DE9217173U1 - Kraftfahrzeug-Scheibenantenne - Google Patents

Description

Kraftfahrzeug-Scheibenantenne

Die Erfindung betrifft eine Antennenstruktur für eine Kraftfahrzeugscheibe ohne Heizleiter, z.B. für die Frontscheibe und bzw. oder oder eine feststehende Seitenscheibe eines Pkw, mit der Rundfunksignale im FM- und im AM-Bereich empfangen werden.

Kfz-Antennen sind ihrer Wirkung nach im wesentlichen selektive Ein- oder Auskoppelelemente für das elektromagnetische Feld, das sich um das Kraftfahrzeug bzw. unter seinem Einfluß aufbaut. Je mehr das Koppelelement in die bauliche Struktur und Silhuette des Fahrzeugkörpers einbezogen ist, um so weniger wirkt sie als eigenständiger Strahler, d.h. direkt als Wellentypwandler z.B. für die auf das Fahrzeug auftreffende Freiraumwelle. Der Antennengewinn bzw. die Strahlungsleistung dieses Koppelelements ist an den verschiedenen möglichen bzw. üblichen Anbringungspunkten oder -orten am Fahrzeug unterschiedlich hoch. Das ist mit auf die unterschiedliche Feldverteilung entsprechend den Konturen und den metallischen Komponenten des Fahrzeugkörpers zurückzuführen, die auch für die unterschiedlichen Frequenzbereiche, wie FM und AM, differenzierte Empfangsbedingungen ergeben. So wird man bei der räumlichen Anordnung und bei der mechanischen wie der elektrischen Ausführung von Mehrbereichsantennen zu Kompromißlösungen greifen, will man den Aufwand in vertretbaren Grenzen halten.

In DE-P 32 07 898 ist eine Frontscheibenantenne beschrieben, die aus zwei Antennenleitern mit einem gemeinsamem Einspeisungspunkt besteht, von denen einer parallel zum A-HoIm des Fahrzeugs und der andere parallel zum oberen Scheibenrand verläuft. Der Anschluß zu den weiterführenden Netzwerken befindet sich in dem Winkel zwischen dem Holm und dem oberen Rand.

Die Anordnung zeichnet sich vor allem - wie mit der Erfindung auch bezweckt - besonders für den FM-Bereich durch gute Rundumcharakteristik im horizontalen Strahlungsdiagramm aus. Nachteilig ist, daß der Antennengewinn für heutige Anforderungen insgesamt zu niedrig ist. Darüber hinaus beeinträchtigen vor allem der waagerechte Antennenleiter und das Anschlußgehäuse die Sicht durch die Scheibe. Der in seiner Länge bis über die Scheibenmitte reichende Antennenleiter hat zum oberen Scheibenrand einen Abstand von 6 cm und liegt im Blickfeld der Fahrzeuginsassen, und in dem Anschlußgehäuse ist zur Leitungsverkürzung vorzugsweise gleich die Verstärkerschaltung untergebracht und vergrößert die Gehäuse-Abmessungen.

Die anderen Frontscheibenantennen des bekannten Stands der Technik sind sämtlich der Lösung nach DE-P 32 07 898 ähnlich. Meist wird versucht, auf der Scheibe möglichst viel Leiterstruktur unterzubringen, und gleichzeitig möchte man das optische Bild und die Sicht nicht allzu sehr beeinträchtigen. So sind Anordnungen bekannt, bei denen der Antennenleiter - oder Abschnitte davon - sehr nahe am Scheibenrand entlang geführt werden. Das kann für den FM-Empfang günstig sein; für den AM-Bereich wirkt jedoch ein Metalldraht oder ein metallischer Auftrag in einer Scheibe, der z.B. mit einem Abstand von weniger als etwa 5 cm am Rand oder Rahmen entlang verläuft, auf Grund der hohen kapazitiven Belastung durch Rahmen und Karosserie nicht mehr als Strahler, sondern nur noch als entsprechend bedämpfte Leitung und führt zu unbefriedigenden Empfangsleistungen.

Rundumcharakteristik ist im allgemeinen, einfach bedingt durch die Fahrzeuggeometrie und die schon beschriebene Beeinflussung des elektromagnetischen Felds um das Fahrzeug, nicht gegeben, und zwar umso weniger, je mehr eine Struktur in Symmetrie zur Fahrzeug-Längsachse angeordnet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antennenstruktur für eine Kraftfahrzeugscheibe zu finden, die sich durch hohen Gewinn im FM- und im AM-Bereich bei möglichst

guter Rundumcharakteristik auszeichnet und optisch in der Scheibe nicht stört.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungs- und Anwendungsvarianten.

Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß erkannt wurde, daß es nicht darauf ankommt, in einer durch die Karosse vorgegebenen Scheibe alle für die Strahlung (bzw. Auskopplung) halbwegs günstigen Punkte und Bereiche mit Leiterdraht zu versehen, um einen hohen Gewinn zu erzielen. Die erfindungsgemäße Position und einfache Ausführung des Antennenleiters verkörpert den optimalen Kompromiß zwischen einem Auskopplungselement für das FM-Band unter Nutzung der Feldkonzentration im Holmbereich und gleichzeitig einem kapazitiven Element für die Freiraumwelle im AM-Bereich. Trotz der Vereinfachung z.B. gegenüber der Struktur nach der stellvertretend für den Stand der Technik angeführten Lösung nach DE-P 32 07 898 wird für FM wie für AM über weite Bereiche ein höherer Antennengewinn erzielt; Einzüge im horizontalen Strahlungsdiagramm, soweit sie überhaupt auftreten, unterschreiten nicht die Werte der durch die Erfindung verbessserten Vergleichslösung. Die Empfangsleistung ist besonders auch bei vertikaler und bei zirkularer Polarisation des Felds, wie sie im außereuropäischen Ausland bevorzugt wird, ausgezeichnet.

Neben der erhöhten Effizienz und der Aufwandssenkung ist wesentlich, daß die Antennenstruktur in der Scheibe praktisch nicht mehr in Erscheinung tritt. Sie ist z.B. in der Frontscheibe fast gänzlich aus dem Blickfeld gerückt. Darüber hinaus wird auch die Mehrantennenanordnung (z.B. für Antennendiversity) - selbst bei Ausstattung rund um das Fahrzeug - kaum bemerkt. Gerade bei Ausstattung mit mehreren Antennen wird sich darüber hinaus die Kosteneinsparung positiv bemerkbar machen, die zu den wesentlichen Vorteilen der erfindungsgemäßen Struktur gehört.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Figur 1. Mögliche Anordnungen in der Frontscheibe Figur 2. Varianten in einer Seitenscheibe

Dabei sind:

1 Frontscheibe,

2 Seitenscheibe,

3 A-HoIm,

4 B-Holm,

5 C-HoIm,

6 Antennenleiter in gerader Ausführung,

7 Antennenleiter mit Knick im Anschlußbereich,

8 Einspeisungspunkt,
A Abstand zum Holm,

L geometrische Länge des Antennenleiters, I^ Antennenleiter, Parallelabschnitt, ±2 Antennenleiter, abgeknickter Abschnitt.

Die erfindundungsgemäße einfache Leiterstruktur kann wahlweise an einer bzw. an beiden Seiten der Frontscheibe vorgesehen werden, ohne störend in Erscheinung zu treten oder das optische Bild des Fahrzeugs zu beeinträchtigen. Das gleiche gilt für die Anbringung in der Seitenscheibe 2. Die geometrische Länge L wird beim geraden Antennenleiter wie beim Antennenleiter 7 mit geknicktem Verlauf als gestreckte Länge vom Einspeisungspunkt 8 bis zum Ende des Leiters gemessen; beim Antennenleiter 7 ist also

L = I₁ + I₂

Die Wahl des Orts für den Einspeisungspunkt 8 hängt davon ab, wo sich beim jeweiligen Fahrzeug das mit dem Antennenanschluß in Verbindung stehende weiterführende Netzwerk, z.B. die Verstärkerschaltung, am besten unterbringen läßt. Die Zeichnungen machen deutlich, welche kostengünstigen Möglichkeiten sich mit der Erfindung für die beliebige Ausstattung von Fahrzeugen mit Einzelantennen und mit Antennenssystemen eröffnen.

Claims (5)

Schutzansprüche

1. Antennenstruktur für eine Kraftfahrzeugscheibe ohne Heizleiter, mit der Rundfunkempfang im FM- und im AM-Bereich möglich ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

- parallel zu einem angrenzenden Holm (3; 4; 5) ist im Abstand (A) von 80 bis 100 mm, vorzugsweise 80 mm, in oder auf der Scheibe (1; 2) ein Antennenleiter (6; 7) angeordnet,

- der Einspeisungspunkt (8) für den Antennenleiter (6; 7) ist am Scheibenrand in Höhe des dachseitigen Holmendes angeordnet,

- der Antennenleiter (6; 7) kann an seinem dachseitigen Ende in einem Winkel bis 90° seitlich abgeknickt sein, so daß eine seitliche Anordnung des Einspeisungspunkts (8) möglich ist,

- die wirksame Länge des Antennenleiters (6; 7) ist vorzugsweise gleich 1/4 der mittleren Betriebswellenlänge im FM-Bereich, wobei die geometrische Länge (L) auf Grund der kapazitiven Kopplung mit dem Holm (3; 4; 5) gegenüber der wirksamen Länge verkürzt ist,

- bei dem Antennenleiter (7) mit Knick im Anschlußbereich ist die wirksame Länge des Antennenleiters gleich der sich aus der gestreckten geometrischen Länge (L) ergebenden wirksamen Länge.

2. Antennenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur in der Frontscheibe (1) fahrerseitig und bzw. oder beifahrerseitig angeordnet ist.

3. Antennenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur in einer feststehenden Seitenscheibe (2) oder in feststehenden Seitenscheiben auf beiden Seiten des Fahrzeugs, jeweils nahe einem Holm (4; 5), angeordnet ist.

4. Antennenstruktur nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer Strukturen am Fahrzeug zur Bildung eines Mehrantennensystems für Antennendivers ity.

5. Antennenstruktur nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenleiter (6; 7), je nach dem Aufbau der Scheiben (1; 2) als Verbund- oder als Einscheibenglas, als dünner Draht innerhalb des Scheibenverbunds oder als Auftrag auf der dem Fahrzeuginneren zugewandten Scheibenoberfläche ausgebildet sein können.