EP0662255B1 - Funkantennen-anordnung auf der fensterscheibe eines kraftfahrzeugs - Google Patents
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- H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
Definitions
- the invention relates to a radio antenna arrangement according to the The preamble of claim 1.
- a radio antenna arrangement can be used advantageously e.g. for the radio systems of mobile communication (car phone in the C, D or E network or for trunked radio systems).
- a radio antenna arrangement of this type is known from US, E, RE 33743 (BLAESE) dated November 12, 1991.
- the antenna element then attached to the outside of the glass pane and that Antenna counterweight also e.g. attached to the window pane is, or e.g. formed by the coaxial feed cable is that can be completely installed inside the vehicle and the capacitive coupling of the antenna signals through the disk can be done through.
- a disadvantage of such an antenna according to the prior art is that due to the inclination of the rear window the base point of the antenna element clearly below the roof edge of the vehicle is arranged. As a result, the antenna element at least in the lower area, forcibly through the body is shadowed towards the front. Also results due to the proximity of the conductive body parts strong radiation coupling with the body, which on this causes strong currents, which in turn cause radiation, so that the directional diagram is strongly influenced.
- the object of the invention is therefore to provide a radio antenna arrangement according to the preamble of claim 1, in which despite the existing radiation coupling to the vehicle body, the lowest flat radiation density occurring in the horizontal diagram is as large as possible.
- Fig.1 shows the basic structure of an inventive Group antenna with two antenna elements 3 on a window pane 1 of a motor vehicle, usually this is a rear window.
- the two rod-shaped antenna elements 3 are on the outside attached, e.g. glued in conventional technology.
- Especially good radiation properties in the sense of solving the task of Invention are achieved in such vehicles when the angle of inclination 13 of the window pane opposite the horizontal is not greater than 60 degrees.
- the antenna elements 3 are one above the other arranged. Especially with symmetrical vehicle shapes often the location on the vehicle's axis of symmetry advantageous in the longitudinal direction.
- antenna counterweight 4 are conductive surfaces around the antenna elements on the window surface upset.
- the metal body of the vehicle is 8 featured.
- the frequency range in the antenna arrangements according to the invention used is the wavelength range of the decimeter waves (Free space wavelengths between 1m and 10 cm) or even shorter Waves (less than 10 cm free space wavelength).
- modern radio systems such as the C, D and E Network mobile phone or other services such as Trunked radio services, operated.
- each of the two individual antenna elements 3 therefore also points to group antennas according to the invention undesirable deviations from the ideal radiation pattern on.
- the individual diagrams are the Individual antennas are not the same as each other because of the different Mounting points the shadowing through the body and the coupling with it is not the same.
- the network 7 is designed such that a defined one and a fixed phase and amplitude relationship of the base feed currents of the two antenna elements 3 is present. over this defined phase and amplitude relationship becomes the horizontal diagram the antenna arrangement according to the invention in the desired advantageous type influenced and compared to the radiation characteristic each of the individual antennas improved.
- the antenna connection point 6 of the group antenna is in the As a rule, a standing wave ratio for the respective useful frequency band required as it is from other RF interfaces Radio systems is known. At this antenna connection point 6 is then usually a coaxial line 11 connected to the Radio leads.
- connection point 2 of the antenna element 3 is over a galvanic connection to the network 7, which on the Is attached to the inside of the window pane 1. in the Network 7 itself the signals of the antenna elements are linked and connected to the antenna connection point 6.
- the connection between antenna element 3 and the network 7 via a hole through the glass.
- the antenna element 3 is capacitively designed high-frequency connection 16 connected to the network 7. The latter is necessary to create the necessary phase and amplitude relationships very advantageous as a stripline circuit realizable.
- This configuration enables Series production an inexpensive reproduction of the necessary Phase and amplitude relationships between the electrical Sizes on the antenna elements.
- the capacitive connection 16 technologically inexpensive in the Stripline circuitry may be included, as shown in Fig. 2b is shown.
- the connection point 2 of the antenna element 3 is executed as a circular area
- the antenna elements 3 are radiation-coupled to one another and are also electrically connected to each other via the network 7 linked so that with respect to the antenna connection point 6 including the resulting radiation characteristics the radiation coupling with the body of the vehicle.
- a group antenna can also be designed, in which the Coupling between the rays only through the Radiation coupling of the antenna elements 3 takes place.
- the case is only one of the existing radiators with the antenna connection point 6 connected to the network 7 via a radio frequency line.
- the radiation pattern of the overall arrangement is however, essentially due to the totality of the radiation-coupled Antenna elements 3 including the effect the vehicle body.
- the radiation coupling between the antenna elements becomes essential determined by their length and their distance from each other. Hiebei shows that if the distances between the Emitters that have a tendency to to form strong indents. In preferred antenna arrangements are therefore also in the interest of a simple design of the Network 7 the distances between the farthest from each other removed antenna elements no larger than about 2 times Wavelength selected. To solve the problem of the invention demanding phase and amplitude states of the electrical Sizes on the antenna elements are therefore significantly different from theirs Shape and position to each other and the radiation coupling with the conductive vehicle body. So there is for each vehicle has a variety of favorable arrangements of antenna groups according to the invention, each by specific for this Optimization of the network 7 advantageous radiation properties surrender.
- the radiator shapes used for this can can be freely chosen within certain limits.
- Rod-shaped antenna elements can, for example, as in Fig. 3, Antenna elements with a capacitive load 15 can be used and in the interest of further shortening e.g. with blind elements 14 can be connected. Even with longer antenna elements with a length of lambda / 2, the current assignments be suitably influenced on the antenna elements.
- a particularly simple design of a group antenna results when using two emitters according to FIG. 6a.
- the radiation of a vehicle is shadowed to the front.
- a particularly advantageous arrangement on inclined Window panes are the triangular arrangement in Fig. 7b.
- two emitters on the top Edge of the window preferably attached symmetrically to the center and another to fill in the shading to the front Spotlights preferably in the vertical line of symmetry 24 in one favorable distance 28 placed below.
- each antenna element has a time-invariant antenna counterweight necessary.
- This is advantageous as a high-frequency conductive Surface on the window pane, as shown in Fig. 4, educated. In the interest of the transparency of this area this is designed as a radial structure, which consists of radial from the network 7 outgoing wire-shaped conductors 20.
- the network 7 itself is advantageous with a conductive Outside area, which is in the center of the group antenna part of the antenna counterweight for the antenna elements forms.
- the radiation-like conductors become high-frequency with it conductive outer surface connected. These rays can pass through conductors attached in a ring around the group antenna into one high-frequency conductive mesh network can be supplemented.
- FIG.5a There are often horizontally mounted heating conductors on the rear window 23 available (Fig.5a). Points of equal DC potential can be galvanically connected to each other without the Influence heating current flow.
- connecting Line bridges as in Fig. 5a, can also be the heating field 23 high-frequency largely shielding surface can be designed and act as an expanded antenna counterweight.
- a DC-impermeable, frequency-selective Connection 21 in the wire-shaped conductors 20 advantageous.
- Such frequency selective connections are also necessary if parts of the antenna counterweight as antenna parts for others Radio services, which are also attached to the window pane are, are used. An example of this is in Fig.
- the group antenna is to be used for several radio systems, e.g. the D network and the E network can be designed equally, so the antenna elements are designed so that they are in both frequency ranges are functional.
- This will be the network 7 designed so that it is in the two frequency ranges the phase and amplitude conditions required for this ensures for the individual radiators, so is the group antenna applicable in both frequency ranges.
- One more way consists of at least for both frequency ranges partially use separate antenna elements.
- connection points 2 as connection gates 27 of a radiator network to be viewed as.
- network analyzers can determine the wave parameters of this radiator network become.
- connection gates 27 Amount and phase are measured.
- the radio antenna according to the object of the invention work.
- receipt is due to the Rayleigh scattering of the received waves is generally an antenna diversity operation preferable.
- the network can be designed this way be that with the help of switching diodes different signal combinations the individual signals received by the beams are formed at the antenna connection point 6.
- Antenna diversity device can control the switching diodes in this way be that at any moment the signal combination at the antenna connection point, which appears the best possible Reception causes.
- the design of the radio antenna as a group antenna thus offers the advantage of simultaneous usability as a diversity antenna.
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
Description
- im Mittel eine erhöhte Bündelung der Strahlung in vertikaler Richtung zu Gunsten kleiner Elevationswinkel entsteht und
- dabei möglichst geringe Einzüge des horizontalen Strahlungsdiagramms auftreten,
- Fig.1:
- Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit zwei übereinander angeordneten stabförmigen Antennenelementen und mit einem Netzwerk mit Antennenanschlußstelle.
- Fig.2a:
- Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit zwei übereinander angeordneten stabförmigen Antennenelementen und mit einem Streifenleitungs-Netzwerk.
- Fig.2b:
- Beispiel eines Streifenleitungs-Netzwerks mit einer retardierten und in der Amplitude reduzierten Speisung des oberen Antennenelements. Das Streifenleitungs-Netzwerk dient gleichtzeitig als Antennengegengewicht.
- Fig.3:
- Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit zwei übereinander angeordneten und durch eine Verlängerungsspule und eine Dachkapazität elektrisch verlängerten Antennenelementen.
- Fig.4:
- Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit drei Antennenelementen und mit radial und ringförmig angebrachten drahtförmigen Leitern zur Vergrößerung der Massefläche.
- Fig.5a:
- Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit für die Funkfrequenz niederohmiger Ankopplung einer weiteren Antenne und für die Funkfrequenz niederohmiger Ankopplung der Heizleiter, die ihrerseits miteinander über weitere senkrechte Leiter galvanisch verbunden sind.
- Fig.5b:
- Detailzeichnung einer für die Funkfrequenz niederohmigen Ankopplung einer weiteren Antenne und eines Heizleiters nach Fig.5a.
- Fig.6a:
- Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit zwei übereinander angeordneten Antennenelementen.
- Fig.6b:
- Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit Antennenelementen, die horizontal gegeneinander versetzt sind.
- Fig.7a:
- Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit drei Antennenelementen, die in einem auf der Basis stehenden Dreieck angeordnet sind.
- Fig.7b:
- Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit drei Antennenelementen, die in einem auf der Spitze stehenden Dreieck angeordnet sind.
- Fig.8:
- Erfindungsgemäße Gruppenantenne mit mehr als drei Antennenelementen.
- Fig.9:
- Erfindungsgemäßes Antennenelement mit zwei Anschlußtoren.
- Fig.10a bis c:
- Horizontale Richtdiagramme der Einzelstrahler nach Fig.7b. (Antennel oben links; Antenne2 oben rechts; Antenne3 unten mittig)
- Fig.10d:
- Horizontales Richtdiagramm der erfindungsgemäßen Gruppenantenne nach Fig.7b
Claims (22)
- Funkantennen-Anordnung für Funkverbindungen mit terrestrischen Funkstellen für Dezimeter- bzw. Zentimeterwellen, mit einem auf der geneigten Fensterscheibe in einer im wesentlichen elektrisch leitenden Fahrzeugkarosserie angebrachtem Strahler, der aus einem auf der Außenseite der Fensterscheibe angebrachten, im wesentlichen normal zu dieser orientierten Antennenelement und einem auf der Fensterscheibe angebrachten Antennengegengewicht besteht
dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein weiterer Strahler (10), bestehend aus jeweils einem auf der Außenseite derselben Fensterscheibe (1) angebrachten, im wesentlichen normal zu dieser orientierten Antennenelement (3) und einem auf der Fensterscheibe angebrachten Antennengegengewicht (4), vorhanden ist und die Strahler (10) zusammen eine Gruppenantenne mit einer Antennenanschlußstelle (6) bilden. - Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Netzwerk (7) vorhanden ist, das die Antennenanschlußstelle (6) enthält und mindestens ein Strahler (10) an das Netzwerk (7) angeschlossen ist und die Antennenanschlußstelle (6) Teil des Netzwerks (7) ist und jeder weitere Strahler (10) entweder nur durch Strahlungsverkopplung hochfrequenzmäßig mit den anderen Strahlern (10) verkoppelt ist, oder eine Anschlußstelle (2) enthält, welche mit dem Netzwerk (7) verbunden ist. (Fig. 1) - Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Abstand (9) zwischen den am weitesten voneinander entfernten Antennenelementen (3) nicht größer ist als die zweifache Wellenlänge. - Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Einstellung geeigneter Strombelegungen nach Betrag und Phase Blindelemente (14) in die Antennenelemente (3) eingebracht sind. - Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Strahler (10) Monopolcharakter besitzen und die Antennenelemente (3) stabförmig ohne oder mit Dachkapazität ausgebildet sind und jeweils eine hochfrequent leitende Fläche (5) als elektrisches Antennengegengewicht (4) besitzen, die im wesentlichen in der Scheibenebene (1) angebracht ist. - Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Netzwerk (7) im Fahrzeuginneren angeordnet ist und die hochfrequente Verbindung (17) zwischen dem das Netzwerk (7) und den über ihre Anschlußstellen (2) angeschlossenen Strahlern (10) jeweils kapazitiv durch die Scheibe hindurch erfolgt. (Fig. 2a) - Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Netzwerk (7) teilweise auf der Fensterscheibe (1) außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist und die hochfrequente Verbindung (17) zur Antennenanschlußstelle (6) innerhalb des Netzwerks (7) kapazitiv durch die Fensterscheibe (1) hindurch erfolgt. (Fig. 3) - Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Netzwerk (7) im wesentlichen als Streifenleitungsschaltung (19) realisiert ist und die geforderten Amplituden- und Phasenzustände der Ströme und Spannungen auf den Antennenelementen (3) im wesentlichen durch Leitungselemente (18) erzeugt sind. (Fig. 2b) - Funkantennen-Anordnung nach nach Anspruch 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Antennenelemente (3) jeweils eine im wesentlichen auf einer der Fensterflächen der Fensterscheibe (1) aufgebrachte Massefläche (5) als Antennengegengewicht (4) besitzen und zusammen mit dieser jeweils einen Strahler (10) bilden. - Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 9
dadurch gekennzeichnet, daß
die Massefläche durch eine leitende Fläche (5) auf der Oberfläche des Netzwerks (7) gebildet ist. (Fig. 2a) - Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 9 und 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Vergrößerung der hochfrequenzmäßig wirksamen Massefläche (5) ausgehend vom Netzwerk (7) drahtförmige Leiter (20) im wesentlichen radial verlegt sind, oder zusätzlich solche Leiter im wesentlichen ringformig um das Netzwerk (7) herum angebracht sind. (Fig. 4) - Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die drahtförmigen Leiter (20) frequenzselektive Trennglieder (21) enthalten, welche so gestaltet sind, daß sie bei der Funkfrequenz hochfrequenzmäßig niederohmige Verbindungen darstellen. (Fig. 5b) - Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf der Heckscheibe parallel zueinander verlaufende Heizleiter (23) vorhanden sind und Punkte gleichen Gleichspannungspotentials durch dazu im wesentlichen senkrecht orientierte vertikale Leitungsstege miteinander galvanisch verbunden sind, wodurch das Heizfeld eine hochfrequent leitende Fläche bildet und zur Ermöglichung hochfrequenter Ströme zwischen dieser Fläche und der Massefläche (5) ausgehend vom Netzwerk (7) in den drahtförmigen Leitern (20) gleichstromundurchlässige frequenzselektive Trennglieder enthalten sind. (Fig. 5a) - Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 11 und 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
Teile der drahtförmigen Leiter (20) durch Teile weiterer Antennen (22), welche für weitere Funkdienste auf der Fensterscheibe angebracht sind, verwendet sind. (Fig. 5a) - Funkantennen-Anordnungen nach Anspruch 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Strahler (10) auf der Fensterscheibe (1) horizontal nebeneinander oder auf einer vertikalen Linie auf der Fensterscheibe (1) übereinander angeordnet sind.(Fig. 6a, Fig. 6b) - Funkantennen-Anordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
drei Strahler (10) in einer Dreiecksanordnung auf der Fensterscheibe (1) angeordnet sind. (Fig. 7a, Fig. 7b) - Funkantennen-Anordnungen nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Antennenelemente (3) stabförmig ausgebildet sind und etwa ein bis drei Lambda/10 lang sind und zwei der Antennenelemente (3) in einer horizontalen Linie (25) in der Nähe der oberen Berandung symmetrisch zur vertikalen Symmetrielinie (24) des Fahrzeugs angebracht sind und das dritte Antennenelement (3) auf dieser Symmetrielinie jedoch unterhalb der horizontalen Linie (25) angebracht ist, sodaß die Seitenlängen des Dreiecks ca. ein bis drei Lambda/10 betragen. (Fig. 7b) - Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
mehr als drei Strahler (10), deren Antennenelemente (3) auf Kreuzungspunkten der horizontalen Zeilen mit den vertikalen Spalten einer Gitterstruktur mit Rasterabständen von ca. ein bis drei Lambda/10 angebracht sind und die Antennenelemente (3) im oberen Bereich der Fensterscheibe angebracht sind. (Fig. 8) - Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Gruppenantenne für mehrere Funksysteme mit relativ schmalbandigen Frequenzbereichen unterschiedlicher Frequenzen ausgelegt ist und die Strahler (10) bzw. die Antennenelemente (3) sowie ggfs. das Netzwerk (7) und die übrigen frequenzabhängigen Teile der Gruppenantenne mehrfrequent gestaltet sind. - Funkantennen-Anordnung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Abdeckung der verschiedenen Frequenzbereiche auch gesonderte - oder nur gesonderte Strahler (10) verwendet sind. - Antenne nach Anspruch 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß
in den Antennenelementen (3) Anschlußtore (27) gebildet sind, deren komplexe Gesamtmatrix zur Beschreibung der Zusammenhänge zwischen den elektrischen Größen an diesen Anschlußtoren (27) des Strahlernetzwerks betrags-und phasenmäßig ermittelt ist und deren Erregungen z.B. im Empfangsfall durch eine horizontal einfallende Empfangswelle für alle Azimutalwinkel nach Betrag und Phase zueinander erfaßt sind, sodaß die Parameter zur Beschreibung der elektrischen Größen an den Anschlußtoren (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 Gesamtmatrix ermittelt sind und diese Werte durch Beschaltung mit dem Netzwerk (7) und/oder ggfs. durch Beschaltung der Anschlußtore (27) mit Blindwiderständen (14) in der Gruppenantenne eingestellt sind. (Fig. 9) - Funkantennen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Netzwerk (7) derart gestaltet ist, daß mit Hilfe darin befindlicher elektronischer Schalter, welche durch eine Antennendiversityeinrichtung angesteuert sind, die Signale der Strahler (10) in unterschiedlicher Kombination für die Bildung von Antennendiversitysignalen zur Weiterleitung zum Empfänger verwendet sind.
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