DE3802130C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Antennensystem für den Rundfunkempfang in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mehrfach-Antennensysteme, auch unter dem Begriff Antennen-Diversity- Systeme bekannt, sind beispielsweise aus der Zeitschrift "Funkschau", 24/1986, Seiten 43 bis 46, aus der EP 02 01 977 A2 oder der DE 33 34 735 A1 bekannt; sie werden neuerdings insbesondere für den Rundfunkempfang in Kraftfahrzeugen untersucht, um unzureichende Empfangsverhältnisse durch Störungen auf Grund von Mehrwegeempfang zu vermeiden. Als Einzelantennen wurden für die Verwendung bei Diversity-Systemen in Kraftfahrzeugen hauptsächlich Stab- und Scheibenantennen eingesetzt, deren Eingangswiderstände sehr stark frequenzabhängig sind. Daher ist es erforderlich, in unmittelbarer Nähe der jeweiligen Einzelantennen einen Verstärker vorzusehen, so daß bei Mehrfach-Antennensystemen in Kraftfahrzeugen an allen Stellen derselben, an denen Einzelantennen vorgesehen sind, einzelne Verstärker angebracht werden müssen. Dadurch sind diese Mehrfach-Antennensysteme insbesondere auch im Hinblick auf den erheblichen Montageaufwand recht aufwendig.

Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung von Stab- und Scheibenantennen im Zusammenhang mit Mehrfach-Antennensystemen besteht darin, daß die Signale der einzelnen Antennen häufig nicht ausreichend dekorrelliert sind. Eine gute Dekorrelation der Signale ist jedoch Voraussetzung für eine gute Wirkung des Diversity-Systems. Darüber hinaus ist es eine allgemeine Forderung der Autoindustrie, Stabantennen möglichst zu vermeiden, weil Stabantennen den Cw-Wert erhöhen, Geräusche verursachen und stark schwingen, ganz abgesehen davon, daß sie häufig Beschädigungen und Zerstörungen ausgesetzt sind. Auch Scheibenantennen weisen erhebliche Nachteile auf, da die Antennensignale durch Scheibenwischermotoren, die Bordelektronik, die Scheibenheizung oder vorhandenen Servo-Motoren, wie sie beispielsweise in Spiegeln verwendet werden, erheblich gestört sind. Auch Kofferraumdeckel-Antennen, die ebenfalls bereits eingesetzt wurden, weisen Nachteile auf, insbesondere insofern, daß durch Wasser und Vereisung sowie durch einen unterschiedlichen Kofferraum-Inhalt sich erhebliche Verstimmungen einstellen.

Aus der DE 34 06 684 A1 ist ein Antennensystem für den Rundfunkempfang in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei dem wenigstens zwei Einzelantennen in Form von selbstklebenden Dekorstreifen vorgesehen sind, die von der Karosserie beabstandete Antennenstrukturen bilden. Die Ausgangssignale der Antennenstrukturen werden einer Signalverarbeitungsschaltung, beispielsweise einer Diversity-Einrichtung, zur weiteren Verarbeitung zugeführt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antennensystem derart weiterzubilden, daß eine Verbesserung der Dekorrelation der Einzelantennensignale erreicht und bei gleichbleibendem Aufwand an Antennenstrukturen die Anzahl der verfügbaren Antennensignale verdoppelt wird.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Antennensystem erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Wanderwellenantennen als Antennenstrukturen, die zu einer einzigen Antennenstruktur zusammengefaßt werden, und deren beide Fußpunkte impedanzrichtig angeschlossen sind, ist es möglich, ohne weiteren Aufwand die Anzahl der verfügbaren Antennensignale für ein Diversity- Verfahren zu vergrößern, so daß dadurch das Diversity-Empfangsverfahren verbessert werden kann. Darüber hinaus wird die Tatsache ausgenützt, daß Wanderwellenantennen gegenüber herkömmlichen Stab- oder Scheibenantennen wesentlich weniger frequenzabhängig sind, so daß bei ausreichender Anpassung längere Kabel zwischen den Antennenstrukturen der Wanderwellenantennen möglich sind, ohne daß dadurch zu große Verluste auftreten. Bei der Verwendung von Wanderwellenantennen im Zusammenhang mit Mehrfach-Antennensystemen besteht ein weiterer wesentlicher Vorteil darin, daß eine erheblich bessere Dekorrelation der Antennensignale, d. h. ein von allen anderen Antennen statistisch unabhängiges Signal mit wesentlich höherer Wahrscheinlichkeit bereitgestellt werden kann. Dies deshalb, weil Wanderwellenantennen eine gegenüber der Stab-, Scheiben- oder Kofferraumdeckel-Antenne, die sog. resonante Antennen sind, ein anderes Abstrahlungsprinzip aufweisen. Die Eignung von Wanderwellenantennen im Zusammenhang mit Stab-, Scheiben- und/oder Kofferraumdeckel-Antennen für Mehrfach-Antennensysteme ist daher besonders hervorzuheben. Das Mehrfach- Antennensystem wird daher unter Verwendung einer Wanderwellenantenne um eine prinzipiell andere Antennenart erweitert, so daß das Diversity-Verfahren erheblich verbessert werden kann. Darüber hinaus werden Wanderwellenantennen durch Eis und Wasser wesentlich weniger verstimmt als etwa Kofferraumdeckel- Antennen. Auch Störungen der Antennensignale durch Scheibenwischermotoren, die Bordelektronik, Servo-Motoren, eine Heizung usw., wie sie bei Scheibenantennen auftreten, sind nicht zu erwarten.

Bekanntermaßen weisen Wanderwellenantennen schräg-seitliche Richtkeulen auf. Dies bedeutet, daß Wanderwellenantennen sich insbesondere gut für einen Leckkabelempfang, beispielsweise bei Tunneldurchfahrten, eignen, weil Leckkabel ebenfalls Wanderwellenantennen mit schräg-seitlicher Abstrahlrichtung darstellen und dabei die elektromagnetische Feldverkoppelung optimal ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß Wanderwellenantennen, zu denen Rhombus-, Beverage-, L- und V-Antennen gehören, an sich bekannt sind (vgl. z. B. "Fachlexikon ABC Physik", Frankfurt/Main, Band 1, Seite 65). Der Einsatz von Wanderwellenantennen im Zusammenhang mit einem Mehrfach-Antennensystem führt jedoch zu erheblichen und sehr spezifischen Vorteilen, wie sie vorstehend genannt wurden. Darüber hinaus ist es aufgrund der dreibandigen Anpassung von Wanderwellenantennen möglich, einfachere Verstärker zu verwenden.

Aus der US 26 59 004 sind zwar Wanderwellenantennen in Zusammenhang mit Flugkörpern bekannt; dieser Druckschrift ist jedoch die Verwendung von Wanderwellenantennen in Zusammenhang mit Kraftfahrzeug-Rundfunkempfangseinrichtungen nicht zu entnehmen, und es ist auch nichts darüber ausgesagt, wie die Fußpunkte der dort verwendeten Wanderwellenantennen angeschlossen sind, oder gar die Ausgangssignale der Wanderwellenantennen für Diversity-Verfahren ausgenutzt werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die einzige Antennenstruktur aus zwei voneinander und von der Fahrzeugkarosserie isolierten, im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Metallteilen gebildet ist. Dadurch ergibt sich eine auch hinsichtlich des Herstellungsaufwands einfache Antennen-Konfiguration.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Antennenstruktur eine von der Karosserie isolierte, metallische Stoßstange verwendet ist. Die bereits vorhandene Stoßstange, vorausgesetzt sie ist von der metallischen Karosserie beispielsweise über Kunststoffhalter isoliert angebracht, braucht mit der Karosserie lediglich noch über den Abschlußwiderstand verbunden zu werden, um eine Antenne am Kraftfahrzeug zu erhalten. Ersichtlich ist der Aufwand hierfür denkbar gering.

Alternativ ist es vorzugsweise auch möglich, als Antennenstruktur eine von der Karosserie isolierte, metallische Zier- oder Raumleiste oder alternativ einen Teil eines von der Karosserie isolierten, metallischen Dachgepäckträgers zu verwenden. Das Anbringen derartiger Antennenstrukturen am Fahrzeug ist ersichtlich mit geringem zusätzlichen Aufwand möglich.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist als Antennenstruktur ein in ein an der Karosserie angebrachtes Kunststoffelement eingelegtes Metallteil verwendet. Das Kunststoffelement kann dabei eine Stoßstange, eine Zierleiste und/oder Teil eines Dachgepäckträgers sein. Auch bei diesen Ausführungsformen ist die Herstellung und Montage denkbar einfach. Als Metallteile können dabei Metalldrähte, Metallstreifen und/oder Metallbänder vorgesehen sein. Das Vorsehen der Antennenstruktur als bzw. integriert in eine Stoßstange, eine Zierleiste oder einen Teil eines Dachgepäckträgers ist deshalb vorteilhaft, weil sich dadurch relativ lange Metallteile ergeben, die die Empfangseigenschaften der Antenne verbessern. Im Falle, daß wenigstens eine Antennenstruktur bzw. eine Wanderwellenantenne in einem Dachgepäckträger integriert ist, ist es vorteilhaft, wenn die für die Wanderwellenantenne aktiven Metallteile des Dachgepäckträgers eine rhombusförmige Struktur aufweisen. Auf diese Weise ergibt sich eine Rhombus-Antenne, die besonders gute Empfangseigenschaften besitzt.

Es ist möglich, das Metallteil an dem dem Anschlußwiderstand abgewandten Ende mit der metallischen Karosserie über einen Verstärker zum Ausgleich von Kabelverlusten zu verbinden, dessen Eingangswiderstände im wesentlichen gleich dem Wellenwiderstand des die Antenne bildenden Leitungssystems (im folgenden als Wellenwiderstand der Antenne berechnet) ist. Der Abschlußwiderstand kann auch durch einen Verstärker ersetzt werden, dessen Eingangswiderstand im wesentlichen gleich dem Wellenwiderstand der Antenne ist. Auf diese Weise ergeben sich mit einer einzigen Wanderwellenantenne durch Vorwärts- und Rückwärtsauswertung zwei dekorrelierte Ausgangssignale, die dem Diversity-Verfahren zur Auswertung zur Verfügung gestellt werden können. Mit dieser Ausführungsform ist es also möglich, bereits mit einer einzigen Wanderwellen-Antennenkonfiguration ein Diversity-Empfangsverfahren durchzuführen.

Die Wanderwellenantenne kann steuerbare Schalter zum Umschalten auf unterschiedliche Antennenkonfigurationen aufweisen. Dadurch können lediglich durch Schalten der steuerbaren Schalter verschiedene Antennenkonfigurationen aktiviert werden, wodurch auf einfachste Weise eine einzige Wanderwellen-Antennenanordnung mehrere dekorrelierte Antennensignale für das Diversity-Verfahren liefert. Als steuerbare Schalter können Schalt-Dioden verwendet werden.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind weitere Antennen und/oder Wanderwellenantennen zu einer Gesamtantenne kombiniert. Beispielsweise können die Wanderwellenantennen der vorderen und hinteren Stoßstange kombiniert werden, wodurch sich z. B. eine höhere Antennenleistung über eine bestimmte Richtung des Richtdiagramms oder für ein Richtdiagramm erzielen läßt.

Durch phasenrichtiges Zusammenschalten von Wanderwellenantennen, die in der vorderen und hinteren Stoßstange sowie in an den Fahrzeugflächen angebrachten Zierleisten integriert sind, kann eine Rundstrahlantenne nachgebildet werden. Dadurch ergibt sich ein optimales Runddiagramm mit noch höherer Antennenleistung. Im Hinblick auf das Diversity-Verfahren ist es dabei insbesondere vorteilhaft, daß die Wahrscheinlichkeit besonders groß ist, daß das Antennensignal dieser aus den verschiedenen Wanderwellenantennen gebildete Rundstrahlantenne bezüglich der Ausgangssignale anderer Antennen des Mehrfach- Antennensystems optimal dekorreliert ist. Aufgrund des hohen Wirkungsgrads einer derartigen Rundstrahlantenne kann diese auch als Sendeantenne eingesetzt werden.

Wie bereits erwähnt, ist es von besonderer Bedeutung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, wenn wenigstens eine Wanderwellenantenne zusammen mit wenigstens einer weiteren Kraftfahrzeugantenne Teil eines Fahrzeug-Diversity-Antennensystems ist. Wie bereits erwähnt, ergibt sich dadurch eine besssere Dekorrelation der einzelnen Antennensignale und damit eine höhere Wirksamkeit des Diversity- Systems mit besserer Empfangsqualität.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische schaltungsmäßige Darstellung einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische schaltungsmäßige Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische schaltungsmäßige Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine schematische schaltungsmäßige Darstellung einer vierten Ausführung der Erfindung unter Verwendung steuerbarer Schalter und

Fig. 5 eine schematische schaltungsmäßige Darstellung einer Ausführungs­ form, bei der in den Stoßstangen und an den seitlichen Fahrzeug­ flächen vorgesehene Wanderwellenantennen zu einer Rundstrahlan­ tenne kombiniert sind.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform schematisch dargestellt, bei der die metallische Karosserie 1 eines Kraftfahrzeugs als Gegenleitung eines Wellenführungsteils 2 einer Wanderwellenantenne ausgenützt wird, wobei der Wellenführungsteil 2 beispielsweise die Stoßstange oder an bzw. in der Stoßstange vorgesehen ist. Der Wellenführungsteil 2 ist über einen Abschlußwiderstand 3 mit der metallischen Karosserie 1 des Kraftfahrzeugs verbunden. Am Anschluß 4 wird das Antennensignal be­ züglich des Kraftfahrzeug-Massepotentials abgegriffen. Über isolierte Stützen 5 ist die Stoßstange an der Karosserie befestigt.

Fig. 2 zeigt eine Weiterbildung der in Fig. 1 dargestellten Ausführungs­ form. Bauelemente und Teile in Fig. 2, die denen von Fig. 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen und sollen nicht nochmals er­ läutert werden.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich gegenüber der Ausführungsform von Fig. 1 lediglich dadurch, daß der Anschluß 5 über einen Verstärker 6 mit der metallischen Karosserie 1 verbunden ist.

Der Eingangswiderstand des Verstärkers 6 ist dabei zur Anpassung im wesentlichen gleich dem Wellenwiderstand der Wanderwellenantenne.

Eine Weiterentwicklung der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist in Fig. 3 wiedergegeben, wobei Schaltungsteile und -elemente, die denen von Fig. 2 entsprechen, wiederum mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 2 versehen sind. Wie aus dem Vergleich zwischen Fig. 2 und 3 un­ mittelbar ersichtlich ist, wurde der in Fig. 2 vorgesehene Abschluß­ widerstand 3 in der in Fig. 3 dargestellten Anordnung durch einen zwei­ ten Verstärker 7 ersetzt. Der Eingangswiderstand des Verstärkers 7 ist wiederum im wesentlichen gleich dem Wellenwiderstand der Antenne. Auf diese Weise wird das als Wellenführungsteil 2 verwendete Element, im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Stoßstange, zur Erzeugung von zwei gleichzeitig auftretenden, voneinander dekorrelierten Signalen verwendet, die der Diversity-Auswerteschaltung zugeführt werden können.

Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 4 schema­ tisch dargestellt. Die als Wellenführungsteil 2 wirkende Antenne be­ steht in dieser Ausführungsform aus zwei Stoßstangenteilen 8 und 9, die - wie dies in Fig. 4 schematisch dargestellt ist - über einen steuerbaren Schalter, nämlich eine Schaltdiode 10 verbunden sind. Das der Schaltdiode 10 abgewandte Ende des Stoßstangenteils 9 ist, wie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform auch, über einen Ab­ schlußwiderstand 3 mit der metallischen Karosserie 1 verbunden. Am Ende des anderen Stoßstangenteils 8, an dem die Schaltdiode 10 an­ geschlossen ist, ist der Stoßstangenteil 8 über einen weiteren steuerbaren Schalter, nämlich eine Schaltdiode 11 und einen mit dieser in Reihe liegenden weiteren Abschlußwiderstand 12, mit der Karosserie 1 verbunden.

Befindet sich die Schaltdiode 10 im leitenden und die Schaltdiode 11 im nicht leitenden Zustand, so liegt die in Fig. 4 dargestellte An­ tennenkonfiguration vor, wobei der Abschlußwiderstand 3 im wesent­ lichen gleich dem Wellenwiderstand dieser Antennenkonfiguration ge­ wählt ist. Durch Umschaltung der Dioden 10 und 11, wenn sich also die Schaltdiode 10 im nicht leitenden und die Schaltdiode 11 im leitenden Zustand befindet, ist lediglich der dem Stoßstangenteil 8 entsprechende Antennenteil aktiv, wobei dessen Ende über einen weiteren Abschlußwiderstand 14 mit der Karosserie verbunden ist. Der Abschlußwiderstand 14 ist dabei so gewählt, daß er im wesent­ lichen gleich dem Wellenwiderstand dieser Antennenkonfiguration ist. Durch Umschaltung der steuerbaren Schalter ist es also möglich, auf einfache Weise verschiedene Antennenkonfigurationen und damit unter­ schiedliche, dekorrelierte Antennensignale zeitlich nacheinander zu erhalten und diese für ein Antennenauswahl-Diversity-Verfahren zu verwenden. Die Umschaltung der steuerbaren Schalter kann beispiels­ weise durch Überlagerung eines entsprechenden Gleichspannungssignals bewirkt werden. Während im dargestellten Ausführungsbeispiel nur zwei unterschiedliche, umschaltbare Antennenkonfigurationen vorgesehen sind, ist es Sache des Fachmanns, durch weitere steuerbare Schalter auch mehrere Antennenkonfigurationen mit einer Stoßstange, einer Zier­ leiste, einem Dachgepäckträger usw. einzurichten.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform der Erfindung schematisch darge­ stellt, bei der mehrere Wanderwellenantennen zu einer Gesamtantenne kombiniert sind. Mit dem Bezugszeichen 1 ist wiederum die metallische Karosserie eines Fahrzeugs schematisch dargestellt, mit der zusammen vier um die Karosserie herum angeordnete Metallteile vier Wanderwellen­ antennen entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten und im Zusammenhang damit beschriebenen Schaltungsprinzip bilden. Auf diese Einzelheiten soll daher nachfolgend nicht nochmals eingegangen werden.

In Verbindung mit der Karosserie 1 wird eine erste Wanderwellenantenne 13 durch die vordere Stoßstange des Fahrzeugs gebildet. Daran schließen sich im Uhrzeigersinn eine durch eine seitliche Zierleiste gebildete zweite Wanderwellenantenne 14, eine durch die hintere Stoßstange ge­ bildete dritte Wanderwellenantenne 15 und eine auf der anderen Seite des Fahrzeugs vorgesehene Seitenzierleiste als vierte Wanderwellenan­ tenne 16 an.

Die vier Wanderwellenantennen 13 bis 16, die jeweils einen dem jewei­ ligen Wellenwiderstand entsprechenden Abschlußwiderstand 17, 18, 19 und 20 sowie jeweils einen Verstärker 21, 22, 23 und 24 aufweisen, sind voneinander unabhängig. Die Ausgänge der Verstärker sind an einen zen­ tralen Addierer 25 geführt, der die Signale phasenrichtig zusammen­ schaltet und der Auswerteschaltung bereitstellt.

Durch die Kombination der Einzelantennen zu einer Rundstrahlantenne ergibt sich bei dieser Ausführungsform ein Runddiagramm mit höherem Wirkungsgrad. Eine derartige Antennenkombination kann beispielsweise auch als Kraftfahrzeugsendeantenne benutzt werden.

Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrie­ ben und erläutert. Dem Fachmann sind jedoch zahlreiche Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich. Beispielsweise lassen sich, je nach Wunsch und vorliegen­ den Erfordernissen, die einzelnen Wanderwellenantennen auch zu anderen Antennenkombinationen zusammenfassen, z. B. ist es möglich, durch den Dachgepäckträger, die Stoßstangen und Zierleisten realisierte Wander­ wellenantennen am Kraftfahrzeug in geeigneter Weise zu Wanderwellen- Antennenkombinationen zusammenzufassen. Es ist jedoch auch möglich, Wanderwellenantennen gemäß der vorliegenden Erfindung als einzige Fahrzeugantenne einzusetzen oder mit anderen Kraftfahrzeugantennen zu kombinieren, um bei Diversity-Verfahren noch besse­ re Empfangs- und gegebenenfalls Sendeeigenschaften zu erreichen.

Claims (7)

1. Antennensystem für den Rundfunkempfang in einem Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei Einzelantennen, die aus von der Karosserie beabstandeten Antennenstrukturen bestehen, deren Ausgangssignale einer Diversity-Einrichtung zugeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Antennenstrukturen Wanderwellenantennen sind und zu einer einzigen Antennenstruktur zusammengefaßt sind, deren beide Fußpunkte impedanzrichtig angeschlossen sind.

2. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzige Antennenstruktur aus zwei voneinander und von der Fahrzeugkarosserie (1) isolierten, im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Metallteilen (2) gebildet ist.

3. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antennenstruktur eine von der Karosserie (1) isolierte metallische Stoßstange (2) verwendet ist.

4. Antennensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Antennenstruktur eine von der Karosserie (1) isolierte metallische Zier- oder Rammleiste verwendet ist.

5. Antennensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Antennenstruktur ein Teil eines von der Karosserie (1) isolierten, metallischen Dachgepäckträgers, insbesondere in Rhombusform, verwendet ist.

6. Antennensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Antennenstruktur eine in ein an der Karosserie (1) angebrachtes Kunststoffelement eingelegtes Metallteil (2) verwendet ist.

7. Antennensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Wanderwellenantennen zu einer Gesamtantenne kombiniert sind.