 46 of the PI 13 and the monopole 21 is arranged planar on the underside 47 of the circuit board 13.
  • the monopole 21 has a trapezoidal shape and has a narrow side 25, a broad side 30 and two long sides 32 and 33.
  • the capacitive coupling between the resonator 22 and monopole 21 is increased.
  • the meandering structure 31 of the resonator 22 projects beyond the long sides 32 and 33 of the monopole and practically forms a barrier top resonator in cooperation with the bottom wall of the cavity for the monopole 21.
  • a feed point 19 is arranged which is connected via a coupling element 43 is connected with a coaxial cable as antenna feed line.
  • the end 34 of the meander structure 31 opposite the open end 26 is connected to the ground 24 via an antenna matching 44.
  • FIG. 3 shows a schematic schematic diagram of an AM / FM antenna 8 of the multiband antenna module 1 according to FIG. 1. Components having the same functions as in the preceding figures are identified by the same reference symbols and are not discussed separately.
  • the structure of the AM / FM antenna 8 corresponds exactly to the structure of the first AM / FM antenna.
  • FIG. 4 shows an AM / FM antenna with tuning and matching elements.
  • the monopole 21 is connected at its feed point 19 via a coupling capacitor 29 with the input.
  • the opposite end 27 to the feed point 19 of the monopole 21 is open. Equally open is the meandering resonator 22 at this end 27, while in the region of the feed point 19, the meandering structure 31 via a matching inductor 36 and a resistor 38 to the ground 24 is electrically connected.
  • a capacitance variation diode 39 and thus a variable capacitor 37 is connected, which can be controlled via a low-pass filter 41 from an adjustable tuning voltage U A , wherein a capacitor 40 connects to the resistor 38.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of the resonance frequencies in megahertz as a function of a tuning voltage in volts in a range between 87.5 MHz and 108 MHz for an FM antenna. This diagram could be realized with the aid of the circuit shown in FIG. 4, wherein it is clear that the entire frequency spectrum for the FM antenna can be set with a tuning voltage U A between 0 and 20 V.
  • FIG. 6 shows a schematic perspective view of a cavity 11 for installation of the multiband antenna module.
  • the cavity 11 which was pressed, for example, in a body part 17, a depth w, which is about 2 cm, a width b of about 3 cm and a length 1 to 800 mm.
  • the body part 17 is preferably a roof area of a motor vehicle, the top side 42 of the vehicle body part 17 not being aerodynamically disturbed after installation of the multiband antenna module.
  • FIG. 7 shows a schematic perspective view of a vehicle body 12 with a multiband antenna module 1 in a car roof area 20, wherein in this area between a sunroof and a rear window the cavity for the multiband antenna module 1 is covered such that the cover of the multi-band antenna module 1 to the contour of the roof area 20 completely adapts.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine AM/FM-Antenne für ein flaches, finnenloses und karosseriekonformes Multiband-Antennenmodul (1) eines Fahrzeugs (9), wobei eine erste AM/FM-Empfangsantenne (2) an einem ersten Ende (26) des Multiband-Antennenmoduls (1) und eine zweite AM/FM-Empfangsantenne (8) an einem dem ersten Ende (26) gegenüberliegenden zweiten Ende (27) des Multiband-Antennenmoduls (1) angeordnet sind. Zwischen der ersten AM/FM-Empfangsantenne (2) und der zweiten AM/FM-Empfangsantenne (8) ist ein Mittelstück (18) des Multiband-Antennenmoduls (1) mit unterschiedlichen Funkantennen (3 bis 7) angeordnet. Das Multiband-Antennenmodul (1) ist in einer flachen Kavität (11) der Fahrzeugkarosserie (12) mit einer Bodenwand (14) und Seitenwänden (15) angeordnet. Die Kavität kann aber auch aus einem metallischen Gehäuse bestehen, das mit der Karosserie verbunden wird. Sowohl die erste AM/FM- als auch die zweite AM/FM-Antenne (2, 8) weisen jeweils zwei Komponenten auf, nämlich einen Monopol (21) und einen Resonator (22), die übereinander in einem festgelegten Abstand angeordnet sind. Der Monopol (21) ist unter dem Resonator (22) und parallel zu der Bodenwand (14) der Kavität (11) angeordnet. Der Monopol (21) ist mit einem Einspeisepunkt (19) elektrisch verbunden. Der Resonator (22) steht über Anpassungselemente und/oder Abstimmelemente mit einer Masse (24) elektrisch in Verbindung.

Description

Beschreibung
AM/FM-Antenne für ein Multiband-Antennenmodul eines Fahrzeugs Die Erfindung betrifft eine AM/FM-Antenne für ein Multiband- Antennenmodul eines Fahrzeugs, die sich an einem ersten Ende des Multiband-Antennenmoduls und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Multiband-Antennenmoduls befinden kann. Des Weiteren kann diese Antenne auch mittig in einem solchen Antennenmodul in einer Einzelkonfiguration liegen .
Um amplitudenmodulierte und frequenzmodulierte Radiosendungen in einem Fahrzeug zu empfangen, werden die zugehörigen Anten- nen für niedrige Frequenzbereiche im Verhältnis zu Navigati- ons- und Kommunikationssystemen, die für amplitudenmodulierte Sendungen zwischen 531 kHz und 1,6 MHz und für frequenzmodulierte Sendungen zwischen 87,5 MHz und 108 MHz liegen entweder durch zusätzliche Stabantennen am Auto oder durch Integ- ration von Antennendrähten in der Windschutzscheibe oder
Heckscheibe realisiert. Das hat den Nachteil, dass für weitere Kommunikations- und Navigationsdienste, die beispielsweise über planare invertierte F-Antennen oder durch Patchantennen empfangen werden können, örtlich getrennte Positionen in oder am Fahrzeug vorzusehen sind, was zusätzliche Antennenverkabelungen im Fahrzeug erfordert. Des Weiteren bringt die Integration der Antennen in die Windschutzscheibe weitere EMV-Probleme mit sich, deren Lösung mit hohen Kosten verbunden sind.
Es besteht jedoch der Bedarf, Funkantennen und Empfangsantennen sowie Antennen für weitere Dienste örtlich an einer Stelle im Fahrzeug zu konzentrieren und dazu entsprechende Multi- band-Antennenmodule zu entwickeln, die keine finnenartigen Geometrien besitzen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine AM/FM-Antenne zu schaffen, die mit weiteren Antenne zu einem flachen Multiband-Antennen- modul angeordnet werden können und karosseriekonform ins Fahrzeug zu integrieren ist.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen An- spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird eine AM/FM-Antenne für ein Multiband-An- tennenmodul eines Fahrzeugs geschaffen, wobei es vorgesehen ist, eine erste AM/FM-Empfangsantenne an einem ersten Ende des Multiband-Antennenmoduls anzuordnen und eine zweite
AM/FM-Empfangsantenne an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Multiband-Antennenmoduls zu positionieren, um Diversity für den FM-Betrieb zu ermöglichen. Zwi- sehen der ersten AM/FM-Empfangsantenne und der zweiten AM/FM- Empfangsantenne ist ein Mittelstück des Multiband-Antennenmoduls mit einem Platinenmaterial vorgesehen, das unterschiedliche Funkantennen aufweist und das auf niedrigeren Höhe als die AM/FM-Antennenkomponenten sein kann.
Das Multiband-Antennenmodul ist in einer Kavität mit einer Bodenwand und Seitenwänden angeordnet. Die Kavität kann direkt aus der Fahrzeugkarosserie oder als eigenständiges Metallgehäuse, das mit der Fahrzeugkarosserie verbunden wird, realisiert werden. Beide AM/FM-Antennen weisen jeweils zwei Komponenten auf, nämlich einen Monopol und einen Resonator, die übereinander in einem festgelegten Abstand angeordnet und durch einen Abstandhalter getrennt sind. Der Monopol ist un- ter dem Resonator und parallel zu der Bodenwand der Kavität angeordnet. Der Monopol ist mit einem Einspeisepunkt elektrisch gekoppelt. Der Resonator ist über Anpassungselemente und/oder Abstimmelemente mit einer Masse elektrisch in Ver- bindung. Beide Elemente (Monopol und Resonator) sind in ihrer bevorzugten Realisierung aus einer metallischen Platte ausgestanzt entsprechend gebogen und innerhalb der Kavität fixiert . Eine AM/FM-Antenne mit den obigen Merkmalen kann mit ihrem
Monopol auf der Unterseite einer Platine angeordnet sein und mit dem Resonator auf der Oberseite angeordnet werden, so dass zwischen dem ebenen bzw. planaren Monopol und dem ebenen bzw. planaren Resonator ein Abstand im Millimeterbereich ent- steht. Außerdem können auf einer derartigen Platine die weiteren Funkantennen untergebracht werden, um damit neben der AM/FM-Antenne weitere Kommunikations- und Navigationsdienste den Fahrzeuginsassen zur Verfügung zu stellen. Durch die Anordnung eines planaren Resonators auf der Ober- und eines Mo- nopols auf der Unterseite einer Platine sind der Monopol und der Resonator gekoppelt und belasten sich gegenseitig kapazitiv, so dass der Resonator über den Monopol mitgespeist bzw. angeregt wird. Für eine derartige AM/FM-Empfangsantenne wird durch diese
Struktur eine parallele Resonanz im FM-Frequenzband erzeugt. Im FM-Frequenzband lässt sich durch diese Parallelresonanz der Realteil der Impedanz kontrollieren und auf einen einfachen messbaren Wert erhöhen. Zusätzlich ergibt sich durch diese Parallelresonanz die Möglichkeit, eine kanalabhängige
Steuerung von Resonanzfrequenzen im FM-Frequenzband zu erreichen, um einen optimalen Empfang zu gewährleisten. Durch die flache Konstruktion der AM/FM-Antenne ergibt sich ihre Integ- rierbarkeit in ein flaches Multiband-Antennenmodul innerhalb einer Kavität bei äußerst geringer Höhe, die beispielsweise für die AM/FM-Antenne mit Abstand zur Bodenwand einer Kavität erreicht werden und einfache messbare Realteile der Impedanz für AM/FM erfasst und variiert werden. Somit ist auch eine einfache Anpassung an einen Verstärker problemlos möglich. Ferner ist diese AM/FM-Antenne für eine Diversity bei Broad- cast-Diensten geeignet. Der Monopol kann durch einen einfachen Draht oder eine einfache Leiterbahn auf der Rückseite der Platine realisiert werden. Vorzugsweise ist jedoch der Monopol trapezförmig und mit einer Schmalseite des Trapezes mit dem jeweiligen Einspeisepunkt über einen Koppelkondensator verbunden. Dabei bildet die der Schmalseite gegenüberliegenden Breitseite des Trapezes ein erstes bzw. das zweite offene Ende des Multiband- Antennenmoduls . Durch die trapezförmige Ausbildung des Monopols wird die gegenseitige kapazitive Kopplung zwischen Monopol und Resonator gegenüber einer einfachen Leiterbahn als Monopol vergrößert. Ferner kann die kapazitive Last bzw.
Kopplung zwischen Resonator und Monopol bei einer Realisierung auf Platinenmaterial durch Änderung der Dielektrizitätskonstanten des Platinenmaterials geändert werden. Weiterhin ist der Resonator parallel zu dem Monopol oberhalb desselben vorzugsweise als Mäanderstruktur realisiert. Diese Mäanderstruktur ragt über die Langseiten des Monopols hinaus und bildet quasi einen Sperrtopfresonator, der jeweils zu dem ersten Ende des Multiband-Antennenmoduls hin für die erste AM/FM-Antenne bzw. zu dem zweiten Ende des Multiband-Antennenmoduls hin für die zweite AM/FM-Antenne offen ist. Die mäanderförmige Struktur des Resonators der AM/FM-Antenne steht mit dem Ende, das nahe dem Einspeisepunkt des trapezförmigen Moduls angeordnet ist, elektrisch mit der Masse in Verbindung. In dieser Masseverbindung ist eine Anpassungsin- duktivität und eine variable Kapazität vorgesehen, wobei das dem offenen Ende gegenüberliegenden Ende des Resonators über diese Anpassungsinduktivität und einen Widerstand mit der Masse elektrisch verbunden ist und parallel zu dem Widerstand eine steuerbare Kapazitätsvariations-Diode bzw. Varicap-Diode und ein Kondensator geschaltet sind. Die Diode ist ebenfalls an der Masse elektrisch angeschlossen, so dass die HF-Masse- anbindung gesichert ist. Über ein Tiefpassfilter wird die Ka- pazitätsvariationsdiode von einer Abstimmspannung versorgt bzw. gesteuert, so dass bei Änderung der Abstimmspannung sich die Resonanzfrequenz verändert.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert . Figur 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Multiband-Antennenmoduls mit zwei AM/FM-Emp- fangsantennen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; Figur 2 zeigt eine schematische Prinzipskizze einer ersten
AM/FM-Antenne des Multiband-Antennenmoduls gemäß Figur 1 ;
Figur 3 zeigt eine schematische Prinzipskizze einer zweiten
AM/FM-Antenne des Multiband-Antennenmoduls gemäß
Figur 1; Figur 4 zeigt eine AM/FM-Antenne mit Abstimm- und Anpassungselementen;
Figur 5 zeigt ein schematisches Diagramm der Resonanzfre- quenzen in Abhängigkeit von einer Abstimmspannung;
Figur 6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Kavität zum Einbau eines Multiband-Antennenmo- duls;
Figur 7 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Fahrzeugkarosserie mit einem Multiband-Anten- nenmodul gemäß Figur 1 in einem Autodachbereich. Figur 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Multiband-Antennenmoduls 1 mit einer ersten AM/FM-Empfangsan- tenne 2 und einer zweiten AM/FM-Empfangsantenne 8 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Dieses Multiband-Anten- nenmodul 1 ist mit seinen Antennenelementen 2 bis 8 derart flach und streifenförmig gestaltet, dass es in eine U-förmige Kavität 11 einer Fahrzeugkarosserie 12 eines Fahrzeugs unterbringbar ist, wobei die Fahrzeugkarosserie 12 des Fahrzeugs gleichzeitig eine metallische Grundfläche 10, die dem Antennenmodul als Masse dient, bilden kann. Wird das Multi- band-Antennenmodul 1 in einem Fahrzeugkarosseriebereich 12 z.B. aus Kunststoff eingebracht, so ist es von Vorteil, wenn das Multiband-Antennenmodul 1 von einem nach oben offenen, die Kavität 11 nachbildenden, metallischen Gehäuse umgeben ist, zumal die Form der Kavität 11, die Tiefe der Kavität 11 sowie Winkelstellung der Seitenwände 15 der Kavität 11 zu einer Bodenwand 14 zur Einstellung einer optimalen Antennenstrahlungscharakteristik vorgesehen sind. In der Ausführungsform gemäß Figur 1 sind die zwei AM/FM-An- tennen an den Enden der streifenförmigen Platine 13 derart angeordnet, dass ihre jeweilige Einspeisungspunkte und Masseverbindungsstellen auf der Platine liegen. Somit befindet sich die Platine zwischen den zwei AM/FM-Antennen . Weitere Empfangs- und Funkantennen können auf der streifenförmigen Platine 13 angeordnet sein, deren Unterseite teilweise oder vollständig Schaltkreise aufweisen kann, während die Oberseite im Wesentlichen die einzelnen Antennen 3 bis 6 trägt. Die Anordnung der Antennen 2 bis 8 ist derart gewählt, dass eine möglichst hohe Entkopplung zwischen den Antennenelementen 2 bis 8 möglich ist. Deshalb ist die erste AM/FM- Empfangsantenne 2 an einem ersten Ende 26 der streifenförmigen Platine 13 angeordnet und die zweite AM/FM-Empfangsan- tenne 8 auf dem gegenüberliegenden zweiten Ende 27 der streifenförmigen Platine 13 positioniert, um größtmögliche räumliche Trennung für Diversity zu erzielen. In dem Mittelstück 18 dazwischen sind die Antennenelemente 3 bis 6 und an einer Seitenwand 15 ist ein weiteres Antennenelement 7 angeordnet.
Im Bereich der ersten und der zweiten AM/FM-Antenne 2 bzw. der AM-Antenne 8 ist eine Mäanderstruktur 31 zu erkennen, welche einen Resonator 22 darstellt, während hier nicht sichtbar ein Monopol platziert ist, der beispielsweise einen Metallstreifen oder einen Leiterbahnstreifen darstellen kann. Durch den Abstand zwischen dem Monopol und dem Resonator wird eine kapazitive Kopplung zwischen dem Resonator 22 und dem Monopol erreicht, so dass der Monopol den Resonator 22 steuert. An den Enden 26 und 27 der Kavität sind jeweils der Re- sonator 22 und der nicht sichtbare, auf der Unterseite der
Platine 13 angeordnete Monopol 21 offen, während an der gegenüberliegenden Seite zum Mittelstück 18 des Multiband- Antennenmoduls 1 der nicht gezeigte Monopol einen Ein- speisepunkt aufweist und das Ende des Resonators 22 über entsprechende Anpassungselemente mit der Masse 24 in Verbindung steht.
Figur 2 zeigt eine schematische Prinzipskizze einer AM/FM-An- tenne 2 des Multiband-Antennenmoduls 1 gemäß Figur 1. In dieser perspektivischen auseinander gezogenen Ansicht ist der Resonator 22 zu sehen, der als Mäanderstruktur 31 über dem Monopol 21 parallel zu der hier nicht gezeigten Bodenwand der Kavität angeordnet ist. Der Abstand zwischen dem Monopol und Resonator ist mit dem Abstandhalter 13 oder einem Platinenmaterial (13) zu realisieren. Für den Fall eines Platinenmaterials ist der Resonator 22 planar auf der Oberseite 46 der PIa- tine 13 und der Monopol 21 planar auf der Unterseite 47 der Platine 13 angeordnet sind. Der Monopol 21 ist trapezförmig ausgebildet und weist eine Schmalseite 25, eine Breitseite 30 sowie zwei Langseiten 32 und 33 auf. Durch diese trapezförmige Fläche des Monopols 21 wird die kapazitive Kopplung zwischen Resonator 22 und Monopol 21 vergrößert. Dabei überragt die Mäanderstruktur 31 des Resonators 22 die Langseiten 32 und 33 des Monopols und bildet praktisch einen Sperrtopfresonator in Zusammenwirken mit der Bodenwand der Kavität für den Monopol 21. An der Schmalseite 25 des Monopols 21 ist ein Einspeisepunkt 19 angeordnet, der über ein Koppelelement 43 mit einem Koaxialkabel als Antennenzuleitung verbunden ist. Das dem offenen Ende 26 gegenüberliegenden Ende 34 der Mäanderstruktur 31 ist über eine Antennenanpassung 44 mit der Masse 24 verbunden. Außerdem wirkt auf diesen Bereich des Resonators 22 eine Resonanzfrequenzabstimmung 45 ein, mit der unterschiedliche Resonatorfrequenzen einstellbar sind. Figur 3 zeigt eine schematische Prinzipskizze einer AM/FM-An- tenne 8 des Multiband-Antennenmoduls 1 gemäß Figur 1. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Fi- guren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. Der Aufbau der AM/FM-Antenne 8 entspricht exakt dem Aufbau der ersten AM/FM-Antenne.
Figur 4 zeigt eine AM/FM-Antenne mit Abstimm- und Anpassungs- elementen.
Der Monopol 21 ist an seinem Einspeisepunkt 19 über einen Koppelkondensator 29 mit der Eingabe verbunden. Das gegenüberliegende Ende 27 zum Einspeisepunkt 19 des Monopols 21 ist offen. Genauso offen ist der mäanderförmige Resonator 22 an diesem Ende 27, während im Bereich des Einspeisepunktes 19 die Mäanderstruktur 31 über eine Anpassungsinduktivität 36 und einen Widerstand 38 mit der Masse 24 elektrisch in Verbindung steht. Parallel zu dem Widerstand 38 ist eine Kapazi- tätsvariationsdiode 39 und damit eine variable Kapazität 37 geschaltet, die über einen Tiefpass 41 von einer einstellbaren Abstimmspannung UA angesteuert werden kann, wobei ein Kondensator 40 die Verbindung zu dem Widerstand 38 herstellt. Figur 5 zeigt ein schematisches Diagramm der Resonanzfrequenzen in Megahertz in Abhängigkeit von einer Abstimmspannung in Volt in einem Bereich zwischen 87,5 MHz und 108 MHz für eine FM-Antenne . Dieses Diagramm konnte mit Hilfe der in Figur 4 gezeigten Schaltung verwirklicht werden, wobei deut- lieh wird, dass das gesamte Frequenzspektrum für die FM-Antenne mit einer Abstimmspannung UA zwischen 0 und 20 V einstellbar ist. Figur 6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Kavität 11 zum Einbau des Multiband-Antennenmoduls . Dazu weist die Kavität 11, die beispielsweise in ein Karosserieteil 17 eingepresst wurde, eine Tiefe w auf, die bei etwa 2 cm liegt, eine Breite b von ca. 3 cm und eine Länge 1 bis zu 800 mm. Während die Platine, der Resonator und der Monopol der AM/FM-Antenne parallel zur Bodenwand 14 ausgerichtet ist, können Antennen für Infrastrukturdienste an der Seitenwand 15 angeordnet werden. Dabei beeinflusst die Tiefe w und die Schrägstellung der Wände 15 die Abstrahlungscharakteristiken der Antenne. Bei dem Karosserieteil 17 handelt es sich vorzugsweise um einen Dachbereich eines Kraftfahrzeugs, wobei die Oberseite 42 des Fahrzeugkarosserieteils 17 nach Einbau des Multiband-Antennenmoduls strömungstechnisch nicht gestört wird.
Figur 7 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Fahrzeugkarosserie 12 mit einem Multiband-Antennenmodul 1 gemäß Figur 1 in einem Autodachbereich 20, wobei in diesem Be- reich zwischen einem Schiebedach und einem Heckfenster die Kavität für das Multiband-Antennenmodul 1 derart abgedeckt ist, dass sich die Abdeckung des Multiband-Antennenmoduls 1 an die Kontur des Dachbereichs 20 vollständig anpasst.
Bezugszeichenliste
1 Multiband-Antennenmodul
2 AM-Empfangsantenne
3 WLAN-Antenne
4 DAB-Antenne
5 GPS/SDARS-Antenne
6 Tel/LR-Antenne
7 RKE/TPMS/PASE-Antenne
8 FM-Empfangsantenne
9 Fahrzeug
10 Grundfläche (Masse)
11 Kavität
12 Fahrzeugkarosserie
13 Platine
14 Bodenwand
15 Seitenwand der Kavität
17 Karosserieteil
18 Mittelstück
19 Einspeisepunkt
20 Dachbereich
21 Monopol
22 Resonator
23 AnpassungsSchaltung
24 Masse
25 Schmalseite des Monopols
26 erstes Ende des Multiband-Antennenmoduls
27 zweites Ende des Multiband-Antennenmoduls
28 AM/FM-Antenne
29 Koppelkondensator
30 Breitseite des Monopols
31 Mäanderstruktur
32 Langseite des Monopols 33 Langseite des Monopols
34 gegenüberliegendes Ende des Resonators
35 gegenüberliegendes Ende des Resonators
36 Anpassungsinduktivität
37 variable Kapazität
38 Anpassungswiderstand
39 Kapazitätsvariationsdiode
40 Einkopplungskondensator
41 Tiefpassfilter
43 Koppelelement
44 Antennenanpassung
45 Resonanzfrequenzabstimmung
46 Oberseite der Platine
47 Unterseite der Platine b Breite der Kavität
d Dicke der Platine
1 Länge der Platine UA Abstimmspannung
w Tiefe der Kavität

Claims

Patentansprüche
1. AM/FM-Antenne für ein finnenloses und karosseriekonfor- mes Multiband-Antennemodul (1) eines Fahrzeugs (9) aufweisend:
eine erste AM/FM-Empfangsantenne (2) an einem ersten Ende (26) des Multiband-Antennenmoduls (1), eine zweite AM/FM-Empfangsantenne (8) an einem dem ersten Ende (26) gegenüberliegenden zweiten Ende
(27) des Multiband-Antennenmoduls (1),
ein Mittelstück (18) des Multiband-Antennenmoduls (1) mit unterschiedlichen Funkantennen (3 bis 7), wobei das Multiband-Antennenmodul (1) in einer flachen Kavität (11) der Fahrzeugkarosserie (12) mit einer Bodenwand (14) und Seitenwänden (15) angeordnet ist, und wobei sowohl die zwei AM/FM-Antennen (2, 8) jeweils zwei Komponenten aufweisen, einen Monopol (21) und einen Resonator (22), die übereinander angeordnet sind, und wo- bei der Monopol (21) unter dem Resonator (22) und parallel zu der Bodenwand (14) der Kavität (11) angeordnet ist, und wobei der Monopol (21) mit einem Einspeisungs- punkt (19) und der Resonator (22) über Anpassungselemente und/oder Abstimmelemente mit einer Masse (24) e- lektrisch verbunden sind.
2. Antennenmodul nach Anspruch 1, wobei der Monopol und der Resonator aus einer metallischen Platte ausgestanzt sind.
3. Antennenmodul nach Anspruch 1, wobei der Monopol und der Resonator auf Platinenmaterialseiten realisiert sind.
4. Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Monopol (21) trapezförmig ist und mit einer
Schmalseite (25) des Trapezes mit dem jeweiligen Einspeisepunkt (19) für AM oder FM über einen Koppelkonden- sator (29) verbunden ist und mit der gegenüberliegenden Breitseite (30) des Trapezes das erste bzw. das zweite offene Ende (26, 27) des Multiband-Antennenmoduls (1) bildet.
5. Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Resonator (22) parallel zu dem Monopol (21) oberhalb desselben als Mäanderstruktur (31), die über die Langseiten (32, 33) des Monopols (21) hinausragt, strukturiert ist und einen Sperrtopfresonator bildet, der jeweils zu dem ersten Ende (26) des Multiband- Antennenmoduls (1) für die erste AM/FM-Antenne (2) bzw. zu dem zweiten Ende (27) des Multiband-Antennenmoduls (1) für die zweite AM/FM-Antenne (8) offen ist.
6. Antennenmodul nach Anspruch 5, wobei das dem offenen Ende (26, 27) gegenüberliegende Ende (34, 35) des Resonators (22) über eine Anpassungsinduktivität (36) und eine variable Kapazität (37) mit Masse (24) elektrisch verbunden ist.
7. Antennenmodul nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei das dem offenen Ende (26, 27) gegenüberliegende Ende (34, 35) des Resonators (22) über eine Anpassungsinduktivität (36) und einen Widerstand (38) mit Masse (24) elektrisch verbunden ist, und wobei parallel zu dem Widerstand (38) eine Kapazitätsvariationsdiode (39) und ein Kondensator (40) geschaltet sind, und wobei die Kapazitätsvariationsdiode (39) über ein Tiefpassfilter (41) von einer Ab- Stimmspannung (UA) versorgt bzw. gesteuert ist.
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