-
Die Erfindung bezieht sich auf eine
Fahrzeugantennenscheibe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
-
Eine derartige Scheibe ist z.B. aus
der
DE 43 07 232 A1 bekannt.
Die dort aus einem linienförmigen
Leiter (Draht) gebildete Radialstruktur dient als virtuelle Masse
für einen
im wesentlichen orthogonal dazu angeordneten Antennenleiter, dessen
Länge etwa λ/4 bezogen
auf die Mittenwellenlänge
von Radiowellen im FM-Bereich beträgt. Die Radialstruktur und
der Antennenleiter bilden gemeinsam die Antennenanordnung, wobei
das zugehörige
Anschlußkabel
mit seinem Masseleiter die Radialstruktur kontaktiert und mit seinem
heißen
Leiter (der Seele) den Antennenleiter.
-
Im wesentlichen orthogonal bedeutet
hier wie im Rahmen der Erfindung generell, daß die betreffenden Leiter in
etwa senkrecht aufeinander stehen. Da bei Fahrzeugscheiben die Scheiben
in der Regel eine Trapezform aufweisen und aus ästhetischen Gründen angestrebt
ist, daß zumindest
ein Teil der Leiter kantenparallel verläuft, wird es in der Praxis
zu geringen Abweichungen (von maximal ± 45°) von der strengen Orthogonalität kommen,
ohne daß die
Radialfunktion hierdurch übermäßig beeinträchtigt würde.
-
Die als virtuelle Masse dienende
Radialstruktur wird nahe einer auf Massepotential befindlichen metallischen
Fläche
angeordnet. Das ist regelmäßig der
die Antennenscheibe umgebende Bereich der metallischen Fahrzeugkarosserie.
Nach der vorbekannten Lösung
ist die Radialstruktur bevorzugt entlang der Scheibenoberkante in
der Nähe
des metallischen Fahrzeugdachs angeordnet. Sie kann aber auch entlang
der Scheibenunterkante verlaufen, in deren Nähe sich typischerweise die
Motorhaube oder ein Teil des metallischen Fahrzeugchassis befindet. Soweit
nachfolgend von Leitern entlang oder parallel einer Scheibenkante
die Rede ist, bedeutet dies einen Verlauf im wesentlichen parallel
zur Scheibenkante und in deren Nähe,
das heißt
im Abstand von allenfalls einigen Zentimetern.
-
Die bekannte Anordnung hat sich grundsätzlich bewährt. Es
hat sich jedoch gezeigt, daß insbesondere
bei Cabrios oder Fahrzeugen mit Kunststoffkarosserieteilen die Empfangsleistung
der Antenne zu wünschen übrig läßt. Hier
wird vor allem beobachtet, daß die
Impedanzanpassung der Antennenanordnung zum Anschlußkabel verschlechtert
wird.
-
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
gattungsgemäße Fahrzeugantennenscheibe
mit einer Antennenanordnung anzugeben, deren Impedanz gut an das
Anschlußkabel
anpaßbar
ist und die sich besonders gut zum Einbau als Windschutzscheibe
in Cabrios oder andere Fahrzeuge eignet, bei denen der für einen
guten Empfang erforderliche Massebezug der Antenne durch unzureichende
der Antennenscheibe benachbarte metallische Flächenelemente nicht hinreichend
gegeben ist.
-
Die Lösung der Aufgabe ist Gegenstand
von Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
-
Die Erfindung ermöglicht die Impedanzanpassung
der aus Antennenleiter (Monopol) und flächigem Radial gebildeten Antennenanordnung
für den
AM-, FM- u/o TV-Bereich durch geeignete Dimensionierung des flächigen Radials.
So können z.B.
dessen Breite und Länge
und dessen Abstand zur Scheibenkante, die Zahl und Lage der Einzelleiter sowie
die Zahl und Lage der querenden Leiter als Parameter dienen, mit
denen je nach Rahmenbedingungen eine Impedanzanpassung an das Anschlußkabel vorgenommen
werden kann. Außerdem
können
zur Optimierung erfindungsgemäß zusätzliche einseitig
offene Anpassungsleiter (Stubs) vorgesehen werden.
-
Die Erfindung schlägt gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
vor, als flächiges
Radial ein aus mehreren einzelnen Heizleitern und mindestens zwei
Sammelschienen bestehendes Heizfeld zu verwenden, insbesondere ein
Heizfeld für
den Scheibenwischerruhebereich. Dabei kann die Abschirmung des Anschlußkabels
direkt mit der masseseitigen Sammelschiene des Heizfeldes verbunden
werden. Vorzugsweise wird allerdings zur Verbindung des Anschlußkabels
mit dem Heizfeld ein gesonderter kapazitiver Koppelleiter verwendet,
der sich parallel und mit geringem Abstand zu dem Heizfeld erstreckt,
wodurch ein galvanischer Kontakt zwischen Anschlußkabel und
Heizfeld vermieden wird, der beim Betrieb des Heizfelds zu Störungen im
Antennenempfang führen
könnte.
-
Zwar hat es schon eine Vielzahl von
Vorschlägen
gegeben, Heizfelder und Antennenleiter in einer Fahrzeugglasscheibe
miteinander zu kombinieren. Dabei ging es aber regelmäßig darum,
entweder Störungen
der Antenne durch das Heizfeld gering zu halten oder das Heizfeld
selbst als Antennenleiter zu verwenden. Es ist bislang offenbar
nicht vorgeschlagen worden, ein im Randbereich der Scheibe angeordnetes
schmales Heizfeld als abstimmbares flächiges Radial für einen
(Monopol-)Antennenleiter für den
AM-, FM u/o TV-Empfang zu verwenden.
-
Insbesondere dann, wenn die Fahrzeugantennenscheibe
aus Verbundglas aus mindestens zwei Einzellagen aus Glas oder Kunststoff
besteht, können
der Antennenleiter und das flächige
Radial in verschiedenen Ebenen angeordnet werden, also z.B. das
Heizfeld zwischen den Einzellagen oder in diese eingebettet und
der Antennenleiter auf der dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Oberfläche oder
umgekehrt. Das erleichtert die galvanische Trennung der verschiedenen
Elemente der Antennenanordnung und erlaubt insbesondere eine kapazitive
Verkopplung nicht nur durch parallelen und benachbarten Verlauf
von Leitern in einer Ebene, sondern auch durch deren Übereinanderlegen
in verschiedenen Ebenen und unter Zwischenschaltung mindestens einer
Glasscheibe und/oder einer Verbundzwischenschicht.
-
Zur Klarstellung wird betont, daß, sofern nichts
näher spezifiziert
ist, unter „Verbinden"
im Sinne der Erfindung stets eine elektrische Verbindung zu verstehen
ist, die im Bereich üblicher AM-/FM-/TV-Frequenzen
niederohmig ist. Das kann eine galvanische Verbindung sein, aber
auch eine kapazitive oder induktive mit für eine Signalübertragung im
betreffenden Frequenzbereich hinreichend hoher Kapazität bzw. Induktivität.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand
von schematischen, nicht maßstäblichen
Zeichnungen erläutert,
die sechs beispielhafte Ausführungsformen zeigen.
Dabei ist zu betonen, daß die
verschiedenen Merkmale der dargestellten Ausführungsformen auch untereinander
kombiniert werden können.
Das gilt insbesondere für
den Verlauf und die Lage der Antennenleiter sowie des flächigen Radials,
die Anschlußgestaltung
(galvanisch oder kapazitiv) und die etwaigen Anpassungsleiter.
-
1 zeigt
in schematischer Darstellung eine Fahrzeugantennenscheibe 1.
Diese kann aus Einfachglas oder Mehrscheibenglas, insbesondere Isolierglas
oder Verbundglas, bestehen. Der Begriff Glas umfaßt neben
dem üblichen
anorganischem Glas auch organische Sichtscheibenmaterialien.
-
Die Fahrzeugantennenscheibe 1 wird
mit einem Winkel von typischerweise etwa 90 – 30° zur Horizontalen in ein hier
nicht dargestelltes Fahrzeug eingebaut. Bei dem Fahrzeug kann es
sich insbesondere um ein Cabrio handeln, bei dem kein metallisches Dach
vorhanden ist.
-
Entlang der linken Scheibenkante
ist ein Antennenleiter 2 vorgesehen, der auf die Scheibe 1 beispielsweise
aufgedruckt oder aufgeklebt oder in diese als Draht oder anderweitig
eingelegt sein kann. Der Antennenleiter 2 ist so dimensioniert,
daß er
als Monopolantenne für
den FM-/TV-Bereich
wirkt, wobei außerdem
AM-Signale empfangbar sind.
-
Um einen guten Massebezug herzustellen, ist
entlang der unteren Scheibenkante ein flächiges Radial 3 in
Form eines Heizfeldes für
den Scheibenwischerruhebereich vorgesehen, das ebenfalls aufgedruckt
oder aufgeklebt oder in die Glasscheibe 1 als Draht oder
anderweitig eingelegt sein kann. Das flächige Radial 3 umfaßt eine
Vielzahl von parallelen Einzelleitern 4, die an ihren seitlichen
Enden jeweils mit Sammelschienen 6 verbunden sind. Die
rechte Sammelschiene 6 ist über eine mit einem Schalter versehene
Zuleitung 7 galvanisch mit dem Pluspol der Energiequelle
(Batterie, Lichtmaschine oder dgl.) verbunden. Die linke Sammelschiene 6 liegt über einen
Massekontakt 12 auf Massepotential. Zur Impedanzanpassung
ist etwa in der Scheibenmitte ein alle Einzelleiter 4 querender
Leiter 5 vorgesehen, der mit diesen entweder galvanisch
oder kapazitiv verbunden ist.
-
Mit dem Antennenleiter 2 ist
an ihrem nahe dem flächigen
Radial 3 befindlichen Fußpunkt die Seele 10 eines
Anschlußkabels
(Koaxialkabel) 9 verbunden, während die Abschirmung 11 mit
der Sammelschiene 6 des als flächiges Radial 3 wirkenden Heizfelds
verbunden ist. Die Verbindung der Abschirmung kann beispielsweise
durch direktes Verlöten oder
mit Hilfe eines Verbindungsleiters erfolgen, wobei allerdings darauf
zu achten ist, daß ein
etwaiger Verbindungsleiter nicht zu lang wird, um die Wirkung des
Heizfeldes als zur Antennenanordnung gehöriges flächiges Radial 3 nicht
zu beeinträchtigen.
-
Um als flächige und nicht lediglich linienförmige Struktur
zu wirken, weist das flächige
Radial 3 nach der Erfindung eine Breite von einigen Zentimetern
auf, typischerweise von etwa 5 Zentimetern, und umfaßt mindestens
etwa drei bis fünf
Einzelleiter 4. Die Länge
des flächigen
Radials 3 wird in der Regel deutlich länger sein als diejenige des
Antennenleiters 2. Sie kann wie auch dessen Breite und
dessen Abstand von der benachbarten Scheibenkante im Rahmen der
fahrzeugspezifisch vorzunehmenden Impedanzanpassung optimiert werden.
-
2 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung, bei der abweichend von der ersten Ausführungsform
zunächst
einmal mehrere die Einzelleiter 4 des flächigen Radials 3 querende
Leiter 5 vorgesehen sind. Weiterhin ist der Antennenleiter 2 stimmgabelartig
aus zwei an ihrem Fußpunkt
miteinander verbundenen Teilstücken
aufgebaut, was die Empfangscharakteristik optimiert. Im Unterschied
zu 1 ist außerdem die
Abschirmung 11 des Anschlußkabels 9 nicht direkt
mit dem flächigen
Radial 3 verbunden. Vielmehr ist ein zusätzlicher
langgestreckter Koppelleiter 13 oberhalb des obersten Einzelleiters 4 des
flächigen
Radials 3 und in dessen unmittelbarer Nachbarschaft angeordnet,
an den die Abschirmung 11 angeschlossen ist. Der Koppelleiter 13 ist
kapazitiv und damit hochfrequenzmäßig niederohmig mit dem flächigen Radial 3 verbunden.
Diese Art der Verbindung verhindert einen Stromfluß zum Anschlußkabel 9 und
reduziert etwaige Störungen
im Falle eines Stromflusses durch das Heizfeld, das das flächige Radial 3 bildet.
Das Heizfeld ist an seiner linken Sammelschiene 6 über eine
Zuleitung 8 mit der Fahrzeugmasse verbunden, während die
rechte Sammelschiene 6 wie in 1 über
einen Schalter mit dem Pluspol der Energiequelle verbunden ist.
Der Koppelleiter 13 könnte
auch in einer anderen Scheibenebene und Ober- oder unterhalb des flächigen Radials 3 angeordnet
sein. In diesem Falle könnte
er auch flächig
statt linienförmig
gestaltet sein, um eine hohe Kapazität zum flächigen Radial 3 bereitzustellen.
-
In der Ausführungsform gemäß
3, die Merkmale der beiden
vorhergehenden Ausführungsformen
in sich vereint, so daß zur
Vermeidung von Wiederholungen auf die vorhergehende Beschreibung
verwiesen wird, weist das flächige
Radial
3 als zusätzliches
Merkmal zwei nicht zum Heizfeld gehörende Anpassungsleiter
14 auf,
deren Länge
zur Länge
der parallelen Teilstücke
des Antennenleiters
2 korrespondiert, analog zur Lehre
der
EP 0 557 794 B1 .
Die Anpassungsleiter
14 verlaufen ausgehend von der linken
Sammelschiene
6 parallel zu den Einzelleitern
4 des
flächigen
Radials
3, die als Heizleiter eingesetzt werden, sind aber
im Unterschied zu diesen an einem Ende offen, so daß kein Gleichstrom durch
sie fließen
kann. Mit derartigen einseitig offenen Anpassungsleitern
14 kann
die Antennenleistung optimiert werden, ohne daß hierdurch die Heizfeldfunktion
erheblich beeinflußt
wird.
-
Die Ausführungsform der 4 variiert die Antennenstruktur der 3 insoweit, als lediglich
ein Anpassungsleiter 14 vorgesehen ist, der in diesem Fall
als links offener Stub oberhalb des als flächiges Radial 3 wirkenden
Heizfeldes ausgehend von der rechten Sammelschiene 6 angeordnet
ist. Ein derartiger Anpassungsleiter 14 oder Stub bewirkt
eine scheinbare Verkürzung
des flächigen
Radials 3, hier etwa auf die Länge des längeren Antennenleiters 2.
-
5 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung, bei der der Antennenleiter 2 mit einem ersten
Teilstück
bis etwa zur Scheibenmitte parallel und benachbart zum oberen Rand
des flächigen
Radials 3 verläuft
und dann mit einem zweiten Teilstück durch die Scheibenmitte
nach oben. Die Parallelführung
des ersten Teilstücks
mit dem flächigen
Radial 3 bewirkt, daß der
Fußpunkt
der AM-/FM-/TV-Antenne sich effektiv zur Scheibenmitte hin verschiebt.
Das flächige
Radial 3 ist hier als Heizfeld aus mehreren parallelen
Einzelleitern 4 gestaltet, die paarweise an ihren Enden
durch kurze quer verlaufende Leiter 5 miteinander in Serie
verbunden sind, so daß sich
ein durchgehender Heizleiter großer Länge bildet. Am obersten der
Einzelleiter 4 ist an seinem linken Ende die Abschirmung 11 des
Anschlußkabels 9,
am linken Ende des untersten der Einzelleiter 4 ist der
Pluspol der Heizstromversorgung angeschlossen.
-
6 schließlich zeigt
eine abgewandelte Ausführungsform,
bei der das flächige
Radial 3 entlang der linken Seitenkante der Scheibe 1 verläuft. Eine
solche im wesentlichen vertikale Anordnung ist beispielsweise dann
sinnvoll, wenn sich die Scheibenwischerruhelage nicht an der Scheibenunterkante,
sondern an einer Seitenkante der Scheibe 1 befindet. Ein
erstes Teilstück
des Antennenleiters 2 verläuft hier im wesentlichen orthogonal
zum flächigen Radial 3,
d.h. parallel zur oberen Scheibenkante. Ein zweites Teilstück schließt sich
an, das etwa in der Scheibenmitte in Richtung der Scheibenunterkante verläuft.
-
Zwar ist in allen Figuren das flächige Radial 3 als
Heizfeld ausgeführt.
Es versteht sich jedoch von selbst, daß die durch die Erfindung angestrebte
Antennenfunktion auch dann gewährleistet
ist, wenn keine zusätzliche
Verwendung der Einzelleiter 4 des flächigen Radials 3 als
Heizleiter vorgesehen ist. Es kann in diesem Falle auch vorgesehen
werden, beide endseitigen Sammelschienen 6 mit der Fahrzeugmasse
zu verbinden, um den Massebezug der Antennenanordnung weiter zu
verbessern.
-
Falls das flächige Radial 3 als
Heizfeld ausgeführt
ist, so liegt es im Rahmen der Erfindung, bedarfsweise in bekannter
Weise Drosselspulen oder dergleichen in den Stromkreis zu dessen Energieversorgung
zu integrieren, um Störungen
der Antennenfunktion bei der Beheizung zu reduzieren.
-
In die Antennenleiter 2 oder
das Anschlußkabel 9 oder
zwischen beiden können
in an sich bekannter Weise kapazitive oder induktive Elemente eingefügt werden,
um die wirksame Antennenlänge frequenzabhängig einzustellen
und/oder eine Impedanzanpassung vorzunehmen und den Antennenempfang
dadurch insgesemt für
den AM- bzw. FM-/TV-Bereich
zu optimieren.
-
Bezugszeichenliste
- 1
- Fahrzeugantennenscheibe
- 2
- Antennenleiter
- 3
- flächiges Radial
- 4
- Einzelleiter
- 5
- querende
Leiter
- 6
- Sammelschienen
- 7
- Zuleitung
- 8
- Zuleitung
- 9
- Anschlußkabel
- 10
- Seele
- 11
- Abschirmung
- 12
- Massekontakt
- 13
- Kapazitiver
Koppelleiter
- 14
- Anpassungsleiter
(Stub)