DE68920277T2

DE68920277T2 - Scheibenantenne für Kraftfahrzeuge.

Info

Publication number: DE68920277T2
Application number: DE68920277T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Iijima; Masaru Maeda; Harunori Murakami; Shouhei Ohara; Kaoru Sakurai
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2009-11-01
Also published as: EP0367225A2; EP0367225A3; EP0367225B1; DE68920277D1; US5113195A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft Scheibenantennen für Kraftfahrzeuge und spezieller betrifft sie eine Antennenanordnung, in der ein auf einer Scheibe für ein Kraftfahrzeug ausgebildeter Beschlagentfernungs-Heizleiter als Antenne zum Empfangen von Radiosignalen dient.
Eine Antennenanordnung dieser Art ist im Stand der Technik bekannt. Um zu gewährleisten, daß die Stärke der durch einen solchen Heizleiter empfangenen Radiosignale für einen Radioempfänger oder einen Tuner ausreicht, müssen der Leckstrom der empfangenen Signale zu einer Heizer-Gleichspannungsversorgung oder zu Masse minimiert werden. Zu diesem Zweck wurde es vorgeschlagen, Drosselspulen in den Heizer-Spannungsversorgungsleitungen anzuordnen, damit der Heizleiter bei hohen Frequenzen gegenüber der Heizer-Spannungsversorgung potentialungebunden oder isoliert ist, während es möglich ist, daß Gleichstrom-Heizenergie durch die Drosselspulen läuft. Wenn die Heizleiter/Antennen-Anordnung nur das FM- Rundfunkband überdeckt, reichen Drosselspulen mit relativ kleiner Induktivität aus. Jedoch weisen derartige kleine Spulen im AM-Rundfunkband beträchtlich verringerte Impedanz für Radiosignal-Leckströme auf, was demgemäß die verfügbare Antennenleistung im AM-Band verringert. Wenn für Drosselspulen große Induktivität verwendet wird, führt dies andererseits zwar zu zufriedenstellendem Antennengewinn im AM-Band, jedoch zu schlechter Antennen-Empfangsempfindlichkeit im FM- Band, da bei solchen hochimpedanten Drosselspulen erhöhte parasitäre Kapazität vorliegt. Im Hinblick darauf hat der Stand der Technik eine Anordnung verwendet, bei der dafür gesorgt ist, daß einem Beschlagentfernungs-Heizleiter zugeordnete Drosselspulen relativ hohe Induktivität aufweisen, so daß der Heizleiter nur als AM-Antenne dient. Getrennte Antennen-Leiterelemente sind auf derselben Scheibe angeordnet wie der Heizleiter, um eine FM-Antenne zu schaffen.
Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine bekannte Scheibenantenne dieses Typs. Die Antenne ist so ausgebildet, daß eine große Anzahl von Heizerdrähten oder Streifenleitern 2, die einen Beschlagentfernungs-Heizleiter 10 bilden und als AM-Antenne dienen, im Beschlagentfernungsbereich einer Heckscheibe 1 ausgebildet sind. Die Heizerdrähte sind in eine obere und eine untere Drahtgruppe unterteilt, die von Spannungsversorgungsbussen 3 und 4 betrieben werden, die mit einem ersten Ende der oberen bzw. unteren Drahtgruppe verbunden sind. Ein Verbindungsbus 5 ist entlang der oberen und unteren Drahtgruppe angeordnet und schließt zweite oder entfernte Enden derselben an, um einen Heizstrompfad zu vervollständigen. Da die Heizerdrähte 2 als AM-Rundfunkband-Empfangsantenne verwendet werden, ist ein Speisekabel 13 wie ein Koaxialkabel mit einem Speisepunkt 12 verbunden, der im Verbindungsbus 5 vorhanden ist. Das Speisekabel 13 führt das empfangene Signal über einen Gleichstrom-Sperrkondensator 14 einem im Kraftfahrzeug angebrachten AM-Radiotuner zu.
Eine gesonderte FM-Antenne 6 ist in einem leeren Abschnitt des Fensters 1 über den Heizerdrähten 2 ausgebildet. Sie weist ein Hauptantennenelement 6a in Form zweier paralleler Drähte, die im wesentlichen U-förmig miteinander verbunden sind, ein Hilfsantennenelement 6b, das über dem oberen Draht des Hauptantennenelements 6a angeordnet ist und mit diesem verbunden ist, ein anderes Hilfsantennenelement 6c, das mit dem unteren Draht des Hauptantennenelements 6a verbunden ist und den Heizerdrähten 2 zugewandt ist, und ein umgelegtes Element 6d auf, das gegenüber dem oberen Draht des Hauptantennenelements zurückgebogen ist und einen Abschnitt benachbart zur Hilfsantenne 6b aufweist. Ein Speisepunkt 7 ist im umgelegten Abschnitt 6d ausgebildet und an ein Speisekabel 8 angeschlossen, um einem FM-Radiotuner ein FM-Empfangssignal über einen Gleichstrom-Sperrkondensator 9 zuzuführen.
Eine Hauptgleichspannungsversorgung speist über magnetisch miteinander gekoppelte Drosselspulen 16a und 16b Heizstrom in die Spannungsversorgungsbusse 3 und 4 ein. Die mit einem Hauptspannungsanschluß +B verbundene Drosselspule 16a ist mit der mit Masse verbundenen Drosselspule 16b negativ gekoppelt, so daß die durch die jeweiligen Heizströme erzeugten Magnetflüsse einander innerhalb eines Kerns aufheben. Daher kann ein Kern mit kleinem Volumen in nichtgesättigtem Zustand betrieben werden. Ein Kopplungskondensator 20 ist zwischen Nasse und eine mit dem Hauptspannungsanschluß +B verbundene Leitung geschaltet, um zu verhindern, daß Spannungsquelle-Störsignale dem Empfangssignal überlagert werden.
Figur 2 veranschaulicht ein anderes Beispiel einer bekannten Scheibenantennenanordnung. In den Figuren 1 und 2 betreffen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. In diesem Beispiel von Figur 2 sind zwei FM-Antennen 36 und 38 in Räumen S1 und S2 der Scheibe 1 über und unter dem Heizleiter 10 als AM-Antenne vorhanden. Die obere FM-Antenne 36 beinhaltet ein Kopplungselement 37 entlang des obersten Heizdrahts 2, um eine Verbindung mit dem Heizleiter 10 herzustellen, und einen Speisekontaktfleck 7, der mit einem Speisekabel 35 verbunden ist, um einem AM/FN-Tuner AM- und FM-Signale zuzuführen. Auch die untere FM-Antenne 38 enthält ein Kopplungselement 39 entlang des untersten Heizerdrahts, um eine Kopplung zu Signalen vom Heizleiter 10 herzustellen, und ein Speisekontaktkissen 40, das mit einem anderen Speisekabel 41 verbunden ist, um den AM/FM-Tuner mit AM- und FM-Signalen zu versorgen, wie sie im Heizleiter 10 und dem unteren FM-Antennenleiter 38 empfangen werden.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, erfordert der Stand der Technik ein getrenntes Antennenelement oder -elemente zusätzlich zum Heizleiter, um Signale im FM-Band zu empfangen, da der Heizleiter nur als AM-Antenne dient. Ein derartiges getrenntes Antennenelement erfordert demgemaß einen relativ breiten Raum für seine Montage, mit einer Breite von bis zu ungefähr 120 bis 150 mm über und/unter dem Heizleiter. Daher ist die bekannte Antennenanordnung nur bei einer Fahrzeugscheibe mit relativ großer Fläche anwendbar; bei kleinen Fahrzeugen wie einem zweisitzigen Fahrzeug ist die Heckscheibe größenmäßig beschränkt, und sie ist weiter beschränkt, wenn sie relativ aufrecht im Fahrzeug angebracht ist, so daß nur ein kleiner oberer oder unterer Rand zurückbleibt, der zum Anbringen eines FM-Antennenleiters zur Verfügung steht, wenn ein Heizleiter auf einer solchen kleinen Fahrzeugscheibe ausgebildet ist.
Selbst in einem Kraftfahrzeug mit relativ großer Scheibenfläche und demgemäß großer freier Fläche, sind im freien Abschnitt häufig eine Fernsehsendung-Emfangsantenne, eine Automobiltelefon-Antenne und dergleichen ausgebildet. In diesem Fall ist nicht gewährleistet, daß weitere ausreichende Fläche für eine FM-Antenne zur Verfügung steht. Daher kann häufig selbst dann, wenn die Scheibenfläche groß ist, keine Scheibenantenne ausgebildet werden, mit der FM-Programme empfangen werden können.
Eine Scheibenantenne mit den Merkmalen des Oberbegriffs des beigefügten Anspruchs 1 ist im Dokument FR-A-2 250 329 beschrieben. Sie weist ein erstes, mit dem oberen Ende eines vertikalen Spannungsversorgungsbusses verbundenes Antennenelement und ein zweites, mit dem unteren Ende desselben Busses verbundenes Antennenelement auf.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Scheibenantenne zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, bei der eine auf einer Scheibe ausgebildete Heizleitereinrichtung als Antenneneinrichtung mit verbesserter Empfangsempfindlichkeit für Radiowellen dienen kann, die einem relativ breiten Bereich von Radiofrequenzen überdecken, z. B. sowohl das AM- als auch das FM-Übertragungsband.
Die erfindungsgemäße Scheibenantenne ist durch Anspruch 1 definiert. In dieser Antenne sind ein erstes und ein zweites Antennenelement mit verschiedenen Spannungsversorgungs-Buseinrichtungen verbunden. Ferner erstreckt sich ein drittes Antennenelement zwischen dem ersten und zweiten Antennenelement. Durch diese Anordnung wird insbesondere die Empfangsempfindlichkeit für Radiowellen im FM-Band verbessert und der Antennengewinn ist in diesem Band flach ausgebildet. Das zusätzliche Antennenelement kann als Kopplungseinrichtung zum Koppeln des ersten und des zweiten Antennenelements miteinander in bezug auf Signale angesehen werden, die in diesen erzeugt oder transportiert werden.
Am bevorzugtesten weist die Scheibenantenne zusätzlich eine Drosselspule in jeder Spannungsversorgungsleitung sowie eine kapazitive Schaltung auf, die an einer Position zwischen den Drosselspulen und der Spannungsversorgungs-Buseinrichtung mit den Spannungsversorgungsleitungen verbunden ist.
Durch diese Anordnung können verbesserte Antenneneigenschaften (z. B. Antennengewinn im FM-Band) erzielt werden. Es wird erwartet, daß der Leckstrom von Signalen, wie sie im Heizleiter aufgrund von Radiowellen erzeugt werden, wegen der Funktion der zwischen die Heizer-Zwischenversorgungsleitungen geschaltenen kapazitiven Schaltung minimiert ist.
Daher stehen mehr Radiosignale für einen Radioempfänger zur Verfügung. Anders gesagt, dient die Kombination aus der kapazitiven Schaltung und den Drosselspulen als optimales Impedanzelement, das wirkungsvoll verhindert, daß die im Heizleiter empfangenen Radiosignale durch die Drosselspulen laufen oder auslecken, während es ermöglicht ist, daß der Heizstrom durch die Drosselspulen und die Spannungsversorgungseinrichtung zum Heizleiter hindurchläuft.
Darüberhinaus dient die kapazitive Schaltung dazu, die wirksame Antennenlänge zu verändern oder einzustellen, da sie zwischen das Paar Spannungsversorgungsleitungen geschaltet ist, die mit dem Radiowellen empfangenden Heizleiter verbunden sind.
Die Drosselspulen können für ein erstes Frequenzband (z. B. das AM-Rundfunkband) eine relativ hohe Impedanz aufweisen, und sie können für ein zweites Frequenzband (z. B. FM-Rundfunkbänder), in dem die Frequenzen um mindestens eine Grössenordnung höher als im ersten Band liegen, eine relativ geringe Impedanz aufweisen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich, in denen:
Figur 1 eine bekannte Scheibenantenne zusammen mit zugehöriger elektrischer Schaltungsanordnung zeigt;
Figur 2 eine andere bekannte Fahrzeug-Scheibenantenne mit zugehöriger elektrischer Schaltungsanordnung zeigt;
Figur 3 eine Fahrzeug-Scheibenantenne zusammen mit zugehöriger elektrischer Schaltungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Figur 4 eine graphische Wiedergabe der Antennenempfangsempfindlichkeit im FM-Band für das Ausführungsbeispiel von Figur 3 ist, im Vergleich mit der Empfindlichkeit einer Antennenanordnung ohne den Kondensator 27 in Figur 3;
Figur 5 eine graphische Wiedergabe der FM-Radioempfangsempfindlichkeit für verschiedene Werte des Kondensators 27 in Figur 3 ist;
Figur 6 eine graphische Wiedergabe der relativen Antennenempfangsempfindlichkeit im AM-Band für das Ausführungsbeispiel von Figur 3 ist, im Vergleich mit einer Bezugsempfindlichkeit für eine Antennenanordnung ohne den Kondensator 27 in Figur 3;
Figur 7 eine graphische Wiedergabe der maximalen FM-Empfangsempfindlichkeit für das Ausführungsbeispiel von Figur 3 ist, zusammen mit der einer Stabantenne und derjenigen einer Antennenanordnung ohne die Antennenelemente 23 - 25 in Figur 3.
Figur 8 eine graphische Wiedergabe der mittleren FM-Empfangsempfindlichkeit für dieselben Antennenanordnungen ist, wie sie Figur 7 betrifft;
Figur 9 eine graphische Wiedergabe der relativen FM-Empfangsempfindlichkeit für das Ausführungsbeispiel von Figur 3 und für die Anordnung ohne die Antennenelemente 23 - 25 in Figur 3 ist, normiert auf die Empfindlichkeit der Stabantenne;
Figur 10 eine graphische Wiedergabe der Antennenrichtwirkung für das Ausführungsbeispiel von Figur 3 für Radiofrequenzen im FM-Band mit horizontaler Polarität ist;
Figur 11 eine graphische Wiedergabe der Antennenrichtwirkung für das Ausführungsbeispiel von Figur 3 für Radiofrequenzen im FM-Band mit vertikaler Polarität ist;
Figur 12 eine graphische Wiedergabe des maximalen FM-Empfangs für das Ausführungsbeispiel von Figur 3 ist, wie für vertikal polarisierte Radiowellen im FM-Band gemessen;
Figur 13 eine graphische Wiedergabe der mittleren FM-Empfangsempfindlichkeit für das Ausführungsbeispiel von Figur 3 ist, wie für vertikal polarisierte Radiowellen im FM-Band gemessen;
Figur 14 eine Scheibenantenne zeigt, bei der das Hilfsantennenelement 25 in Figur 3 weggelassen ist;
Figur 15 eine graphische Wiedergabe der FM-Empfangsempfindlichkeit für das Ausführungsbeispiel von Figur 3 ist, im Vergleich zur Empfindlichkeit der Anordnung ohne das Hilfsantennenelement 25 in Figur 3 sowie zur Empfindlichkeit der Anordnung ohne irgendwelche Antennenelemente 23 - 25 in Figur 3;
Figur 16 einen geänderten Anschlußort für den Kondensator 27 in der Drosselspulenanordnung zeigt;
Figur 17 eine Scheibenantennenanordnung zeigt, bei der der Kondensator 27 an einem veränderten Ort in den Spannungsversorgungsleitungen angeschlossen ist;
Figur 18 einen veränderten Anschluß des Kondensators 27 zeigt, wie auf eine Scheibenantenne mit einseitiger Heizleistungs-Zuführanordnung angewandt;
Figur 19 einen veränderten Anschluß des Kondensators 27 zeigt, angewandt auf eine Scheibenantenne, die der in Figur 18 dargestellten ähnlich ist;
Figuren 20A - 20D Scheibenantennen zeigen, die im Hinblick auf die Antennenelemente 23 - 25 in Figur 3 verändert sind;
Figur 21 eine andere Scheibenantenne zeigt, die in bezug auf die Antennenelemente 23 - 25 in Figur 3 verändert ist; und
Figur 22 noch eine andere Scheibenantenne zeigt, die in bezug auf die Antennenelemente 23 - 25 in Figur 3 verändert ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Es wird zunächst auf Figur 3 Bezug genommen, in der die Vorderansicht einer Heckscheibe für ein Kraftfahrzeug mit Radioempfangsantenne-Funktion in Verbindung mit einer zugeordneten Schaltungsanordnung, die als schematisches Schaltbild gezeigt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
Ein Heizleiter 10 ist im Beschlaqentfernungsbereich des Heckfensters 1 angeordnet. Wenn dem Heizleiter 10 Heizstrom zugeführt wird, wird er erwärmt, um Beschlag von der Glasfläche zu entfernen. Der Heizleiter 10 verfügt über Spannungsversorgungsbusse 3 und 4, die sich entlang entgegengesetzter Seitenkanten der Heckscheibe 1 erstrecken und über 13 Heizerdrähte 2, die mit gleichen Abständen von a = 31 mm voneinander beabstandet sind und zwischen die Spannungsversorgungsbusse 3 und 4 geschaltet sind. Gemäß der Erfindung ist ein Paar Antennenelemente 23 und 24 im oberen Rand der Glasscheibe 1 ausgebildet, die eine symmetrische Beziehung zueinander in bezug auf die Nittelachse des Heizleiters 10 einhalten. Die linken Antennenelemente 23 verfügen über ein mit dem oberen Ende des Spannungsversorgungsbusses 3 des Heizleiters 10 verbundenes linkes Ende, während die rechten Antennenelemente 24 über ein mit dem oberen Ende des Spannungsversorgungsbusses 4 des Heizleiters 10 verbundenes rechtes Ende verfügen. Diese Antennenelemente 23, 24 sind parallel zum obersten Heizerdraht 2 und sie sind von diesem mit einem Abstand von 31 mm beabstandet. Die anderen oder freien Enden der Antennenelemente 23, 24 sind um einen Abstand b = 350 mm so voneinander beabstandet, daß sie nahe der Mittelachse der Heckscheibe 1 einander gegenüberstehen. Ein Hilfsantennendraht 25 ist zwischen den anderen Elementen der Antennenelemente 23, 24 ausgebildet, von diesen um den Abstand c = 5 mm beabstandet, in Ausrichtung mit den Drähten 23, 24, so daß die Antennendrähte 23 - 25 als einzelne gerade Leitung erscheinen. Die Antennenelemente mit freien Enden ändern den Zustand einer Radiowelle, die sich im Heizleiter 10 ausbreitet. Daher optimiert die geeignete Wahl der Abmessungen der Antennenelemente die Antennenempfangsempfindlichkeit des Heizleiters 10 für ein FM-Rundfunkband.
Die Größen d bis g der jeweiligen Teile in Figur 3 sind wie folgt gegeben: d = 10 mm; d = 28 mm; f = 895 mm; und g = 1,030 mm.
Ein Speisepunkt oder Kontaktfleck 11 ist im Heizleiter 10 vorhanden, und zwar hier am untersten Ende des rechten Spannungsversorgungsbusses 4. Der Speisekontaktfleck 11 sammelt Radiosignale, die zumindest das AM- und FM-Rundfunkband abdecken, wie vom Heizleiter 10 und den symmetrischen Antennenelementen 23 - 25 empfangen. Ein Speisekabel 22 in Form eines Koaxialkabels ist über einen Kondensator 21 mit dem Speisekontaktfleck 11 verbunden, um einer Radioempfang- Schaltungsanordnung wie (nicht dargestellten) AM- und FM- Tunern die Signale zuzuführen.
Drosselspulen 16a und 16b sind in die Spannungsversorgungsleitungen 17 bzw. 18 eingesetzt. Die Drosselspulen sind in ungesättigtem Zustand magnetisch miteinander gekoppelt.
Das dem Heizleiter 10 entgegengesetzte Ende der Drosselspule 16a ist an den in Figur 3 mit +B bezeichneten positiven Anschluß einer Gleichspannungsversorgung angeschlossen und es ist auch über einen Kondensator 20 als Spannungspitzen- oder Störsignalabsorber mit Masse verbunden, während das dem Heizleiter 10 abgewandte Ende der Drosselspule 16b mit Masse verbunden ist.
Die Induktivitäten der Drosselspulen 16a und 16b sind vorzugsweise groß, um die Empfangsempfindlichkeit im AM-Rundfunkband zu verbessern. Jedoch erhöht dies auch die Kapazitäten der Drosselspulen 16a und 16b, so daß sich für höhere Frequenzen wie im FM-Rundfunkband die Impedanz jeder Drosselspule verringert, wodurch sich die Antennenempfangsempfindlichkeit verschlechtert. Zum Beispiel führte bei einer Drosselspule mit toroidförmigem Kern mit einer Induktivität von 980 mH für jede Drosselspule 16a, 16b ein Versuch hinsichtlich der Antennenempfangsempfindlichkeit im FM-Rundfunkband zu einem geringen Gewinn, wie durch die gestrichelte Kurve A im Empfangsempfindlichkeitsdiagramm von Figur 2 gekennzeichnet.
Im Hinblick darauf und gemäß der Erfindung wird ein Kondensator 27 verwendet, der zwischen die Spannungsversorgungsleitungen 17 und 18 geschaltet ist, und zwar zwischen den Drosselspulen 16a und 16b und dem Heizleiter 10, wie durch einen Block 26 in Figur 3 gekennzeichnet.
Der Kondensator 27 dient zum Kompensieren einer Änderung der effektiven Länge des Heizleiters 10, wie sie vom Anschließen der Heiz-Spannungsversorgungsleitungen 17 und 18 an diesen herrührt. Darüberhinaus kompensiert der Kondensator 27 einen Anstieg des Leckstroms von Radiosignalen höherer Frequenzen wie im FM-Rundfunkband durch die Drosselspulen 16a und 16b aus dem Heizleiter 10 aufgrund der Kapazität der Drosselspulen, die bewirkt, daß die Impedanz jeder Drosselspule 16a, 16b für höhere Frequenzen verringert ist. Daher kann die Anordnung von Figur 3 mit dem Kondensator 27 für einen erhöhten Antennengewinn in einem Band höherer Frequenzen wie im FM-Band sorgen, das zumindest 76 bis 90 MHz überdeckt, während ein zufriedenstellender Antennengewinn für ein anderes Band mit relativ niedrigen Radiofrequenzen aufrechterhalten wird, wie das AM-Rundfunkband, das mindestens 600 bis 1600 kHz überdeckt.
Ein Versuch hinsichtlich der Empfangsempfindlichkeit der Antennenanordnung mit dem Kondensator 27 hat einen stark verbesserten Antennengewinn für den gesamten Bereich des FM- Rundfunkbands gezeigt, wie durch die durchgezogene Kurve B in Figur 4 dargestellt, im Vergleich zur ohne den Kondensator 27 gemessenen Kurve A.
Figur 5 zeigt Versuchsergebnisse für die Empfangsempfindlichkeit im FM-Band unter Verwendung mehrerer verschiedener Kapazitätswerte des Kondensators 27. Es ist zu beachten, daß sich der Spitzenwert des Antennengewinns zu niedrigeren Frequenzen verschiebt, wenn die Kapazität zunimmt.
Die optimale Kapazität des Kondensators 27 hängt beträchtlich von den elektrischen Eigenschaften der Drosselspulen als Funktion deren Typs, deren Form, deren Größe usw. ab. Gemäß den Versuchen diente jedoch ein Kondensator mit einer Kapazität zwischen ungefähr 5 Pikofarad bis 0,1 Mikrofarad dazu, die Empfangsempfindlichkeit im FM-Band von 76 bis 90 NHz zu verbessern. Insbesondere eine Kapazität zwischen 30 und 200 Pikofarad zeigte die wünschenswertesten Ergebnisse.
Das Hinzufügen des Kondensators 27 bewahrt die Empfangsempfindlichkeit im AM-Rundfunkband von 600 bis 1600 kHz wie in Figur 6 gezeigt, die die relative Empfangsempfindlichkeit für den Fall mit Kondensator 27 im Vergleich zu dem ohne Kondensator 27 darstellt, normiert auf null Dezibel in Figur 6.
Wie zuvor beschrieben, wird erwartet, daß die symmetrischen Antennenelemente 23 bis 25 die Hochfrequenzsignal-Bedingungen im Heizleiter 10 verbessern.
Gemäß Versuchen verbesserten die Antennenelemente 23 bis 25 die Antenneneigenschaften im FM-Rundfunkband.
In den Figuren 7 bis 9, die die Empfangsempfindlichkeit im FM-Band von 75 bis 90 MHz zeigen, wurden alle Kurven A erhalten, wenn die Antennenelemente 23 bis 25 aus der Anordnung von Figur 3 weggelassen wurden, alle Kurven B wurden mit den Antennenelementen 23 und 25 erhalten und alle Kurven C wurden mit einer Stabantenne von 920 mm erhalten. Figur 7 zeigt die maximale Empfangsempfindlichkeit, während Figur 8 die mittlere Empfangsempfindlichkeit zeigt und Figur 9 die relative Empfangsempfindlichkeit mit und ohne Antennenelemente 23 bis 25 in Beziehung auf die Stabantenne mit null Dezibel zeigt.
Wie aus den Figuren 7 bis 9 erkennbar, stellt das Hinzufügen der Antennenelemente 23 bis 25 eine deutliche Verbesserung der Empfangsempfindlichkeit im FM-Band gegenüber der Anordnung ohne die Antennenelemente 23 bis 25 dar. Die Empfangsempfindlichkeit mit den Antennenelemente 23 bis 25 ist erkennbar so gut wie diejenige, die mit Stabantennen erhalten wird.
Darüberhinaus können die Antennenelemente 23 - 25 dazu dienen, die Antennenrichtwirkung zu verbessern. Figur 10 zeigt die Antennenrichtwirkung, wie sie mit der Anordnung von Figur 3 mit den Antennenelementen 23 - 25 unter Verwendung horizontal polarisierter Radiowellen von 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, bzw. 90 MHz erhalten wurde. Wie erkennbar, wurde eine im wesentlichen kreisförmige oder omnidirektionale Antennenrichtwirkung erhalten, d.h., daß der Antennengewinn unabhängig von der Richtung der Radiowelle in bezug auf die Antenne im wesentlichen konstant war.
In manchen Fällen, wie bei örtlichen Rundfunkstationen in Japan und in den USA werden vertikal polarisierte Radiowellen anstelle horizontal polarisierter Radiowellen verwendet. Es hat sich herausgestellt, daß die Antennenanordnung von Figur 3 auch bei solchen vertikal polarisierten Rundfunksystemen wirksam ist.
Figur 11 zeigt die Antennenrichtwirkung der Anordnung von Figur 3, gemessen mit vertikal polarisierten Radiowellen im FM-Band. Wie erkennbar, enthält die sich ergebende Antennencharakteristik eine mit ∞ gekennzeichnete Kurve mit minimalem Antennengewinn, wenn eine Radiowelle in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung in bezug auf die Antenne angelegt wird. Dies steht im Gegensatz zu bekannten FM-Scheibenantennen, die eine Antennenrichtwirkung in 8er-Form zeigen, mit minimalem Antennengewinn, wenn Radiowellen horizontal und die Antenne in Querrichtung kreuzend angelegt werden. Daher bildet eine Kombination aus einer herkömmlichen Antenne mit der Anordnung von Figur 3 ein höchst nützliches, schwundminderndes Antennensystem mit optimierter Antennenrichtwirkung für vertikal polarisierte Radiowellen.
Figur 12 zeigt die maximale Antennenempfangsempfindlichkeit und Figur 13 zeigt die mittlere Antennenempfangsempfindlichkeit, beide mit der Anordnung von Figur 3 unter Verwendung vertikal polarisierter Radiowellen im FM-Band von 75 bis 90 MHz gemessen. Die sich ergebende Empfindlichkeit ist so gut wie diejenige, die mit horizontal polarisierten Radiowellen erhalten wird (siehe Figuren 7 und 8). Daher dient das Hinzufügen der Antennenelemente 23 bis 25 dazu, auch die Radioempfangsempfindlichkeit im FM-Band mit vertikal polarisierten Radiosignalen zu verbessern.
In Figur 14 ist eine Scheibenantenne dargestellt, bei der das koppelnde Hilfsantennenelement 25 in Figur 3 weggelassen ist. Ohne das Element 25 war die Antennenempfangsempfindlichkeit im FM-Band etwas konkav, wie durch die Kurve B in Figur 15 angegeben, in der die Kurve C mit dem Element 25 gemessen wurde und die Kurve A ohne irgendeines der Antennenelemente 23 bis 25 erhalten wurde. Wie ersichtlich, flacht das Hinzufügen des zwischen den Antennenelementen 23 und 24 angeordneten Antennenelements 25 die Radioempfangsempfindlichkeit über im wesentlichen den gesamten Bereich des FM-Bandes ab.
Die Figuren 16 bis 19 zeigen Änderungen des Ausführungsbeispiels von Figur 3 in bezug auf den Ort und den Anschluß des Kondensators 27.
In Figur 16 ist der Kondensator zwischen Anzapfungen 28 und 29 geschaltet, die in den jeweiligen Drosselspulen 16a bzw. 16b vorhanden sind.
In Figur 17 ist der Kondensator 27 zwischen die Heiz-Spannungsversorgungsleitungen 17 und 18 an einer Position zwischen der Drosselspulenanordnung 26 und dem Heizleiter 10 geschaltet. Eine geeignete Wahl des Orts der Spannungsversorgungsleitungen 17 und 18, an dem der Kondensator 27 zwischen diese geschaltet ist, kann die Antennencharakteristik verbessern.
Im Fall von Figur 18, in der Heizstrom nur einer Seite der Heckscheibe 1 zugeführt wird, hier den Spannungsversorgungsbussen 3 und 4, ist der Zwischenraum zwischen den Spannungsversorgungsbussen 3 und 4 nur klein. Daher kann der Kondensator 27 leicht zwischen die benachbarten Enden 30 und 31 der Spannungsversorgungsbusse 3 und 4 geschaltet werden. Auch können, wie dies in Figur 19 dargestellt ist, Hilfsanschlüsse oder Anschlußkontaktflecke 32 und 33 nahe der Enden 30 und 31 der Busse 3 und 4 angeordnet werden, um den Kondensator 27 zwischen den Kontaktflecken 32 und 33 anzuschließen.
Die Figuren 20A - 20D, 21 und 22 zeigen andere Änderungen des Ausführungsbeispiels von Figur 3 im Hinblick auf die Antennenelemente 23 - 25.
In Figur 20A werden mehrere parallele Drähte 23 - 25 dazu verwendet, die zugehörige Kapazität zu erhöhen, so daß die Anordnung von Figur 20A für eine breitbandige Antenne nützlich ist.
In Figur 20B sind mehrere parallele und gestaffelte oder versetzte Drähte 23 - 25 verwendet, um die Frequenzcharakteristik zu verbessern.
In den Figuren 20C und 20D ist zum Einsparen von Leitpastenmaterial für die Spannungsversorgungsbusse 3 und 4 die Länge jedes Spannungsversorgungsbusses 3, 4 kurz gemacht und einige Heizdrähte, die mit den Bussen 3 und 4 verbunden sind, erstrecken sich in einem Teil derselben schräg, wie dargestellt. In den Figuren 20C und 20D ist die Ersatzlänge der Busse 3 und 4 durch 1 angezeigt.
In Figur 21 sind die Antennenelemente 23 - 25 im unteren Rand der Scheibe 1 ausgebildet, während in Figur 22 ein erster Satz von Antennenelementen 23 - 25 im oberen Rand der Scheibe ausgebildet ist und ein zweiter Satz von Antennenelementen 23 und 24 im unteren Rand der Scheibe ausgebildet ist.

Claims

1. Scheibenantenne zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, mit:

- einer Heizleitereinrichtung, die auf einer Scheibe ausgebildet ist und eine linke vertikale Spannungsversorgungsbus- Einrichtung (3; 3, 4), eine rechte vertikale Spannungsversorgungsbus-Einrichtung (5) und Heizerdrähte (2), die sich horizontal zwischen den Spannungsversorgungsbus-Einrichtungen erstrecken, aufweist; und

- einem ersten und einem zweiten Antennenelement (23, 24) die mit der Heizleitereinrichtung verbunden sind;

dadurch gekennzeichnet, daß

- das erste Antennenelement (23) mit der linken Spannungsversorgungsbus-Einrichtung (3; 4) verbunden ist;

- das zweite Antennenelement (24) mit der rechten Spannungsversorgungsbus-Einrichtung (5) verbunden ist;

- wobei das erste und zweite Antennenelement im wesentlichen symmetrisch in bezug auf die vertikale Symmetrieachse der Heizleitereinrichtung angeordnet sind und

- ein drittes Antennenelement (25) in axialer Ausrichtung zwischen dem ersten und zweiten Antennenelement auf der Glasscheibe angeordnet ist und vom ersten und zweiten Antennenelement so beabstandet ist, daß es elektrisch von diesem getrennt ist.

2. Scheibenantenne nach Anspruch 1, ferner mit einer Speiseeinrichtung (22), die an die Heizleitereinrichtung angeschlossen ist, um Signale zu sammeln und zu leiten, die in der Heizleitereinrichtung und den Antennenelementen empfangen werden.

3. Scheibenantenne nach Anspruch 2, bei der die Speiseeinrichtung (22) Signale leitet, die sowohl das AM- als auch das FM-Rundfunkband überdecken, wie sie für Radioempfang- Schaltungsanordnungen zur Verfügung stehen.

4. Scheibenantenne nach Anspruch 1, ferner mit einer Kopplungseinrichtung (27) zum kapazitiven Koppeln der Antennenelemente (23, 24) miteinander.

5. Scheibenantenne nach Anspruch 1, bei der die linke vertikale Spannungsversorgungsbus-Einrichtung einen einzelnen Bus aufweist, der mit einer Spannungsversorgungsleitung (17) verbunden ist, und die rechte vertikale Spannungsversorgungsbus-Einrichtung einen einzelnen Bus (5) aufweist, der mit einer anderen Spannungsversorgungsleitung (18) verbunden ist.

6. Scheibenantenne nach Anspruch 1, bei der die linke oder rechte vertikale Spannungsversorgungsbus-Einrichtung einen mit einer Spannungsversorgungsleitung (17) verbundenen unteren Bus (3) und einen mit einer anderen Spannungsversorgungsleitung (18) verbundenen oberen Bus (4) aufweist, und bei der die andere vertikale Spannungsversorgungsbus-Einrichtung einen einzelnen Bus (5) aufweist.

7. Scheibenantenne nach Anspruch 1, ferner mit Drosselspulen (16a, 16b) mit einem Paar Spannungsversorgungsleitungen (17, 18), die die Drosselspulen mit der Heizleitereinrichtung verbinden, um dieser Heizleitereinrichtung Heizstrom zuzuführen, und mit einem Kondensator (27), der zwischen die Spannungsversorgungsleitungen geschaltet ist.

8. Scheibenantenne nach Anspruch 7, bei der der Kondensator (27) eine Kapazität aufweist, die zwischen 5 Pikofarad und 0,1 Mikrofarad liegt.

9. Scheibenantenne nach Anspruch 8, bei der der Kondensator (27) eine Kapazität aufweist, die zwischen 30 und 200 Pikofarad liegt.

10. Scheibenantenne nach Anspruch 1, ferner mit Antennenelementen, die sich zwischen der linken vertikalen Spannungsversorgungsbus-Einrichtung (3) und der rechten vertikalen Spannungsversorgungsbus-Einrichtung (5) erstrecken.