DE10100812B4

DE10100812B4 - Diversityantenne auf einer dielektrischen Fläche in einer Fahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE10100812B4
Application number: DE10100812A
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr.-Ing. Lindenmeier Heinz; Prof. Dr.-Ing. Hopf Jochen; Dr.-Ing. Reiter Leopold
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-01-10
Filing date: 2001-01-10
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: KR100492429B1; DE10100812A1; US20020126055A1; EP1225653A2; EP1225653B1; EP1225653A3; JP2002314318A; KR20020060615A; US6603434B2

Abstract

Antenne für die Verwendung zum Diversityempfang im Meterwellen- und Dezimeterwellenbereich auf einer leitend umrahmten, im wesentlichen aus rechteckförmigen Teilflächen zusammengesetzten, dielektrischen Fläche in einer Kraftfahrzeugkarosserie, z. B. in einem Dachausschnitt oder einem Kofferraum mit dielektrischem Kofferraumdeckel, wobei die Antenne aus einem im wesentlichen drahtförmigen Antennenleiter (38) besteht, welcher einfach parallel zu mindestens einem Teil der leitenden Berandung (1) der dielektrischen Fläche (7) in einem Abstand (9a) von weniger als einem Viertel der dort bestehenden Breite der dielektrischen Fläche (7) geführt ist und der drahtförmige Antennenleiter (38) eine Unterbrechungsstelle mit einem Antennenanschlussklemmenpaar (13, 14) aufweist und mindestens an einer weiteren Unterbrechungsstelle (15, 16) ein zweipoliges elektronisch steuerbares Impedanznetzwerk (11) seriell eingebracht ist und die Position der Unterbrechungsstelle mit dem Antennenanschlussklemmenpaar (13, 14) und die Position der weiteren Unterbrechungsstelle (15, 16) derart gewählt sind, dass alle durch die Unterbrechungsstellen (15, 16) gebildeten Teilabschnitte des drahtförmigen Antennenleiters (38) nicht kürzer sind als...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrantennen-Diversityantennenanlage auf einer leitend umrahmten dielektrischen Fläche in einer Fahrzeugkarosserie im Meter- und Dezimeterwellenbereich z. B. für den Hör- bzw. Fernsehrundfunkempfang. Sie geht aus von einem Mehrantennensystem, wie es für die Gestaltung eines Antennen-Diversitysystems verwendet wird. Solche Mehrantennensysteme sind z. B. beschrieben in EP 0 269 723 B1 , DE 36 18 452 C2 , DE 39 14 424 C2 , 14, DE 37 19 692 C2 , DE 36 19 704 C2 für Windschutzscheiben bzw. Heckfensterscheiben. Bei hinreichender HF-mäßiger Entkopplung der Antennen treten Empfangsstörungen, welche im Zusammenhang mit zeitlichen Pegeleinbrüchen aufgrund der Mehrwegeausbreitung der elektromagnetischen Wellen erfolgen, bei unterschiedlicher Positionierung des Fahrzeugs im Empfangsfeld auf. Dieser Effekt ist beispielhaft anhand der 3 und 4 in EP 0 269 723 B1 erläutert. Die Wirkungsweise eines Antennen-Diversitysystems besteht darin, bei Auftreten einer Empfangsstörung im Signal der aufgeschalteten Antenne auf eine andere Antenne umzuschalten und in einem vorgegebenen Empfangsfeld die Zahl der zu Empfangsstörungen führenden Pegelunterschreitungen am Empfängereingang so klein wie möglich zu gestalten. Die Pegeleinbrüche, aufgetragen über der Fahrstrecke und somit auch über der Zeit, treten nicht deckungsgleich auf. Die Wahrscheinlichkeit, ein ungestörtes Signal unter den verfügbaren Antennen zu finden, wächst mit der Anzahl der Antennensignale und der diversitätsmäßigen Entkopplung zwischen diesen Signalen. Eine diversitätsmäßige Entkopplung der Antennensignale im Sinne der vorliegenden Erfindung liegt vor, wenn die Empfangssignale, insbesondere im Hinblick auf Empfangsstörungen, wie z. B. Einbrüche des HF-Pegels, unterschiedlich sind. Zur Gewinnung guter Diversity-Leistungsfähigkeit werden in der Praxis meist 3 bis 4 hinreichend diversitätsmäßig entkoppelter Antennensignale gefordert, die nach dem Stande der Technik in der Regel auf der Heckfensterscheibe unter Ausgestaltung des Heizfelds eines Kraftfahrzeugs gestaltet sind. Hierzu ist für jede Antenne ein Anschlussnetzwerk – und aus Gründen guter Signal/Rauschverhältnisse – mit einem Antennenverstärker vorzusehen. Solche Anschlussnetzwerke sind in der Vielzahl sehr aufwändig insbesondere zusammen mit den jeweils notwendigen Hochfrequenz-Verbindungsleitungen zum Empfänger.
Die moderne Fahrzeugtechnik sieht künftig mehr auch den Einsatz von Kunststoffkarosserieteilen z. B. als Kunststoffheckdeckel oder als Kunststoffteile in der ansonsten metallisch ausgeführten Fahrzeugkarosserie vor.
In der JP 02-62131 A1 ist eine flächig gestaltete, aus miteinander gitterförmig verbundenen, teilweise auch mäanderförmig gestalteten drahtförmigen Leitern als kompliziertes Antennensystems auf einer Fensterscheibe für Diversityempfang dargestellt. An zwei Stellen der flächig gestalteten netzartigen Struktur sind an Unterbrechungsstellen der drahtförmigen Antennenleiter jeweils eine schaltbare Diode zur Umschaltung der Empfangseigenschaften der flächigen Antenne eingebracht. Die Antennenspannung am Antennenanschluß 24 ist gegen die leitende Berandung – also nicht massefrei – abgegriffen. Der Abgriff der für den Diversityempfang notwendigen Signalvielfalt ist somit nachteilig auf ausschließlich massebezogene Empfangssignale beschränkt. Der besondere Nachteil einer Diversityantenne dieser Art besteht jedoch in ihrem aufgrund der flächenhaften Gestaltung, vergleichsweise großen Bauraum. Zum Beispiel ist eine einfache Verlegung der komplizierten vernetzten Drahtstruktur auf der Fläche eines Kofferraumdeckels aus Kunststoff nicht möglich. Wie in der JP 02-62131 A1 ist auch das in der JP 08-65024 angegebene Antennensystems für Diversityempfang flächig und kompliziert gestaltet und die Antennenspannung wird gegen die leitende Berandung – also ebenso nicht massefrei – abgegriffen. Das in der JP 08-107306 beschriebene geschaltete Antennensystem besteht aus zwei flächig gestalteten und über Schaltdioden alternativ verbunden Antennenteilen, von denen das eine Antennenteil durch das gesamte Heizfeld dargestellt ist und bei der nachteiligen Großflächigkeit ebenso nachteilig aussschließlich massebezogene Empfangssignale für den Diversityempfang möglich sind.
In der DE 195 35 250 ist ebenfalls ein Antennensystem geschrieben, bei dein die Empfangsspannungen massebezogen abgegriffen werden. Dort sind in den 2 und 4 Antennenstrukturen 5 und 6 für unterschiedliche Frequenzbereiche z. B. in der Kunstoffheckklappe bzw. im Dachausschnitt eines Fahrzeugs gezeigt. In der DE 195 35 250 A1 werden jeweils gesonderte Antennen für verschiedene Frequenzbereiche angegeben und es wird unter der Zielsetzung, möglichst kleine Verkopplungen durch möglichst große Abstände unter den Antennen der verschiedenen Frequenzbereiche zu erreichen, eine sinnvolle räumliche Verteilung dieser Antennen auf den begrenzt verfügbaren Bauraum vorgeschlagen. Nach diesem Stand der Technik müssten zusätzlich z. B. für den Empfang des UKW-Rundfunks, vier Anschlussnetzwerke, d. h. Antennenverstärker, eingesetzt werden, deren Verbindung mit der Fahrzeugmasse am Montagepunkt und deren Verkabelung mit einem erheblichen Aufwand verbunden und auch sehr umständlich wäre. Für die Gestaltung von Mehrantennendiversitysystemen mit z. B. 4 voneinander aufgrund großer räumlicher Abstände voneinander diversitätsmäßig entkoppelten Antennen mit Antennenverstärkern mit Masseanschluß für den Diversity-UKW-Empfang und davon separat ausgeführten 4 Antennen für den Diversity-Empfang von terrestrischen Fernsehsignalen nach der in der DE 195 35 250 A1 angegebenen Lehre fehlt demnach aufgrund der relativ großen Wellenlängen in diesen Frequenzbereichen der Bauraum.
Die vorliegende Erfindung geht aus von der DE 36 19 704 C2 . Dort ist eine Antennenanordnung für Diversityempfang in einer von der Fahrzeugkarosserie elektrisch leitend umrahmten Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs beschrieben mit mehreren gesonderten Antennen und voneinander getrennten Antennenanschlussstellen zur wahlweisen Durchschaltung zu eine Diversiy-Anordnung. Der Abgriff der Empfangsspannung der voneinander getrennten Antennen erfolgt – wie in allen genannten Anordnungen gemäß dem Stand der Technik – ebenfalls jeweils zwischen dem Ende einer Drahtstruktur und einem benachbarten Massepunkt auf der leitenden Fensterumrahmung. Somit ist der Abgriff stets auf ausschließlich massebezogene Empfangssignale beschränkt, wodurch die Vielfalt der gestaltbaren Empfangssignale für die Diversityfunktion nachteilig eingeschränkt ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Bauraum sparende Diversityantenne für eine Diversityantennenanlage in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit unterschiedlich anwählbaren Empfangssignalen zu gestalten, wobei die mittlere Empfangsqualität möglichst gut ist und die in den unterschiedlichen Antennensignalen während der Fahrt gleichzeitig auftretenden Empfangsstörungen möglichst gering ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Diversityantenne für eine Diversityantennenanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele sind in den angegebenen Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Im Einzelnen zeigen:
1: Grundformen einer Antenne nach der Erfindung

a) mit drahtförmigem Antennenleiter 38 der Länge 9b im Abstand 9a parallel zur leitenden Berandung 1 mit daraus resultierend wirksamen Teilkapazitäten 45 als hochfrequente Verbindung zur leitenden Berandung 1, mit zweipoligem elektronisch steuerbarem Impedanznetzwerk 11 in der weiteren Unterbrechungsstelle 15, 16 zur Erreichung unterschiedlicher, diversitätsmäßig entkoppelter Antennensignale 44 am Antennenanschlussklemmenpaar 13, 14.
b) mit drahtförmigem Antennenleiter 38 mit konzentrierten Impedanzen Z1, Z2 als hochfrequenzmäßig wirksame Verbindungen 42, 43 zur leitenden Berandung 1.
c) als Antenne mit Antennenanschlussklemmenpaar 13, 14 seriell zur Impedanz Z1 in der hochfrequenzmäßig wirksamen Verbindung 42 des drahtförmigem Antennenleiters 38 zur leitenden Berandung 1.
d) als Antenne mit Antennenanschlussklemmenpaar 13, 14 in der niederohmig ausgeführten Verbindung 42, sodass mit der niederohmigen Verbindung 43 eine Schleife 6 mit zweipoligem elektronisch steuerbarem Impedanznetzwerk 11 in der weiteren Unterbrechungsstelle 15, 16 gegeben ist.
e) als Antenne wie in 1c, wobei jedoch anstelle der Verbindung 43 als Impedanz Z2 (im Bild angedeutet) die Impedanz eines weiteren Antennenleiters 38a wirksam ist und in Fortsetzung dieses Prinzips weitere Antennenleiter 38b und 38c mit weiteren Unterbrechungsstellen 15, 16 in voneinander hinreichend großem Abstand mit jeweils einem seriell eingebracht elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerk 11 vorhanden sind. Bevorzugte Abstände zwischen den elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerken 11 sind nicht kleiner als etwa λ/8. Besonders bevorzugte Abstände sind λ/4 und mehr.
f) als Antenne ähnlich wie in 1e jedoch mit beidseitiger Fortsetzung des drahtförmigen Antennenleiters 38 durch weitere Antennenleiter 38a, 38b, 38c nach einer Seite und dem weiteren Antennenleiter 38d nach der anderen Seite, wobei die Impedanz dieses Antennenleiters 38d, angedeutet als wirksame Impedanz Z2 anstelle der Verbindung 43, durch Ausformung des Antennenleiters 38d geeignet gestaltet ist.
g) als Antenne ähnlich wie in 1a mit Antennenanschlussklemmenpaar 13, 14 im drahtförmigen Antennenleiter 38 und mit beidseitiger Fortsetzung des drahtförmigen Antennenleiters 38 durch den weiteren Antennenleiter 38a nach einer Seite und dem weiteren Antennenleiter 38b nach der anderen Seite.
h) als Antenne ähnlich wie in 1g mit Antennenanschlussklemmenpaar 13, 14 im drahtförmigen Antennenleiter 38 zum Abgriff der massefreien Antennenssignale 44b und mit Antennenanschlussklemmenpaar 10, 14 zum Abgriff der massebezogenen Antennenssignale 44a.

2: Entstehung der diversitätsmäßig unterschiedlichen Antennensignale am Antennenanschlussklemmenpaar 13, 14 bei unterschiedlichen Zuständen des elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerks 11 durch die sich dabei ergebende unterschiedliche Überlagerung der magnetischen Effekte, bewirkt durch die magnetischen Feldlinien 3, und der elektrischen Effekte, bewirkt durch die elektrischen Feldlinien 2.
3: Realisierung einer Antenne nach 2. Das Anschlussnetzwerk 25 enthält Anpassnetzwerke und/oder Verstärker 17,18 zur wahlweisen massefreien oder massebezogenen Antennensignalauskopplung mittels eines elektronischen Umschalters 19 über die Netzwerkkomponenten 17, 18 z. B. zu getrennten Antennenanschlussleitungen 46, 46a.
4: Antenne in einem Kofferraumdeckel. Der Schaltprozessor 31 im Anschlussnetzwerk 25 liefert die Steuersignale 20 an die Steuersignaleingänge 20a und 20b zur Ansteuerung der steuerbaren Impedanznetzwerke 11a und 11b über die hochfrequenzmäßig unwirksame Steuerleitung 47 zur Erzeugung der diversitätsmäßig unterschiedlichen Antennensignale am Eingang des Anp. NW und/oder Verstärkers für massebezogene Antennensignale 18.
5: Wie 4, jedoch mit zwei elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerken 11a und 11b in einer Anordnung mit Ringstruktur 5. Der elektronische Umschalter 19 ermöglicht die wechselweise Auswertung massebezogener Antennensignale zwischen dem Antennenanschlussklemmenpaar 10, 14 und massefreier Antennensignale zwischen dem Antennenanschlussklemmenpaar 13 und 14 in der Antennenanschlussleitung 46.
6: Ausführungsformen des elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerks 11:

a) Grundfunktionsbild eines elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerks 11 mit elektronischem Schaltelelment 12, Steuereingang 20a, Steuersignal 20 und geschalteten Klemmen 15 und 16.
b) Elektronisches Schaltelelement 12 als Schalt- oder PIN-Diode 22 mit hochfrequent durchlässigem Impedanznetzwerk 26 für die Antennensignale und Weiterleitung des Gleichstroms, wenn keine gesonderte Steuerleitung 47 vorhanden ist.
c) Elektronisch steuerbares Impedanznetzwerk 11 für Durchlässigkeit im AM-Frequenzbereich und Sperrung in darüber liegenden Frequenzbereichen des Rundfunks durch die Drossel 21. Wahlweise Verbindung weiterführender Teile des Antennenleiters 38 über die hoch- bzw. niederohmig geschaltete Diode 22.
d) Elektronisch steuerbares Impedanznetzwerk 11 mit im VHF/UHF-Frequenzbereich sperrendem, aber AM und FM durchlässigem Impedanznetzwerk 26a und im AM-Frequenzbereich durchlässigem aber im FM sperrendem Impedanznetzwerk 26b.
e) Elektronisch steuerbares Impedanznetzwerk 11 mit zueinander parallel geführten Steuerleitungen 47, 47a für den Hin- und Rückstrom des Steuersignals 20 mit Koppelkapazität 24 zur gemeinsamen Bildung eines drahtförmigen Antennenleiters 38 bzw. 38a bzw. 38b.... Drossel 21 dient zur Sperrung hochfrequenter Signale bei sperrender Diode 22.
f) Elektronisch steuerbares Impedanznetzwerk 11, wie in 6e, jedoch mit Impedanznetzwerk 26 zur frequenzselektiven Weiterleitung von Antennensignalen
g) Elektronisch steuerbares Impedanznetzwerk 11 mit Logikschaltung 49 zur Adressierung mehrerer durch drahtförmige Antennenleiter 38, 38a, 38b... miteinander verbundener elektronisch steuerbarer Impedanznetzwerke 11 für mehrere zueinander parallel geführter, drahtförmiger Leiter zur Gestaltung mehrerer Steuerleitungen 47, 47a, 47b, welche durch zusätzliche Koppelkapazitäten 24 miteinander verkoppelt sind und zusammen als drahtförmiger Antennenleiter 38 bzw. 38a bzw. 38b... wirken.
h) Elektronisch steuerbares Impedanznetzwerk 11, wie in den 6f und 6g, jedoch für frequenzselektive Adressierung in unterschiedlichen Frequenzbereichen.

7: Antennensystem wie in 5, jedoch mit zwei Anschlussnetzwerken 25a und 25b in der Nähe der Heckdeckelscharniere zur Auswertung mehrerer unterschiedlicher sowohl massefreier als auch massebezogener Antennensignale mit Hilfe verschiedener Schalterstellungen in den Anschlussnetzwerken 25a und 25b.
8: Antennensystem wie in 7 mit Empfänger 33, jedoch mit Diversityprozessor 30, Schaltprozessor 31 zur Erzeugung der Steuersignale des Diversityprozessors 27. Schaltadresssignaleinspeisung 34, Frequenzweiche HF/ZF 32, elektronische Umschalter 19, AM-Verstärker 29, Netzwerkkomponenten 17, 18 sind ebenfalls in die Anschlussnetzwerke 25a bzw. 25b integriert.
9: Antennensystem wie in 8, erweitert um 4 TV-Antennen mit TV-Verstärkern 36a, 36b, 36c, 36d und den TV-Antennenanschlusskabel 37a, 37b, 37c, 37d.
10: Antennensystem wie in 9, wobei beispielhaft die in den elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerken 11a, b, c geschlossenen HF-Verbindungen für 4 unterschiedliche FM-Empfangssignale FM1–FM4, für 4 unterschiedliche TV-Empfangssignale TV1–TV4 und ein AM-Empfangssignal angegeben sind.
11: Mögliche Anordnung der Elemente des Antennensystems nach 10 im aufgeklappten Heckdeckel.
12: Anordnung eines Antennensystems nach der Erfindung in einem Dachausschnitt eines Fahrzeugs.
Mit der Erfindung ist die vorteilhafte Möglichkeit verbunden, mit nur einer Leiterstruktur, welche raumsparend im Randbereich der dielektrischen Fläche 7 verlegt ist, und mit nur einem Anschlussnetzwerk 25 eine Vielzahl von diversitätsmäßig unterschiedlichen Antennensignalen zu erzeugen. Die elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerke 11, für welche keine Verbindung zur Fahrzeugmasse notwendig ist, können dabei auf einfache Weise raumsparend gestaltet und untergebracht werden. Vorteilhaft ist auch, dass die Beweglichkeit des Heckdeckels durch die Massefreiheit der elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerke 11 nicht eingeschränkt ist.
Die Wirkungsweise der Erfindung wird anhand der in 1 gezeigten Grundformen von Antennen beschrieben. In 1a ist auf einer dielektrischen Fläche 7 ein drahtförmiger Antennenleiter 38 der Länge 9b im Abstand 9a parallel zur leitenden Berandung 1 angebracht. Aufgrund der Konzentration der elektrischen Feldlinien 2 und der magnetischen Feldlinien 3, welche die empfangenen elektromagnetischen Wellen in unmittelbarer Nähe der leitenden Berandung 1 hervorrufen, ist die Einkopplung sowohl der elektrisch als auch der magnetisch eingekoppelten Komponenten des Empfangssignals in den drahtförmigen Antennenleiter 38 auch bei sehr kleinem Abstand 9a relativ groß. Hierbei bewirkt der Kanteneffekt an der leitenden Berandung 1 die Konzentration der elektrischen Feldlinien 2 und der an der Kante auftretende konzentrierte Kantenstrom 4 die Konzentration der magnetischen Feldlinien 3 in unmittelbarer Nähe zur Kante der leitenden Berandung 1. Aufgrund der im wesentlichen statischen Verteilungen sowohl der elektrischen Feldlinien 2 als auch der magnetischen Feldlinien 3 in Kantennähe bemisst sich der minimal notwendige Abstand 9a nicht an der Wellenlänge der empfangenen Wellen. Vielmehr ist es z. B. bei λ = 3 m Wellenlänge mit einem Abstand 9a von λ/50 bereits möglich, ausreichende Antenneneigenschaften zu erzielen. Zur Erzeugung diversitätsmäßig unterschiedlicher Antennensignale an einer geeigneten Unterbrechungsstelle am Antennenanschlussklemmenpaar 13, 14 mit der daran liegenden Antennenspannung 44 wird erfindungsgemäß ein elektronisch steuerbares Impedanznetzwerk 11 in den drahtförmigen Antennenleiter 38 seriell eingebracht, welches als Schalter dargestellt ist. Befindet sich weder das Antennenanschlussklemmenpaar 13, 14 noch das elektronisch steuerbare Impedanznetzwerk 11 an einem Ende des drahtförmigen Antennenleiters 38 und ist ferner der Abstand zwischen dem Antennenanschlussklemmenpaar 13, 14 und dem elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerk 11 hinreichend groß, dann ergeben sich bei unterschiedlichen Impedanzen in der weiteren Unterbrechungsstelle 15, 16 unterschiedliche Antennensignale 44. Dies erklärt sich durch die Wirkung der zwischen dem drahtförmigen Antennenleiter 38 und der leitenden Berandung 1 wirksamen, laufenden Kapazität, welche als 45 angedeutet ist. Somit ergeben sich bei unterschiedlichen Impedanzen unterschiedliche Überlagerungen der magnetischen Effekte aufgrund der von den magnetischen Feldlinien 3 erzeugten Schleifenspannung und der durch die elektrischen Feldlinien 2 erzeugten elektrischen Effekte. Infolge der Komplexität des Einflusses des im Vergleich zur Wellenlänge großen Fahrzeugs auf die Stromverteilung auf der Karosserie und somit auch auf den Kantenstrom 4 und mit diesem einhergehenden magnetischen Feldlinien 3 und infolge der sich davon weitgehend dekorreliert ausbildenden elektrischen Feldlinien 2 sind auch die unterschiedlichen Antennensignale 44 diversitätsmäßig unterschiedlich.
In 1b werden die am Antennenleiter 38 wirksamen Ersatzkapazitäten 45 durch hochfrequenzmäßig wirksame Verbindungen 42 und 43 in Form der Impedanzen Z1 und Z2 verbunden mit der leitenden Berandung 1 unterstützt. Werden die hochfrequenzmäßig wirksamen Verbindungen 42 und 43 durch die Impedanzen Z1 und Z2 niederohmig ausgeführt, so bilden die leitende Berandung 1, die hochfrequenzmäßigen niederohmigen Verbindungen 42 und 43 sowie der Antennenleiter 38 eine Schleife 6, wenn zusätzlich das elektronische Schaltelement 12 niederohmig die weitere Unterbrechungsstelle 15, 16 überbrückt mit einer entsprechenden Antennenspannung 44. Bei hochohmig geschaltetem elektronisch steuerbarem Impedanznetzwerk 11 ist die Antennenspannung 44 diversitätsmäßig unterschiedlich.
In einer weiteren Grundform der Erfindung ist in 1c das Antennenanschlussklemmenpaar 13, 14 in eine der hochfrequenzmäßig wirksamen Verbindungen 42 oder 43 des drahtförmiger Antennenleiters 38 seriell eingebracht.
In einer weiteren Ausführungsform einer Antenne nach der Erfindung ist in 1d der drahtförmige Antennenleiter 38 an seinen Enden als Verbindungen 42 und 43 zur leitenden Berandung 1 ausgeformt, sodass mit Hilfe unterschiedlicher Impedanzen des elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerks 11 zwischen einer magnetisch empfangenden Antennenwirkung bei Niederohmigkeit und einer davon dekorreliert elektrisch empfangenden Antenne bei Hochohmigkeit umgeschaltet werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in 1e ein erster weiterer Antennenleiter 38a an eines der beiden Enden des Antennenleiters 38 angeschlossen und der erste weitere Antennenleiter 38a derart gestaltet, dass die mit dem Anschluss einhergehende hochfrequenzmäßige Belastung der geeignet eingestellten Impedanz Z2 entspricht und die hochfrequenzmäßig wirksame Verbindung 43 bildet. Wird ein zweiter weiterer Antennenleiter 38b an das andere Ende des ersten weiteren Antennenleiters 38a angeschlossen, so wird in Fortsetzung dieses Prinzips auch dieser zweite weitere Antennenleiter 38b so gestaltet, dass die mit dem Anschluss einhergehende hochfrequenzmäßige Belastung der geeignet eingestellten Impedanz entspricht und die hochfrequenzmäßig wirksame Verbindung 43 oder 42 bildet. Hierbei wird der zweite weitere Antennenleiter 38b zu einem weiteren Teilstück der Berandung 1 parallelgeführt. Die Antennenspannung 44 wird im dargestellten Beispiel am Antennenanschlussklemmenpaar 13, 14 massebezogen abgegriffen. Enthält jeder der weiteren Antennenleiter ein elektronisch steuerbares Impedanznetzwerk 11 in geeignetem Abstand voneinander, so entsteht die in 1e dargestellte Struktur, mit der sich mit unterschiedlichen Einstellungen der elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerke 11 eine Vielfalt von diversitätsmäßig unterschiedlichen Antennenspannungen 44 erzielen lassen.
Der erfindungsgemäße Vorteil dieser Anordnung gegenüber den in der Einleitung beschriebenen Antennenanordnugen nach dem Stande der Technik besteht darin, dass sich die unterschiedlichen Antennensignale an einer einzigen Antennenanschlussstelle an dem Antennenanschlussklemmenpaar 13, 14 einstellen und diese Signale in einem einzigen Anschlussnetzwerk 25 massefrei abgegriffen werden können in Verbindung mit dem in der Aufgabe der Erfindung geforderten kleinen Bauraum. Gegenüber dem aus der DE 36 19 704 C2 bekannten Stand der Technik liefert der nicht massebezogene Abgriff der Unterbrechungsstelle einen zusätzlichen Antennenabschnitt zur einfachen Erhöhung der Diversitätszahl. Somit entfällt auch die bei entfernt voneinander angebrachten Antennen bestehende Vielzahl solcher Anschlussnetzwerke 25 sowie deren Verbindung hin zu einem weiteren gemeinsamen Anschlussnetzwerk 25 zur Weiterverarbeitung der Signale im Diversitysystem. Zusätzlich löst die Antenne nach der Erfindung das Problem, sowohl den Abgriff von massefreien Empfangsspannungen als auch von massebezogen Empfangsspannungen an einem Ort zu ermöglichen, wie es weiter unten beschrieben ist. Damit ist sehr vorteilhaft eine zusätzliche nennenswerte Erhöhung der Vielfalt von diversitytätsmäßig unterschiedlichen Empfangsspannungen verbunden.
Zur Erweiterung der Vielfalt der verfügbaren Antennenspannungen 44 wird in 1f in analoger Fortsetzung des Erfindungsgedankens bei massebezogenem Abgriff der Antennenspannung 44 die wirksame Impedanz Z2 an Stelle der Verbindung 43 durch geeignet gestaltete Ausformung des Antennenleiters 38d realisiert. An seinem anderen Ende ist der drahtförmige Antennenleiter 38 in analoger Weise zu 1e mit den weiteren Antennenleitern 38a, b, c... ausgestaltet.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Antennenspannung 44 bei Platzierung des Antennenanschlussklemmenpaar 13, 14 als Unterbrechungsstelle im parallel zur leitenden Berandung 1 geführten Teil des drahtförmigen Antennenleiters 38 massefrei abgegriffen werden. Wie in 1g dargestellt, ist der drahtförmige Antennenleiter 38 beidseitig mit weiteren Antennenleitern 38a bzw. 38b fortgesetzt.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in 1h eine erste Unterbrechungsstelle für ein Antennenanschlussklemmenpaar 13, 14 zum massefreien Abgriff der Antennenspannung 44b vorhanden und ein weiteres Antennenanschlussklemmenpaar 14, 10 zum Abgriff der davon diversitätsmäßig unterschiedlichen Empfangsspannung 44a. Der Abgriff der massebezogenen Antennenspannung 44a erfolgt zwischen der Unterbrechungsstelle 14 des Antennenleiters 38 und der leitenden Berandung 1, der durch den Massepunkt 10 beschrieben ist. Durch Abgriff beider Antennenspannungen 44 an einer gemeinsamen Stelle können auch beide Signale in einem einzigen Anschlussnetzwerk 25 weiterverarbeitet werden.
Anhand der 2 wird die Wirkungsweise einer vorteilhaften Grundform einer Antenne nach der Erfindung in einem Kunststoffkofferraumdeckel, welcher die dielektrische Fläche 7 darstellt, erläutert. Hierbei ist der Antennenleiter 38 als Ringstruktur 5 mit der Breite 9f und der Länge 9e im wesentlichen parallel zu drei Teilstücken der leitenden Berandung 1 geführt. Die diversitätsmäßig unterschiedlichen Antennensignale am Antennenanschlussklemmenpaar 13, 14 entstehen durch die unterschiedlichen Einstellungen des elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerks 11. Die Antennensignale können dabei sowohl massefrei am Klemmenpaar 13, 14 oder massebezogen am Klemmenpaar 13, 10 bzw. 14, 10 abgegriffen werden. Die unterschiedliche Erregung der Ringstruktur mit ihrer weiteren Unterbrechungsstelle 15, 16 beruht darauf, dass sich bei den unterschiedlichen Einstellungen des elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerks 11 bei offener und geschlossener Ringstruktur bei massebezogenem Abgriff des Antennensignals und massefreiem Abgriff des Antennensignals die Wirkung der elektrischen und magnetischen Erregung unterschiedlich auswirken, sodass die gewünschte Vielfalt der diversitätsmäßig unterschiedlichen Antennensignale gegeben ist. Dies wird durch das Ersatzschaltbild mit den Ersatzelementen der Ersatzinduktivitäten 50 und der Ersatzkapazitäten 45 in Verbindung mit den elektrischen Feldlinien 2 und magnetischen Feldlinien 3 verdeutlicht.
3 zeigt die Realisierung einer Antenne nach 2. Hierbei werden die Antennensignale einem Anschlussnetzwerk 25 zugeführt. Das Anschlussnetzwerk 25 enthält ein Anpassnetzwerk und/oder einen Verstärker 17 zur massefreien Antennensignalauskopplung an den Klemmen 13, 14 und ein Anpassnetzwerk und/oder Verstärker 18 massebezogenen Antennensignalauskopplung zwischen den Klemmen 14 und 10. Mittels eines elektronischen Umschalters 19 kann wahlweise eines der beiden Antennensignale über die Netzwerkkomponenten 17, 18 z. B. getrennten Antennenanschlussleitungen 46, 46a zugeführt werden. Besonders vorteilhaft wird das Steuersignal 20 zur Ansteuerung des Umschalters 19 auch zur Ansteuerung des elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerks 11 in Form eines elektronischen Schaltelements 12 mitgenutzt, um eine HF-mäßige Auftrennung der Ringstruktur zu bewirken. Dieses Steuersignal 20 kann z. B. von einem Diversityprozessor abgeleitet sein.
In 4 ist die vorteilhafte Ausgestaltung des Antennenleiters 38 entsprechend 1e in einem Kofferraumdeckel gezeigt. Der Antennenleiter 38 wird um einen ersten weiteren Antennenleiter 38a und einen weiteren ersten weiteren Antennenleiter 38b erweitert, die durch die weiteren Unterbrechungsstellen 15a, 16a und 15b, 16b über die elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerke 11a und 11b verbunden sind. Mit dem im Anschlussnetzwerk 25 implementierten Schaltprozessor 31 werden die elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerke 11a und 11b angesteuert, der die Steuersignale 20 für die Steuersignaleingänge 20a und 20b liefert, die diesen über eine hochfrequenzmäßig unwirksame Steuerleitung 47 zugeführt werden zur Erzeugung der diversitätsmäßig unterschiedlichen Antennensignale am Eingang des Anpassungsnetzwerks und/oder Verstärkers 18 für massebezogene Antennensignale.
In vorteilhafter Weiterentwicklung der Erfindung werden in 5, ausgehend von den 3 und 4, zwei elektronisch steuerbare Impedanznetzwerke 11a und 11b in die Ringstruktur 5 eingebracht. Werden die steuerbaren elektronischen Impedanznetzwerke 11a bzw. 11b als elektronische Schaltelemente 12 in Form von PIN-Dioden realisiert, so kann der Antennenleiter 38 die Funktion der Steuerleitung 47 zusätzlich übernehmen, wenn folgende Antennensignale abgegriffen werden sollen: Wenn die elektronischen Schaltelemente 12 geöffnet sind, so können beispielsweise 3 unterschiedliche Antennensignale abgegriffen werden: a) massebezogener Abgriff an dem Klemmenpaar 14, 10, b) massebezogener Abgriff am Klemmenpaar 13, 10, c) massefreier Abgriff am Klemmenpaar 13, 14. Werden die elektronischen Schaltelelemente 12 leitend geschaltet, so kann am Klemmenpaar 13, 14 ein zu c) unterschiedliches Antennensignal abgegriffen werden. Um also 4 unterschiedliche Antennensignale zu erhalten, muß der Schaltprozessor 31 über die Steuersignale 20 nur einmal aktiviert werden. Die elektronischen Umschalter 19, angesteuert durch die Steuersignale 20, führen die Antennensignale dem Anpassnetzwerk und/oder Verstärker 17 für massefrei abgegriffene Antennensignale bzw. 18 für massebezogen abgegriffene Antennensignale zu. Ausgangsseitig werden im Anschlussnetzwerk 25 die verstärkten bzw. angepassten Antennensignale entsprechend den Steuersignalen 20 über einen elektronischen Umschalter 19 einer Antennenanschlussleitung 46 zugeführt.
In 6 sind einige Beispiele vorteilhafter Ausführungsformen des elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerks 11 dargestellt. Diese Netzwerke benötigen keine Verbindungen zur Fahrzeugmasse an ihrem Montagepunkt, wenn die Steuersignale 20 zur Steuerung der Impedanzen der elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerke 11 entweder, soweit möglich, über den drahtförmigen Antennenleiter 38 direkt oder erfindungsgemäß über Steuerleitungen 47, 47a, 47b erfolgt, welche hochfrequent unwirksam unmittelbar parallel zum drahtförmigen Antennenleiter 38 geführt sind, sodass der so gebildete Strang elektrisch wie ein drahtförmiger Antennenleiter 38 wirkt. Die elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerke 11 werden vorzugsweise als elektronischer Schalter 12 ausgeführt, wobei als Schaltelemente bevorzugt Schalt- oder PIN-dioden 22 zum Einsatz kommen. Sollen Steuersignale 20 über ein elektronisch steuerbares Impedanznetzwerk 11 hinweg einem weiteren drahtförmigen Antennenleiter 38 mit Steuerleitung 47, 47a, 47b zugeführt werden, so geschieht dies erfindungsgemäß über eine Drossel 21, um die Längs impedanz des elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerks 11 bei hochohmig geschalteter Schaltdiode 22 nicht zu beeinträchtigen. Vorteilhafte Ausführungsformen für verschiedene Anwendungsfälle sind in den 6a bis 6h dargestellt.
Hierin zeigt 6a das Prinzipschaltbild eines elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerks 11 in seiner einfachsten Ausführungsform, lediglich bestehend aus einem elektronischen Schaltelement 12, welches über das Steuersignal 20 an seinem Steuereingang 20a geschaltet wird. Somit besitzt dieses elektronische Schaltelement die Funktion eines Schalters mit den Klemmen 15 und 16.
In 6b ist der elektronische Schalter 12 als Schalt- oder PIN-Diode 22 ausgeführt. Der Antennenleiter 38 übernimmt gleichzeitig die Funktion der Steuerleitung 47. Das Impedanznetzwerk 26 ist so ausgestaltet, dass z. B. der UKW-Frequenzbereich über den Serienresonanzkreis durchlässig ist und für alle anderen Rundfunkfrequenzen undurchlässig wird. Die parallel geschaltete Induktivität dient zum einen der Weiterleitung des Gleichstroms und zum anderen kann z. B. im TV-Band 1 eine Parallelresonanz erzeugt werden, so dass die Sperrwirkung des Impedanznetzwerks 26 in diesem Frequenzbereich erhöht wird.
In 6c ist das elektronisch steuerbare Impedanznetzwerk 11 für den AM-Frequenzbereich durchlässig gestaltet und für die darüber liegenden Frequenzbereiche des Rundfunks durch die Drossel 21 gesperrt. Der Kondensator 23 dient der Gleichstromtrennung. Über die niederohmig geschaltete Diode 22 können z. B. weiterführende Teile des Antennenleiters 38a mit dem Antennenleiter 38 verbunden werden.
In 6d ist das elektronisch steuerbare Impedanznetzwerk 11 derart gestaltet, dass z. B. das Impedanznetzwerk 26a die VHF/UHF-Frequenzbereiche sperrt, aber AM- und FM-Signale durchlässt, während das Impedanznetzwerk 26b den AM-Frequenzbereich durchlässt und den FM-Frequenzbereich sperrt.
In 6g ist das Prinzipschaltbild eines elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerks 11 angegeben, welches eine adressierbare Schaltfunktion z. B. über eine gestufte Gleichspannung als Steuersignal 20 zulässt. Sollen z. B. mehrere elektronisch steuerbare Impedanznetzwerke 11 in einer Ringstruktur 5 zu unterschiedlichen Zeitpunkten und für unterschiedliche Frequenzbereiche an unterschiedlichen Positionen in der Ringstruktur 5 adressierbar sein, benötigt man zur Ansteuerung mindestens 2 Leiter. Zweckmäßig ist die Verwendung von drei Leitern. Ein Leiter wird durch den Antennenleiter 38 selbst gebildet, die zwei weiteren Leiter 47a und 47b bilden die Steuerleitungen. Alle 3 Leiter sind hochfrequenzmäßig über Koppelkondensatoren 34 parallelgeschaltet und wirken bei enger räumlicher Nachbarschaft als ein Antennenleiter 38. Die Steuerleitung 47a liefert z. B. das Schaltadresssignal in Form einer gestuften Gleichspannung im einfachsten Fall. Der Antennenleiter 38 kann zusätzlich eine Versorgungsgleichspannung für die Schaltsignaladressauswertung in der Logikschaltung 49 liefern und die Steuerleitung 47b dient als Rückleiter. Die Ankopplung dieser Leitungen am Ein- und Ausgang des elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerks 11 an die Logikschaltung 49 erfolgt über Drosseln 21, welche im betrachteten Frequenzbereich ausreichend hochohmig sind. Die Schaltadresssignalauswertung in der Logikschaltung 49 ist hier am einfachsten durch Fensterdiskriminatoren realisierbar.
In den 6e und 6f sind einfache Schaltbeispiele dargestellt, wobei die Ansteuerung des elektronischen Schaltelelementes 12 in Form einer Diode 22 über einen Hin- und Rückleiter erfolgt.
6h zeigt das elektronisch steuerbare Impedanznetzwerk 11 für unterschiedliche Frequenzbereiche adressierbar schaltbar ausgestaltet.
In 7 ist für das in 5 dargestellte Beispiel einer Antenne im Heckdeckel zur weiteren Steigerung der Vielfalt der diversitätsmäßig unterschiedlichen Antennensignale auf vorteilhafte Weise um ein Anschlussnetzwerk 25 erweitert. Die problemfreie Anbringung von zwei Anschlusseinheiten 25a und 25b in der Nähe der Heckdeckelscharniere mit der dort verfügbaren Möglichkeit des Anschlusses an die Fahrzeugmasse ermöglicht die Auswertung mehrerer unterschiedlicher sowohl massefreier als auch massebezogener Antennensignale mit Hilfe verschiedener Schalterstellungen in den Anschlussnetzwerken 25a und 25b. Die ausgewählten Antennenspannungen 44 stehen an den Antennenanschlussleitungen 46, 46a getrennt zur Verfügung. Diese Signale können auf vorteilhafte Weise einem Antennendiversityempfänger mit zwei Signaleingängen für gleichphasige Überlagerung der Empfangssignale zugeführt werden. Solche Empfänger werden bevorzugt für den UKW-Rundfunkempfang eingesetzt und sind z. B. aus der US 4,079,318 A sowie aus dem US-Patent 5,517,696 A bekannt. Diese Diversityempfänger zielen darauf ab, durch gleichphasige Überlagerung zweier oder auch mehrerer Antennensignale im Summenzweig ein größeres Nutzsignal zu erzielen als mit einer Einzelantenne. Durch erfindungsgemäße Ergänzung eines derartigen Diversitysystems mit einem Scanning-Diversitysystem mit einem Detektor zur Anzeige von Empfangsstörungen im Summenzweig und einem Diversityprozessor 30 zur Generierung von Steuersignalen 20 zur Auswahl zweier ungestörter Signale in den Antennenanschlussleitungen 46, 46a kann mit einer Antenne nach der vorliegenden Erfindung die Häufigkeit von Empfangsstörungen im Gebiet mit Mehrwegeausbreitung und Pegeleinbrüchen weiterhin um ein Vielfaches reduziert werden.
Für ein reines Scanning-Diversitysystem mit nur einem zu jedem Zeitpunkt selektierten und über die Antennenanschlussleitung 46 dem Empfänger 33 zugeleitetem Antennensignal 44 ist in 8 eine vorteilhafte Weiterbildung des Antennensystems nach 7 dargestellt. Hierbei wird die im Anschlussnetzwerk 25b mit Hilfe der elektronischen Umschalter 19 selektierte Antennenspannung 44 über die Antennenanschlussleitung 46a dem Anschlussnetzwerk 25a zugeleitet, um dort wahlweise zur Weiterleitung an die Antennenanschlussleitung 46 zur Verfügung zu stehen. Mit Hilfe der HF/ZF-Frequenzweiche 32 werden die vom Empfänger 33 kommenden ZF-Signale dem Diversityprozessor 30 mit Schaltprozessor 31 zugeführt. Letzterer steuert sowohl die elektronischen Umschalter 19 als auch die Schaltadresssignaleinspeisung 34 an. Die über die Antennenanschlussleitung 46a geleiteten Schaltsignale steuern über die Schaltadresssignalauswertung 35 die elektronischen Umschalter 19b und initiieren Steuersignale 20 zur Steuerung der elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerke 11. Zusätzlich kann ein AM-Verstärker 29 im Anschlussnetzwerk 25a untergebracht sein.
Auf sehr vorteilhafte Weise kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gem. 9 das Antennensystem wie in 8 um 4 TV-Antennen mit TV-Verstärkern 36a, 36b, 36c, 36d für das terrestrische Fernsehen (Bd1, VHF, UHF) erweitert werden. Moderne TV-Diversitysysteme benötigen häufig 4 getrennte Antennensignale, welche gleichzeitig verfügbar sein sollen. Diese Signale werden in 9 über die TV-Antennenanschlußkabel 37a, 37b, 37c, 37d dem TV-Diversitysystem zugeleitet.
In 10 sind für ein Antennensystem wie in 9 beispielhaft die in den elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerken 11a, b, c geschlossenen HF-Verbindungen für 4 unterschiedliche FM-Empfangssignale FM1 bis FM4, für 4 unterschiedliche TV-Empfangssignale TV1 bis TV4 und ein AM-Empfangssignal angegeben. Mit dieser Anordnung als Ringstruktur mit drei elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerken 11 und nur zwei Anschlussnetzwerken 25 werden Antennensignale mit sehr hoher Diversityeffizienz erreicht. Diese wird durch Wahl eines vorteilhaften Abstandes zwischen den elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerken 11 untereinander und zwischen den Anschlussnetzwerken 25 und den elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerken 11 erreicht. Bei der vorgegebenen Ringstruktur zeigen sich Abstände 9d (s. z. B. 5), die nicht kleiner sind als etwa λ/8, als sehr vorteilhaft. Eine sichere Diversifizierung der Antennensignale wird mit Abständen von λ/4. und mehr erreicht. Diese Abstände können bei UKW und den in der Frequenz darüber liegenden VHF/UHF-Frequenzen in Personenkraftwagen eingehalten werden. Aufgrund der möglichen Nähe der drahtförmigen Antennenleiter 38 zum Rand des Kofferraumdeckels und der klein gestaltbaren Baugröße der elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerke 11 bleibt in der Mitte der Horizontalfläche viel Fläche für die Unterbringung von Telefon- und Satellitenantennen oder weiterer Antennenstrukturen für Zusatzdienste, z. B. Fernwirkfunktionen. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass insbesondere durch deren Anschlusskabel die Funktion der erfindungsgemäßen Diversityantenne nicht beeinträchtigt wird. Dies kann zum einen dadurch geschehen, dass Mantelströme z. B. auf den Telefonzuleitungskabeln durch geeignete Maßnahmen im Nutzfrequenzbereich der Diversityantenne unterbunden werden oder durch geeignete Kabelverlegung eine ausreichende Entkopplung zur Diversityantenne herbeigeführt wird. Durch die starke elektromagnetische Kopplung der drahtförmigen Antennenleiter 38 mit der leitenden Berandung 1 des dielektrisch gestalteten Kofferraumdeckels im geschlossenen Zustand kann die Verkopplung mit den übrigen Antennen häufig vorteilhaft klein gestaltet werden.
11 zeigt für ein Antennensystem gemäß den 7, 8, 9 und 10 eine vorteilhafte Anordnung der Elemente des Antennensystems im aufgeklappten Heckdeckel. Der Massebezug für die Anschlussnetzwerke 25 kann dabei über die stets metallisch ausgeführte Kofferraumdeckelbefestigung 39 erfolgen.
Im modernen Fahrzeugbau werden Kunststofflächen auch in Ausschnitten des metallischen Fahrzeugdachs 41 eingesetzt. 12 zeigt eine Ausführungsform der Antennenanordnung nach der Erfindung, wie sie in einer zu 7, 8, 9 analogen Weise in einem Dachausschnitt eingesetzt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: leitende Berandung
2: elektrische Feldlinien
3: magnetische Feldlinien
4: Kantenstrom
5: Ringstruktur
6: Schleife
7: dielektrische Fläche
8: Rücklichter
9b: Länge des Antennenleiters 38
9a: Abstand des Antennenleiters von der leitenden Berandung
9c, 9c': Abstand Ant.anschlussklemmenpaar zu 11
9d: Abstand zwischen elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerken 11
10: Massepunkt
11: elektronisch steuerbares Impedanznetzwerk
12: elektronisches Schaltelement bzw. elektronischer Schalter
13, 14: Antennenanschlussklemmenpaar
15, 16: weitere Unterbrechungsstelle
Z1, Z2: Impedanzen
38: drahtförmiger Antennenleiter
38a: erster weiterer Antennenleiter
38b: zweiter weiterer Antennenleiter
42, 43: hochfrequenzmäßig wirksame Verbindungen
44: Antennensignal bzw. Antennenspannung
17: Anp. NW und/oder Verst. für massefreie Antennensignale
18: Anp. NW und/oder Verst. für massebezogene Antennensignale
46: Antennenanschlussleitung
17, 18: Netzwerkkomponenten
19: Elektronischer Umschalter
20: Steuersignal
20a, 20b...: Steuersignaleingang
21: Drossel
22: Schaltdiode
23: Kondensator
24: Koppelkapazität
25: Anschlussnetzwerk
25a: erstes Anschlussnetzwerk
25b: zweites Anschlussnetzwerk
26: Impedanznetzwerk
27: Steuersignale des Schaltprozessors
29: AM-Verstärker
30: Diversityprozessor
31: Schaltprozessor
32: Frequenzweiche HF/ZF
33: Empfänger
34: Schaltadresssignaleinspeisung
35: Schaltadresssignalauswertung
36: TV-Verstärker
37: TV-Antennenanschlusskabel
39: Kofferraumdeckelbefestigung
40: Fahrzeugmasse
41: Fahrzeugdach
45: Ersatzkapazität
47, 47a, 47b: Steuerleitung
49: Logikschaltung
50: Ersatzinduktivität

Claims

Antenne für die Verwendung zum Diversityempfang im Meterwellen- und Dezimeterwellenbereich auf einer leitend umrahmten, im wesentlichen aus rechteckförmigen Teilflächen zusammengesetzten, dielektrischen Fläche in einer Kraftfahrzeugkarosserie, z. B. in einem Dachausschnitt oder einem Kofferraum mit dielektrischem Kofferraumdeckel, wobei die Antenne aus einem im wesentlichen drahtförmigen Antennenleiter (38) besteht, welcher einfach parallel zu mindestens einem Teil der leitenden Berandung (1) der dielektrischen Fläche (7) in einem Abstand (9a) von weniger als einem Viertel der dort bestehenden Breite der dielektrischen Fläche (7) geführt ist und der drahtförmige Antennenleiter (38) eine Unterbrechungsstelle mit einem Antennenanschlussklemmenpaar (13, 14) aufweist und mindestens an einer weiteren Unterbrechungsstelle (15, 16) ein zweipoliges elektronisch steuerbares Impedanznetzwerk (11) seriell eingebracht ist und die Position der Unterbrechungsstelle mit dem Antennenanschlussklemmenpaar (13, 14) und die Position der weiteren Unterbrechungsstelle (15, 16) derart gewählt sind, dass alle durch die Unterbrechungsstellen (15, 16) gebildeten Teilabschnitte des drahtförmigen Antennenleiters (38) nicht kürzer sind als λ/8, so dass die bei den unterschiedlichen Einstellungen des mindestens einen steuerbaren Impedanznetzwerks (11) am Antennenanschlussklemmenpaar (13, 14) anstehenden Antennensignale (44) für die Verwendung zum Diversityempfang unterschiedlich sind.
Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der drahtförmige Antennenleiter (38) in einem im Vergleich zur Länge (9b) des drahtförmigen Antennenleiters (38) und im Vergleich zur Wellenlänge λ kleinen Abstand (9a) von jedoch mindestens λ/50 entfernt von der leitenden Berandung (1) geführt ist, wodurch an dem in den Längszug zur leitenden Berandung (1) geführten, an einer Unterbrechungsstelle des drahtförmigen Antennenleiters (38, 38a, 38b, ...) seriell eingebrachten Antennenanschlussklemmenpaar (13, 14) die Antennensignale (44) massefrei, d. h. ohne hochfrequent leitende Verbindung zur leitenden Berandung (1) abgreifbar sind.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass das zweipolige elektronisch steuerbare Impedanznetzwerk (11) als elektronischer Schalter (12) ausgeführt ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass ein erster oder/und ein zweiter weiterer drahtförmiger Antennenleiter (38a bzw. 38b) vorhanden ist oder sind, von denen jeder ebenso drahtförmig ausgebildet und jeweils an einem der beiden freien Enden des drahtförmigen Antennenleiters (38) angeschlossen ist und in Fortsetzung des drahtförmigen Antennenleiters (38) zumindest teilweise in elektrisch kleinem Abstand (9a) von jedoch mindestens λ/50 von der leitenden Berandung (1) einfach parallel geführt ist und in den weiteren drahtförmigen Antennenleitern (38a, 38b) jeweils mindestens eine weitere Unterbrechungsstelle (15, 16) ausgebildet ist und die Abstände der Unterbrechungsstellen (15, 16) voneinander größer als λ/8 und vorzugsweise größer er als λ/4 sind und in welche jeweils ein elektronisch steuerbares Impedanznetzwerk (11) bzw. ausgebildet als elektronischer Schalter (12) seriell eingebracht ist.
Antenne nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Antennenanschlussklemmenpaar (13, 14) in eine Unterbrechungsstelle im Längszug des drahtförmigen Antennenleiters (38) zum Abgriff der massefreien Antennenssignale 144b) eingebracht ist und am selben Ort ein weiteres Antennenanschlussklemmenpaar (10, 14) in eine elektrisch kurze hochfrequenzmäßig wirksame Verbindung (42) des drahtförmigen Antennenleiters (38) mit der leitenden Berandung (1) vorhanden ist, sodass an einem Ort sowohl die zwischen dem Antennenleiter (38) und der leitenden Berandung (1) bestehenden massebezogenen Antennenssignale (44a) als auch die am weiteren Antennenanschlussklemmenpaar (13, 14) befindlichen massefreien Antennensignale 44b des drahtförmigen Antennenleiters (38) verfügbar sind.
Antenne nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass ein elektronischer Umschalter (19) vorhanden ist, an dessen einem Ausgang eine Netzwerkkomponente (17) einer Antennendiversityanlage zum Abgriff der massefreien Antennenssignale (44b) und an dessen anderem Ausgang eine Netzwerkkomponente (18) dieser Antennendiversityanlage zum Abgriff der massebezogenen Antennenssignale (44a) angeschlossen ist.
Antenne nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass der drahtförmige Antennenleiter (38) als Ringstruktur (5) in einem Abstand von mindestens λ/50 von der leitenden Berandung (1) mit mindestens einem zweipoligen elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerk (11) innerhalb der dielektrischen Fläche (7) geführt ist, wodurch sowohl das massebezogene Antennensignal zwischen der Ringstruktur (5) und der leitenden Berandung (1) als auch das massefreie Antennensignal im Längszug des drahtförmigen Antennenleiters (38) zur Weiterverarbeitung in den Netzwerkkomponenten (17, 18) einer Antennendiversityanlage verfügbar ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass am elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerk (11) mindestens ein Steuersignaleingang (20a) zur Einstellung des wirksamen Impedanzwerts zwischen dem ersten HF-Anschluss (15) und dem zweiten NF-Anschluss (16) vorhanden ist.
Antenne nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass im elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerk (11) mindestens ein digital einstellbares elektronisches Schaltelement (12) mit diskreten Schaltzuständen, gegebenenfalls in Verbindung mit Blindwiderständen zur Einstellung diskreter Impedanzwerte vorhanden ist und die Einstellung der diskreten Impedanzwerte durch Anlegen einer oder ggfs. mehrerer digitaler Steuersignale (20) erfolgt.
Antenne nach einem der Ansprüche 8 und 9 dadurch gekennzeichnet, dass im elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerk (11) zwischen den Anschlussklemmen der mindestens einen weiteren Unterbrechungsstelle (15, 16) das in seiner hochfrequenzmäßig wirksamen Durchlässigkeit durch Steuersignale (20) steuerbare elektronisches Schaltelement (12) geschaltet ist, welches vorzugsweise als eine zwischen einem hochfrequenzmäßig geschlossenen und hochfrequenzmäßig offenen Zustand steuerbare Schaltdiode (22) gestaltet ist, und am Impedanznetzwerk (11) ein Steuersignaleingang (20a) vorhanden ist, an welchem die Steuersignale (20) zur Steuerung der hochfrequenzmäßig wirksamen Durchlässigkeit des steuerbaren elektronischen Schaltelements (12) zugeführt sind.
Antenne nach einem der Ansprüche 8 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das elektronisch steuerbare Impedenznetzwerk (11) als eine zwischen einem hochfrequenzmäßig geschlossenen und hochfrequenzmäßig offenen Zustand steuerbare Schaltdiode (22) gestaltet ist und zur Zuführung des Steuersignals (20) in Form des Durchlassstroms der Diode bzw. deren Sperrspannung eine Zweidrahtleitung (47, 47a) als Steuerleitung gestaltet ist, derart, dass die Zweidrahtleitung durch kapazitive und induktive Kopplung der Leiter der Zweidrahtleitung hochfrequenzmäßig als ein einziger drahtförmiger Antennenleiter (38) gebildet ist und das Steuersignal (20) zwischen den beiden Leitern der Zweidrahtleitung geleitet wird.
Antenne nach einem der Ansprüche 8 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass zur Trennung von hochfrequenten Antennensignalen und Steuersignalen (20) eine nur hochfrequent niederohmige Koppelkapazität (24) und eine nur hochfrequent hochohmige Drossel (21) in dem elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerk (11) vorhanden sind.
Antenne nach einem der Ansprüche 11 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass zur Weiterleitung von Steuersignalen (20) über ein erstes elektronisch steuerbares Impedanznetzwerk (11a) hinweg zu einem weiteren elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerk (11b) mit Hilfe eines weiteren als Zweidraht- bzw. als Mehrdrahtleitung ausgeführten drahtförmigen Antennenleiters (38) im ersten steuerbaren Impedanznetzwerk (11a) die hochfrequenten Signale sperrende Schaltelemente, wie z. B. Drosseln (21), zur Überbrückung des elektronischen Schaltelements (12) vorhanden sind.
Antenne nach einem der Ansprüche 11 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass zur adressierbaren Steuerung des elektronischen Schaltelements (12) mit Hilfe codierter Steuersignale (20) im elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerk (11) eine Logikschaltung (49) vorhanden ist, welche ggfs. auch entsprechend codierte Signale an ein weiteres steuerbares Impedanznetzwerk (11) über einen weiteren als Zweidraht- bzw. als Mehrdrahtleitung ausgeführten drahtförmigen Antennenleiter (38) abgibt.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass zur frequenzselektiven Weiterleitung bzw. Sperrung von hochfrequenten Signalen unterschiedlicher Rundfunkbereiche zwischen den Anschlussklemmen mindestes einer Unterbrechungsstelle (15, 16) des drahtförmigen Antennenleiters (38) im elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerk (11) ein bzw. mehrere Impedanznetzwerke (26) vorhanden ist bzw. sind.
Antenne nach einem der Ansprüche 6 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlussnetzwerk (25) an das Antennenanschlussklemmenpaar (13, 14) angeschlossen ist, in welchem das massefreie und/oder das massebezogene Antennensignal (44) jeweils über Netzwerkkomponenten (17, 18) an einen Empfänger (33) angepasst ist und in dem Anschlussnetzwerk (25) ein Schaltprozessor (31) zur Erzeugung der Steuersignale (20) vorhanden ist und die Steuersignale (20) über die ebenfalls an das Anschlussnetzwerk (25) angeschlossene Steuerleitung (47, 47a, 47b) an das elektronisch steuerbare Impedanznetzwerk (11) bzw. die elektronisch steuerbaren Impedanznetzwerke (11) weitergeleitet sind.
Antenne nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass ein Diversityprozessor (30) mit einem Steuersignale (20) erzeugenden Schaltprozessor (31) und neben dem mindestens einen elektronisch steuerbaren Impedenznetzwerk (11) mindestens ein ebenso steuerbarer elektronischer Umschalter (19) zur Auswahl zwischen massebezogenen Antennensignalen (44a) und massefreien Antennensignalen (44b) vorhanden sind.
Antenne nach einem der Ansprüche 5 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Fläche (7) durch einen Kunststoffkofferraumdeckel gebildet ist, welcher von der elektrisch leitenden Autokarosserie als leitende Berandung (1) umgeben ist, und das Anschlussnetzwerk (25) in der Nähe der mit der Fahrzeugmasse verbundenen Kofferraumdeckelbefestigung (39) angebracht ist und der Massepunkt (10) durch die hochfrequente Masse des elektrisch mit der Kofferraumdeckelbefestigung (39) verbunden Anschlussnetzwerks (25), gebildet ist.
Antenne nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, dass zur weiteren Diversifizierung der Empfangssignale bzw. zur Gestaltung von zwei gleichzeitig verfügbaren Empfangssignalen z. B. für Diversityempfänger mit zwei Eingängen zur phasengleichen Überlagerung der Signale im Empfänger in Verbindung mit einem Scanning-Diversitysystem ein erstes Anschlussnetzwerk (25a) in der Nähe der Kofferraumdeckelbefestigung (39) auf der einen Seite und ein zweites Anschlußnetzwerk (25b) in der Nähe der Kofferraumdeckelbefestigung (39) auf der anderen Seite des Kunststoffkofferraumdeckels vorhanden ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Fläche (7) in einen Ausschnitt des metallischen Kraftfahrzeugdachs (41) eingesetzt ist und dieser Ausschnitt vorzugsweise etwa quadratisch gestaltet ist und sich vorzugsweise über den wesentlichen Teil der Dachbreite erstreckt.