DE69210281T2

DE69210281T2 - Fahrzeug-Scheibenantenne

Info

Publication number: DE69210281T2
Application number: DE69210281T
Authority: DE
Inventors: Stephen Roland Day
Original assignee: Pilkington PLC
Current assignee: Pilkington Group Ltd
Priority date: 1991-02-22
Filing date: 1992-02-21
Publication date: 1996-10-10
Anticipated expiration: 2012-02-22
Also published as: ZA921064B; DE69210281D1; KR920017296A; AU642807B2; GB9103737D0; EP0500380B1; JPH0563425A; AU1096092A; JP3322900B2; US5255002A; EP0500380A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine an einem Fahrzeugfenster ausgebildete Antenne zum Übertragen und/oder Empfangen von Radio- oder Funkwellen, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für ein mobiles Telefon.
Es ist bekannt, Antennen verschiedener Formen auf Fahrzeugfenster aufzudrucken, da sie den Vorteil besitzen, nicht äußeren Beschädigungen ausgesetzt zu sein.
Batteriebetriebene Funkverbindung wird neuerdings verbreitet für mobile Telefone in Fahrzeugen angewendet, und es ist ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Antenne an einem Fahrzeugfenster zu schaffen, die für die Verwendung mit einem solchen mobilen Fahrzeugtelefon geeignet ist.
Eine bekannte stabförmige, außen an einem Fahrzeug angebrachte Luftantenne hat zwei Anschlüsse, die normalerweise mit einem Koaxialkabel verbunden sind, wobei der äußere Leiter desselben eine Erdverbindung bildet, die mit der Fahrzeugkarosserie gekoppelt ist, an der die Antenne angebracht ist.
EP-0353378 beschreibt eine Fensterantenne mit einem W-förmigen Leiter, wobei ein zweiter linearer Leiter zwischen dem W und der Kante der Scheibe angeordnet ist.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Antenne an einem Fahrzeugfenster mit einem besser an ein Koaxialkabel angepaßten Anschluß zu schaffen.
Die Erfindung schafft ein Fahrzeugfenster mit einer Scheibe zum Montieren an einer Fahrzeugkarosserie, wobei die Scheibe nahe einer Kante der Scheibe ein Antennensystem zum Senden und/oder Empfangen von Funk- oder Radiowellen trägt und wobei das Antennensystem in der Ebene der Scheibe ein erstes leitendes Organ mit geneigten Armen, die einen Scheitel bilden, der zu einer Kante der Scheibe hinweist, und ein zweites lineares leitendes Organ aufweist, das gegen das erste leitende Organ isoliert und zwischen dem ersten leitenden Organ und einer Kante der Scheibe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste leitende Organ die Form eines einzigen V-formigen Organs mit seitlichen Flanken besitzt, deren Länge jeweils im wesentlichen gleich 1/4 λ ist, wobei λ die Wellenlänge der zu übertragenden und empfangenden Funk- oder Radiowelle ist, die seitlichen Flanken nach innen gegeneinander zur Bildung des Scheitels und einer Anschlußklemme am Scheitel des ersten leitenden Organs geneigt sind, und das zweite leitende Organ aus einem linearen Koinduktor mit einer Länge von im wesentlichen (1/4 + n/2)λ ist, wobei n eine ganze Zahl ist, auf wenigstens einer Seite einer Anschlußklemme des zweiten leitenden Organs besteht und zwischen dem ersten leitenden Organ und der Kante derart angeordnet ist, daß es eine Übertragungsleitung mit der Fahrzeugkarosserie bildet, wenn es in der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, und dadurch eine Erdleitung für das Antennensystem bildet.
Vorzugsweise besteht das zweite leitende Organ aus einem linearen Leiter, der sich im wesentlichen parallel zu der Kante der Scheibe erstreckt.
Vorzugsweise weist das erste leitende Organ eine Mittelachse zwischen den seitlichen Flanken auf, die sich im wesentlichen senkrecht zu der Kante der Scheibe erstreckt.
Vorzugsweise erstreckt sich bei Anordnung in der richtigen Lage (in situ) das zweite leitende Organ im wesentlichen horizontal und die Symmetrieachse des ersten leitenden Organs im wesentlichen vertikal.
Vorzugsweise ist der Winkel zwischen den geneigten seitlichen Flanken weniger als 140º und liegt vorzugsweise zwischen 40º und 110º.
Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft mit Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine Ausgestaltung einer Antenne an einer Fahrzeug- Windschutzscheibe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Figuren 2 und 3 Ergebnisse der Impedanzanpaßung beim Anschließen einer Antenne der in Fig.1 gezeigten Art an ein Koaxialkabel in unterschiedlichen Lagen in einem Fahrzeug, sowie
Figuren 4 bis 13 verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Antenne.
Jedes dieser Beispiele ergibt eine Antenne, die für die Verwendung bei einem batteriebetriebenen Funktelefon geeignet ist, wobei die Antenne ein erstes und zweites leitendes Organ 11 bzw. 12 aufweist, die von einer durchsichtigen Glasscheibe 13 getragen werden, die an einer Fahrzeugkarosserie 14 angebracht wird. Die Antenne kann gedruckt oder in anderer Weise auf der Glasscheibe gebildet sein, so daß die leitenden Organe 11 und 12 tatsächlich in der Ebene der Scheibe liegen, die flach oder gekrümmt sein kann. Die leitenden Organe können auf eine innere Fläche des Glases in einem Schichtfenster oder statt dessen und mehr gebräuchlich können sie auf einer äußeren Glasfläche einer geschichteten oder monolithischen Scheibe aufgebracht sein. Sie können auch durch eine elektrisch isolierende Schicht, wie einen Kunststoffilm, der durchsichtig oder undurchsichtig sein kann, abgedeckt werden. Statt dessen kann eine nichtleitende Substanz über sonst zugängliche Teile der leitenden Organe gedruckt oder aufgemalt sein.
Bei jedem Beispiel weist das erste leitende Organ 11 seitliche Flanken 15 und 16 auf, die nach innen aufeinander zu geneigt sind, um einen Scheitel 17 zu bilden, der zu einer Kante 18 der Scheibe 13 weist. Eine erste Anschlußklemme 19 ist am ersten leitenden Organ an einer Stelle gegen die Kante 18 der Scheibe 13 hin vorgesehen. Das zweite leitende Organ 12 ist gegen das erste leitende Organ 11 elektrisch isoliert und weist eine Anschlußklemme 20 auf. Das zweite leitende Organ 12 ist zwischen dem ersten leitenden Organ 11 und der Kante 18 der Glasscheibe 13 angeordnet.
Bei dem in Fig.1 gezeigten Beispiel ist das erste leitende Organ 11 V-förmig, so daß die seitlichen Flanken 15 und 16 durch zwei geneigte Arme des V gebildet werden. Der Leiter kann aus Draht oder leitenden Schienen gebildet sein, die jeweils eine Breite von normalerweise 2 mm besitzen. Die Länge der beiden Arme 15 und 16 beträgt jeweils ein Viertel der Wellenlänge der in der Batterieanlage verwendeten Funkwellen. Das V hat eine mittlere Symmetrieachse zwischen den beiden Armen 15 und 16, wobei die Symmetrieachse senkrecht zur Kante 18 der Scheibe 13 und vertikal liegt, wenn sie sich in ihrer Lage an Ort und Stelle in einer Fahrzeugkarosserie befindet. Der Winkel zwischen den beiden Armen 15 und 16 beträgt vorzugsweise weniger als 140º und mehr bevorzugt zwischen 40º und 110º. 90º ergeben eine besonders wirksame Ausführungsform. Bei der in Fig.1 gezeigten Anordnung besteht das zweite leitende Organ 12 aus einer geradlinigen Schiene von leitendem Material mit einer Breite zwischen 5 und 20 mm. Es ist auf das Glas dicht an und parallel zu der Kante 18 der Glasscheibe aufgedruckt. Diese Schiene kann hinter einem Abdeckband auf dem Glas verborgen sein. Bei Gebrauch erstreckt sich die Schiene 12 horizontal und ist bezüglich des Scheitels 17 des V-förmigen Leiters symmetrisch angeordnet. Auf diese Weise ist eine Anschlußklemme 20 mittig an der Schiene 12 vorgesehen, so daß der Anschluß 20 dicht an, jedoch elektrisch isoliert von der Anschlußklemme 19 am V-Leiter angeordnet ist. Die Schiene 12 erstreckt sich gleichermaßen auf beide Seiten der Anschlußklemme 20, und die Vorstandslänge jeder Hälfte der Schiene 12 beträgt (1/4 + n/2) λ , wobei λ die Wellenlänge der verwendeten Radio- oder Funkwellen und n eine ganze Zahl ist. Bei diesem Beispiel erstreckt sich zwar die Schiene symmetrisch auf beiden Seiten des Scheitels des V-förmigen Leiters, jedoch kann die Schiene 12 so angeordnet sein, daß sie sich nur auf eine Seite oder ungleich auf beiden Seiten erstreckt, vorausgesetzt, die Erstreckung auf jeder Seite erfüllt die Bedingung, daß sie (1/4 + n/2) λ beträgt. Der Winkel zwischen jedem der Arme 15 und 16 und der horizontalen Schiene 12 kann so eingestellt werden, daß er der jeweiligen Anwendung angepaßt ist, und er ist gewöhnlich größer als 20º und vorzugsweise zwischen 35º und 70º. 60º ist ein besonders gutes Beispiel. Wenn dieser Winkel vergrößert wird, erhält man die größte Bandbreite bei einer progressiv ansteigenden Impedanz. Der an einer bestimmten Stelle eines Fahrzeugs gewählte Winkel ist derart, daß man die beste Bandbreite bei einem Koaxialkabel von normalerweise 50 erhält. Bei dem besonderen in Fig.1 gezeigten Beispiel kann die Schiene 12 100 mm lang oder 300 mm lang sein, so daß die Anlage besonders brauchbar ist für eine Batterie-Telefonfrequenz von 900 MHz. Die Schiene 12 ist in kurzem Abstand von der Kante 18 der Glasscheibe angeordnet und wirkt als elektrische Übertragungsleitung zwischen sich selbst und der benachbarten metallischen Fahrzeugkarosserie. Bei Gebrauch ist das äußere Geflecht eines Koaxialkabels mit der Anschlußklemme 20 verbunden und die innere Leitung des Koaxialkabels ist mit der Anschlußklemme 19 verbunden. Auf diese Weise wirkt die durch die Schiene 12 gebildete Übertragungsleitung als ein offener Kreis an ihren äußeren Enden und bildet dadurch einen wirksamen Kurzschluß zwischen der Schiene 12 und der benachbarten Fahrzeugkarosserie 14 nahe der Anschlußklemme 20. Dies hat die gleiche Wirkung, wie eine Verbindung des äußeren Geflechts des Koaxialkabels mit der Karosserie 14 und ergibt dadurch einen Erdungsteil.
Das bei dem Beispiel gemäß Fig.1 verwendete Koaxialkabel ist ein 50 Ohm-Kabel, und diese Ausführungsform ergibt eine verbesserte Anpassung der Antennenimpedanz an die Impedanz des Koaxialkabels über eine größere Bandbreite als gewöhnlich. Dieses verbesserte Bandbreitenverhalten, das mit dem Beispiel gemäß Fig.1 erzielt wird, ist verhältnismäßig unempfindlich für Verlauf und Anordnung des Kabels infolge des zwischen dem Anschlußpunkt 20 und der Fahrzeugkarosserie 14 erzielten wirksamen Kurzschlusses.
Es wird bemerkt, daß die oben erwähnten Abmessungen bezüglich der Wellenlänge der verwendeten Funkwellen sich natürlich auf die Geschwindigkeit der Funkwellen in dem Medium in der Umgebung des Antennenabschnitts beziehen, und im Fall von 900 MHz-Verbindungen hat sich die Länge einer Viertelwelle bei Verwendung von gedruckten und geklebten Kupferbandausstattungen auf einer Glas-Windschutzscheibe als etwa 45 - 55 mm gezeigt.
Das Koaxialkabel kann mit den Anschlußklemmen 19 und 20 verbunden werden, indem der Kabelkern und die Geflechthülse nahe an den Anschlußpunkten aufgespaltet werden, oder statt dessen können geeignete Verbindungseinrichtungen am Glas angebracht werden, so daß die Verbindungseinrichtungen mit den Klemmen 19 und 20 gekoppelt sind. Solche Verbinder können am Glas durch Klebstoff befestigt werden, und elektrische Verbindungen mit den Klemmen 19, 20 und dem Koaxialkabel können durch Lötungen oder federbelastete Anschlüsse ausgebildet werden.
Andere Formen des ersten und zweiten leitenden Organs, die eine erfindungsgemäße Antenne bilden, sind in den Figuren 4 bis 11 dargestellt. Jedes dieser Beispiele weist ein erstes leitendes Organ 11 mit den oben erwähnten geneigten Seitenflanken sowie ein zweites leitendes Organ 12 auf, das zwischen dem ersten leitenden Organ und der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist. Gleiche Bezugszeichen sind für dem Beispiel der Fig.1 entsprechende Teile verwendet worden.
Es ist ersichtlich, daß in den Figuren 4, 5, 6, 7, 9 und 10 dem V-förmigen leitenden Organ vertikale oder horizontale Arme hinzugefügt sind. Im Fall der Fig.8 sind die geneigten Seitenflanken des Leiters durch ein Segment eines kreisförmigen leitenden Organs gebildet. Im Fall der Fig.11 ist die Schiene 12 als eine parallel zur Kante 18 des Fensters verlaufende Schiene ausgebildet, jedoch sind die oberen Kanten der Schiene derart geneigt, daß die Schiene sich nach außen bei Wegbewegung von der mittigen Anschlußklemme 20 erweitert. Im Fall der Fig.12 hat das zweite leitende Organ 12 einen kurzen horizontalen Mittelabschnitt 25 und aufwärts geneigte äußere Abschnitte 26 und 27.
Im Fall der Fig.13 besitzt das zweite leitende Organ die Form eines zweiten V-förmigen Organs 28. Das zweite V-förmige Organ ist zwischen dem ersten leitenden Organ und der Kante 18 angeordnet und seine Symmetrieachse ist mit derjenigen des ersten leitenden Organs 11 vertikal ausgerichtet. Die zwei Scheitel sind gegeneinanderweisend, jedoch gegenseitig elektrisch isoliert, und jeder weist entsprechende Anschlußklemmen 19 und 20 auf. Diese Ausführungsform erstreckt sich weiter in das Glasfenster 13 hinein als die Ausführungsformen mit einer linearen Schiene 12.
Es wird bemerkt, daß die oben beschriebenen Beispiele nahe an der Seitenkante eines Fahrzeugfensters angeordnet werden können, so daß sie nur leicht in die Bereiche hineinstehen, die normalerweise für die Sicht vorbehalten bleiben.
Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der geschilderten Beispiele beschränkt.
Es ist ersichtlich, daß bei den obigen Beispielen die Anschlußklemme 19 am ersten leitenden Organ an einer Stelle nächst der Kante 18 der Scheibe 13 vorgesehen ist, so daß das erste leitende Organ sich von der Klemme 19 in einer Richtung von der Kante 18 weg erstreckt.
Der Reflexionskoeffizient für zwei Antennen der in Fig.1 gezeigten Art in unterschiedlichen stellungen in einem Fahrzeugfenster ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt. In beiden Fällen ist der Reflexionskoeffizient für einen Frequenzbereich dargestellt und es ist ersichtlich, daß der Reflexionskoeffizient reduziert ist und eine verbesserte Anpassung an das Verbindungskabel über eine weite Bandbreite zeigt, z.B. 850 MHz bis 980 MHz, was für die für ein Fahrzeugtelefon verwendete Batteriefunkanlage wesentlich ist.
Die Antenne kann in irgendeinem Fenster, beispielweise einer Windschutzscheibe, einem Rückfenster, Seitenfenster, hinterem Seitenfenster, Ausstellfenster oder Dachfenster eines Fahrzeugs ausgebildet werden. Die Antenne kann alternativ auch zum Empfang von anderen Funk- oder Radiosignalen als denjenigen von mobilen Telefonen verwendet werden, z.B. von Fernsehsignalen.

Claims

1. Fahrzeugfenster mit einer Scheibe zum Montieren an einer Fahrzeugkarosserie, wobei die Scheibe nahe einer Kante der Scheibe ein Antennensystem zum Senden und/oder Empfangen von Radiowellen trägt und wobei das Antennensystem in der Ebene der Scheibe ein erstes leitendes Organ (11) mit geneigten Armen, die einen Scheitel (17) bilden, der zu einer Kante (18) der Scheibe hinweist, und ein zweites lineares leitendes Organ aufweist, das gegen das erste leitende Organ isoliert und zwischen dem ersten leitenden Organ und einer Kante der Scheibe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste leitende Organ die Form eines einzigen V-förmigen Organs (11) mit seitlichen Flanken (15,16) besitzt, deren Länge jeweils im wesentlichen gleich 1/4 λ ist, wobei λ die Wellenlänge der zu übertragenden und empfangenden Radiowelle ist, die seitlichen Flanken nach innen gegeneinander zur Bildung des Scheitels (17) und einer Anschlußklemme am Scheitel des ersten leitenden Organs geneigt sind, und das zweite leitende Organ aus einem linearen Koinduktor mit einer Länge von im wesentlichen (1/4 + n/2) λ , wobei n eine ganze Zahl ist, auf wenigstens einer Seite einer Anschlußklemme des zweiten leitenden Organs besteht und zwischen dem ersten leitenden Organ und der Kante derart angeordnet ist, daß es eine Übertragungsleitung mit der Fahrzeugkarosserie bildet, wenn es in der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, und dadurch eine Erdleitung für das Antennensystem bildet.

2. Fahrzeugfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite leitende Organ (12) aus einem linearen Leiter besteht, der sich im wesentlichen parallel zu der Kante der Scheibe erstreckt.

3. Fahrzeugfenster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste leitende Organ (11) eine Mittelachse zwischen den seitlichen Flanken aufweist, die sich im wesentlichen senkrecht zu der Kante der Scheibe erstreckt.

4. Fahrzeugfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung so getroffen ist, daß, wenn sich das Fenster (13) in seiner Lage befindet, das zweite leitende Organ (12) sich im wesentlichen horizontal und die Symmetrieachse des ersten leitenden Organs (11) sich im wesentlichen vertikal erstreckt.

5. Fahrzeugfenster nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den geneigten seitlichen Flächen (15,16) weniger als 140º beträgt.

6. Fahrzeugfenster nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen 40º und 110º beträgt.

7. Fahrzeugfenster nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite leitende Organ (12) sich gleichermaßen auf gegenüberliegenden Seiten der Anschlußklemme (20) des zweiten leitenden Organs (11) erstreckt und der Scheitel (17) des ersten leitenden Organs (11) nahe der Mitte des zweiten leitenden Organs (12) angeordnet ist.

8. Fahrzeugfenster nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennensystem so ausgebildet ist, daß es Radiowellen im Bereich von 850 bis 980 MHz überträgt und/oder empfängt.

9. Fahrzeugfenster nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koaxialkabel mit 50 Ohm jeweils an die Anschlußklemmen (19,20) des Antennensystems angeschlossen ist.

10. Fahrzeugfenster nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennensystem auf einer durchsichtigen Scheibe (13) unterhalb einer durchsichtigen Isolierschicht gebildet ist.