DE29513911U1

DE29513911U1 - Kraftfahrzeug-Stabantenne

Info

Publication number: DE29513911U1
Application number: DE29513911U
Authority: DE
Original assignee: Hans Kolbe and Co; Fuba Hans Kolbe and Co
Current assignee: Fuba Automotive GmbH and Co KG
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2005-08-31

Description

Kraftfahrzeug-Stabantenne

Die Erfindung betrifft eine Stabantenne für Kraftfahrzeuge vom Typ einer Spulenantenne, die zum Empfang unterschiedlicher Frequenzen, z.B. des Tonrundfunks (FM und AM) und gleichzeitig für den Mobilfunk (Senden und Empfangen), ausgelegt ist, mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattungsmerkmalen.

Die Erfindung geht von einer Antenne dieses Typs aus, die Gegenstand der DE-OS 41 41 783 ist. Dort werden Grundlagen für die rechnerische Bemessung der Elemente der Mehrbereichs-Stabantenne erläutert und Details der praktischen Realisierung beschrieben. Bei dem Beispiel einer ausgeführten Kurzstab-Dachantenne für den FM- und AM-Rundfunkempfang ergibt sich dort das HF-wirksame passive Antennenelement, dessen Anschlußpunkt zur Verstärkerschaltung im Bereich einer Durchführung im Karosserieblech liegt, nacheinander aus

- einem kurzen Leiterteil innerhalb des kegeligen Sockels der Antenne, das den verstärkerseitigen Anschlußpunkt mit der Schraubenfeder im Biegeschaft verbindet,

- der Schraubenfeder selbst und

- dem auf die Kunststoffrute gewendelten dünnen Draht sowie

- aus den dazwischenliegenden Schraub- und Lötverbindungen zur galvanischen und mechanischen Verbindung der Teile.

Diese Antenne wird für den gleichzeitigen Funkbetrieb im Bereich 890 bis 960 MHz nutzbar gemacht, indem oberhalb des Leiterteils, das den verstärkerseitigen Anschlußpunkt mit der Schraubenfeder verbindet, koaxial in der Schraubenfeder ein zusätzlicher kurzer Leiterabschnitt angeordnet ist, der an seinem unteren Ende mit der Schraubenfeder - also mit dem Antennenleiter - galvanisch verbunden und im weiteren gegen die Schraubenfeder isoliert ist. Der zusätzliche Leiterabschnitt bildet zusammen mit dem Bereich der Schraubenfeder, über den er sich erstreckt, den Parallelschwingkreis, der als Sperrkreis für die Funkbetriebsfrequenzen

wirkt und auf der Antenne einen &lgr;&zgr;/4-Strahler für den 900-MHz-Bereich abteilt.

Die so geschaffene Mehrbereichsantenne zeigt bei den Rundfunkfrequenzen unverändert gute Empfangseigenschaften. Die Leistungen im Bereich der Funkfrequenzen sind an sich befriedigend; so wurde für den Bereich 890 bis 960 MHz eine Bandgrenzen-Anpassung von etwa 10 dB erzielt.

Bei modernen Einbereichsantennen für den Mobilfunk werden heute jedoch Werte der Impedanzanpassung von 15 dB - zumindest für den Sendebetrieb - angestrebt. Sie sollen auch bei dem hier vorliegenden Prinzip trotz der komplizierteren Bedingungen Maßstab sein.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Mehrbereichsantenne, wie der in der OS 41 41 783 angegebenen, die Anpassung für den Funkbetrieb mit möglichst geringem Aufwand und unter Beibehaltung des prinzipiellen Aufbaus zu verbessern und damit die Bandbreite der Antenne für diesen Bereich zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungsvarianten und -details.

Es wurde gefunden, daß das einfache Prinzip, Schwingkreise aus Abschnitten der Spulenstruktur der Antenne und aus dazu achsparallelen oder koaxialen Leiterabschnitten zu bilden, gezielt eingesetzt werden kann, um den Verlauf der Rückflußdämpfung für den Strahlerabschnitt für den höheren Frequenzbereich wirkungsvoll zu beeinflussen. Man kann die Schwingkreise in Reihen- und auch in Parallelschaltung vorsehen, je nachdem, ob die kapazitiven Komponenten - die jeweiligen separaten Leiterabschnitte - dem Antennenleiter in achsparalleler Reihung oder quasi nebeneinander, auf gleicher Höhe, zugeordnet sind.

Die Schwingkreis-Anordnungen bilden mehrkreisige Bandpaßfilter mit Bandbreiten-erhöhender Wirkung.

So konnte der Minimalwert der Anpassung für den gesamten Frequenzbereich 890 bis 960 MHz erfindungsgemäß schon mit einer einfachen zweikreisigen Anordnung aus zwei seriellen Parallelschwingkreisen auf 15 dB erhöht werden (ein Schwingkreis als Sperrkreis und der andere zur Verbesserung der Anpassung).

Da bei der hier beschriebenen Antenne der Antennenleiter fast über die gesamte geometrische Länge spulenartig gewendelt ist, bereitet es keine Schwierigkeiten, das erfindungsgemäße Prinzip zur breitbandigen Anpassung auch von weiteren, auf dem Stab separierten Strahlern anzuwenden, wenn mehr als ein zusätzlicher Frequenzbereich gefordert ist.

Der Aufbau der Anordnungen ist einfach, und der Abgleich erfolgt auf ebenso einfache Weise empirisch. (Wesentliche Kriterien sind dabei die Länge des Leiterabschnitts, der Abstand zwischen Kapazität und Induktivität sowie der Abstand zum benachbarten Schwingkreis.)

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die dünnen zusätzlichen Leiterabschnitte - auch wenn sie mit einer Isolierung versehen sind - das optische Erscheinungsbild der Antenne nicht beeinträchtigen. Die Drähte sind im Schaftbereich gar nicht und unter dem Schutzüberzug der Rute kaum wahrzunehmen. Damit ist auch der Charakter der Antenne als Mehrbereichsantenne speziell in bezug auf die Mobilfunkfunktion - für den Außenstehenden nicht erkennbar.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung

Figur 1. Mehrbereichs-Kurzstabantenne nach DE-OS 41 41 783 Figur 2. Stab nach Figur 1 mit erfindungsgemäßer Anordnung

Die Kraftfahrzeug-Kurzstabantenne nach Figur 1 war ursprünglich nur für den Tonrundfunk-Empfang (FM und AM) konzipiert und stellt für FM eine verkürzte Antenne mit der wirksamen Länge /l-j/4 dar. Sie wurde nachträglich für gleichzeitigen Mobilfunkbetrieb (Senden und Empfangen) im Frequenzbereich 890 bis. 960 MHz modifiziert, ohne daß der äußere Aufbau verändert wurde.

Dabei sind

1 Dachblech der Karosserie,

2 Antennenweiche mit Verstärker für FM und AM,

3 Sockel,

4 Biegeschaft,

5 Rute,

6 gemeinsamer Anschlußpunkt für alle Strahlerbereiche der Kombination,

7 gestrecktes Leiterteil,

8 Schraubverbindung,

9 Schraubenfeder,

10 gewendelter Antennenleiter,

11 Leiterabschnitt für Sperrkreisbildung,

12 Lötverbindungen,

Mit der Prämisse, daß für die zusätzliche Funktion auf dem Antennenleiter ein Strahlerabschnitt abzuteilen war, der ebenfalls im Anschlußpunkt 6 beginnen sollte, wurden an Hand der eigens entwickelten Berechnungsgrundlagen und in Versuchen die Abmessungen und die Position des Leiterabschnitts 11 ermittelt. Ergebnis ist eine Teilstrecke auf der Stabantenne, die als Antenne mit der wirksamen Länge von 1/4 der mittleren Betriebswellenlänge &lgr;. 2 für den Frequenzbereich 890 bis 960 MHz arbeitet. Mit dieser Antenne wurde, wie schon erwähnt, eine Mindestanpassung von 10 dB für den Funkbereich erzielt.

Bessere Werte der Anpassung und damit eine höhere Bandbreite erzielt man durch Hinzusetzen eines weiteren Schwingkreises mit dem gleichen einfachen Aufbau wie der des Sperrkreises. Bei dem in Figur 2 gezeigten Stab ist der zusätzliche Leiterabschnitt 13 in die Windungen der Schraubenfeder eingeflochten.

Der Leiterabschnitt 13 ist die Kapazität und die Schraubenfeder 9 im Bereich des Leiters 13 die Induktivität eines zweiten Parallelschwingkreises, der mit dem Gebilde aus 9 und 11 in Serie geschaltet ist. Die beiden Schwingkreise zeigen Bandfilterverhalten mit dem Ergebnis einer auf 15 dB verbesserten Anpassung für die Funkfrequenzen.

Der Leiterabschnitt 13 - wie auch der Leiter 11 - kann der Induktivität auf unterschiedliche Art und Weise zugeordnet werden. Bei der Entscheidung, ob z.B. Anordnung innerhalb oder neben der Feder 9, können auch technologische Gesichtspunkte eine Rolle spielen.

Das Einflechten in die Schraubenfeder 9 bietet den Vorteil, daß der Leiterabschnitt auf diese Weise am günstigsten für den anschließenden Arbeitsgang 'Eingießen der Feder 9 in den Kunststoff des Biegeschafts' fixiert wird und daß er später, im Alltagsbetrieb, den seitlichen Bewegungen des Biegeschafts spannungsfrei folgen kann. Wenn - bei der Ausbildung eines Strahlerabschnitts für einen weiteren Frequenzbereich Parallelschwingkreise in der Zone des auf die Rute 5 gewendelten Antennenleiters 10 zu bilden sind, so wird man das kapazitive Element vorteilhaft beim Erstellen der Wendel mit einwickeln.

Claims

Schutzansprüche

1. Kraftfahrzeug-Stabantenne für mehrere separate Frequenzbereiche, insbesondere für den Hörrundfunk-Empfang im FM- und AM-Bereich und für gleichzeitigen Mobilfunk (Senden und Empfangen),

- die im wesentlichen aus einem Antennenleiter mit der wirksamen Länge eines geradzahligen Bruchteils der Wellenlänge &Lgr;1 für den FM-Bereich, vorzugsweise 1/4/L-j, besteht, wobei

- der Antennenleiter vorzugsweise in einem unteren Abschnitt als Schraubenfeder ausgebildet und darüber, weiterführend, als dünner Draht auf eine biegeelastische Rute aus einem dielektrischen Material gewendelt ist, und wobei

- im Verlauf des Antennenleiters, mit einem gemeinsamen Anschluß- oder Fußpunkt, ein oder mehrere /I /4-Strahler für höhere Frequenzbereiche abgeteilt sind,

- indem jeweils am oberen Ende des Abschnitts für das höhere oder für ein höheres Frequenzband ein Parallelschwingkreis in den Verlauf des Antennenleiters implementiert ist, der für das höhere Frequenzband als Sperrkreis wirkt und für niedrigere Frequenzen niederohmig ist,

dadurch gekennzeichnet,

- daß zusätzlich zu dem Parallelschwingkreis, der für ein bestimmtes Frequenzband als Sperrkreis wirkt, in Parallel- oder in Serienschaltung ein weiterer Parallelschwingkreis angeordnet ist, oder es werden zusätzlich ein in Serie und ein parallel geschalteter Parallelschwingkreis vorgesehen, und daß mit Hilfe des oder der zusätzlichen L-C-Glieder breitbandig eine hohe Anpassung für den Strahler des betreffenden Frequenzbands erzielt wird, wobei

- alle L-C-Glieder dadurch gebildet werden, daß dem Antennenleiter (9, 10) jeweils ein separater kurzer Leiterabschnitt (13), koaxial oder achsparallel,

zugeordnet wird, so daß der gewendelte Antennenleiter (9, 10) als Induktivität und der zusätzliche separate Leiterabschnitt (13) als die Kapazität des Schwingkreises wirken.

2. Kurzstabantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der separate Leiterabschnitt (13) vorzugsweise mit
einer isolierenden Umhüllung versehen ist.

3. Kurzstabantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der separate Leiterabschnitt (13) zentrisch innerhalb der Wendelung des Antennenleiters (9, 10) oder periphär innerhalb oder außen an der Wendelung angeordnet ist.

4. Kurzstabantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der separate Leiterabschnitt (13) in die Wendelung
des Antennenleiters, vorzugsweise der Schraubenfeder (9), eingeflochten ist.