DE3788954T2

DE3788954T2 - Kreisförmiger Streifenleiter als Antenne für ein Fahrzeug.

Info

Publication number: DE3788954T2
Application number: DE87116865T
Authority: DE
Inventors: Russell Wayne Johnson; Robert Eugene Munson
Original assignee: Ball Corp
Current assignee: Ball Corp
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1987-11-16
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2007-11-17
Also published as: US4821040A; CA1288510C; EP0278070A1; DE3788954D1; ATE100971T1; EP0278070B1; JPS63169103A

Description

Dieser Anmeldung steht in Zusammenhang mit der anhängigen, auf die gleiche Anmelderin lautenden Anmeldung mit der Seriennummer 946 788 von Johnson et al., eingereicht am 29. Dezember 1986, mit dem Titel "Near-Isotropic Low-Profile Microstrip Radiator Especially suited for Use as a Mobil Vehicle Antenna" (Aktenzeichen-Nr. 63-46, D-1284), deren Offenbarung hier durch Bezugnahme auf genommen wird.
Die Erfindung betrifft allgemein Radiofrequenz-Antennenstrukturen und insbesondere flache Resonanz-Mikrostreifenleiter-Antennenstrahler.
Im Stand der Technik sind viele Typen von Mikrostreifenleiter- Antennen bekannt. Kurz gesagt weisen Mikrostreifenleiter-Antennenstrahler auf Resonanz dimensionierte leitfähige Oberflächen auf, die um weniger als ein Zehntel einer Wellenlänge oberhalb einer weiter ausgedehnten, darunterliegenden Erdungsfläche angeordnet sind. Das Strahlerelement kann in Abstand oberhalb der Erdungsfläche durch eine dazwischenliegende dielektrische Schicht oder durch einen geeigneten mechanischen Ständer oder dergleichen gehalten sein. Bei einigen Arten (besonders bei höheren Frequenzen) werden Mikrostreifenleiter-Strahler und verbindende Mikrostreifenleiter-RF-Speiseleitungsstrukturen durch fotochemische Ätzverfahren (wie die bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen verwendeten) auf einer Seite eine doppeltbeschichteten dielektrischen Schicht gebildet, wobei die andere Seite der Schicht wenigstens einen Teil der darunterliegenden Erdungsfläche oder leitfähigen Bezugsfläche schafft.
Mikrostreifenleiter-Strahler verschiedene Typen sind auf Grund verschiedener wünschenswerter elektrischer und mechanischer Eigenschaften recht populär geworden. Die folgend aufgelisteten Druckschriften sind für die Beschreibung von Mikrostreifenleiter-Strahlerstrukturen im allgemeinen relevant: Erfinder Patentnummer Erteilungstag Murphy et al. 4 051 477 27. Sept. 1977 Taga 4 538 153 27. Aug. 1985 Campi et al. 4 521 781 4. Juni 1985 Munson 3 710 338 9. Jan. 1973 Sugita Jap. 57-63904 17. April 1982 Jones 3 739 386 12. Juni 1973 Firman 3 714 659 30. Jan. 1973 Farrar et al. 4 379 296 5. April 1983
Obwohl Mikrostreifenleiter-Antennenstrukturen verbreitet Verwendung in militärischen und industriellen Anwendungen gefunden haben, ist die Verwendung von Mikrostreifenleiter-Antennen in Verbraucheranwendungen bei weitem begrenzter geblieben - ungeachtet der Tatsache, daß eine große Zahl von Verbrauchern Hochfrequenz-Radiokommunikation täglich benutzt. Zum Beispiel könnten Auto-Funktelefone, die immer populärer werden und mehr und mehr Verbreitung finden, von einem flachen Mikrostreifenleiter- Antennenstrahlerelement profitieren, wenn ein solches Element in einfacher Weise an oder in einem Kraftfahrzeug in einer Weise angebracht werden könnte, die das Element gegenüber der Umgebung schützt - und wenn ein solches Element eine hinreichende Bandbreite und Rundstrahl-Charakteristik bieten könnte, wenn es installiert ist.
Die folgend aufgelisteten Patente sind im allgemeinen für die Beschreibung von Automobil-Antennenstrukturen relevant: Erfinder Patentnummer Erteilungstag Moody 4 080 603 21. März 1978 Affronti 4 184 160 15. Jan. 1980 DuBois et al. 3 623 108 23. Nov. 1971 Zakharov et al. 3 939 423 17. Febr. 1976 Chardin GB 1 457 173 1. Dez. 1976 Boyer 2 996 713 15. Aug. 1961 Allen, Jr., et al. 4 317 121 23. Febr. 1982 Gabler 2 351 947 20. Juni 1944 Okumura 3 611 388 5. Okt. 1971
Die mobile Funkkommunikation ist gegenwärtig auf herkömmliche Antennen vom Peitschentyp gestützt, die auf dem Dach, auf der Haube oder auf dem Kofferraum eines Kraftfahrzeugs angebracht sind. Dieser Typ einer herkömmlichen Peitschenantenne ist in Fig. 1 zum Stand der Technik gezeigt. Eine herkömmliche Peitschenantenne weist typischerweise ein vertikal orientiertes Strahlerelement 12 von halber Wellenlänge auf, die durch eine Pupinspule 14 mit einem vertikal orientierten Strahlerelement 16 von einer Viertelwellenlänge verbunden ist. Das Element 16 von einer Viertelwellenlänge ist mechanisch an einem Teil des Fahrzeugs befestigt.
Obwohl dieser Typ von Peitschenantennen im allgemeinen eine akzeptable Leistungsfähigkeit für Mobilfunkkommunikation bietet, hat er eine Reihe von Nachteilen. Zum Beispiel muß eine Peitschenantenne an der Außenfläche des Fahrzeugs angebracht werden, so daß die Antenne schutzlos der Witterung ausgesetzt ist (und beim Autowaschen beschädigt werden kann, wenn sie nicht zeitweilig abgenommen wird). Auch ist das Vorhandensein einer Peitschenantenne außen an einem Fahrzeug ein guter Hinweis für Diebe, daß in dem Auto wahrscheinlich ein teurer Telefon-Sender/Empfänger installiert ist.
Die oben aufgelisteten Moody- und Affronti-Patente beschreiben außenseitig angebrachte Fahrzeugantennen, die einige oder alle Nachteile von Peitschentyp-Antennen haben.
Die Dubois- und Zakharov et al.-Patente beschreiben Antennenstrukturen, die in oder nahe an Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen innerhalb der Fahrgastzelle angebracht sind. Während diese Antennen nicht so verdächtigt sind wie außenseitig angebrachte Peitschenantennen, können die erheblichen Metallstrukturen, von denen sie umgeben sind, ihre Strahlungseigenschaften verschlechtern.
Das britische Chardin-Patent beschreibt eine tragbare Antennenstruktur mit zwei gegenüberliegenden, mit Abstand zueinander angeordneten, elektrisch leitfähigen Flächen, die durch einen Impedanz-Schwingkreis miteinander verbunden sind. Eine dieser in dem Chardin-Patent beschriebenen Flächen ist eine in das Metallchassis eines Radio-Sender/Empfänger-Gerätes eingearbeitete Metallplatte, während die andere Fläche eine Metallplatte ist (oder ein Stück einer kupferbeschichteten Karte von der Art wie sie für gedruckte Schaltungen verwendet werden), die mit Abstand zu der ersten Fläche angeordnet ist.
Das Boyer-Patent beschreibt eine Radio-Wellenleiter-Antenne mit einem kreisförmigen flachen Metallstück, das in gleichmäßigem Abstand oberhalb eines metallischen Fahrzeugdachs angebracht ist und durch einen Kondensator gespeist wird.
Gabler und Allen Jr. et al. beschreiben Hochfrequenz-Antennenstrukturen, die in nicht-metallische Fahrzeugdächer integriert sind.
Okumura et al. lehren eine Rundfunkband-Radioantenne, die in die Kofferraumklappe eines Autos integriert ist.
Es wäre höchst wünschenswert, ein flaches Strahlerelement vom Mikrostreifenleitertyp zu schaffen, das eine relativ große Bandbreite hat, das billig in großen Zahlen herstellbar ist, das integriert werden kann in oder eingebaut werden kann in Strukturen, die sich in den meisten Personenfahrzeugen finden, und das eine näherungsweise isotrope vertikale Richtungscharakteristik bietet.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft eine kreisförmige Radiofrequenzantenne zur Installation an Fahrzeugen, mit einer leitfähigen Bezugsfläche (60), einem kreisförmigen, leitfähigen Strahlerelement (56), welches oberhalb der Bezugsfläche (60) angeordnet ist, und einer RF-Signal-Einspeisungsverbindung (136, 150, 156), die zwischen der Bezugsfläche und einem vorbestimmten Punkt angepaßter Impedanz auf dem kreisförmigen Strahlerelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das kreisförmige leitfähige Strahlerelement (56) einen Durchmesser von wenigstens einem Drittel der Wellenlänge der Betriebsfrequenz hat und in einem Abstand von der Bezugsfläche von wesentlich weniger als einer viertel Wellenlänge der Antennenbetriebsfrequenz angeordnet ist und in seiner Mitte gegen die leitfähige Bezugsfläche elektrisch kurzgeschlossen ist und einen kurzgeschlossenen ringförmigen Hohlraum (72) bildet, der nach außen bis zu einem kreisförmigen, abstrahlenden Schlitz (84) an seinem äußeren Rand reicht.
Ein weiteres (weitere) ringförmiges Strahlerelement(e) kann um wesentlich weniger als eine viertel Wellenlänge oberhalb der Bezugsfläche angeordnet sein und mit Abstand radial nach außen von dem kreisförmigen abstrahlenden Schlitz angeordnet sein, der durch das kreisförmige Strahlerelement gebildet wird. Dieses weitere oder diese weiteren Strahlerelemente haben ebenfalls resonanzmäßig dimensionierte radiale Abmessungen, um weitere kreisförmige abstrahlende Schlitze an ihren Rändern zu bilden.
Die durch die vorliegende Erfindung geschaffene Antennenstruktur hat relativ breitbandige Eigenschaften (zum Beispiel weniger als 2,0 : 1 VSWR über einen Frequenzbereich von über 820 MHz-890 MHz), ist vertikal polarisiert und im wesentliche rundumstrahlend. Die Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung ist daher ideal zur Installation in Automobilen mit einem Fahrgastzellendach mit einer festen äußeren, nicht-leitfähigen Schale und einer inneren Verkleidungsschicht, die in Abstand zu der äußeren Schale liegt, um dazwischen einen Hohlraum zu bilden. Die Antennenstruktur kann innerhalb dieses Hohlraums untergebracht werden, vorzugsweise mit dem Strahlerelement und/oder dem passiven Element mechanisch an der Innenseite der äußeren Schale befestigt.
Die Antennenstruktur der Erfindung kann kostengünstig in Massenherstellung unter Verwendung von Stanzverfahren hergestellt werden. Ein scheibenförmiges Metallstück kann gestanzt werden, um einen zylindrisch zu seiner Mitte hervorragenden Bereich zu bilden. Ein größeres scheibenförmiges Metallstück kann gestanzt werden, um ein zylindrisches, napfförmiges Stück mit eine flachen kreisförmigen Boden, einer zylindrischen Seitenwand und einem ringförmigen, nach außen vorstehenden Flanschbereich zu bilden, der von dem oberen Rand der Seitenwand ausgeht. Das Teil mit dem zylindrisch hervorragenden Bereich wird innerhalb des napfförmigen Bereichs des anderen Teils angeordnet und der hervorragende Bereich wird am Boden des napfförmigen Bereichs befestigt (zum Beispiel durch Einsetzen von Zungen, die von dem vorragenden Bereich ausgehen, in entsprechende Schlitze in dem kreisförmigen Boden). Das beschriebene Herstellungsverfahren kann zur Massenherstellung der Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung bei sehr niedrigen Kosten verwendet werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Diese und andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser und vollständiger durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungsblättern verständlich werden, in denen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines herkömmlichen Peitschentyp-Automobil-Antennenstrahlers mit Viertelwellenlänge zeigt;
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Personenkraftfahrzeugs mit einem Dachaufbau zeigt;
Fig. 3 eine perspektivische Seitenansicht einer gegenwärtig bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform der durch die vorliegende Erfindung geschaffenen Antennenstruktur zeigt, wobei diese Ausführungsform ein kreisförmiges Strahlerelement und ein einzelnes ringförmiges passives Element enthält;
Fig. 4 eine Seitenansicht im Querschnitt der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform zeigt;
Fig. 4A eine Aufsicht von oben auf das kreisförmige Strahlerelement aus Fig. 3 zeigt, die schematisch den resonanzmäßig dimensionierten ringförmigen Resonanzhohlraum darstellt, der zwischen dem Strahlerelement und einer Bezugsfläche gebildet ist;
Fig. 5 eine Seitenansicht im Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Antennenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Antennenstruktur in dem in Fig. 2 gezeigten Autodach installiert ist und diese Ausführungsform ebenfalls ein kreisförmiges Strahlerelement und ein einzelnes ringförmiges passives Element aufweist;
Fig. 6 eine perspektivische Explosionsdarstellung von zwei gestanzten Teilen zeigt, die, wenn sie zusammengesetzt werden, die in Fig. 5 gezeigte Antennenstruktur bilden;
Fig. 7 eine Seitenansicht im Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem kreisförmigen Strahlerelement und drei ringförmigen passiven Elementen zeigt;
Fig. 8 eine Aufsicht von oben auf die Ausführungsform von FI- GUR 7 zeigt;
Fig. 9 eine Aufsicht von oben einer weiteren Ausführungsform der Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei diese Ausführungsform ein kreisförmiges Strahlerelement und keine passiven Elemente hat und ein kapazitives Mikrostreifenleiter-Stub-Resonanz-Impedanzanpassungsnetzwerk für eine breitbandige Impedanzanpassung enthält;
Fig. 10 eine Seitenansicht im Querschnitt der Ausführungsform aus Fig. 5 zeigt, die das kapazitive Stub-Impedanzanpassungsnetzwerk aus Fig. 9 enthält;
Fig. 11 eine perspektivische, schematische Ansicht eines Richtdiagramms der Antennenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12 eine schematische Seitenansicht des Richtdiagramms der Ausführungsform aus Fig. 3 zeigt;
Fig. 13 ein Smith-Diagramm zeigt, das tatsächlich gemessene Feldstärken der vertikal polarisierten Richtcharakteristik der Antennenstruktur aus Fig. 7, wenn diese in einem Personenkraftwagen installiert ist, und auch die Richtcharakteristik einer herkömmlichen Peitschenantenne wie in Fig. 1 darstellt;
Fig. 14 ein Smith-Diagramm der Eingangsimpedanz einer Antennenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung gemessen über einen Frequenzbereich von 820 MHz bis 890 MHz zeigt; und
Fig. 15 eine perspektivische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die eine kreisförmige Bezugsfläche aufweist, welche die gleiche Ausdehnung wie das kreisförmige Strahlerelement hat.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer gegenwärtig bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform einer in einem Kraftfahrzeug installierten Ultrahochfrequenz-(UHF)-Radiofrequenz- Antennenstruktur 50 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Antennenstruktur 50 ist in der bevorzugten Ausführungsform innerhalb des Dachaufbaus 52 eines Personenkraftwagens 54 (oder eines anderen Fahrzeugs) installiert (siehe Fig. 2). Die Antennenstruktur 50 weist einen flachen Aufbau auf, so daß sie tatsächlich in die Dachstruktur 52 integriert werden kann.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform der Antennenstruktur 50 enthält drei Elemente: Ein kreisförmiges leitfähiges Strahlerelement 56, ein ringförmiges passives Element 58 und eine leitfähige Bezugsfläche ("Erdungsebene") 60. Es wird nun der Aufbau des Elements 56 in der bevorzugten Ausführungsform erläutert.
Wie am besten in den Fig. 3 und 4 zusammen zu erkennen ist, enthält das kreisförmige Strahlerelement 56 eine im wesentlichen flache Scheibe 62 aus leitfähigem Material (z. B. Aluminium oder Kupfer). Die Scheibe 62 hat eine flache kreisförmige Oberseite 64 und eine flache kreisförmige Unterseite 66. Ein zylindrischer Ständer 68 (der auf Wunsch hohl sein kann) aus leitfähigem Material ist (z. B. durch ein leitfähiges Befestigungselement, das durch die Scheibe 62, den Ständer 68 und die Bezugsfläche 60 läuft) mit der Scheibenunterseite 66 im wesentlichen in der Mitte der Scheibe 62 elektrisch verbunden und ist ebenfalls leitfähig mit der Bezugsfläche 60 verbunden. Der Ständer 68 hält die Scheibe 62 in Abstand oberhalb der Bezugsfläche 60 und definiert ferner einen ringförmigen Resonanzhohlraum wie im folgenden erläutert wird.
Der Durchmesser der Scheibe 62 und der Durchmesser des zylindrischen Ständers 68 sind auf Grundlage des gewünschten RF-Betriebsfrequenzbereiches der Antennenstruktur 50 gewählt, so daß ein kurzgeschlossener ringförmiger Resonanzhohlraum mit einem Radius von 1/9 Wellenlängen zwischen der Scheibenunterseite 66 und der Bezugsfläche 60 gebildet wird (die Bezugsfläche kann auf Wunsch aus einem flachen Kupferstück von 10 Zoll mal 16 Zoll bestehen). Mithin wird ein Resonanzhohlraum von 1/9 Wellenlängen durch das Querschnittsvolumen 72 gebildet, das von der Bezugsfläche 60, der zylindrischen Ständeraußenwand 76, der Scheibenunterseite 66 und einer imaginären Linie 78 begrenzt wird, die senkrecht auf der Scheibenunterseite 66 und der Bezugsfläche 60 zwischen dem Scheibenaußenrand 80 und der Bezugsfläche verläuft. Das gleiche gilt entlang jedes Radius der Scheibe 62 aufgrund der Symmetrie der Scheibe und des zylindrischen Ständers 68 (siehe Fig. 4A). Entlang des Zwischenraums zwischen dem Scheibenaußenrand 80 und der leitfähigen Bezugsfläche 60 ist ein kreisförmiger abstrahlender Schlitz 84 gebildet.
In der bevorzugten Ausführungsform hat der Ständer 68 einen Durchmesser von etwa 2,86 cm (1,125 Zoll) und eine Höhe von etwa 1,5 bis 1,9 cm (0,6 Zoll bis 0,75 Zoll); und die Scheibe 62 hat einen Durchmesser von etwa 10,25 cm (4,125 Zoll) (was etwas weniger ist als 1/3 Wellenlängen) für eine gewünschte zentrale Betriebsfrequenz von etwa 857 MHz.
Die Scheibe 62, der Ständer 68 und die leitfähige Bezugsfläche 60 können mit vielen Vorteilen ohne jegliche zusätzliche Strukturen als UHF-RF-Antenne verwendet werden. Wegen der Symmetrie dieser Kombination von Elementen hat die resultierende Antenne eine im wesentlichen rundumstrahlende, vertikal polarisierte Richtcharakteristik. Die Struktur hat auch relativ breitbandige Eigenschaften aufgrund ihrer rotationssymmetrischen Gestaltung und kann auf Wunsch direkt durch eine koaxiale RF- Übertragungsleitung gespeist werden (z. B. indem der Koaxial- Mittenleiter oder der zugehörige Mittenstift eines Standardkoaxialsteckers mit einem experimentell bestimmten Punkt auf der Scheibenunterseite 66 zwischen dem Ständer 68 und dem Scheibenaußenrand 80 verbunden wird, der eine optimale Impedanzanpassung ergibt).
Es wurde gefunden, daß die Bandbreite der Antenne mit steigender Höhe des Ständers 68 (und daher wachsendem Abstand zwischen der Scheibenunterseite 66 und der Bezugsfläche 60) ansteigt. Jedoch sollte der Abstand zwischen Scheibenunterseite 66 und der Bezugsfläche 60 vorzugsweise wesentlich weniger als eine viertel Wellenlänge betragen, wenn die Antennen-Richtcharakteristik und andere hier beschriebene Leistungscharakteristiken erwünscht sind (denn die Antenne hätte eher die Eigenschaften eines vertikalen 1/4-Wellenlängen-Monopols als die eines kreisförmigen abstrahlenden Schlitzes, wenn die Höhe des Ständers 68 von der Größenordnung einer viertel Wellenlänge wäre).
Es kann wünschenswert sein (z. B. für bestimmte Mobilfunkanwendungen), den Winkel der Abstrahlung der Antennenstruktur 50 zu reduzieren, um die effektive Verstärkung der Antennenstruktur entlang von Strahlwegen näherungsweise innerhalb der Ebene der Scheibe 62 zu erhöhen. Beispielsweise werden die meisten Bodenziele, mit denen ein Benutzer innerhalb des Automobils 54 zu kommunizieren wünscht (z. B. andere mobile Radio-Sender/Empfänger-Antennen, Basisstationsantennen ect.), sich wahrscheinlich näherungsweise in der Ebene der Scheibe 62 befinden (d. h. irgendwo entlang des Horizonts, wenn die Scheibe parallel zur Erdoberfläche orientiert ist). Es kann daher wünschenswert sein, die Amplitude der Strahlungskeulen auf den Horizont hin zu erhöhen und den durch die Nullstellen direkt über der Scheibe 62 überdeckten Bereich zu vergrößern (siehe z. B. Fig. 13).
Die Verstärkung der Antennenstruktur 50 zum Horizont hin kann erhöht und der Winkel der Abstrahlung der Antennenstruktur kann verringert werden, indem ein oder mehrere ringförmige passive " Direktor"-Elemente 58 vorgesehen werden, um die abgestrahlte Energie auf den Horizont zu richten. Im folgenden wird die Struktur und die Betriebsweise solcher passiver Elemente diskutiert.
Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform enthält ein einzelnes passives Element 58. Das passive Element 58 enthält einen kreisförmigen flachen Ring ("Annulus") 86, der mit Abstand oberhalb der leitfähigen Bezugsfläche 60 und vorzugsweise in der Ebene der Scheibe 62 liegend angeordnet ist. Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist, weist der Ring 86 eine freie kreisförmige Umfangskante 88 und eine weitere Kante 90 auf. Die Kante 90 ist durch einen Kurzschlußbereich 92 gegen die Bezugsfläche 60 elektrisch kurzgeschlossen (wobei der Kurzschlußbereich in der bevorzugten Ausführungsform auch dazu verwendet wird, den Ring 86 oberhalb der Bezugsfläche 60 zu halten). Der Ring 86 ist mit der Scheibe 62 konzentrisch - d. h., der Mittelpunkt des durch den Ring definierten Kreises und der Mittelpunkt der Scheibe 62 fallen zusammen.
Der Ring 86 liegt vorzugsweise parallel zur Bezugsfläche 60 (wie auch die Scheibe 62). Die Breite des Rings 86 (d. h. der Abstand zwischen der Ringumfangskante 88 und dem Kurzschlußbereich 92) wird auf Grundlage der gewünschten Betriebsfrequenz ausgewählt, so daß ein ringförmiger 1/9 Wellenlängen-Resonanzhohlraum 94 gebildet wird, wobei dieser Hohlraum durch die Ringunterseite 96, die Innenfläche 98 des Kurzschlußbereichs, die leitfähige Bezugsfläche 60 und eine imaginäre Linie 100 begrenzt wird, die senkrecht sowohl auf der Bezugsfläche 60 als auch auf der Ebene des Rings 86 steht und zwischen der Ringumfangskante 88 und der Bezugsfläche verläuft. Der Resonanzhohlraum 94 ist an einem kreisförmigen abstrahlenden Schlitz 102 offen, der konzentrisch mit dem abstrahlenden Schlitz 84 ist.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand zwischen der Ringunterseite 96 und der leitfähigen Bezugsfläche 60 etwa 1,5 cm bis 1,9 cm (0,6 Zoll bis 0,75 Zoll) (was der gleiche Abstand wie zwischen der Scheibenunterseite 66 und der Bezugsfläche ist), und der Abstand zwischen der Innenfläche 98 des Kurzschlußbereichs und der Umfangskante 88 beträgt etwa 3,8 cm (1,5 Zoll) für eine zentrale Betriebsfrequenz von 857 MHz.
Wie erläutert werden wird, wird das kreisförmige Strahlerelement 56 gespeist (d. h. mit einer RF-Übertragungsleitung verbunden) und das passive Element 58 wird passiv mit dem Element 56 verbunden (d. h. es gibt keine direkte Verbindung zwischen der Übertragungsleitung und dem passiven Element). Der abstrahlende Schlitz 102 ist ein passiver, kreisförmiger, abstrahlender Schlitz, der konzentrisch mit den durch das gespeiste Element 56 definierten abstrahlenden Schlitz 84 ist. Der Effekt des passiv gekoppelten abstrahlenden Schlitzes 102 besteht darin, den Abstrahlungswinkel der Antennenstruktur 50 zu vermindern, indem mehr von der durch das Strahlerelement 56 ausgesendeten Strahlung auf den Horizont gerichtet wird (und ebenfalls, indem mehr von vom Horizont empfangener Strahlung auf den Schlitz 84 gerichtet wird, wenn die Antennenstruktur zum Empfang von Signalen verwendet wird). Der abstrahlende Schlitz 102 erhöht daher den Antennengewinn am Horizont, wenn das Strahlerelement 56 und der Ring 86 horizontal angeordnet sind.
Der Abstand zwischen dem Schlitz 84 und dem Schlitz 102 ist kritisch für die Strahlungscharakteristiken der Antennenstruktur 50. Es kann eine Analogie zu dem sogenannten "Yagi" oder "Yagi-Uda" Antennenfeld gezogen werden, daß selbstresonante, passive, lineare, dipolartige Elemente in Abständen von 0,2 Wellenlängen enthält. Erläuterungen solcher Yagi-Felder sind in einer Vielzahl von Veröffentlichungen zu finden, darunter zum Beispiel in The ARRL Antenna Book (American Radio Relay Leaque) beginnend auf Seite 145. Die Beziehung zwischen dem passiven abstrahlenden Schlitz 102 und den abstrahlenden Schlitz 104 ist analog zu der Beziehung zwischen einem passiven, selbstresonanten Direktordipolelement eines Yagi-Feldes und einem betriebenen Dipolelement dieses Feldes.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Abstand zwischen dem passiven, abstrahlenden Schlitz 102 und dem abstrahlenden Schlitz 84 nominal 0,2 Wellenlängen (7 cm oder 2,75 Zoll für eine zentrale Betriebsfrequenz von 857 MHz), obwohl der tatsächliche Abstand vorzugsweise experimentell optimiert wird, um die gewünschten Antennenleistungscharakteristiken zu erhalten und Resonanz sicherzustellen (da die Kopplung zwischen den Elementen 56 und 58 Auswirkungen auf die Resonanzfrequenzen der beiden Hohlräume 82 und 94 haben kann).
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform der Antennenstruktur 50 kann hergestellt werden, indem die Scheibe 62, der Ständer 68, das passive Element 58 und die leitfähige Bezugsfläche 60 individuell aus Kupfer oder einem anderen leitfähigen Material hergestellt werden (z. B. mit herkömmlichen Metallschneide- und -bearbeitungsverfahren) und die Antennenstruktur dann unter Verwendung von herkömmlichen Befestigungsmitteln (z. B. Metallblechschrauben und/oder Muttern und Schraubenbolzen) zusammengebaut werden. Prototypen gemäß der Erfindung wurden unter Verwendung solcher Techniken hergestellt. Wenn die Antennenstruktur 50 jedoch in Massenproduktion zum Einbau in Hunderte oder Tausende (oder Millionen) von Personenwagen hergestellt werden soll, ist es anzustreben, Herstellungsverfahren anzuwenden, die weniger kosten- und zeitaufwendig sind.
Fig. 5 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform der Antennenstruktur 50 mit einem kreisförmigen Strahlerelement 56 und einem passiven Direktor-Element 58. Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform ist in die Fahrzeugdachstruktur 52 integriert und ist aus zwei gestanzten Teilen 104 und 106 unter Verwendung von Herstellungsverfahren hergestellt, mit denen große Stückzahlen der Teile bei sehr niedrigen Kosten herstellbar sind.
Die herkömmliche Autodachstruktur 52 eines Personenkraftwagens 54 enthält eine feste äußere, nicht-leitfähige (z. B. Kunststoff) Schale 108 und eine innere Verkleidungsschicht 110, die in Abstand zu der äußeren Schale liegt, um dazwischen einen Hohlraum 112 mit einer Höhe von etwa 1 Zoll zu bilden. Die Verkleidungsschicht 110 ist typischerweise aus Karton oder einem anderen billigen, thermisch isolierenden Material hergestellt. Eine Schaumstoff- oder Textillage (nicht gezeigt) kann an der Verkleidungsschichtoberfläche 114, die die Fahrgastzelle umgibt, aus ästhetischen oder anderen Gründen angebracht sein. Die Verkleidungsschicht 110 wird typischerweise als das Innere "Dach" der Automobil-Fahrgastzelle betrachtet (und an ihr ist typischerweise auch das Innenlicht angebracht). Die äußere Schale 108 ist selbsttragend und ist steif und fest genug, um ausreichenden Schutz gegenüber der Witterung zu bieten.
Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform der Antennenstruktur 50 ist aus zwei Teilen hergestellt: Teil 104 und Teil 106. Teil 106 bildet die Scheibe 62 und den Ständer 68, während das Teil 104 den Ring 86, den Kurzschlußbereich 92 und die leitfähige Bezugsfläche 60 bildet (in Verbindung mit einer Schicht Aluminiumfolie oder einer anderen dünnen leitfähigen Schicht, die elektrisch mit der Automobilkarosserie verbunden ist und sowohl als Erdungsfläche als auch als Abschirmung zum Schutz der Fahrgäste innerhalb des Fahrzeugs gegen die Einwirkung von Mikrowellen wirkt).
Bezugnehmend auf Fig. 6 wird das Teil 106 durch Stanzen einer Scheibe aus leitfähigem Metall (Aluminium ist bevorzugt aufgrund seiner niedrigen Kosten, seiner Leichtigkeit und Leitfähigkeit, obwohl statt dessen Kupfer verwendet werden könnte) unter Verwendung herkömmlicher Stanzgeräte und Stanzwerkzeuge hergestellt. Die Scheibe, aus der das Teil 106 gestanzt wird, hat einen Durchmesser, der vorzugsweise etwas größer ist als der gewünschte Durchmesser der Scheibe 62, und hat eine genügend große Dicke, damit ein vorragender Bereich mit einer gewünschten Länge (Ständer 68) aus der Scheibenmitte gefertigt werden kann.
Die Scheibe, aus der das Teil 106 hergestellt wird, wird in seinem Umfang mit nachgiebigen Klammern festgespannt, und dann wird ein stabartiges Stanzwerkzeug mit genügender Kraft auf die Mitte der Scheibe abgesenkt, um das Metall aus der Mitte der Scheibe nach unten zu drücken (z. B. in eine zylindrische Bohrung, die unter der Scheibe liegt und mit dem Stab ausgerichtet ist). Solche herkömmlichen Stanzverfahren sind Fachleuten wohlbekannt und brauchen hier nicht im Detail beschrieben zu werden (genauso kann eine Vielzahl von anderen Stanzverfahren als das gerade beschriebene verwendet werden, um das Teil 106 herzustellen).
Die Scheibe, aus der das Teil 106 hergestellt wird, wird so gestanzt, daß ein vorragender Bereich 118 in der Mitte der Scheibe gebildet wird und von der Scheibenunterseite 66 absteht (nach unten in der in Fig. 6 gezeigten Orientierung). Der vorragende Bereich 118 ist an dem Punkt, wo er die Scheibenunterseite 66 erreicht, kegelstumpfförmig und an seinem entfernten Ende 199 zylindrisch. Die resultierende kegelförmige Vertiefung 120 in der Mitte der Scheibenoberseite 64 verschlechtert die Leistungsfähigkeit des Strahlerelements 56 nicht merklich. Genauso wird, obwohl der Ständer 68 idealerweise zylindrisch entlang seiner gesamten Länge ist, so daß der ringförmige Hohlraum 72 eine gewünschte Abmessung von 1/9 Wellenlänge nahe der Bezugsfläche 60 wie auch nahe der Scheibenunterseite 66 hat, die kegelstumpfförmige, sich verjüngende Form des Ständers die Resonanzeigenschaften des ringförmigen Hohlraums 84 nicht merklich verschlechtern. Als Teil desselben Stanzarbeitsschritts (oder möglicherweise durch einen zusätzlichen Bearbeitungs- oder Stanzvorgang nach dem ersten Stanzen) werden Zungen oder Vorsprünge 122 gebildet, die von dem entfernten Ende 119 des vorragenden Bereiches 118 wie gezeigt abstehen.
Zur Herstellung von Teil 104 wird eine größere kreisförmige Scheibe (ebenfalls aus Aluminium oder Kupfer) unter Verwendung eines zylindrischen Werkzeugs gestanzt, um eine zylindrischen, napfförmigen Bereich mit einer zylindrischen Seitenwand 122 und einem kreisförmigen Boden 126 zu bilden (solche Verfahren werden gemeinhin verwendet, um Kuchenformen oder ähnliche Artikel herzustellen). Im Anschluß an den Stanzschritt wird ein herkömmliches Flansch-Werkzeug verwendet, um die Oberkante der Seitenwand 122 des napfförmigen Bereichs in einen nach außen verlaufenden Flanschbereich 124 zu biegen (abhängig von der Art des verwendeten Flansch-Werkzeuges können ein oder mehrere separate Schritte erforderlich sein, um einen ringförmigen Flansch zu bilden, der die zylindrische Seitenwand 122 unter dem richtigen Winkel trifft).
Das fertiggestellte Teil 104 hat einen im wesentlichen flachen, kreisförmigen Boden 126, der die untere Kante 127 des napfförmigen Bereichs 128 abschließt. Der Flansch 124 verläuft nach außen von der offenen Kante des zylindrischen Bereichs 128 und liegt vorzugsweise in einer Ebene, die parallel zu einer den Boden 126 enthaltenden Ebene liegt. Den Vorsprüngen 122 entsprechende Öffnungen 130 werden in den Bodenbereich 126 vorzugsweise geschnitten.
Die Teile 104, 106 werden dann zusammengesetzt, indem die Vorsprünge 122 in die Öffnungen 130 eingesetzt und die Vorsprünge umgebogen werden (oder es werden andere Arten von Metall-Verbindungs-/Befestigungsverfahren wie etwa Schweißen oder Löten verwendet), so daß der vorragende Bereich 118 (d. h. der Ständer 68) näherungsweise senkrecht zum Boden 126 steht und der Flansch 124 (d. h. Ring 86) konzentrisch mit der Scheibe 62 ist.
Die resultierende, zusammengesetzte Struktur wird dann in die Fahrzeugdachstruktur 52 (siehe Fig. 5) installiert, indem die untere leitfähige Fläche des Bodens 126 mit der Aluminiumfolienschicht 116 elektrisch verbunden wird (unter Verwendung von leitfähigem Folienband, indem der napfförmige in einen Haltering (nicht gezeigt) eingesetzt und elektrisch und mechanisch mit der Folie verbunden wird, oder indem ein anderes kostengünstiges Verfahren angewendet wird) und indem die Scheibe 62 und/oder der Flansch 124 an der äußeren Schale 108 mechanisch befestigt wird (beispielsweise unter Verwendung von Plastikstiften 134).
Eine Koaxial-RF-Speiseleitung 136 kann direkt mit einem vorgegebenen Impedanzanpassungspunkt 138 auf der Scheibe 62 verbunden werden (die Position dieses Punktes kann experimentell an Prototypen bestimmt werden und während der Massenherstellung kann ein Loch 140 zur Herstellung der Verbindung durch die Scheibe 62 geschnitten werden). Das Koaxialkabel 136 kann durch ein durch die zylindrische Wand 122 geschnittenes Loch 142 verlaufen. Durchmesser und Dicken der Scheiben, aus denen die Teile 104 und 106 hergestellt werden (und natürlich die Abmessungen der in den Stanzverfahren verwendeten Werkzeuge) werden sorgfältig so ausgewählt, daß die endgültigen Fabrikationsprodukte die gewünschten Abmessungen haben.
Wie zuvor beschrieben, bewirkt ein einzelnes passives Element 58 eine merkliche Reduktion im Ausstrahlungswinkel der Antennenstruktur 50. Es können noch zusätzliche konzentrische, kurzgeschlossene Ringe 86 angewendet werden, um noch geringere Ausstrahlungswinkel zu erreichen (und daher den effektiven Antennengewinn am Horizont noch weiter zu erhöhen). Die Fig. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der Antennenstruktur 50 mit einem kreisförmigen Strahlerelement 56, einem ringförmigen passiven Element 58, einem zweiten ringförmigen passiven Element 142 und einem dritten äußeren passiven Element 170. Die passiven Elemente 152 und 170 haben im wesentlichen den gleichen Aufbau wie das zuvor beschriebene passive Element 58, obwohl sie beide größere Durchmesser als der passive Ring 86 haben (da sie mit radikalem Abstand nach außen zu diesem Ring angeordnet sind).
Das passive Element 142 ist konzentrisch zu den Elementen 58 und 56 und weist einen Ring 144 auf, der in einer Ebene mit dem Ring 86 und der Scheibe 62 liegt. Der passive, abstrahlende Schlitz 146 und der zugehörige 1/9 Wellenlängen-Resonanzhohlraum 158, welcher durch das passive Element 142 gebildet wird, ist passiv an die Schlitze 84 und 102 gekoppelt und wirkt als weiterer Strahlungs-Direktor.
Das passive Element 170 ist konzentrisch zu den Elementen 58, 56 und 142 und enthält einen Ring 172, der in einer Ebene mit den Ringen 86 und 144 und mit der Scheibe 62 liegt. Der passive abstrahlende Schlitz 174 und der zugehörige 1/9-Wellenlängen- Resonanzhohlraum 176, welcher durch das passive Element 142 gebildet wird, ist passiv mit den Schlitzen 84, 102 und 146 gekoppelt und wirkt als weiterer Strahlungs-Direktor.
Die Abstände zwischen den Schlitzen 102, 146 und 174 folgen den 0,2 Wellenlängen des zuvor diskutierten Yagi-Feld-Abstands, obwohl die tatsächlichen Abstände experimentell optimiert werden sollten.
Eine weitere Reduzierung des Ausstrahlungswinkels kann durch Bereitstellen weiterer konzentrischer passiver Elemente erreicht werden. Die in den Fig. 7 und 8 gezeigte Struktur (mit drei ringförmigen passiven Elementen und einem kreisförmigen Strahlerelement 56) wurde aufgebaut und getestet und zeigte einen relativ geringen Ausstrahlungswinkel (und daher zusätzlichen Antennengewinn am Horizont) und relativ gute Breitbandeigenschaften. Abhängig von der Anwendung kann jedoch der Aufwand, mehr als zwei oder drei passive ringförmige Elemente bereit zustellen, durch die weitere stufenweise Verbesserung der Antennenleistungsfähigkeit nicht gerechtfertig sein (tatsächlich können in einigen Anwendungen nur ein oder kein passives Element verwendet werden, um Kompliziertheit und Kosten der Herstellung auf Kosten eines verminderten Antennengewinns am Horizont zu senken).
Wie zuvor erwähnt, hat die beschrieben Antenne 50 relativ breitbandige Eigenschaften und kann daher über einen relativ weiten Betriebsfrequenzbereich mit akzeptabler Impedanzanpassung betrieben werden. In Mobilfunkanwendungen ist es jedoch oft erwünscht, die Antennenstruktur 50 über einen sehr breiten Bereich von Betriebsfrequenzen (z. B. 820 MHz bis 890 MHz) mit akzeptablen VSWR (2,0 bis 1 oder weniger) über den gesamten Bereich zu betreiben. Um diese Bandbreite zu erreichen, kann die Antennenstruktur 50 dahingehend modifiziert werden, ein Mikrostreifenleitertyp-Impedanz-Anpassungsnetzwerk 150 von der in den FIGU- REN 9 und 10 gezeigten Art zu enthalten.
Das Anpassungsnetzwerk 150 enthält eine Mikrostreifenleitung 152, die auf einem Streifen Isolationsmaterial 154 liegt, welcher Isolationsstreifen auf der Scheibenoberseite 64 angeordnet ist. Wie in Fig. 10 gezeigt, kann der Koaxialkabel-Innenleiter 156 direkt mit der Mikrostreifenleitung 152 unter Verwendung einer herkömmlichen Lötverbindung 158 oder dergleichen verbunden werden. Durch die Scheibe 62 und durch den Isolationsstreifen 154 können Löcher 160 und 162 gebohrt werden, um den Innenleiter 156 durch die Scheibe zu der Mikrostreifenleitung 152 laufen zu lassen, ohne in elektrischen Kontakt mit der Scheibe kommen. Die kapazitive Reaktanz zwischen der Mikrostreifenleitung 152 und der Scheibe 62 in Verbindung mit der durch den Innenleiter 156 des Koaxialkabels eingeführten induktiven Reaktanz (oder alternativ durch den Durchführungsstift eines herkömmlichen, zur Speisung der Antenne 50 verwendeten RF-Steckers) bildet einen Schwingkreis, woraus eine breitbandige Impedanzanpassung resultiert.
Die Fig. 11 bis 13 zeigen schematisch das RF-Richtdiagramm der innerhalb der Dachstruktur 52 des Automobils 54 wie in FI- GUR 3 installierten Antennenstruktur 50. Fig. 11 zeigt graphisch das vertikal polarisierte, rundumlauf ende Richtdiagramm der Antennenstruktur 50 in der x-y-Ebene (Horizontebene, wenn die Scheibe 62 in dieser Ebene ausgerichtet ist) und auch den relativ kleinen Abstrahlungswinkel in z-Richtung, was teilweise der Wirkung des passiven Elements 58 zuzuschreiben ist (dieser kleine Abstrahlungswinkel ist auch in Fig. 12 graphisch dargestellt). Fig. 13 ist ein Smith-Diagramm mit zwei Darstellungen: das tatsächlich gemessene Strahlungsdiagramm (Feldstärkenmessungen) der in Fig. 3 gezeigten Antennenstruktur 50, wenn sie innerhalb der Dachstruktur 52 angebracht ist, diese Darstellung ist mit "A" bezeichnet), und die Darstellung einer auf dem Kofferraum angebrachten 1/4 -Wellenlängen-Peitschenantenne (von der in Fig. 1 gezeigten Art), die an dem gleichen Fahrzeug angebracht ist (diese Darstellung ist mit "B" bezeichnet).
Fig. 14 ist ein Smith-Diagramm, das die Ergebnisse von Eingangsimpedanzmessungen der in den Fig. 7 und 8 gezeigten Antennenstruktur 50 zeigt. Dieses Diagramm zeigt, daß ein VSWR (voltage standing wave ratio, Welligkeit) von weniger als 2,0 bis 1 über den Bereich von 820 MHz bis 890 MHz erreicht werden kann.
Fig. 15 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Antennenstruktur 50 mit einer scheibenförmigen, leitfähigen Bezugsfläche 60, die im wesentlichen die gleiche Größe und Form wie das kreisförmige Strahlerelement 56 hat. Diese Ausführungsform, die aufgrund ihrer Symmetrie attraktiv ist, kann in Anwendungen verwendbar sein, in denen eine RF-Abschirmung unter der Bezugsfläche 60 nicht erforderlich ist.
Es wurde eine neue und vorteilhafte Antennenstruktur beschrieben, die ein rundumstrahlendes Richtdigramm hat, kostengünstig und einfach in großen Stückzahlen herstellbar ist und als flache Einheit aufgebaut werden kann. Die Antennenstruktur ist formangepaßt (d. h. sie kann im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen wie die sie tragende Struktur) und kann deswegen und aufgrund ihrer geringen Größe in die Dachstruktur eines Personenfahrzeugs eingebaut werden. Aufgrund dieser Eigenschaften ist die beschriebene Antennenstruktur ideal geeignet zur Verwendung als Mobilfunk-UHF-Antenne für Personenkraftfahrzeuge.
Während die vorliegende Erfindung mit den gegenwärtig als praktisch und bevorzugt betrachteten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist davon auszugehen, daß die angefügten Patentansprüche nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein sollen, sondern im Gegenteil alle Abwandlungen, Variationen und/oder äquivalente Anordnungen umfassen sollen, die eines der neuartigen Merkmale oder Vorteile der Erfindung ausnutzen.

Claims

1. Radiofrequenzantenne zur Installation an Fahrzeugen, mit einer leitfähigen Bezugsfläche (60), einem kreisförmigen, leitfähigen Strahlerelement (56), welches oberhalb der Bezugsfläche (60) angeordnet ist, und einer RF-Signal-Einspeisungsverbindung (136, 150, 156), die zwischen der Bezugsfläche und einem vorbestimmten Punkt angepaßter Impedanz auf dem kreisförmigen Strahlerelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das kreisförmige leitfähige Strahlerelement (56) einen Durchmesser von wenigstens einem Drittel der Wellenlänge der Betriebsfrequenz hat und in einem Abstand von der Bezugsfläche von wesentlich weniger als einer viertel Wellenlänge der Antennenbetriebsfrequenz angeordnet ist und in seiner Mitte gegen die leitfähige Bezugsfläche elektrisch kurzgeschlossen ist und einen kurzgeschlossenen ringförmigen Hohlraum (72) bildet, der nach außen bis zu einem kreisförmigen, abstrahlenden Schlitz (84) an seinem äußeren Rand reicht.

2. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens ein weiteres ringförmiges, leitfähiges Strahlerelement (58), das in radialem Abstand nach außen von dem ersten kreisförmigen, abstrahlenden Schlitz (84) angeordnet ist und ebenfalls oberhalb der Bezugsfläche (60) mit wesentlich weniger als einer viertel Wellenlänge angeordnet ist, wobei das weitere Strahlerelement (58) wenigstens einen weiteren kreisförmigen, abstrahlenden Schlitz (102) an seinem äußeren kreisförmigen Rand (88) bildet.

3. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch wenigstens ein weiteres ringförmiges, leitfähiges Strahlerelement (58), das in radialem Abstand nach außen von dem ersten kreisförmigen, abstrahlenden Schlitz (84) angeordnet ist, in einem Abstand von wesentlich weniger als einer viertel Wellenlänge der Antennenbetriebsfrequenz oberhalb der Bezugsfläche (60) angeordnet ist, mit der leitfähigen Bezugsfläche angrenzend an den ersten abstrahlenden Schlitz (84) elektrisch kurzgeschlossen ist und einen elektrisch kurzgeschlossenen, ringförmigen Hohlraum bildet, der nach außen zu einem ringförmigen Umfangsrand (88) und einem abstrahlenden Schlitz (102) reicht, der konzentrisch zu dem ersten kreisförmigen, abstrahlenden Schlitz (84) ist.

4. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite abstrahlende Schlitz (102) um etwa 0.2 bis 0.4 Wellenlängen radial nach außen von dem ersten abstrahlenden Schlitz (84) angeordnet ist.

5. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere ringförmige, leitfähige Strahlerelement (58) einen passiven Direktor aufweist, der keinen direkt verbundenen RF-Speisepunkt hat, aber einen erhöhten Antennengewinn am Horizont liefert, wenn die Antennenelemente (56, 58) und die leitfähige Bezugsfläche (60) horizontal ausgerichtet sind.

6. Radiofrequenzantenne nach den Anspruche 2, 3, 4 oder 5, weiter gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von weiteren ringförmigen leitfähigen Strahlerelementen (142, 120), wobei jedes dieser zusätzlichen weiteren Elemente radial außerhalb des vorhergehenden, weiter innen liegenden Elements angeordnet ist.

7. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 1, die auf dem Dach (52) eines Fahrzeugs (54) installiert ist, wobei die leitfähige Bezugsfläche (60) über dem Fahrgastbereich des Fahrzeugs angeordnet ist.

8. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 1, wobei die RF-Signal- Einspeisungsverbindung eine vorgegebene Länge einer Mikrostreifenleiter-Übertragungsleitung (152) aufweist, die auf dem Strahlerelement (58) angeordnet ist und zur Resonanz mit anderen Einspeisungsverbindungsteilen angeschlossen ist, um so eine im wesentlichen abgestimmte RF-Impedanz über ein breiteres Frequenzband zu liefern.

9. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 1 mit einer Betriebsbandbreite einschließlich 825 Megahertz bis 890 Megahertz.

10. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisförmige leitfähige Strahler (56) ein erstes dünnes Metallteil (106) mit einem kreisförmigen Umfang, der den besagten äußeren Rand (80) aufweist, und einen im wesentlichen abgesenkten hohlen Bereich (118) in seiner Mitte aufweist, der dazu ausgestaltet ist, mit der leitfähigen Bezugsfläche (60) kurzgeschlossen zu werden und mit der leitfähigen Bezugsfläche (60) den kurzgeschlossenen, ringförmigen Hohlraum (72) zu bilden.

11. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisförmige, leitfähige Strahler (56) ein erstes dünnes Metallteil (106) mit einem kreisförmigen Umfang, der den äußeren Rand (80) aufweist, und einen im wesentlichen abgesenkten hohlen Bereich (118) in seiner Mitte aufweist, der dazu ausgestaltet ist, mit der leitfähigen Bezugsfläche (60) kurzgeschlossen zu werden und mit der leitfähigen Bezugsfläche (60) den kurzgeschlossenen ringförmigen Hohlraum (72) zu bilden, und daß das weitere ringförmige leitfähige Strahlerelement (58) ein zweites dünnes Metallteil (104) mit einem im wesentlichen abgesenkten Mittelbereich mit einem im wesentlichen kreisförmigen Boden und einer zylinderischen Seitenwand (122) und einem nach außen ragenden Flansch (124), welcher an seinem Umfang die kreisförmige Umfangskante (88) bildet, aufweist.

12. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (124) eine Breite hat, die etwa gleich dem halben Durchmesser des Umfangskreises des ersten Teils (106) ist.

13. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des im wesentlichen abgesenkten Mittelbereichs des zweiten Teils (104) kreisförmig ist und einen Durchmesser hat, der wesentlich größer ist als der Durchmesser des ersten Teils (106) ist.

14. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste kreisförmige, abstrahlende Schlitz (84) zwischen dem Umfang des ersten Teils (106) und dem Flansch (124) gebildet ist.

15. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisförmige Umfang des ersten Teils (106) und der Flansch (124) in einer Ebene liegen.

16. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der abgesenkte, hohle Bereich (118) wenigstens eine vorragende Zunge (122), welche von seinem Boden ausgeht, aufweist und daß wenigstens eine Öffnung (130) in dem im wesentlichen abgesenkten Mittelbereich des zweiten Teils (104) gebildet ist, in der die Zunge befestigt werden kann.

17. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 11, weiter gekennzeichnet durch eine Platte aus leitfähigem Material (60), die mit dem im wesentlichen abgesenkten Bodenbereich des zweiten Teils (104) verbunden ist.

18. Radiofrequenzantenne nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der abgesenkte hohle Bereich (118) des ersten Teils (106) kegelstumpfförmig ist und elektrisch mit dem im wesentlichen abgesenkten Mittelbereich des zweiten Teils (104) kurzgeschlossen ist.