DE4339162A1 - Funkantennenanordnung für den Dezimeterwellenbereich auf einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Funkantennen-Anordnung für den Dezimeterwellenbereich nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Funkantennen-Anordnung kann vorteil­ haft eingesetzt werden z. B. für die Funksysteme der Mobilkommunikation (Autotelefon im D- oder E-Netz oder für Bündelfunksysteme).

Derartige Antennen sind aus der täglichen Funkpraxis bekannt und sind in der Regel stabförmige Antennen mit dem Charakter eines elektrischen Monopols oder Dipols und werden entweder auf dem Fahrzeugdach, auf einem der Kotflügel oder, wenn kein Monta­ geloch in der Fahrzeugkarosserie angebracht werden soll, auch im oberen Bereich der Fahr­ zeugheckscheibe aufgebracht, wobei das Antennenelement dann außen auf der Glasscheibe befestigt wird und häufig kapazitiv durch die Glasscheibe hindurch gespeist wird. Eine der­ artige Antenne ist aus der Druckschrift USA . . . bekannt.

Nachteile dieser bekannten Antennenformen ergeben sich aus der Forderung der Funkpra­ xis, daß bei vorgegebener Sendeleistung in keiner Horizontalrichtung durch Einbrüche im Horizontaldiagramm die Strahlungsdichte bei vertikaler Polarisation unter einen minimal geforderten Wert absinkt. Gleichzeitig sollen die Abmessungen der Antennenelemente möglichst klein sein. Dabei sind speziell die Formen der Länge λ/4 oder darunter wegen ih­ rer geringen Abmessungen besonders erwünscht.

Die für Kraftfahrzeugfunkantennen angestrebte Charakteristik der Horizontaldiagramme mit einer möglichst gleichmäßigen Abstrahlung in alle azimutalen Raumrichtungen wird in der Praxis deshalb mit elektrisch kurzen Antennenelementen nach dem Stand der Technik nur durch rotationssymmetrische Elemente in der Mitte des Fahrzeugdaches angenähert erreicht. Hierbei bildet das Fahrzeugdach als eine im wesentlichen ebene Teilfläche der Karosserie mit horizontaler Ausrichtung bei mittiger Anbringung des Antennenelements eine Umge­ bung, bei der sich aufgrund ihrer Größe die Rotationssymmetrie der Abstrahlung weitge­ hend ungestört ausbilden kann. Mit auf dem Dach außermittig angebrachten, oder mit den auf die Fahrzeugscheibe aufgeklebten, oder am Kotflügel angebrachten Antennen ergeben sich durch die Strahlungsverkopplung mit der in Bezug auf die Antenne in der näheren Um­ gebung rotationsunsymmetrisch wirkenden Fahrzeugkarosserie in Kombination mit den In­ homogenitäten der Karosserieform (Kanten) oder des Materials (Übergang Blech-Scheibe) unerwünschte und teilweise nicht mehr tolerierbare Verformungen des Hori­ zontaldiagramms, insbesondere Strahlungskompensationen, welche starke Einzüge im Hori­ zontaldiagramm bewirken.

Bei Anbringung des Antennenelements im Bereich des Fahrzeughecks wird häufig speziell die Abstrahlung im Raumwinkelbereich nach vorne unzulässig reduziert. Außerdem tritt mit höher werdender Frequenz eine ausgeprägte Aufzipfelung des Diagramms ein. Dies führt insbesondere in den Minima der Horizontalstrahlung bei vorgegebener Strahlungsleistung im Sendebetrieb häufig zu unerwünscht kleinen Strahlungsdichten am Empfangsort, d. h. zu unerwünscht großer Funkfelddämpfung. Die durch diese Verkopplung gegebene Einschrän­ kung bezüglich der möglichen Montagepunkte stellt in der Praxis einen entscheidenden Nachteil dar. Aus Sicht der Fahrzeughersteller sind jedoch elektrisch vorteilhafte Montage­ punkte, wie z. B. die Dachmitte, aus verschiedenen fahrzeugtechnischen Gründen uner­ wünscht, z. B. wegen des erforderlichen Einbauraums für Schiebedächer.

Eine Reduktion der Verkopplung mit der Fahrzeugkarosserie kann durch spezielle Antennenelemente erreicht werden, deren Strahlungsschwerpunkt deutlich entfernt von der Karosserie liegt, was gewöhnlich zu sehr großen Aufbauhöhen führt. Diese Technik zielt darauf ab, geringe Ströme auf der Karosserieoberfläche zu erzeugen, um den rotations­ unsymmetrischen Strahlungsanteil möglichst klein zu halten. Sehr gute Entkopplungsgrade von der Karosserie werden häufig dadurch erzielt, daß Antennen der Länge λ/2 über eine Speiseleitung im Abstand mehrerer Dezimeter (oft mehr als 50 cm) über der Fahrzeugka­ rosserie angebracht werden, wodurch sich eine nachteilig große Bauhöhe der gesamten An­ tennenanordnung ergibt. Eine derartige Antenne ist aus der Druckschrift US . . . bekannt. Bei Anbringung λ/2-langer Antennenelemente auf der Fahrzeugkarosserie - sei es auf dem leitenden Karosserieblech oder auf der Rückfensterscheibe ist der rotationsunsymmetrische Einfluß der Fahrzeugkarosserie dadurch gemildert, daß auf dem Antennenelement in der Nähe der Karosserie, also im Speisepunkt, nur vergleichsweise geringe Ströme fließen. Eine derartige Antenne ist aus der Offenlegungsschrift OS 4007824.8 bekannt.

Derartige Antennen weisen demnach zwangsweise eine Länge auf, die deutlich größer ist als λ/4, nämlich λ/2 oder länger, wodurch neben der trotzdem oft unzureichenden Rotationssymmetrie der Abstrahlung ebenfalls für die Praxis ein gravierender Nachteil, z. B. wegen erhöhter Windgeräusche, gegeben ist.

Insbesondere kürzere, im wesentlichen vertikal polarisierte Monopol-Antennenelemente mit einer Länge von λ/4 oder kleiner führen im Speisepunkt starke Ströme und sind im Hin­ blick auf ihr Strahlungsdiagramm bezüglich ihres Aufbaus auf eine elektrisch leitende Karosserieteilfläche angewiesen, welche in allen azimutalen Richtungen über eine Strecke von mindestens zwei Wellenlängen weitgehend eben und horizontal orientiert ist. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, weil das Antennenelement z. B. in der Nähe einer Knicklinie der Karosserie, also in der Nähe der Berandung einer Teilfläche angebracht ist, wo diese Teil­ fläche der Fahrzeugkarosserie mit einer anderen Teilfläche mit unterschiedlicher Neigung zusammenstößt, dann ergibt sich die geschilderte unerwünschte Rotationsunsymmetrie der Abstrahlung. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich z. B., wenn das Antennenelement in der Nähe der Grenzlinie zweier Teilflächen aus unterschiedlichen Materialien, - wie z. B. Ka­ rosserieblech und Fensterglas - angebracht ist.

Auch eine gleichförmig gekrümmte leitende Karosserieoberfläche z. B. im Heckbereich als Montagefläche führt zu rotationsunsymmetrischen Abstrahlungseigenschaften, weil die das Antennenelement umgebende Teilfläche nur in einem zu kleinen Bereich als ebene Teilflä­ che bezüglich der Abstrahlung wirkt und diese Teilfläche in der Regel gegenüber der Hori­ zontalen geneigt ist. In all diesen Fällen ist die azimutale Rundstrahleigenschaft des Anten­ nenelements durch die umgebende Fahrzeugkarosserie wesentlich gestört.

Ein aus fahrzeugtechnischer Hinsicht bevorzugter Montagepunkt für Antennenelemente ist beispielhaft in Fahrzeugmitte auf dem Dach des Fahrzeugs in der Nähe der hinteren Dach­ kante oder am oberen Rand der Heckfensterscheibe. In beiden Fällen befindet sich das Antennenelement auf einer Teilfläche der Karosserie montiert derart, daß die Rotations­ symmetrie der Abstrahlung durch die Fahrzeugkarosserie gestört ist.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Funkantennen-Anordnung nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 anzugeben, bei der trotz vorhandener Strahlungsverkopplung mit der Fahrzeugkarosserie die im Horizontaldiagramm geringste auftretende Flachstrahlungsdichte möglichst groß ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Funkantennen-Anordnung durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der Erfindung liegt somit der Gedanke zugrunde, bei vorgegebener Fahrzeugkarosserie und bei vorgegebenem Montageort den störenden Einfluß der Fahrzeugkarosserie auf die Abstrahlung mit Hilfe einer für diese Fahrzeugkarosserie gestaltete Gruppenantennenanord­ nung zu vermindern oder zu vermeiden. Durch Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird eine Strahlungscharakteristik gestaltet derart, daß sich auch die Rundheit des Azi­ mutaldiagramms auf bestmögliche Weise einstellt. In der vorliegenden Erfindung wird die Gruppenantenne an die Fahrzeugkarosserie angepaßt gestaltet derart, daß sich durch Über­ lagerung der von der üblicherweise stark strukturierten Fahrzeugkarosserie erzeugten und der von den Antennenelementen der Gruppe erzeugten elektromagnetischen Strahlung die gewünschten Strahlungseigenschaften der Anordnung aus Fahrzeug und Antennenelementen ergibt.

Auch bei der erfindungsgemäßen Technik ist es zur Erzeugung der geeigneten Amplituden- und Phasenbeziehungen der Antennenströme möglich, neben einem gespeisten Antennenelement weitere gespeiste oder/und strahlungserregte Antennenelemente einzuset­ zen. Hierbei sollte der lichte Abstand zwischen benachbarten Antennenelementen nicht zu groß gewählt werden. Vielfach erhält man mit Abständen von etwa einer Viertelwellenlänge günstige Verhältnisse. Abstände größer als eine Wellenlänge sind aufgrund des Aufzipfelns der Richtdiagramme ungünstig.

Die Speisung von Antennenelementen kann entweder auf einfache Weise über ein gemeinsames Netzwerk mit definierten Phasen- und Amplitudenbeziehungen der Antennenströme erfolgen oder die Erregung der Antennenelemente kann bei Abstimmung der Strahlergeometrie, durch Blindwiderstandsbelastung und durch Abstandswahl auch durch Strahlung erfolgen, so daß auch eine Gruppenantenne mit nur einem gespeisten Antennenelement realisiert werden kann, wenn alle übrigen Antennenelemente strahlungser­ regt sind. Wesentlich hierbei ist, daß die Einstellung der Phasen- und Amplitudenbeziehun­ gen die Einbeziehung der Formgebung der Fahrzeugkarosserie erzwingt.

Die Wirkungsweise der Erfindung kann am Beispiel von drei Antennenelementen, deren azimutale Einzeldiagramme in den Fig. 14a bis 14c dargestellt sind, veranschaulicht wer­ den. Auf Grund des Einflusses der Fahrzeugkarosserie sind die Einzeldiagramme im Gegensatz zum Diagramm der Gruppenantenne in Fig. 14d stark richtungsabhängig.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile lassen sich für Kraftfahrzeuge insbesondere bei Frequenzen oberhalb etwa 600 MHz realisieren und bestehen vor allem in der Möglichkeit, an fahrzeugtechnisch besonders günstigen Montagepunkten ohne Funktionseinbußen kurze und optisch unscheinbare Antennen zu ermöglichen, also bei einer hohen Leistungsfähigkeit des Antennensystems eine optisch und unter fahrzeugspezifischen Aspekten äußerst attrak­ tive Lösung realisieren zu können.

Im Meterwellenbereich, in dem die Fahrzeugabmessungen der Pkws in der Größenordnung weniger Wellenlängen liegen, ist weniger die Feinstruktur der Fahrzeugform in der näheren Umgebung des Montagepunktes der Antenne als vielmehr die Gesamtform des Fahrzeug von wesentlichem Einfluß auf die Strahlungscharakteristik einer Funkantenne. Im Gegensatz hierzu ist der die Strahlungseigenschaften bestimmende Nahbereich eines im Dezimeterwellenbereich wesentlich kleineren Funkantennenelements um eine Größenord­ nung kleiner, so daß auch die Feinstruktur der Fahrzeugkarosserie und deren Beschaffenheit in der unmittelbaren Umgebung des Antennenelements die Strahlungseigenschaften ganz wesentlich mitbestimmt. Dieser Effekt ist umso ausgeprägter, je höher die Frequenz ist.

Aufgrund der Kleinheit der Wellenlänge im Dezimeterwellenbereich ist die erfindungsge­ mäße Anbringung mehrerer miteinander verkoppelter Antennenelemente zur Lösung der Aufgabe der Erfindung in einem relativ eng begrenzten, im Vergleich zu den Fahrzeugab­ messungen kleinen Bereich gut möglich.

Die Verwendung mehrerer Antennenelemente erlaubt bei vorgegebener und unter fahrzeugspezifischen Gesichtspunkten geeigneter Positionierung der Gruppenantenne am Fahrzeug eine hierfür spezifische Erzeugung von Stromverteilungen auf den Antennenele­ menten der Gruppenantenne nach Betrag und Phase derart, daß unter Einbeziehung der Strahlungsverkopplung mit dieser Fahrzeugkarosserie

• - im Mittel eine erhöhte Bündelung der Strahlung in vertikaler Richtung zu gunsten kleiner Elevationswinkel entsteht und
• - dabei möglichst geringe Einzüge des horizontalen Strahlungsdiagramms auftreten,

wodurch bewirkt wird, daß die geringste, im gesamten Horizontalbereich auftretende Flach­ strahlungsdichte so groß wie möglich ist.

Durch die nach der Erfindung getroffenen Maßnahmen wird die an sich unerwünschte Ab­ strahlung der durch Strahlungskopplung angeregten Fahrzeugkarosserie nicht unterbunden. Durch geeignete Stromverteilungen auf den Antennenelementen der Gruppenantenne nach Betrag und Phase wird vielmehr durch die Vielzahl der Strahler ein Wellenfeld überlagert, welches in der Summe Strahlungseigenschaften gemäß der Aufgabe der Erfindung ergibt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen 1 bis 14 dargestellt und wer­ den im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1: Erfindungsgemäße Gruppenantenne an der hinteren Dachkante mit einem weiteren Antennenelement 8 und einem Netzwerk 4 unterhalb des Daches mit konzentrierten Blindelementen.

Fig. 2: Erfindungsgemäße Gruppenantenne an der hinteren Dachkante mit einem weiteren Antennenelement 8 und einem Netzwerk 4 auf dem Dach, das mit Streifenleitungsschaltungen realisiert ist.

Fig. 3a: Erfindungsgemäße Gruppenantenne an der hinteren Dachkante mit einem weiteren Antennenelement 8, das mit dem ersten Antennenelement 3 nur strahlungserregt und mit einem Blindelement geeignet beschaltet ist.

Fig. 3b: Erfindungsgemäße Gruppenantenne an der hinteren Dachkante mit einem weiteren Antennenelement 8, das mit dem ersten Antennenelement nur strahlungserregt und dessen Länge geeignet gewählt ist.

Fig. 4: Erfindungsgemäße Gruppenantenne an der hinteren Dachkante mit einem weiteren Antennenelement 8 und Antennenelementen jeweils mit Dachkapazitäten und Verlängerungsspulen unter einem Radom und mit einer Verlegung des Verbindungs­ kabel entlang des Dachs und im Bereich der Scheibenklebung nach innen.

Fig. 5: Erfindungsgemäße Gruppenantenne im Bereich der hinteren Dachkante mit einem er­ sten Antennenelement 3 knapp oberhalb der Scheibe und einem weiteren strahlungser­ regten Antennenelement 8 auf dem Dach.

Fig. 6: Erfindungsgemäße Gruppenantenne im Bereich der hinteren Dachkante und dem oberen Bereich der Heckscheibe mit einem ersten Antennenelement 3 auf der Scheibe und zwei weiteren nur strahlungserregten Antennenelement 8 auf der Metallfläche oberhalb der Scheibe und auf dem Dach.

Fig. 7: Erfindungsgemäße Gruppenantenne auf der Fahrzeugscheibe 1 mit einem weiteren Antennenelement 8 und einem Netzwerk 4 mit Streifenleitungsschaltungen.

Fig. 8: Erfindungsgemäße Gruppenantenne auf der Fahrzeugscheibe ähnlich Fig. 7, jedoch mit einem aufgedruckten Schirm 29 auf der Scheibe zur Bildung eines Gegengewichts und zur Reduktion der HF-Strahlung im Fahrgastraum.

Fig. 9: Erfindungsgemäße Gruppenantenne auf der Fahrzeugscheibe u. a. mit radial und ringförmig angebrachten drahtförmigen Leitern auf der Scheibe zur Ausbildung einer transparenten größeren Massefläche.

Fig. 10a: Erfindungsgemäße Gruppenantenne auf der Fahrzeugscheibe mit einem von der Scheibe näherungsweise normal wegstehenden ersten Antennenelement 3 und drei in der Scheibenebene angeordneten weiteren Antennenelementen 8: Schnittansicht.

Fig. 10b: Erfindungsgemäße Gruppenantenne wie Fig. 10a, aber in einer perspektivischen Darstellung.

Fig. 11a: Schnittdarstellung einer erfindungsgemäße Gruppenantenne auf der Fahrzeug­ scheibe mit einem in der Scheibenebene liegenden ersten Antennenelement 3 und zwei in der Scheibenebene angeordneten weiteren Antennenelementen 8.

Fig. 11b: Erfindungsgemäße Gruppenantenne wie Fig. 11a, aber in einer perspektivischen Darstellung.

Fig. 12: Erfindungsgemäße Gruppenantenne, vollständig im Inneren des Fahrzeugs ange­ bracht, und mit drahtförmigem ersten Antennenelement 3 und einem weiteren Anten­ nenelement 8, jeweils mit Dachkapazität, und einer metallischen zur Scheibe hin offe­ nen Kavität 31.

Fig. 13: Erfindungsgemäße Gruppenantenne, vollständig im Inneren des Fahrzeugs ange­ bracht, und mit einem erstem Antennenelement 3 und einem weiteren Antennenele­ ment 8, beide in der Scheibenebene angebracht, und mit einer metallischen Kavität 31.

Fig. 14: Gemessene Richtdiagramme mit den drei Antennenelementen und gemessenes Richtdiagramm der optimierten Gruppenantenne.

Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Gruppenantenne mit ei­ nem ersten Antennenelement 3, das auf dem Dach des Fahrzeugs in der Nähe der hinteren Dachkante 10 in Fahrzeugmitte montiert und durch einen Durchbruch im Dach gespeist ist. Im Abstand 9 in Richtung zur hinteren Dachkante ist ein weiteres Antennenelement 8 ange­ bracht, das in gleicher Weise ebenfalls durch einen Durchbruch im Dach gespeist ist. Beide Antennenelemente sind wegen ihres geringen relativen Abstands untereinander und mit der Karosserie strahlungsgekoppelt. Die Antennenanschlußstelle 6 ist im Beispiel der Fig. 1 im Fahrzeuginneren, ein Netzwerk 4 leitet das hochfrequente Signal von der Antennenan­ schlußstelle 6 zu den beiden Antennenelementen. Im Netzwerk 4 erfolgt eine Aufteilung der Leistung über ein verlustarmes Speisenetzwerk, das im Beispiel der Fig. 1 aus konzentrier­ ten verlustarmen Blindelementen aufgebaut ist, wobei das Netzwerk 4 zusätzlich zur Strah­ lungskopplung durch das Feld einen weiteren hochfrequenten Verkopplungspfad zwischen den beiden Antennenelementen bildet.

Jedes der beiden Antennenelemente 3 und 8 würde, für sich allein als Funkantenne verwen­ det, also bei Abwesenheit des jeweiligen anderen Antennenelements, eine unzureichende Verteilung der Hochfrequenzleistung in der horizontalen Ebene aufweisen, da wegen der Nähe der hinteren Dachkante 10 eine starke Inhomogenität der Umgebung vorliegt. Die in sich bezüglich des Materials und bezüglich der Lage im Raum homogene, erste Teilfläche 11 erstreckt sich von der hinteren Dachkante 10 nach vorne und zur Seite, jeweils bis zu den anderen Kanten der Dachfläche.

Die Homogenität dieser Teilfläche ist allerdings für erfindungsgemäße Antennen nicht über derart große Bereiche erforderlich. Für die elektrische Funktion wichtig ist im wesentlichen die nähere Umgebung um die Antennenelemente, in denen sich das Funkfeld ausbildet. Dieser Bereich zeigt sich in der Praxis als etwa zwei Wellenlängen groß.

Beträgt daher in Fig. 1 der Abstand des ersten Antennenelements 3 weniger als etwa zwei Wellenlängen zur hinteren Dachkante, so ist die Homogenität der Teilfläche 11 für erfin­ dungsgemäße Antennen nicht ausreichend und die Strahlungscharakteristik demzufolge unbefriedigend. Die im Winkel 26 nach unten abknickende Blechfläche stellt eine angren­ zende weitere Teilfläche 12 dar. Beiden Teilflächen gemeinsam ist die Grenzlinie 13, die in diesem Beispiel also ebenfalls die hintere Dachkante 10 ist. In diesem Beispiel wird die Inhomogenität dieses Bereiches noch dadurch verstärkt, daß der schräg nach unten abfallende Karosserieteil kurz ist und in die Heckscheibe übergeht, die aus nicht hochfrequent leiten­ dem Material besteht.

Die Schaltungsanordnung im Netzwerk 4 und die dadurch bedingte impedanzmäßige Ver­ kopplung des ersten Antennenelements 3 mit dem weiteren bzw. den weiteren Antennenele­ menten 8 kann auch aus einer Streifenleitungsschaltung (Fig. 2) oder aus einer Kombination von Streifenleitungsschaltungen und konzentrierten Blindelementen bestehen. Bei einer Realisierung des Netzwerks 4 mit Streifenleitungen werden dann dem Stand der Technik entsprechend gedruckte Leitungen entsprechender Wellenwiderstände verwendet. Derartige Schaltungen ermöglichen besonders vorteilhaft und kostengünstig die gezielte Einstellung der erforderlichen Ströme auf den Antennenelementen 3 und 8 nach Betrag und Phase sowie die Anpassung an den Wellenwiderstand des Speisekabels. Ein weiterer und besonders großer Vorteil der Streifenleitungsschaltung besteht in der präzis reproduzierbaren Anordnung, die speziell für eine Großserienfertigung derartiger erfindungsgemäßer Antennenanordnungen geeignet ist.

In jedem der diskutierten Fälle ergibt sich bezüglich der Antennenanschlußstelle 6 die resultierende Strahlungscharakteristik unter Einbeziehung der Strahlungsverkopplung der Antennenelemente und deren Speisung und der Strahlungsverkopplung mit der Karosserie des Fahrzeugs. Das Netzwerk 4 ist dabei demnach so ausgeführt, daß eine definierte und fest eingestellte Phasen- und Amplitudenbeziehung der Fußpunkt-Speiseströme der Anten­ nenelemente 3 bzw. 8 vorliegt. Über diese definierte Phasen- und Amplitudenbeziehung wird das Horizontaldiagramm der erfindungsgemäßen Antennenanordnung in der ge­ wünschten vorteilhaften Art beeinflußt und gegenüber der Abstrahlcharakteristik jeder der Einzelantennen verbessert.

Das Beispiel der Fig. 2 zeigt eine ähnliche Anordnung bezüglich der Antennenelemente. Im Unterschied zu Fig. 1 ist hier das Netzwerk 4 oben auf dem Dach angebracht mit dem Vor­ teil, daß nur ein einziger Durchbruch durch die Dachhaut erforderlich ist. Diese Anordnung bietet sich besonders bei Netzwerken 4 an, die Streifenleitungsschaltungen verwenden, da diese konstruktionsbedingt sehr flach sind und daher flach auf die Außenseite der Karosserie angebracht werden können. Fig. 2 zeigt nur der leichteren Darstellung wegen eine senkrecht stehende Streifenleitungsschaltung.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 sind demnach so viele Durchbrüche durch das Blech der Karosserie erforderlich, wie über das Netzwerk gespeiste Antennenelemente 3 und 8 vor­ handen sind, was unter fahrzeugspezifischen Aspekten sicher einen Nachteil darstellt. Auf der anderen Seite ist die Anbringung im Innenraum insofern günstiger, als die Funktions­ tüchtigkeit des Netzwerks nur unter den klimatischen Bedingungen des Innenraums sicher­ gestellt werden muß.

In einer besonders einfachen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gruppenantenne kann das Netzwerk 4 entsprechend Fig. 3a auch derart gestaltet werden, daß die Verkopp­ lung des ersten Antennenelements 3 und des oder der weiteren Antennenelemente 8 aus­ schließlich über die feldmäßige Verkopplung zwischen den Strahlern erfolgt, also durch die Strahlungsverkopplung der Antennenelemente 3 und 8. In diesem Fall ist nur das erste An­ tennenelement 3 mit der Antennenanschlußstelle 6 am Netzwerk 4 über eine Hochfre­ quenzleitung verbunden. Die Strahlungscharakteristik der Gesamtanordnung wird jedoch wesentlich durch die Gesamtheit der miteinander strahlungsverkoppelten Antennenelemente 3 und 8 unter Einbeziehung der Wirkung der Fahrzeugkarosserie gebildet.

Um in jedem der weiteren Antennenelemente 8 bei reiner Strahlungskopplung den für ein optimales Horizontaldiagramm erforderlichen Strom nach Betrag und Phase zu erreichen, wird z. B. die Länge des weiteren Antennenelements 8 geeignet gewählt. Für eine gute Strahlungskopplung sind Resonanzlängen erforderlich. So kann ein Antennenelement 8 vorteilhaft etwa 1/4 Wellenlänge lang gewählt werden, wenn es an seinem unteren Ende hochfrequent leitend mit der Karosserie verbunden ist. Mit der genauen Länge um die λ/4- Resonanz herum wird dann die Phasenlage geeignet eingestellt. Kürzere oder längere wei­ tere Antennenelemente 8 können ebenfalls verwendet werden, wenn der Fußpunkt des Ele­ ments mit einem entsprechenden Blindelement beschaltet wird (Fig. 3a). Bei Antennenele­ menten, die kürzer sind als λ/4, ist bekanntlich eine Induktivität im Fußpunkt erforderlich, bei längeren Antennenelementen ist entsprechend eine Kapazität notwendig.

Auf diese Weise kann bei erfindungsgemäßen Antennen durch mindestens ein weiteres Antennenelement 8, das mit dem ersten Antennenelement 3 verkoppelt ist, eine erhebliche Verbesserung der Abstrahlcharakteristik in der Horizontalen bewirkt werden. Die horizon­ tale Richtcharakteristik jedes der Antennenelemente 3 bzw. 8 weist daher auch bei erfin­ dungsgemäßen Gruppenantennen unerwünschte Abweichungen von der idealen Abstrahl­ charakteristik auf. Außerdem sind die Einzeldiagramme der einzelnen Antennenelemente untereinander nicht gleich, da wegen der unterschiedlichen Montagepunkte die Abschattung durch die Karosserie und die Verkopplung mit ihr nicht gleich sind. Die Strahlungskopplung zwischen den Antennenelementen wird wesentlich von deren Länge und ihrem Abstand voneinander bestimmt.

Die gewünschte Verbesserung der Abstrahlcharakteristik kann bei erfindungsgemäßen Antennen daher auch durch ausschließliche Strahlungskopplung zwischen dem ersten An­ tennenelement 3 und weiteren Antennenelementen 8 erreicht werden. Das erforderliche hohe Maß an Verkopplung erfordert allerdings einen nicht zu großen Abstand 9 zwischen den einzelnen Strahlern. Als obere Grenze für diesen Abstand 9 kann ein Wert von etwa λ/4 angesetzt werden, wobei durch geeignete Wahl der Länge des Antennenelements 8 bzw. der Antennenelemente 8 und/oder durch Beschaltung mit einem Blindelement im Fußpunkt der Strom auf dem Antennenelement 8 bzw. auf den Antennenelementen 8 nach dem Stand der Technik eingestellt werden kann. Ein Beispiel dafür zeigt Fig. 3a. Das Netzwerk 4 dient in derartigen Fällen dann nur zur Speisung des ersten Antennenelements 3, z. B. zur Anpas­ sung an den Wellenwiderstand des Verbindungskabels 28 zum Funkgerät, das an der An­ tennenanschlußstelle 6 angeschlossen ist.

Dabei ist, wie bei Funksystemen allgemein üblich, an der Antennenanschlußstelle 6 der Gruppenantenne für das jeweilige Nutzfrequenzband ein ausreichend geringes Stehwellen­ verhältnis erforderlich, wie es von HF-Schnittstellen anderer Funksysteme bekannt ist.

Grundsätzlich zeigt sich, daß bei Speisung der Antennenelemente über das Netzwerk und bei zu großen Abständen zwischen den Strahlern die Strahlungsrichtdiagramme die Tendenz besitzen, starke Einzüge zu bilden. Bei bevorzugten Antennenanordnungen wird deshalb auch im Interesse einer einfachen Gestaltung des Netzwerks 4 der maximale Abstand zwi­ schen zwei Antennenelementen nicht größer als etwa eine Freiraumwellenlänge gewählt.

Die zur Lösung der Aufgabe der Erfindung zu fordernden Phasen- und Amplitudenzustände der elektrischen Größen auf den Antennenelementen sind somit wesentlich von deren Ge­ stalt und Position zueinander sowie der Strahlungsverkopplung mit der leitenden Fahrzeugkarosserie abhängig. Es gibt somit für jedes Fahrzeug eine Vielzahl günstiger An­ ordnungen von Antennengruppen nach der Erfindung, welche jeweils durch hierfür spezi­ fische Optimierung des Netzwerks 4 vorteilhafte Strahlungseigenschaften ergeben. Die hier­ für verwendeten Strahlerformen können innerhalb bestimmter Grenzen frei gewählt werden.

Anstelle einfacher stabförmiger Antennenelemente können z. B. auch Antennenelemente mit einer kapazitiven Dachlast verwendet werden und im Interesse einer weiteren Verkürzung z. B. mit Blindelementen beschaltet werden, die in der Regel in Form einer Verlängerungs­ spule ausgeführt sind (Fig. 4). Auch bei länger gewählten Antennenelementen mit einer Länge zwischen λ/4 und λ/2 können die Strombelegungen auf den Antennenelementen ge­ eignet beeinflußt werden. Im Beispiel der Fig. 4 einer erfindungsgemäßen Funkantennen- Anordnung sind die durch die Verwendung jeweils einer Dachkapazität und einer Verlänge­ rungsspule in der Länge minimierten Antennenelemente unter einem Kunststoffradom 32 untergebracht. Fig. 4 zeigt des weiteren eine besonders vorteilhafte Speisung der Antennenanschlußstelle 6 über die Speiseleitung, die ohne einen Durchbruch durch die Dachhaut auskommt. Hierfür wird ein sehr dünnes Koaxialkabel oder eine flexible Triplate-Streifen­ leitungsschaltung durch den Bereich der Kleberaupe der Heckscheibe durch nach außen ge­ führt und so durch den Scheibenkleber mit abgedichtet.

Wegen der erhöhten Verluste dünner Kabel ist im Sinne eines hohen Wirkungsgrads einer entsprechenden erfindungsgemäßen Antennenanordnung der Abschnitt mit geringem Quer­ schnitt so kurz wie möglich auszuführen. Im Beispiel der Fig. 4 ist dieser Abschnitt relativ lang, da die Funkantennen-Anordnung auf dem Fahrzeugdach angeordnet ist und deshalb eine vergleichsweise lange Strecke längs des nach unten abgeknickten Blechteils zu über­ brücken ist. Fig. 5 zeigt eine insofern vorteilhaftere erfindungsgemäße Antennenanordnung, bei der das erste Antennenelement 3 auf dieser schrägen Fläche, die demzufolge die erste Teilfläche 11 bildet, und etwa normal zu ihr angebracht ist. Der weitere Strahler 8 ist nur durch das Strahlungsfeld angekoppelt und sitzt auf der weiteren Teilfläche 12, die durch die näherungsweise horizontale Fläche des Daches gebildet ist.

Im Beispiel der Fig. 6 einer erfindungsgemäßen Funkantennen-Anordnung ist das erste Antennenelement 3 im oberen Bereich der Heckscheibe angebracht und kapazitiv in be­ kannter Weise durch die Scheibe hindurch über das Netzwerk 4 gespeist. Die erste Teilflä­ che 11 bildet hier die Scheibe, die Inhomogenität ergibt sich am Übergang zum Blech der Karosserie an der oberen Kante der Scheibe. Ist der Blechstreifen oberhalb der Scheibe bis zur Dachkante, der meist näherungsweise eben aber räumlich in der Verlängerung der Scheibe angeordnet ist, breit, so ist eine weitere Teilfläche 12b entsprechend diesem Blech­ streifen vorhanden. Die Dachfläche bildet dann eine weitere Teilfläche 12a.

Bei dieser Anordnung und breitem Blechstreifen ergäbe sich zwischen dem weiteren Anten­ nenelement 8a auf dem Dach dann ein zu großer Abstand, so daß die Strahlungskopplung eventuell zu gering ist. In derartigen Fällen empfiehlt es sich für erfindungsgemäße Funkantennen-Anordnungen, ein weiteres Antennenelement 8b auf der weiteren Teilfläche 12b, z. B. im wesentlichen normal zu ihr, anzubringen. Auf diese Weise ergibt sich näherungsweise eine Halbierung des Abstandes zwischen zwei Antennenelementen 8 mit dem Vorteil einer deutlich angehobenen Verkopplung. Die Abschattung nach vorne, die bei alleiniger Anwesenheit des ersten Strahlers 3 gegeben ist, kann durch diese Kette aus zwei weiteren Antennenelementen 8 erfindungsgemäß deutlich reduziert werden.

Weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Funkantennen-Anordnungen ergeben sich, wenn sämtliche Antennenelemente auf oder in der Fahrzeugscheibe angebracht sind, wie dies die Fig. 9 bis 13 zeigen.

Die Scheibe 1 ist im Winkel 26 gegen die Horizontale geneigt. Dieser Winkel beträgt bei heutigen Fahrzeugen zwischen etwa 10 Grad (Sportwägen) und etwa 80 Grad (Kombis).

Bei nicht zu großen Winkeln 26 ist, trotz der Neigung der Scheibe und auch bei normal zur Scheibenoberfläche montierten Antennenelementen (Beispiele der Fig. 7 und 8), die vor­ zugsweise abgestrahlte Polarisation vertikal, da die im wesentlichen horizontal orientierten Blechflächen des Fahrzeugs, nämlich das Dach und der Kofferraumdeckel, die Welle derart führen, daß im wesentlichen eine vertikale elektrische Feldkomponente in Richtung Fern­ feld läuft. Die Ausrichtung des E-Vektors ist demnach nicht zwangsweise identisch mit der Lage der Antennenelemente im Raum, sondern wird durch die Oberfläche der Karosserie mitbestimmt.

Allerdings nimmt die Abschattung nach vorn und damit die Beeinträchtigung der Strah­ lungsverteilung in der Horizontalen zu, wenn die Scheibe steiler ist. Dem kann bei erfin­ dungsgemäßen Antennenanordnungen durch eine größere Zahl von Strahlern entgegenge­ wirkt werden, da dann die Möglichkeiten der Diagrammformung größer werden.

Besonders gute Strahlungseigenschaften mit einem oder zwei weiteren Antennenelementen 8 im Sinne der Lösung der Aufgabe der Erfindung werden bei solchen Fahrzeugen erreicht, bei denen der Neigungswinkel 26 der Fensterscheibe gegenüber der Horizontalen nicht grö­ ßer ist als etwa 60 Grad.

Grundsätzlich zeigt sich durch Messungen, daß es um so vorteilhafter ist, die Strahler in der Nähe der oberen Berandung der Fensterscheibe anzuordnen, je größer der Neigungswinkel 26 der Fensterscheibe 1 ist.

Fig. 7 zeigt eine erfindungsgemäße Antennenanordnung, bei der das erste Antennenelement 3 und ein oder mehrere weitere Antennenelemente 8 auf der Fahrzeugscheibe 1 angebracht sind. Die Antennenelemente sind sämtlich im wesentlichen normal zur Scheibenoberfläche angeordnet und durch die Scheibe von unten her gespeist. Das Netzwerk 4 ist im Inneren der Scheibe angebracht. Die Inhomogenität der ersten Teilfläche 11, die die Scheibenober­ fläche darstellt, ist durch ihren oberen Rand und dem Übergang zur metallischen Karosserie gegeben. Im gezeichneten Beispiel erfolgt die Verbindung zwischen den Antennenelementen 3 bzw. 8 und dem Netzwerk 4 über eine Bohrung durch das Glas. Zur Vermeidung einer derartigen ungünstig zu realisierenden Bohrung ist ebenfalls eine kapazitive Kopplung durch die Scheibe möglich, wie dies für eine andere erfindungsgemäße Antennenanordnung in Fig. 8 dargestellt ist.

In Fig. 8 ist eine ähnliche erfindungsgemäße Antennenanordnung dargestellt, bei der das Netzwerk 4 außen auf der Scheibe angebracht ist. Die Durchkopplung des hochfrequenten Signals durch die Scheibe erfolgt in diesem Beispiel nur an einer einzigen Stelle und daher besonders einfach und vorteilhaft kapazitiv, die Antennenanschlußstelle 6 ist durch die in­ nere Koppelfläche und durch die umgebende Masse gegeben. Auch kann in diesem Fall die kapazitive Verbindung technologisch kostengünstig in das Netzwerk 4 einbezogen werden, wenn es als Streifenleitungsschaltung aufgebaut ist.

Antennenanordnungen wie in Fig. 7 dargestellt weisen den Nachteil auf, daß ein Teil der Feldlinien, die auf den Antennenelementen beginnen, durch das Innere des Fahrzeugs ver­ laufen und dort zu unerwünschten hohen Feldstärken führen. Gleichzeitig ist dadurch eine verstärkte Inhomogenität für die erste Teilfläche 11 und eine verstärkte Unsymmetrie gege­ ben, die sich in einer verstärkten Abschattung der Abstrahlung nach vorn auswirkt.

Für die erfindungsgemäße Gestaltung der Gruppenantenne ist für jedes Antennenelement des weiteren ein zeitlich invariantes Antennengegengewicht vorteilhaft. Dieses kann als hochfrequent leitende Fläche 29 auf der Fensterscheibe, wie in Fig. 8 dargestellt, ausgebil­ det werden. Im Interesse der Transparenz dieser Fläche wird diese vorteilhaft als strahlen­ förmige Struktur ausgeführt, welche aus radial vom Netzwerk 4 ausgehenden, drahtförmi­ gen Leitern besteht (Fig. 9). Das Netzwerk 4 selbst wird vorteilhaft mit einer leitenden Außenfläche ausgestattet, welches im Zentrum der Gruppenantenne einen Teil des Anten­ nengegengewichts für die Antennenelemente bildet. Die strahlenförmigen Leiter 20 werden hochfrequent mit dieser leitenden Außenfläche verbunden. Diese Strahlen können durch ringförmig um die Gruppenantenne angebrachte Leiter 20 zu einem hochfrequent leitenden Maschennetz ergänzt werden (Fig. 9).

Bei Funkantennen auf der Heckscheibe von Fahrzeugen treten naturgemäß in der unmittel­ baren Nähe der Sendeantenne große Feldstärken auf, welche Personen im Fahrgastraum ge­ fährden könnten. Die Ausbildung des Antennengegengewichts 29 als hochfrequent leitende Fläche wirkt sehr vorteilhaft abschirmend gegen elektromagnetische Felder, welche andern­ falls in den Fahrgastraum drängen. Die Forderung nach einem definierten Antennengegengewicht läßt sich somit vorteilhaft verbinden mit der Forderung nach einer Feldabschwächung der gefährdenden elektromagnetischen Strahlung.

Auf der Heckscheibe sind häufig horizontal angebrachte Heizleiter vorhanden. Punkte glei­ chen Gleichspannungspotentials können miteinander galvanisch verbunden werden, ohne den Heizstromfluß zu beeinflussen. Durch Einführung von verbindenden Leitungsstegen kann auch das Heizfeld zu einer hochfrequent weitgehend abschirmenden Fläche gestaltet werden und als erweitertes Antennengegengewicht mitwirken. Um hochfrequente Ströme zwischen der Massefläche bei der Gruppenantenne über das Heizfeld zu ermöglichen, ohne die Heizströme zu beeinflussen, ist eine gleichstromundurchlässige, frequenzselektive Verbindung in den drahtförmigen Leitern vorteilhaft.

Solche frequenzselektive Verbindungen sind auch notwendig, wenn Teile des Antennenge­ gengewichts als Antennenteile für andere Funkdienste, welche ebenfalls auf der Fenster­ scheibe angebracht sind, verwendet sind. Ein Beispiel hierfür ist für Antennen gegeben, welche z. B. als AM-FM-Antenne wirken. Als frequenzselektive Verbindungselemente kommen in der Hauptsache kapazitive Strukturen zur Anwendung. Sehr vorteilhaft ist auch eine koplanare Leitungsstruktur von etwa λ/4-Länge für die Funkfrequenz.

Fig. 10a und b zeigen eine erfindungsgemäße Antennenanordnung, bei der das erste Anten­ nenelement 3 im wesentlichen normal zur Scheibenoberfläche orientiert ist. Die weiteren Antennenelemente 8 sind in der Ebene der Scheibe angeordnet und z. B. innen aufgedruckt. Fig. 10a zeigt diese Anordnung als Schnitt, Fig. 10b eine perspektivische Ansicht.

Fig. 11a und b zeigen eine erfindungsgemäße Antennenanordnung (Fig. 11a als Schnitt, Fig. 11b als perspektivische Ansicht), bei der sämtliche Antennenelemente in der Ebene der Scheibenoberfläche angeordnet sind. Diese Anordnung führt dann zu befriedigenden Ab­ strahlcharakteristiken, wenn die Scheibe steil steht und die Antennenelemente 3 bzw. 8 deshalb im wesentlichen senkrecht im Raum orientiert sind.

Weitere und besonders vorteilhafte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Antennenanord­ nungen zeigen die Fig. 12 und 13. Der Vorteil dieser Anordnungen ergibt sich aus der Tat­ sache, daß keine Komponenten der Funkantennen-Anordnung außen auf der Fahrzeugka­ rosserie angeordnet sind. Hierzu ist eine metallische Kavität 31 verwendet, die zur Scheibe hin geöffnet ist und die für die Antennenelemente 3 bzw. 8 als Groundplane und als rück­ seitige Abschirmung dient. Die Antennenelemente 3 bzw. 8 sind im Beispiel der Fig. 12 im wesentlichen normal zur Scheibenoberfläche und normal zur Rückseite der Kavität 31 ori­ entiert und werden vom Netzwerk 4 gespeist, das vorteilhaft auf der der Scheibe zuge­ wandten Rückseite der Kavität 31 angebracht ist. Der Abstand der Rückseite der Kavität von der Scheibe ist im Interesse einer geringen Aufbauhöhe so gering wie möglich zu wäh­ len.

Daher werden bei einer derartigen erfindungsgemäßen Antennenanordnung vorteilhaft An­ tennenelemente mit Dachkapazität und Verlängerungsspule eingesetzt, mit denen die Länge der Antennenelemente so gering wie möglich gemacht werden kann. Als untere Grenze für die Höhe der Kavität ist ein Wert von etwa 1/20 der Freiraumwellenlänge sinnvoll, da andernfalls der Sendewirkungsgrad bekanntlich zu gering ist.

Fig. 13 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei der sämtliche Antennenelemente 3 bzw. 8 in der Ebene der Scheibe angeordnet sind.

Die mit der Erfindung erreichte Wirkung geht eindrucksvoll aus den Bildern 14a bis 14d hervor. In den dargestellten Horizontaldiagrammen der Bilder 14a bis 14c sind die Strahlungseigenschaften dreier Antennenelemente auf der Heckscheibe einer Limousine in einer dreiecksförmigen Anordnung in der Nähe der oberen Scheibenkante dargestellt.

Jedes der Diagramme besitzt starke untolerierbare Einzüge bzw. Abschattungsbereiche. Ob­ gleich die verwendeten Antennenelemente jeweils rotationssymmetrische schlanke und nor­ mal zur Scheibenoberfläche montierte Elemente sind, ergeben sich in Folge der Strahlungs­ verkopplung mit der leitenden Fahrzeugkarosserie die dargestellten Unrundheiten der Dia­ gramme. Durch Beschaltung mit einem geeigneten Netzwerk 4, welches die An­ tennenelemente phasen- und amplitudenrichtig speist und dessen Charakteristika durch An­ wendung mathematischer Optimierungsverfahren speziell für die auf dem bestimmten Fahr­ zeug vermessenen Antennenelemente berechnet wurden, wird das in Fig. 14d dargestellte Richtdiagramm erreicht, welches wesentlich geringere Einzüge besitzt.

Soll eine erfindungsgemäße Gruppenantenne für mehrere Funksysteme, wie z. B. das D- Netz und das E-Netz gleichermaßen ausgelegt werden, so können die Antennenelemente so gestaltet werden, daß sie in beiden Frequenzbereichen funktionstüchtig sind. Wird hierbei das Netzwerk 4 derart gestaltet, daß es in den beiden Frequenzbereichen, die hierfür jeweils geforderten Phasen- und Amplitudenbedingungen für die einzelnen Strahler sicherstellt, so ist die Gruppenantenne in beiden Frequenzbereichen anwendbar. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, für beide Frequenzbereiche zumindest teilweise gesonderte Antennenelemente einzusetzen.

Um die bestmögliche Verknüpfung der Signale im Netzwerk 4 sicherzustellen, ist ein ge­ wisser meßtechnischer Aufwand notwendig, um die Antenneneigenschaften der Strahler am Fahrzeug festzustellen. Dies geschieht dadurch, daß jedem Antennenelement an einer de­ finierten Schnittstelle ein Anschlußtor 27 zugeordnet wird. Mit Hilfe moderner Netz­ werkanalysatoren können die Wellenparameter dieses Antennenelement-Netzwerks ermittelt werden. Zusätzlich können bei Einfall einer Welle aus einer bestimmten Richtung die Erre­ gungen an den Anschlußtoren 27 nach Betrag und Phase gemessen werden. Bei Kenntnis der Eigenschaften des Strahlernetzwerks und dessen Erregung durch die einfallende Welle an den verschiedenen Anschlußtoren 27 kann mit Hilfe moderner Rechenanlagen unter An­ wendung geeigneter Optimierungsstrategien ein hierfür optimales Netzwerk 4 gestaltet wer­ den.

Für den Sendefall soll die Funkantenne immer gemäß der Aufgabe der Erfindung arbeiten. Im Empfangsfall jedoch ist aufgrund der Rayleigh-Streuung der empfangenen Wellen im allgemeinen ein Antennendiversitybetrieb vorzuziehen. Das Netzwerk 4 kann so gestaltet werden, daß mit Hilfe von Schaltdioden unterschiedliche Signalkombinationen der von den Strahlen empfangenen Einzelsignale an der Antennenanschlußstelle 6 gebildet werden. Mit Hilfe einer Antennendiversityeinrichtung können die Schaltdioden derart angesteuert wer­ den, daß in jedem Augenblick die Signalkombination an der Antennenanschlußstelle er­ scheint, welche den bestmöglichen Empfang bewirkt. Die Ausführung der Funkantenne als Gruppenantenne bietet somit den Vorzug der gleichzeitigen Verwendbarkeit als Diversity­ antenne.

Claims (27)

1. Funkantennen-Anordnung für Fahrzeuge für Funkverbindungen mit terrestrischen Funkstellen im Frequenzbereich des Dezimeter­ wellenbereichs, insbesondere oberhalb 600 MHz, mit einem ersten Antennenelement mit dem Charakter eines elektrischen Monopols bzw. Dipols mit im wesentlichen vertikalem Polarisationsanteil, welches auf einer ersten Teilfläche aus jeweils im wesentlichen homogenem Material einer Fahrzeugkarosserie angebracht ist, des­ sen azimutale Rundstrahleigenschaft durch die umgebende Fahr­ zeugkarosserie wesentlich gestört ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum ersten Antennenelement (3) mindestens ein wei­ teres Antennenelement (8) mit Monopol- bzw. Dipolcharakter vor­ handen ist und jedes weitere Antennenelement entweder auf der ersten (11) oder einer weiteren Teilfläche (12) angebracht ist und die Antennenelemente bezüglich der Antennenanschlußstelle (6) zusammen eine Gruppenantenne bilden, von denen mindestens eines gespeist ist und das andere oder die anderen entweder ge­ speist oder strahlungserregt ist oder sind und die Gruppenan­ tenne derart gestaltet ist, daß sich geeignete Beziehungen zwi­ schen den Strömen auf den einzelnen Antennenelementen betrags- und phasenmäßig einstellen und der lichte Abstand (9) zwischen zwei benachbarten Antennenelementen kleiner gewählt ist als eine Freiraumwellenlänge.

2. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Antennenelemente derart bemessen sind, daß sie nicht über einen senkrechten Abstand, welcher nennenswert kleiner ist als eine halbe Freiraumwellenlänge, über die Fahrzeugkarosserie hin­ ausragen.

3. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (3) und das weitere Antennenelement (8) oder die weiteren Antennenelemente (8) in der Nähe der Grenzlinie (13) bzw. der Grenzlinien zweier oder mehrerer aufeinandertref­ fender erster (11) und angrenzender Teilflächen (12) der Fahr­ zeugkarosserie (5) angebracht sind.

4. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzlinie (13) durch eine der Dachkanten gebildet ist.

5. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilfläche (11) durch die Dachfläche des Fahrzeugs ge­ bildet ist.

6. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Antennenelement (3) und das oder die weiteren Anten­ nenelemente (8) sämtlich auf der gleichen ersten Teilfläche (11) angebracht sind (Fig. 1, 2, 3a, 3b, 4).

7. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Antennenelement (3) auf der ersten Teilfläche (11) und das weitere Antennenelement (8) oder zumindest eins der weiteren Antennenelemente (8) auf einer angrenzenden Teilfläche (12) an­ gebracht ist (Fig. 5).

8. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Netzwerk (4) vorhanden ist und das erste (3) und mindestens ein weiteres Antennenelement (8) über das Netzwerk (4) gespeist und mit der Antennenanschlußstelle (6) hochfrequent verbunden sind und das Netzwerk so ausgeführt ist, daß sich die erforder­ lichen Ströme nach Betrag und Phase auf dem ersten Antennenele­ ment (3) und auf den weiteren durch das Netzwerk (4) gespeisten Antennenelementen (8) einstellen (Fig. 1, 2, 4).

9. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur das erste Antennenelement (3) über das Netzwerk (4) mit der Antennenanschlußstelle (6) verbunden ist und die weiteren Anten­ nenelemente (8) strahlungserregt sind, derart, daß die erforder­ lichen Ströme nach Betrag und Phase auf dem weiteren Antennen­ element oder den weiteren Antennenelementen (8) durch Strah­ lungskopplung und durch geeignete Wahl der Länge der weiteren Antennenelemente (8) und/oder durch eine geeignete Beschaltung im Fußpunkt eingestellt sind (Fig. 3a, 3b, 5, 6).

10. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilfläche (11) durch die Fahrzeugheckscheibe (1) ge­ bildet ist und daß das erste Antennenelement (3) und sämtliche weiteren Antennenelemente (8) auf dieser Fahrzeugheckscheibe (1) angebracht sind (Fig. 7, 8, 9, 10a, 10b, 11a, 11b).

11. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Antennenelement (3) und sämtliche weiteren Antennen­ elemente (8) im wesentlichen normal zur Scheibenoberfläche (1) und außen auf der Scheibe angeordnet sind (Fig. 7, 8, 9).

12. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (4) auf der Innenseite der Fahrzeugscheibe (1) an­ gebracht ist (Fig. 7).

13. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (4) auf der Außenseite der Fahrzeugscheibe (1) an­ gebracht ist (Fig. 8).

14. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Scheibenfläche innen oder außen ein für die Frequenzen des Funkdienstes weitgehend undurchlässiger flächiger Schirm (29) zur Verminderung der elektromagnetischen Felder im Fahr­ zeuginnenraum aufgedampft oder aufgedruckt ist, der optisch transparent ist (Fig. 8).

15. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Frequenzen des Funkdienstes weitgehend undurchläs­ sige flächige Schirm (29) aus radialen und konzentrischen aufge­ druckten Leitern (20) besteht (Fig. 9).

16. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu Strukturen des flächigen Schirms (29) andere An­ tennenstrukturen (30), z. B. für Scheibenantennen für andere Funkdienste, auf der Scheibe angebracht sind und der für die Frequenzen des Funkdienstes im Dezimeterwellenbereich weitgehend undurchlässige flächige Schirm (29) zum Teil auch aus diesen An­ tennenstrukturen (30) besteht und diese Antennenstrukturen (30) für die Frequenzen des Funkdienstes im Dezimeterwellenbereich der Funkantennen-Anordnung selektiv mit den Strukturen des flä­ chigen Schirms (29) hochfrequent niederohmig verkoppelt sind.

17. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Antennenelement (3) im wesentlichen normal zur Schei­ benoberfläche (1) auf der Scheibe angeordnet ist und das bzw. die weiteren Antennenelemente (8) entlang der Scheibenoberfläche oder zwischen den beiden Scheiben einer Verbundglasscheibe ange­ bracht ist bzw. sind (Fig. 10a, 10b).

18. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das erste Antennenelement (3) als auch das bzw. die wei­ teren Antennenelemente (8) entlang der Scheibenoberfläche oder zwischen den beiden Scheiben einer Verbundglasscheibe angebracht sind (Fig. 13).

19. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Strukturen für das erste Antennenelement (3) und für das bzw. für die weiteren Antennenelemente (8) eine Kavität (31) mit elektrisch leitender Berandung, deren Öffnung zur Glas­ scheibe weist und auf das Innere der Scheibe aufgesetzt und ihre Berandung hochfrequent leitend mit der metallischen Karosserie (5) und gegebenenfalls auch mit dem flächigen Schirm (29) auf der Scheibe (1) verbunden ist (Fig. 12, 13).

20. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der leitenden Rückwand der Kavität (31) und der Glas­ scheibe als Monopole ausgeführte Antennenelemente angebracht sind, wobei die Rückwand der Kavität mit dem gegebenenfalls auf ihr angebrachten Netzwerk (4) in Streifenleitungstechnik als elektrisches Gegengewicht dient (Fig. 12).

21. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Monopole zur Verkürzung ihrer Bauform als kapazitiv bela­ stete und gegebenenfalls mit Verlängerungsspulen versehene Anten­ nenelemente ausgeführt sind (Fig. 12).

22. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 19, 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Kavität (31) eine lichte Höhe von mindestens 1/20 der Freiraumwellenlänge aufweist.

23. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente auf der Waagrechten eines Kotflügels ange­ bracht sind und die Grenzlinie (13) durch eine der Kotflügelkan­ ten gebildet ist.

24. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkantennen-Anordnung für mehrere Funksysteme im Dezimeter­ wellenbereich mit relativ schmalbandigen Frequenzbereichen un­ terschiedlicher Frequenzen ausgelegt ist und die Antennenele­ mente (3) bzw. (8) sowie ggfs. das Netzwerk (4) und die übrigen frequenzabhängigen Teile der Funkantennen-Anordnung mehrfrequent gestaltet sind.

25. Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdeckung der verschiedenen Frequenzbereiche auch gesonderte - oder nur gesonderte Antennenelemente (3) bzw. (8) verwendet sind.

26. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß in den Antennenelementen (3) bzw. (8) Anschlußtore gebildet sind, deren komplexe Gesamtmatrix zur Beschreibung der Zusammen­ hänge zwischen den elektrischen Größen an diesen Anschlußtoren (27) des Netzwerks (4) betrags- und phasenmäßig ermittelt ist und deren Erregung z. B. im Empfangsfall durch eine horizontal ein­ fallende vertikal polarisierte Empfangswelle für alle Azimutal­ winkel nach Betrag und Phase zueinander erfaßt ist, so daß die Parameter zur Beschreibung der elektrischen Größen an den An­ schlußtoren (27), bezogen auf die einfallende Empfangswelle für alle Azimutwinkel bekannt sind und durch Variationsrechnung im Sinne der Lösung der Aufgabe der Erfindung günstige Amplituden- und Phasenwerte für die Ansteuerung der Matrix ermittelt sind und diese Werte durch Beschaltung mit dem Netzwerk (4) und/oder ggfs. durch Beschaltung der Tore mit Blindwiderständen (14) in der Gruppenantenne eingestellt sind.

27. Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (4) derart gestaltet ist, daß mit Hilfe elektroni­ scher Schalter, welche durch eine Antennendiversityeinrichtung angesteuert sind, im Empfangsfall die Signale der Antennenele­ mente (3) bzw. (8) in unterschiedlicher Kombination für die Bil­ dung von Antennendiversitysignalen zur Weiterleitung zum Empfän­ ger verwendet sind.