DE10304911B4 - Kombinationsantennenanordnung für mehrere Funkdienste für Fahrzeuge - Google Patents
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Abstract
Kombinationsantennenanordnung für mindestens zwei Funkdienste, von denen für den ersten Funkdienst (1) in einen ihm zugeordneten Frequenzbereich (6) eine für ihn vorgesehene erste Antenne (14), bestehend aus ersten Leiterteilen (20), gestaltet ist und für den mindestens einen weiteren Funkdienst (2) in einem ihm zugeordneten weiteren Frequenzbereich (9) eine weitere Antenne (15), bestehend aus weiteren Leiterteilen (3), vorhanden ist, welche nur für die Funktion des weiteren Funkdienstes (2) vorgesehen ist und diese Leiterteile (3) mit den dem ersten Funkdienst (1) zugeordneten ersten Leiterteilen (20) in Strahlungskopplung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass, zur Reduzierung der Beeinflussung des Richtdiagramms der ersten Antenne (14) die weiteren Leiterteile (3) durch Unterbrechungsstellen (10) in Segmente (4) unterteilt sind, deren größte Abmessung (5) jeweils kleiner gewählt ist als 3/8 der Wellenlänge λ für den Frequenzbereich (6) dieses ersten Funkdienstes (1) und die Unterbrechungsstellen (10) durch verlustarme frequenzabhängige Reaktanzschaltungen (8) überbrückt sind, welche im Frequenzbereich (6) des ersten Funkdienstes (1) eine hochohmige Impedanz (7) und im Frequenzbereich (9) des weiteren Funkdienstes (2) eine für den betroffenen weiteren Frequenzbereich (9) niederohmige Impedanz (7) besitzen.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kombinationsantennenanordnung für mindestens zwei Funkdienste für Fahrzeuge, von denen für den ersten Funkdienst in einem ihm zugeordneten Frequenzbereich an einer für ihn vorgesehenen Antennenanschlussstelle ein eng toleriertes Richtdiagramm gestaltet ist.
- Aufgrund der knappen Bauraume besteht bei Fahrzeugantennen die wesentliche Anforderung nach Kleinheit und insbesondere danach, den Grundriss der Antenne zu minimieren. In der
EP 0 837 521 B1 ist eine kombinierte Antennenform beschrieben, für die als Anwendungsbeispiel die Telefondienste des GSM-900 und des GSM-1800-Systems (Mobilfunksysteme des D-Netz und E-Netz) sowie das in den USA eingesetzte AMPS-System genannt sind. Neben diesen Telefondiensten soll ein Satellitenfunkdienst ermöglicht sein, wie z. B. das Global Positioning System (GPS) oder ein in Planung befindlicher bidirektionaler Satellitenfunkdienst mit niedrig fliegenden Satelliten (Leos). - Insbesondere für Satellitenfunkdienste als erstem Funkdienst
1 ist die Kombination von Satellitenantennen und Antennen für andere Funkdienste2 auf engem Raum aufgrund der Strahlungskopplung zwischen den Antennen und der damit verbundenen Verformung des Richtdiagramms der Satellitenantenne problematisch. Dies ist insbesondere durch das knapp bemessene Link-Budget begründet, welches bei drastischer Verformung des Richtdiagramms zum Abriss der Funkverbindung führen kann. Zum Beispiel wird für Satellitenantennen nach dem Standard des Satellitenrundfunks SDARS im Elevationswinkelbereich z. B. zwischen 25 bzw. 30 Grad und 60 bzw. 90 Grad ein Antennengewinn je nach Betreiber von konstant z. B. 2 dBi bzw. z. B. 3 dBi für zirkulare Polarisation streng gefordert. Diese Forderung besteht für eine auf einer im Zentrum einer ebenen leitenden Grundplatte aufgebauten Antenne. Diese Forderung ist nur dann einzuhalten, wenn die Abweichung von der idealen Strahlungscharakteristik in keinem Raumwinkel nicht mehr als ca 0,5 dB beträgt. - Somit ist das Richtdiagramm insbesondere im Hinblick von dem auf Fahrzeugen für Antennen bekannten Maßstab extrem eng toleriert. In der
DE 101 63 793 A1 ist z. B. die Bauform einer Antenne angegeben, welche die Einhaltung des eng tolerierten Richtdiagramms ermöglicht. Mit Antennen dieser Bauform lässt sich der im Bereich des Zenitwinkels geforderte Antennengewinn im allgemeinen problemfrei realisieren. Bei dieser Antenne ist der Empfang terrestrisch ausgestrahlter Signale nach dem SDARS-Standard mit einer Monopolantenne kombiniert, wodurch sich eine für die Anwendung auf Fahrzeugen vorteilhafte kleine Bauform der für den ersten Funkdienst1 kombinierten Antenne ergibt. Eine enge Toleranzforderung ist entsprechend für den Aufbau auf einem Fahrzeug weitgehend aufrecht zu erhalten. - In der
EP 0 989 629 A1 ist eine Kombination von Antennen beschrieben, welche einer derartigen Kombinationsantenne am nächsten kommt. Hierbei sind eine Satellitenantenne als Patch-Antenne für das GPS- System und eine Telefonantenne als vertikale Stabantenne mit Dachkapazität auf engem Raum angeordnet. Diese Kombinationsantennen besitzt den Nachteil, dass das Richtdiagramm der Satellitenantenne durch die Strahlungskopplung mit der Telefonantenne stark beeinträchtigt ist, so dass sie für einen Satellitenfunkdienst, bei welchem für die Satellitenantenne ein omnidirektionales und in der Elevation streng einzuhaltendes Richtdiagramm vorgegeben ist, nicht geeignet ist. - In der
JP 55-0 13 524A - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, Maßnahmen für die Gestaltung von im Nahfeld einer ersten Antenne für einen ersten Funkdienst angebrachten weiteren Antenne für einen weiteren Funkdienst anzugeben, welche die durch Strahlungskopplung mit der weiteren Antenne bedingte Verformung des Antennenrichtdiagramms der Antenne für den ersten Funkdienst reduziert.
- Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kombinationsantennenanordnung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 sowie der Unteransprüche gelöst.
- Der große Vorteil von erfindungsgemäßen Antennenanordnungen besteht in der Möglichkeit, Kombinationsantennen für mehrere Funkdienste für Fahrzeuge auf extrem kleinen Raum konzentrieren zu können, ohne dabei für den ersten Funkdienst mit besonders harten Forderungen bezüglich der Einhaltung eines Soll-Richtdiagramms unzulässige Diagrammverformungen in Kauf nehmen zu müssen.
- So ist es z. B. möglich, durch eine erfindungsgemäße Antennenanordnung in einem Gehäuse mit den Abmessungen von etwa 12 mal 5 cm (entsprechend nur etwa 1λ mal 0.4λ, bezogen auf die Wellenlänge des SDARS-Dienstes) eine hochpräzise Antenne für SDARS (erster Funkdienst
1 ) mit 2 Kombinationsantennen für AMPS und PCS-Funktelefon (weitere Funkdienste2 ) zu kombinieren, wobei die Antennen für diese weiteren Funkdienste nur einen Abstand von etwa 0.3λ, bezogen auf die Wellenlänge des SDARS-Dienstes, zum Zentrum der SDARS-Antenne aufweisen und außerdem noch eine Patchantenne für GPS ins Gehäuse integriert ist. Dieser Abstand von nur 0.3λ ist möglich, indem für die Höhe der Telefonstrahler nur 5 cm gewählt wurden und diese zweifach unterteilt wurden, wobei der maximale Abstand zwischen zwei Unterbrechungsstellen nur 2 cm entsprechend 0.16 λ, bezogen auf die Wellenlänge des SDARS-Dienstes, beträgt. - Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen dargestellt und beschrieben. Es zeigen:
-
1 : a) Kombinationsantennenanordnung mit einer ersten Antenne14 für den ersten Funkdienst und mit einer in Strahlungskopplung stehenden Antenne15 für einen weiteren Funkdienst
b) Detail der Unterbrechungsstelle
c) Typischer Impedanz- bzw. Reaktanzverlauf der Reaktanzschaltung8 -
2 : a) Auswirkung der Strahlungskopplung auf das Horizontaldiagramm des ersten Funkdienstes1 , wenn die Antenne15 für den weiteren Funkdienst aus zwei übereinander angeordneten Antennenteilen von je λ/2, bezogen auf die Wellenlänge des ersten Funkdienstes, besteht, und der Abstand d zwischen den Antennen verändert wird.
b) Wie2a , aber mit erfindungsgemäßen Unterteilungen der Antenne15 im Abstand von 3λ/8, bezogen auf die Wellenlänge des ersten Funkdienstes
c) Wie2a , aber mit erfindungsgemäßen Unterteilungen der Antenne15 im Abstand von λ/4, bezogen auf die Wellenlänge des ersten Funkdienstes
d) Wie2a , aber mit erfindungsgemäßen Unterteilungen der Antenne15 im Abstand von λ/8, bezogen auf die Wellenlänge des ersten Funkdienstes
e) Horizontaldiagramm der Antenne14 des ersten Funkdienstes1 , wenn keine in Strahlungskopplung stehenden Leiterteile3 vorhanden sind. Dieses ideale Kreisdiagramm ist demzufolge das Bezugsdiagramm, an dem Veränderungen durch in Strahlungskopplung stehende Leiterteile3 zu bewerten sind
f) Horizontaldiagramm der Antenne14 wie in2e , wenn entsprechend2a Leiterteile von je λ/2, bezogen auf die Wellenlänge des ersten Funkdienstes, vorhanden sind. Der Abstand d/λ ist in2f zu 0.5 gewählt
g) Horizontaldiagramm der Antenne14 wie in2e , wenn entsprechend2c Leiterteile von je λ/4, bezogen auf die Wellenlänge des ersten Funkdienstes, vorhanden sind. Der Abstand d/λ ist in2f zu 0.5 gewählt. Die Veränderung des Diagramms ist im Vergleich zu2e bereits sichtbar, die Veränderungen sind jedoch wesentlich geringer als bei2f -
3 : a) Erfindungsgemäße Ausführungsformen linearer Leiterteile17 mit Unterbrechungsstellen10 und zwischengeschalteten Reaktanzschaltungen8 , hier als Parallelresonanzkreise16 realisiert
b) Erfindungsgemäße Ausführungsformen flächiger Leiterteile18 mit Unterbrechungsstellen und zwischengeschalteten Reaktanzschaltungen8 , hier als Parallelresonanzkreise realisier
c) Detail einer Realisierungsmöglichkeit der Parallelresonanzkreise16 in gedruckter Technik zur kostengünstigen und präzisen Herstellung der Reaktanzschaltungen8 -
4 : Beispiel einer erfindungsgemäßen Kombinationsantennenanordnung mit einer flächigen Antenne15 für den weiteren Funkdienst2 -
5 : Beispiel einer erfindungsgemäßen Kombinationsantennenanordnung mit zwei weiteren linearen Antennen mit Monopolcharakter -
6 : a) Erforderliche Reaktanzverläufe X(f) und Realisierungsmöglichkeiten aus Schaltungen aus Blindelementen für den Fall, dass der erste Funkdienst1 frequenzmäßig oberhalb des weiteren Funkdienstes2 liegt
b) Erforderliche Reaktanzverläufe X(f) und Realisierungsmöglichkeiten aus Schaltungen aus Blindelementen für den Fall, dass der erste Funkdienst1 frequenzmäßig unterhalb des weiteren Funkdienstes2 liegt
c) Erforderliche Reaktanzverläufe X(f) und Realisierungsmöglichkeiten aus Schaltungen aus Blindelementen für den Fall, dass der erste Funkdienst1 frequenzmäßig zwischen zwei weiteren Funkdiensten2 liegt
d) Erforderliche Reaktanzverläufe X(f) und Realisierungsmöglichkeiten aus Schaltungen aus Blindelementen für den Fall, dass der erste Funkdienst1 frequenzmäßig oberhalb der beiden weiteren Funkdienste2 liegt
e) Erforderliche Reaktanzverläufe X(f) und Realisierungsmöglichkeiten aus Schaltungen aus Blindelementen für den Fall, dass der erste Funkdienst1 frequenzmäßig unterhalb der beiden weiteren Funkdienste2 liegt -
7 : a) Beispiel einer erfindungsgemäßen Kombinationsantennenanordnung mit einer weiteren linearen Antenne15 mit Monopolcharakter
b) Verlauf der Impedanzen bzw. Reaktanzen X1(f) und X2(f)
c) Resultierender typischer Verlauf der Fußpunktsimpedanz Z(f) der Antenne15 -
8 : a) Erfindungsgemäße Kombinationsantennenanordnung mit rotationssymmetrischer SDARS-Antenne14 und kombiniertem linearen Monopol15 längs der Symmetrielinie sowie einer Dachkapazität, die radial unterbrochen ist
b) Erfindungsgemäße Kombinationsantennenanordnung mit rotationssymmetrischer SDARS-Antenne14 und kombiniertem linearen Monopol15 längs der Symmetrielinie sowie einer Dachkapazität mit einer radialen Unterbrechungsstelle
c) Erfindungsgemäße Kombinationsantennenanordnung mit rotationssymmetrischer SDARS-Antenne14 und kombiniertem linearen Monopol15 längs der Symmetrielinie und zwei Unterbrechungsstellen
d) Erfindungsgemäße Kombinationsantennenanordnung ähnlich8c , aber mit Dachkapazität -
9 : Erfindungsgemäße Kombinationsantennenanordnung mit einer weiteren stabförmigen Antenne15 für den AM/FM-Empfang - Anhand der
1 u.2 wird im Folgenden die Problematik beschrieben und die Vorteile der Erfindung werden angegeben. Am Beispiel der in1a dargestellten ersten Antenne14 , bestehend aus ersten Leiterteilen20 , in Form einer λ/4-Antenne für den ersten Funkdienst1 soll die Auswirkung der Strahlungskopplung mit einer weitere Antenne15 für einen weiteren Funkdienst2 auf das Richtdiagramm der ersten Antenne14 des ersten Funkdienstes1 an deren Antennenanschlussstelle22 in Abhängigkeit von der Unterteilung der Leiterteile3 der weiteren Antenne15 erläutert werden. - Zur Verringerung der Strahlungskopplung werden Segmente
4 durch Einführung von Unterbrechungsstellen10 gestaltet. In2a bis d sind die aufgrund der Präsenz der weiteren Antenne15 erfolgte Diagrammverformung der Antenne14 in dB dargestellt.2a zeigt dabei den maximalen Einfluss einer insgesamt λ-langen Antenne, welche in zwei λ/2-lange Segmente4 unterteilt ist. Für die Anwendung im Fahrzeug sind für den Fall einer SDARS-Antenne Abstände von 0,5 < d/λ < 3 von Interesse. Die damit einhergehenden Abweichungen zwischen +3,5 dB und –6,5 dB für d/λ = 0.5 6 dB bzw. +1,5 dB und –2,5 dB für d/λ = 3 sind für eine Anwendung einer eng tolerierten Antenne für den ersten Funkdienst1 vollkommen ungeeignet. - Es ist das Verdienst und der große damit einhergehende Vorteil bei der vorliegenden Erfindung, für eine Unterteilung eine maximale Segmentlänge
5 von 3λ/8, wie in2b , zuzulassen, wodurch die entsprechende Verformung auf den Bereich zwischen +/–1,5 dB (d/λ = 0.5) und +/–0,8 dB (d/λ = 3) verkleinert ist. Mit wachsendem Aufwand an Unterteilungen, d. h. mit kürzer werdender Segmentlänge5 nimmt die Verformung des Richtdiagramms nennenswert ab. Dies geht aus den1c und1d hervor, womit bei einer Segmentlänge von λ/4 die entsprechende Verformung auf den Bereich zwischen +/–0,5 dB bzw. +/–0,2 dB bzw. bei einer Segmentlänge von λ/8 auf maximal +/–0,2 dB verkleinert ist. Die Lehre für die vorliegende Erfindung besteht somit darin, die Segmentlänge5 hinreichend klein zu wählen und für den Einsatz der weiteren Antenne15 für die weiteren Funkdienste2 die Unterbrechungsstellen10 , wie in1b dargestellt, durch Reaktanzschaltungen8 zu überbrücken, dergestalt, dass die zwischen den Unterbrechungsstellen10 wirksame Impedanz hinreichend groß ist. - Die
2e , f und g zeigen die typischen Auswirkung auf Richtdiagramme der Antenne14 für den ersten Funkdienst1 . In allen drei Fällen sind die besonders empfindlich reagierenden Horizontaldiagramme für vertikale Polarisation dargestellt und die Antennen sind auf einer unendlich ausgedehnten leiten Fläche angeordnet.2e gibt das kreisrunde winkelunabhängige Diagramm der Antenne14 bei Abwesenheit von Leiterteilen3 der weiteren Funkdienste wieder. Dieses Diagramm ist demzufolge das Bezugsdiagramm für die Abweichungen, die sich bei Anwesenheit von Leiterteilen3 der weiteren Funkdienste ergeben. -
2f bezieht sich auf die Kombinationsantennenanordnung nach2a , also für eine nicht erfindungsgemäßer Ausführung der weiteren Antenne15 , für einen Abstand d/λ = 0,5. Die Diagrammverformung ist zweifelsfrei unzulässig groß. Im Gegensatz dazu weist das Diagramm nach2g nur vergleichsweise geringe Veränderungen gegenüber2e auf.2g bezieht sich auf die erfindungsgemäße Anordnung nach2c und gilt wieder für einen Abstand d/λ = 0,5. Entsprechend der Lehre der Erfindung können die Einflüsse weiter reduziert werden, wenn entweder bei gleich bleibender Unterteilung der Leiterteile3 der Abstand d/λ vergrößert wird oder indem die weitere Antenne15 häufiger unterteilt wird, also durch eine Verkleinerung der maximalen Abmessungen5 der Segmente4 . - Im allgemeinsten Fall ist für die Reaktanzschaltungen
8 gefordert, dass der Frequenzverlauf der Reaktanzschaltungen8 wie in1c gestaltet ist und eine Polstelle im Frequenzbereich6 des ersten Funkdienstes1 besitzt und über die Frequenzbandbreite13 des Bereichs betragsmäßig hinreichend groß ist und die Reaktanz X in den Frequenzbereichen9 der weiteren Funkdienste2 hinreichend klein ist. Für die erforderlichen Werte für die Reaktanz8 innerhalb des Frequenzbereichs6 zeigt sich, dass z. B. für in λ/4 lange Segmente unterteilte Leiterteile3 des weiteren Funkdienstes Betragswerte von etwa 1 kΩ nicht unterschritten werden dürfen, wobei auch die kapazitiven Effekte zwischen zwei benachbarten Segmenten mit berücksichtigt werden müssen. - In
3b sind die Segmente der erfindungsgemäßen weiteren Antenne15 flächig gestaltet und deren maximale Abmessung5 ebenso kleiner als 3λ/8 zu wählen. Hierbei sind die Breiten11 der Unterbrechungsstellen10 im Vergleich zur maximalen Abmessung5 klein zu wählen und die Reaktanzschaltungen8 sind derart zu gestalten, dass die zwischen den Unterbrechungsstellen10 wirksamen Impedanzen7 im Frequenzbereich6 des ersten Funkdienstes im Wesentlichen das Frequenzverhalten eines Parallelresonanzkreises16 besitzen. Die Gestaltung solcher flächigen Segmente kann vorzugsweise in gedruckter Schaltung unter Einbeziehung der Parallelresonanzkreise16 , wie durch die Struktur in3c , realisiert werden. -
3c zeigt daher eine besonders preisgünstig, zuverlässig und mit geringen Fertigungsstreuungen herstellbare gedruckte Ausführung eines Parallelresonanzkreises16 für eine erfindungsgemäße Kombinationsantennenanordnung.3a zeigt eine elektrisch gleichwertige Annäherung an die Gesamtfläche nach3b durch lineare Strukturen17 . - In
4 ist eine weitere Antenne15 für einen weiteren Funkdienst2 im Nahfeld einer ersten Antenne14 für einen ersten Funkdienst1 mit eng toleriertem Antennenrichtdiagramm platziert. Als Beispiel ist im Bild eine erste Antenne14 als eine Antenne dargestellt, wie sie in derDE 101 08 910 angegeben ist. Als weitere Antenne15 ist eine Antenne, wie sie als Inverted-F bekannt ist, dargestellt. Zur Einhaltung der strengen Toleranzvorschriften des Richtdiagramms für die erste Antenne14 sind die flächigen Elemente der weiteren Antenne15 nach den im Zusammenhang mit der3b angegebenen Regeln unterteilt. - In
5 ist die Situation einer ersten Antenne14 in Verbindung mit in deren Nahfeld angebrachten, als lineare Antennen ausgeführten weiteren Antennen15 dargestellt. Die weiteren Antennen15 sind für Funkdienste wie AMPS, GSM 900, PCS, GSM 1800 bzw. UMTS vorgesehen. Mit einer Satellitenrundfunkantenne als erste Antenne14 ist das Richtdiagramm dieser Antenne durch die Präsenz der weiteren Antenne15 ohne die vorgeschlagenen Maßnahmen nicht tolerierbar. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind deshalb Parallelresonanzkreise16 in die als Monopole ausgeführten weiteren Antennen15 eingebracht. Um Resonanzströme in den Leiterteilen der weiteren Antennen15 zu vermeiden, sind auch die Anschlüsse an diese durch die im unteren Teil der Strahler angebrachten Parallelresonanzkreise16 abgetrennt. - In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Reaktanzschaltung
8 jeweils derart gestaltet, dass sie bei einer Frequenz f2 im Frequenzbereich9 eines weiteren Funkdienstes2 eine Nullstelle und im Frequenzbereich6 des ersten Funkdienstes1 einen Pol besitzen, so dass über die Frequenzbandbreite21 eines weiteren Funkdienstes2 eine hinreichend niederohmige Impedanz7 und über die Frequenzbandbreite13 des ersten Funkdienstes1 eine hinreichend hochohmige Impedanz gegeben ist. - In
6a sind zwei mögliche Realisierungsformen von Reaktanzschaltungen angegeben für den Fall, dass der Frequenzbereich6 des ersten Funkdienstes1 in der Frequenz höher liegt als der Frequenzbereich9 des weiteren Funkdienstes2 . In6b sind entsprechende Realisierungsformen für die Reaktanzschaltungen8 angegeben für den Fall, dass der Frequenzbereich9 höher liegt als der Frequenzbereich6 . - In
6c sind Realisierungsformen für Reaktanzschaltungen8 angegeben, wenn weitere Funkdienste2 vorhanden sind, wobei der Frequenzbereich6 des ersten Funkdienstes in seiner Frequenz zwischen den beiden Frequenzbereichen der weiteren Funkdienste2 liegt.6d zeigt schließlich Realisierungsformen für die Reaktanzschaltungen8 , wenn zwei Frequenzbereiche9 der weiteren Funkdienste2 gegeben sind, welche in der Frequenz niedriger oder, wie in6e , in der Frequenz höher liegen als der Frequenzbereich6 des ersten Funkdienstes1 . - In
7a ist eine lineare Antenne für die Telefonfunkdienste AMPS und PCS im Nahfeld einer Antenne nach dem SDARS-Standard platziert. Die Unterbrechungsstellen10 der weiteren Antenne15 sind mit jeweils einem Parallelresonanzkreis16 beschaltet, deren Blindwiderstandsverläufe in Abhängigkeit von der Frequenz in7b dargestellt sind. Bei der Frequenz f1 im Frequenzbereich6 des ersten Funkdienstes1 bildet die Impedanz X1(f) am unteren Ende des Monopols einen Pol und ist über die Frequenzbandbreite13 des ersten Funkdienstes1 hinreichend hochohmig, um das Richtdiagramm der ersten Antenne14 praktisch nicht zu beeinträchtigen, ist jedoch derart gewählt, dass sie in den angegebenen Frequenzbereichen von PCS und AMPS hinreichend niedrig ist. Auf ähnliche Weise ist die Reaktanz X2(f) an der Unterbrechungsstellen10 im oberen Drittel der weiteren Antenne15 gestaltet und bewirkt aufgrund ihrer Hochohmigkeit eine Abschaltung des oberen Teils im Frequenzbereich PCS bei voller Wirksamkeit im Frequenzbereich von AMPS. Der in7c dargestellte Impedanzverlauf Z(f) im Fußpunkt der weiteren Antenne15 zeigt die erreichte Anpassung in beiden Telefonfunkdiensten. - In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Kombinationsantennenanordnung als eine erste Antenne
14 für den Satellitenrundfunkempfang nach dem SDARS-Standard als ersten Funkdienst1 und für weitere Antennen15 nach dem AMPS-, und PCS-Standard als weitere Funkdienste2a und2b gestaltet. Hierbei ist die erste Antenne14 nach dem SDARS-Standard als eine Antenne auf einer im Wesentlichen horizontalen leitenden Fläche in Bezug auf ihre senkrechte Mittellinie rotationssymmetrisch gestaltet. Wie in derDE 101 08 910 beschrieben, ist in ihrer Mittellinie ein vertikaler kombinierter Monopol für den AMPS-Standard und den PCS-Standard eingebracht. Dieser wird in geeignet gewählten Unterbrechungsstellen10 , wie in8c oder8d , mit einer geeigneten Reaktanzschaltung8 beschaltet. In8a ,8b sowie8d ist der Monopol mit einer Dachkapazität belastet, welche zur Vermeidung von Verformungen des Richtdiagramms für den SDARS-Dienst mit radialen Unterbrechungsstellen10 in8a für kleine Durchmesser der kreisrunden Dachplatte versehen ist und in8b zusätzlich kreisrunde Unterbrechungsstellen10 mit Reaktanzschaltungen8 eingebracht sind. - In einer weiteren vorteilhaften Anwendung der Erfindung ist im Nahfeld der ersten Antenne
14 für den ersten Funkdienst1 , z. B. einer SDARS-Antenne, wie in9 eine auf einen stabförmigen Kunststoffträger angebrachte AM/FM-Antenne gestaltet. Die Länge einer derartigen Antenne ist in der Regel zwischen 0,4 m und 0,9 m gewählt. In Anwendung der Erfindung ist die AM/FM-Monopolantenne aus einem im Wesentlichen drahtförmigen Leiter25 gebildet. Um die Hochohmigkeit der Antenne für den Frequenzbereich6 des ersten Funkdienstes1 herzustellen, wird dieser in den notwendigen Abstanden in vorteilhafter Weise mit Spulen24 versehen. Diese können aus demselben Draht durch enges Wickeln bzw. durch eine Mäanderstruktur gestaltet werden derart, dass die dadurch entstandene Wicklungskapazität mit der Spule einen Parallelresonanzkreis16 bildet. In einer weiteren möglichen Ausbildung ist der Draht als eine im Wesentlichen über die Länge des stabförmigen Kunststoffträgers26 kontinuierlich gewickelte Drahtspule ausgeführt, welche eine für den Frequenzbereich6 des ersten Funkdienstes1 hinreichend hochohmige Struktur bildet.
Claims (13)
- Kombinationsantennenanordnung für mindestens zwei Funkdienste, von denen für den ersten Funkdienst (
1 ) in einen ihm zugeordneten Frequenzbereich (6 ) eine für ihn vorgesehene erste Antenne (14 ), bestehend aus ersten Leiterteilen (20 ), gestaltet ist und für den mindestens einen weiteren Funkdienst (2 ) in einem ihm zugeordneten weiteren Frequenzbereich (9 ) eine weitere Antenne (15 ), bestehend aus weiteren Leiterteilen (3 ), vorhanden ist, welche nur für die Funktion des weiteren Funkdienstes (2 ) vorgesehen ist und diese Leiterteile (3 ) mit den dem ersten Funkdienst (1 ) zugeordneten ersten Leiterteilen (20 ) in Strahlungskopplung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass, zur Reduzierung der Beeinflussung des Richtdiagramms der ersten Antenne (14 ) die weiteren Leiterteile (3 ) durch Unterbrechungsstellen (10 ) in Segmente (4 ) unterteilt sind, deren größte Abmessung (5 ) jeweils kleiner gewählt ist als 3/8 der Wellenlänge λ für den Frequenzbereich (6 ) dieses ersten Funkdienstes (1 ) und die Unterbrechungsstellen (10 ) durch verlustarme frequenzabhängige Reaktanzschaltungen (8 ) überbrückt sind, welche im Frequenzbereich (6 ) des ersten Funkdienstes (1 ) eine hochohmige Impedanz (7 ) und im Frequenzbereich (9 ) des weiteren Funkdienstes (2 ) eine für den betroffenen weiteren Frequenzbereich (9 ) niederohmige Impedanz (7 ) besitzen. - Kombinationsantennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass dass die größte Abmessung (
5 ) der Segmente (4 ) jeweils klein gewählt ist, so dass die Beeinflussung des Richtdiagramms der ersten Antenne (14 ) für den ersten Funkdienst (1 ) durch die Strahlungskopplung mit der weiteren Antenne (15 ) vernachlässigbar ist. - Kombinationsantennenanordnung einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Leiterteile (
3 ) lineare Teile der Kombinationsantennenanordnung sind, die Breite (11 ) der Unterbrechungsstellen (10 ) jeweils klein gewählt ist im Vergleich zur größten Abmessung (5 ) des jeweiligen Segmentes (4 ) und die Reaktanzschaltungen (8 ) derart gestaltet sind, dass ihre Impedanz (7 ) im Frequenzbereich (6 ) des ersten Funkdienstes (1 ) das Frequenzverhalten eines Parallelresonanzkreises (16 ) besitzt. - Kombinationsantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Leiterteile (
3 ) flächige Teile der Kombinationsantennenanordnung sind, die Breite (11 ) der Unterbrechungsstellen (10 ) klein jeweils gewählt ist im Vergleich zur größten Abmessung (5 ) des jeweiligen Segmentes (4 ) und die Reaktanzschaltungen (8 ) derart gestaltet sind, dass die zwischen den Unterbrechungsstellen (10 ) wirksame Impedanz (7 ) im Frequenzbereich (6 ) des ersten Funkdienstes (1 ) das Frequenzverhalten eines Parallelresonanzkreises (16 ) besitzt. - Kombinationsantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für einen ersten Funkdienst (
1 ) mit der Frequenzbandbreite (13 ) und mehreren weiteren Funkdiensten (2 ), dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Funkdienst (1 ) mit der Frequenzbandbreite (13 ) eine erste Antenne (14 ) vorhanden ist, in deren Nahfeld eine oder mehrere weitere lineare Antennen (15 ) mit Monopolcharakter für die weiteren Funkdienste (2 ) angeordnet sind und die Reaktanzschaltungen (8 ) als Parallelresonanzkreise (16 ) ausgeführt sind, deren Resonanzfrequenz jeweils etwa auf die Mittenfrequenz des Frequenzbereichs (6 ) des ersten Funkdienstes (1 ) abgestimmt sind und deren Blindelemente so gewählt sind, dass die zwischen den Unterbrechungsstellen (10 ) wirksame Impedanz (7 ) jeweils über die Frequenzbandbreite (13 ) des ersten Funkdienstes (1 ) groß ist, sodass die Beeinflussung des Richtdiagramms der ersten Antenne (14 ) durch die Strahlungskopplung mit der weiteren Antennen (15 ) vernachlässigbar ist. - Kombinationsantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für einen ersten Funkdienst (
1 ) mit der Frequenzbandbreite (13 ) und mindestens einem weiteren Funkdienst (2 ), dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Funkdienst (1 ) mit der Frequenzbandbreite (13 ) eine räumlich stehende erste Antenne (14 ), bestehend aus ersten elektrisch leitenden Leiterteilen (20 ), vorhanden ist, in deren Nahfeld weitere elektrisch leitende Leiterteile (3 ) mit Unterbrechungsstellen (10 ) und Reaktanzschaltungen (8 ) als Bestandteile mindestens einer linearen weiteren Antenne (15 ) mit Monopolcharakter für den mindestens einen weiteren Funkdienst (2 ) angeordnet sind und die Reaktanzschaltungen (8 ) als Parallelresonanzkreise (16 ) ausgeführt sind, deren Resonanzfrequenz etwa auf die Mittenfrequenz des Frequenzbereichs (6 ) des ersten Funkdienstes (1 ) abgestimmt sind und deren Blindelemente so gewählt sind, dass die zwischen den Unterbrechungsstellen (10 ) wirksame Impedanz (7 ) jeweils zur Sperrung von Signalen über die Frequenzbandbreite (13 ) groß ist sodass die Beeinflussung des Richtdiagramms der ersten Antenne (14 ) für den ersten Funkdienst (1 ) durch die Strahlungskopplung mit der weiteren Antenne (15 ) vernachlässigbar ist. - Kombinationsantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für einen ersten Funkdienst (
1 ) im ersten Frequenzbereich (6 ) und einen weiteren Funkdienst (2 ) mit dem weiteren Frequenzbereich (9 ) und der Mittenfrequenz f2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktanzschaltung (8 ) aus 3 Blindelmenten besteht und der Blindwiderstand der Reaktanzschaltung (8 ) im Frequenzbereich (6 ) des ersten Funkdienstes (1 ) einen Pol und im Frequenzbereich (9 ) des weiteren Funkdienstes (2 ) eine Nullstelle besitzt und der Blindwiderstand im ersten Frequenzbereich (6 ) zur Sperrung von Signalen des ersten Funkdienstes (1 ) betragsmäßig groß und im weiteren Frequenzbereich (9 ) zum Durchlass von Signalen des weiteren Funkdienstes (2 ) betragsmäßig klein ist. - Kombinationsantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für einen ersten Funkdienst (
1 ) im ersten Frequenzbereich (6 ) mit der Mittenfrequenz f1 und einem ersten weiteren und einem zweiten weiteren Funkdienst (2a ,2b ) mit einem ersten weiteren und einem zweiten weiteren Frequenzbereich (9a ,9b ) und den Mittenfrequenzen f2a, f2b und der Maßgabe, dass gilt: f2a < f1 < f2b, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktanzschaltung (8 ) aus 4 Blindelmenten gestaltet ist und der Blindwiderstand der Reaktanzschaltung (8 ) im Frequenzbereich (6 ) des ersten Funkdienstes (1 ) einen Pol und in den Frequenzbereichen (9a ,9b ) der beiden weiteren Funkdienste (2a ,2b ) jeweils eine Nullstelle besitzt und der Blindwiderstand zur Sperrung von Signalen im Frequenzbereich (6 ) des ersten Funkdienstes (1 ) betragsmäßig groß und zum Durchlass von Signalen in den Frequenzbereichen (9a ,9b ) der beiden weiteren Funkdienste (2a ,2b ) klein ist. - Kombinationsantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für einen ersten Funkdienst (
1 ) im ersten Frequenzbereich (6 ) und der Mittenfrequenz f1 und einem ersten weiteren und einem zweiten weiteren Funkdienst (2a ,2b ) mit dem ersten Frequenzbereich (9a ) des ersten weiteren Funkdienstes (2a ) und dem zweiten Frequenzbereich (9b ) des zweiten weiteren Funkdienstes (2b ) und den Mittenfrequenzen f2a, f2b und der Maßgabe, dass f2a und f2b beide größer oder beide kleiner sind als f1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktanzschaltung (8 ) aus 5 Blindelementen gestaltet ist und der Blindwiderstand der Reaktanzschaltung (8 ) im ersten Frequenzbereich (6 ) des ersten Funkdienstes (1 ) einen Pol und in den weiteren Frequenzbereichen (9a ,9b ) der weiteren Funkdienste (2a ,2b ) jeweils eine Nullstelle besitzt und zwischen dem ersten und dem zweiten weiteren Frequenzbereich (9a ,9b ) des ersten weiteren und des zweiten weiteren Funkdienstes (2a ,2b ) eine Polstelle gestaltet ist und bewirkt durch deren Frequenzlage der Blindwiderstand der Reaktanzschaltung (8 ) zur Sperrung von Signalen im Frequenzbereich (6 ) des ersten Funkdienstes (1 ) betragsmäßig groß und zum Durchlass von Signalen in den Frequenzbereichen (9a ,9b ) der weiteren Funkdienste (2a ,2b ) klein ist. - Kombinationsantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für eine erste Antenne (
14 ) für den Satellitenrundfunkempfang nach dem SDARS-Standard als erstem Funkdienst (1 ) in deren Nahfeld weitere elektrisch leitende Leiterteile (3 ) für weitere Antennen (15 ) nach dem AMPS,- und PCS-Standard als einem ersten weiteren und einem zweiten weiteren Funkdienst (2a ,2b ) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Leiterteile (3 ) für den ersten weiteren und den zweiten weiteren Funkdienst (2a ,2b ) als kombinierte weitere Antenne (15 ) mit dem Charakter eines vertikalen, am unteren Ende gespeisten Monopols mit Dachkapazität über leitender Fläche gestaltet sind, in welchem zwei Unterbrechungsstellen (10 ) vorhanden sind, von denen die erste in der Nähe des unteren Endes des Monopols und die zweite in etwa 2/3 der Höhe des Monopols gebildet ist und die Reaktanzschaltung (8 ) an beiden Unterbrechungsstellen (10 ) als Parallelresonanzkreis (16 ) mit einer Resonanzfrequenz etwa bei der Mittenfrequenz f1 des ersten Frequenzbereichs (6 ) des ersten Funkdienstes (1 ) ausgeführt ist und die Induktivität des Parallelresonanzkreises (16 ) an der unteren Unterbrechungsstelle (10 ) für den Frequenzbereich des ersten weiteren Funkdienstes (2a ) im AMPS-Frequenzbereich kleiner gewählt ist als die Induktivität des Parallelresonanzkreises an der oberen Unterbrechungsstelle (10 ) und der obere Teil der Antenne im niedrigeren AMPS-Frequenzbereich wirksam ist, jedoch im höher frequenten PCS-Bereich wirkungslos ist. - Kombinationsantennenanordnung einem der Ansprüche 1 bis 10 für eine erste Antenne (
14 ) für den Satellitenrundfunkempfang nach dem SDARS-Standard als ersten Funkdienst (1 ) und für weitere Antennen (15 ) nach dem AMPS,- und PCS-Standard als weitere Funkdienste (2a ,2b ) dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Leiterteile (3 ) eine erste Antenne (14 ) nach dem SDARS-Standard als ersten Funkdienst (1 ) auf einer horizontalen leitenden Fläche in Bezug auf ihre senkrechte Mittellinie rotationssymmetrisch bilden und in dieser Mittellinie ein vertikaler kombinierter Monopol, bestehend aus weiteren Leiterteilen (3 ) für den AMPS-Standard als einen ersten weiteren Funkdienst (2a ) und den PCS-Standard als einen zweiten weiteren Funkdienst (2b ) gestaltet ist und in den Monopol Unterbrechungsstellen (10 ) mit Reaktanzschaltungen (8 ) eingebracht sind. - Kombinationsantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Monopol mit Dachkapazität ausgebildet ist und in der Nähe des oberen Endes des Monopols eine Unterbrechungsstelle (
10 ) mit einer Reaktanzschaltung (8 ) zur frequenzselektiven Sperrung von Signalen im SDARS-Frequenzbereich auf dem Monopol vorhanden ist. - Kombinationsantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Nahfeld der ersten Antenne (
14 ) für den ersten Funkdienst (1 ) eine auf einen stabförmigen Kunststoffträger aufgebrachte AM/FM-Monopolantenne als weitere Antenne (15 ) vorhanden ist, deren Antennenelement aus einem im Wesentlichen drahtförmigen Leiter (25 ) als weitere Leiterteile (3 ) gebildet ist, welcher in Abständen voneinander zu spiral- oder mäanderförmigen Spulen (24 ) ausgeformt ist und die Spulen (24 ) derart gestaltet sind, dass durch ihre Induktivität zusammen mit ihrer Eigenkapazität Parallelresonanzkreise (16 ) gegeben sind.
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