DE10207703B4 - Antenne für eine Empfangs- und/oder Sendeeinrichtung insbesondere als Dachantenne für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Antenne für eine Empfangs- und/oder Sendeeinrichtung insbesondere als Dachantenne für Kraftfahrzeuge Download PDF

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Abstract

Antenne für eine Empfangs- und/oder Sendeeinrichtung für Kraftfahrzeuge, mit folgenden Merkmalen,
– es ist ein Antennenfuß (3) vorgesehen,
– die Strahleranordnung (17, 21) umfasst zumindest einen ersten und einen zweiten Strahler (17, 21),
– die erste Strahleranordnung (17) ist über eine Sperrspule (19) mit der zweiten Strahleranordnung (21) verbunden, wobei bei niedrigen Frequenzen die Sperrspule (19) öffnet und die erste und zweite Strahleranordnung (17, 19) als gemeinsame Strahleranordnung wirken, wohingegen bei höheren Frequenzen die Sperrspule (19) sperrt,
– mit einer im Antennenfuß vorgesehenen Anschlussleitung, die zu einem Kontaktierungspunkt (27) am unteren Ende der ersten Strahleranordnung führt, und
– mit einer weiteren Strahlereinrichtung für einen noch höheren Frequenzbereich, welche im Antennenfuß (3) vom Kontaktierungspunkt (27) ausgehend vorgesehen ist,
gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
– die weitere Strahlereinrichtung ist in Seitenansicht der Antenne als über den Kontaktierungspunkt (27) hinausgehende Verlängerung (25) bezüglich der Anschlussleitung...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antenne für eine Empfangs- und/oder Sendeeinrichtung insbesondere als Dachantenne für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Beispielsweise aus der DE 197 39 395 A1 ist eine Empfangseinrichtung, insbesondere für Rundfunkempfänger zum Einbau in Kraftfahrzeugen bekannt geworden. Sie umfasst ein Empfangsteil mit mindestens einem Anschluss, über welches weitere Komponenten anschließbar sind. Oberhalb des Empfangsteils ist aufsteckbar eine stabförmige Antenne.
  • Eine Antenne für Automobile ist beispielsweise auch aus dem DE 298 21 723 U1 bekannt geworden. Die Antenne umfasst einen Antennenfuß, der aus einer gehäuse- oder haubenförmigen Schutzabdeckung und einer auf dem Autodach montierbaren Grundplatte besteht. Zwischen Haube und Grundplatte sind im Innenraum diverse elektrische Einrichtungen untergebracht. U.a. führt eine Leitung 12 zu den eigentlichen, aus dem Fußteil nach außen vorstehenden Strahlereinrichtungen. Dafür wird ein sogenannter Kombistrahler verwendet, der an seinem unteren Ende mit einem Gewindefortsatz versehen ist, um den Gewindestrahler dann in eine Gewindebuchse im Fußteil ein- und ausschrauben zu können.
  • Dabei können auch weitere Einrichtungen im Antennenfuß untergebracht sein, um schließlich über eine oder mehrere Hochfrequenzleitungen unterschiedliche Frequenzbereiche empfangen zu können. Derartige Antennen sollen nämlich beispielsweise für den Mobilfunkbereich in den unterschiedlichen Netzen (beispielsweise D-Netz oder E-Netz, aber auch für den neuen UMTS-Frequenzbereich von etwa 1900 MHz bis 2170 MHz) geeignet sein. Darüber hinaus sollen gegebenenfalls auch GPS-Signale empfangen und verarbeitet werden können und/oder UKW-Programme empfangen werden können.
  • Die bisher auf dem Markt erhältlichen Antennen haben sich vom Grundsatz her, obgleich unterschiedliche Umsetzungsprinzipien bekannt sind, bewährt.
  • Ausgehend von der zuletzt genannten gattungsbildenden Antenne besteht aber das Problem, dass eine derartige Antenne mit einem sogenannten "Kombi-Strahler" außer für den normalen Mobilfunkbereich im DoCoMo-Bereich, im AMPS-Bereich und/oder im GSM 900-Bereich (also im 810 bis 960 MHz-Bereich) und/oder im GSM 1800 und/oder im GSM 1900-Bereich (also im 1710 bis 1990 MHz-Bereich) nunmehr auch für den UMTS-Standard geeignet sein soll. Eine für diesen Gesamtbereich geeignete Antenne impliziert nämlich, dass die für diesen hohen Frequenzbereich vorgesehenen Strahler und Strahlerelemente kleiner, d.h. kürzer dimensioniert werden müssen, was auch für den Antennenbügel gilt. Dies hätte dann aber zur Folge, dass die Antenne insgesamt einschließlich des bestehenden Strahlers geändert werden müsste. Dies steht aber im Widerspruch zu dem sogenannten Gleichteile-Konzept, wonach beispielsweise ein Strahlertyp für unterschiedliche Einsatzzwecke verwendet werden soll.
  • Eine Zwei-Bereichs-Antenne ist u.a. aus der US 6 191 747 in der B1 bekannt geworden. Es handelt sich um eine Mehrbereichsantenne unter der Verwendung von Spulen zur Phasendrehung zum Aufbau eines Monopol-Gewinn-Strahlers.
  • Aus der WO 0 171 847 A1 ist eine gattungsbildende Zweibereichs-Kraftfahrzeugantenne mit einem Antennenfuß bekannt geworden, welcher eine Anschlussleitung mit der Strahleranordnung über ein Zwischenleitungsstück verbunden ist. Die hieraus bekannte Antenne dient beispielsweise zum Empfang der Radiofrequenzen in AM/FM-Band sowie zum Empfang des D-Netzes wie aber auch des E-Netzes im Mobilfunkbereich. Die stabförmige Antennenanordnung umfasst dabei eine Sperrspule, die im geöffneten Zustand die oberhalb sowie unterhalb der Sperrspule vorgesehenen stabförmigen Antennenelemente zu einer gemeinsamen Strahleranordnung zum Empfang der AM/FM-Frequenzbänder zusammenschaltet. Für die höheren Frequenzen im D-Mobilfunkbereich sperrt diese Spule, so dass nur der dem Antennenfuß näher liegende untere Abschnitt der Antenne als entsprechendes Strahlerelement wirkt. Für das im noch kürzeren Frequenzbereich liegende E-Mobilfunkband wirkt dann nur noch eine separate Antenneneinrichtung im Antennenfuß, die zu dem erwähnten Zwischenleitungsstück parallel verläuft und am Ankoppelpunkt der stabförmigen Antenneneinrichtung an dem Zwischenleitungsstück ebenfalls elektrisch angeschlossen ist.
  • Dieses für den E-Mobilfunkbereich vorgesehene zusätzliche Antennenelement ist dabei plattenförmig mit zwei seitlichen nach vorne gewinkelten Flügelabschnitten versehen.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ausgehend von dem gattungsbildenden Stand der Technik eine verbesserte Mehrbereichs-Antennenanordnung zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Es muss als durchaus überraschend bezeichnet werden, dass im Prinzip eine an sich sehr bewährte Kraftfahrzeugantenne nunmehr z.B. auch für den UMTS-Standard, also allgemein gesprochen für ein deutlich höheres Frequenzenband einsetzbar ist, und dies ohne Verringerung der Bauhöhe oder Baugröße. Dies wird dadurch möglich, dass die zu einem Strahler für den höheren Frequenzbereich führende elektrische Leitung oder ein zu dem Strahler für den höheren Frequenzbereich führender Bügel mit einer Verlängerung versehen ist. Die Verlängerung kann so umgesetzt werden, dass die Zuführleitungen über einen Verbindungs- oder Kontaktpunkt, worüber der Strahler mit der Zuführleitung elektrisch kontaktiert ist, hinaus verlängert ist und vorzugsweise frei endet. Wird die elektrische Zuführleitung durch einen elektrisch leitfähigen Bügel gebildet, so kann der Bügel über den Kontaktierungspunkt mit dem ersten Strahler hinaus verlängert sein, wobei der Kontaktierungspunkt hier gleichzeitig als Verbindungs- oder sogar Befestigungspunkt für den Strahler mit dient.
  • Üblicherweise wird aber nicht nur ein für den höheren Frequenzbereich vorgesehener Strahler, vorzugsweise in Form eines Bolzens eingesetzt, sondern in Verlängerung dieses Strahlers wird noch eine Spule und daran anschließend ein weiteres Strahlerelement eingesetzt.
  • Dabei ist zu berücksichtigen, dass für niedrige Frequenzbereiche, d.h. also für den Langwellen, Mittelwellen, Kurzwellen, und UKW-Bereich die gesamte Strahleranordnung einschließlich des Antennenbügels als Strahler wirkt. Für den DoCoMo-, den AMPS-, sowie den GSM 900-Bereich (entspricht 810 bis 960 MHz) wirkt noch der Antennenbügel und der untere Teil der eigentlichen Strahleranordnung, d.h. in der Regel des dafür vorgesehenen Strahlerbolzens zusammen mit einem Teil der erwähnten Spule als Strahler. Wird die Frequenz aber weiter angehoben, nämlich beispielsweise im GSM 1800- und GSM 1900-Band (entspricht 1710 Mhz bis 1990 MHz) wirkt nur noch der Antennenbügel und der untere Antennenbolzen als Strahler. Im UMTS-Bereich (1900 bis 2170 MHz) wirkt dann aber nur noch der Antennenbügel und dessen Verlängerung als Strahler.
    •
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen für mehrere Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:
  • 1: eine schematische Seitenansicht eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles,
  • 2: eine schematische Draufsicht auf den verlängerten Bügel bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1, und
  • 3: eine zu 2 entsprechende Draufsicht bezüglich einer kürzer dimensionierten aber dafür breiteren Verlängerung des Bügels.
  • In 1 ist in schematischer Seitenansicht im Querschnitt die Kontur eines Karosseriebleches 1 eines Kraftfahrzeuges gezeigt, vorzugsweise im Dachbereich benachbart zur Heckscheibe, auf welcher eine entsprechende Antenne montiert werden soll.
  • Die Sende- und/oder Empfangseinrichtung gemäß 1 umfasst dazu einen Antennenfuß 3, der nach Art eines Gehäuses 5 gestaltet ist.
  • Das Gehäuse 5 umfasst dazu bevorzugt eine haubenförmige Schutzabdeckung 5a und eine Bodenplatte 5b, die durch geeignete Maßnahmen am Karosserieblech 1 beispielsweise unter Verwendung von Klebeschichten, Isoliermaterialien etc. befestigt sein kann.
  • Ferner ist im Karosserieblech 1 in der Regel zumindest eine Öffnung 9 vorgesehen, worüber elektrische Anschlussleitungen, Koaxialkabel etc. zur Antenne vom Inneren des Kraftfahrzeuges her verlegt sein können. Dazu wird die Bodenplatte des Antennengehäuses entsprechend auch auf dem Kraftfahrzeugdach aufgesetzt, wobei üblicherweise (was in den Zeichnungen nicht näher dargestellt aber hinlänglich bekannt ist) ein als Hohlgewindestab ausgebildeter Gewindedom verwendet wird, der in der Bodenplatte verankert ist und über die Öffnung 9 im Kraftfahrzeugdach ins Kraftfahrzeuginnere hinein ragt. Durch das Innere des Gewindedoms sind dann die Leitungen nach innen verlegt. Vom Inneren des Wagens kann dann eine Zentralmutter auf den Ge windedom aufgeschraubt werden, um die Antenne so am Kraftfahrzeugdach fest zu verankern.
  • Von einer im Antennenfuß 3 vorgesehenen Anschlussstelle 11 führt eine Anschlussleitung 13 zur eigentlichen Antenneneinrichtung 15, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem ersten Strahler 17, einer bevorzugt in axialer Verlängerung des ersten Strahlers 17 angeordneten Sperrspule 19 und einem sich in axialer Verlängerung der Sperrspule 19 wiederum anschließenden zweiten Strahler 21 besteht.
  • Der erste Strahler 17 kann beispielsweise aus einem metallisch leitenden Bolzen bestehen oder Bolzenstruktur aufweisen. Der zweite Strahler 21 soll möglichst elastisch sein und kann beispielsweise aus einem Glasfaserkern bestehen, der mit einer entsprechenden spulenförmigen elektrisch leitenden Anordnung umwickelt ist. Alle möglichen Antennenkonstruktionen sind denkbar, die für den jeweiligen Einsatzzweck in Frage kommen und geeignet sind.
  • Dabei ist zu berücksichtigen, dass für niedrige Frequenzbereiche, d.h. also für den Langwellen, Mittelwellen, Kurzwellen, und UKW-Bereich die gesamte Strahleranordnung einschließlich des Antennenbügels als Strahler wirkt. Für den DoCoMo-, den AMPS-, sowie den GSM 900-Bereich (entspricht 810 bis 960 MHz) wirkt noch der Antennenbügel und der untere Teil der eigentlichen Strahleranordnung, d.h. in der Regel des dafür vorgesehenen Strahlerbolzens zusammen mit einem Teil der erwähnten Spule als Strahler. Wird die Frequenz aber weiter angehoben, nämlich beispielsweise im GSM 1800- und GSM 1900-Band (entspricht 1710 Mhz bis 1990 MHz) wirkt nur noch der Antennenbügel und der untere Antennenbolzen als Strahler. Im UMTS-Be reich (1900 bis 2170 MHz) wirkt dann aber nur noch der Antennenbügel und dessen Verlängerung als Strahler.
  • Für hohe Frequenzbereiche, beispielsweise im E-Netz (etwa 1800 MHz) oder vor allem auch für den UMTS-Standard (ca. 1900 bis 2170 MHz) sperrt die Spule 19, so dass als Strahlerelement hierfür nur der erste Strahler 17 gemeinsam mit der elektrischen Anschlussleitung 13 wirken.
  • Die erwähnte Anschlussleitung 13 kann dabei bevorzugt auch aus einem zumindest leicht-elastischen oder teilelastischen Bügel 13' bestehen, der vorzugsweise in Strahlerrichtung vorgespannt ist. D.h., der Antennenbügel hat bei der Montage des Strahlers die Tendenz auf den unteren Anschlusspunkt des Strahlers (im Inneren des Gehäuses) unter Vorspannung anzuliegen, so dass hier problemlos ein dauerhafter elektrischer Kontakt geschaffen werden kann. Die Strahleranordnung 15 ist dabei üblicherweise mittels einer Schraubverbindung mit dem Antennengehäuse 5 verbindbar, so dass die Antenne, insbesondere wenn Kraftfahrzeuge in eine Waschanlage gefahren werden, vorher problemlos abgeschraubt und anschließend wieder angeschraubt werden kann. Die eigentliche Strahleranordnung 15, die an dem Gehäuse aufschraubbar ist, wird letztlich über das Gehäuse selbst gehalten und gestützt.
  • Um diese Antennenanordnung nunmehr auch für die hohen Frequenzbandbereiche einsetzen zu können, müssten, abgestimmt für den hohen Frequenzbandbereich, nicht nur der erste Strahler bevorzugt in Form eines Bolzens 17 sondern auch die elektrische Anschlussleitung 13 entsprechend verringert werden.
  • Da dies aber im Widerspruch steht zu dem Gleichteile-Konzept, wonach beispielsweise eine bereits vorhandene Strahleranordnung, die auch für andere Einsatzzwecke verwendet wird, auch im vorliegenden Fall Verwendung finden soll, hat dies zur Folge, dass andere Lösungen gesucht werden müssen.
  • Erfindungsgemäß ist dazu in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 eine Verlängerung 25 vorgesehen. Diese Verlängerung 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Verlängerung der Anschlussleitung 13 und damit bevorzugt als Verlängerung des Bügels 13' ausgebildet. Sie führt bevorzugt über den Verbindungs-, Befestigungs- und/oder Kontaktierungspunkt 27 hinaus, an welchem der für den höheren Frequenzbereich vorgesehene Strahler 17, d.h. somit die gesamte Strahleranordnung gegebenenfalls über einen Überbrückungsabschnitt an der elektrischen Anschlussleitung 13 bzw. dem Bügel 13' befestigt und gehalten ist.
  • Die Länge und Breite der Verlängerung 25 muss so dimensioniert sein, dass die Antenne insgesamt für den gewünschten höheren Frequenzbereich richtig abgestimmt ist. Diese Abstimmung kann in unterschiedlicher Weise erfolgen, wie sich nachfolgend ergibt.
  • In 2 ist auszugsweise in schematischer Draufsicht die Verlängerung 25 in ihrem über den Verbindungs- und/oder Befestigungspunkt und/oder Kontaktierungspunkt 27 hinaus verlängerten Bereich gezeigt. Daraus ist zu ersehen, dass diese Verlängerung im Prinzip drahtförmig gestaltet sein kann, auch wenn sie als eher steiferer, formstabiler und möglicherweise elastischer Bügel 13' ausgebildet ist.
  • Abgesehen von einer Verlängerung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 kann die Verlängerung 25 auch kürzer dimensioniert werden, wenn sie demgegenüber – wie es sich insbesondere aus der Draufsicht gemäß 3 ergibt – breiter dimensioniert wird als in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2.

Claims (7)

  1. Antenne für eine Empfangs- und/oder Sendeeinrichtung für Kraftfahrzeuge, mit folgenden Merkmalen, – es ist ein Antennenfuß (3) vorgesehen, – die Strahleranordnung (17, 21) umfasst zumindest einen ersten und einen zweiten Strahler (17, 21), – die erste Strahleranordnung (17) ist über eine Sperrspule (19) mit der zweiten Strahleranordnung (21) verbunden, wobei bei niedrigen Frequenzen die Sperrspule (19) öffnet und die erste und zweite Strahleranordnung (17, 19) als gemeinsame Strahleranordnung wirken, wohingegen bei höheren Frequenzen die Sperrspule (19) sperrt, – mit einer im Antennenfuß vorgesehenen Anschlussleitung, die zu einem Kontaktierungspunkt (27) am unteren Ende der ersten Strahleranordnung führt, und – mit einer weiteren Strahlereinrichtung für einen noch höheren Frequenzbereich, welche im Antennenfuß (3) vom Kontaktierungspunkt (27) ausgehend vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale: – die weitere Strahlereinrichtung ist in Seitenansicht der Antenne als über den Kontaktierungspunkt (27) hinausgehende Verlängerung (25) bezüglich der Anschlussleitung (13) ausgestaltet, und – die Verlängerung (25) ist Teil der Anschlussleitung (13).
  2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (25) mit ihrem freien Ende etwa senkrecht zur Axiallängserstreckung der ersten Strahleranordnung (17) angeordnet ist.
  3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (25) und die elektrische Zuführleitung (13) gegenüberliegend zu der Strahleranordnung (17) angeordnet sind.
  4. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (25) draht-, stab- oder plattenförmig gestaltet ist.
  5. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitung (13), nach Art eines Bügels (13') gebildet ist.
  6. Antenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (25) mit der Anschlussleitung (13) nach Art eines gemeinsamen Bügels (13') gestaltet ist.
  7. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitung (13) aus einem zumindest leicht-elastischen oder teil-elastischen Bügel (13') besteht, der in Richtung des ersten Strahlers (17) unter Vorspannung an dessen unterem Ende anliegt.
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