EP3430680B1 - Antennenanordnung - Google Patents

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EP3430680B1
EP3430680B1 EP17720810.5A EP17720810A EP3430680B1 EP 3430680 B1 EP3430680 B1 EP 3430680B1 EP 17720810 A EP17720810 A EP 17720810A EP 3430680 B1 EP3430680 B1 EP 3430680B1
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EP
European Patent Office
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antenna
protective
accordance
cover
arrangement
Prior art date
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Stefan Lindenmeier
Heinz Lindenmeier
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Fuba Automotive Electronics GmbH
Original Assignee
Fuba Automotive Electronics GmbH
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
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    • H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H01Q1/3275—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted on a horizontal surface of the vehicle, e.g. on roof, hood, trunk
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop

Definitions

  • the invention relates to an antenna arrangement for receiving circularly polarized satellite radio signals, in which an antenna structure having a ring line radiator is arranged in an antenna protective hood made of plastic.
  • the signals are emitted by different satellites with an electromagnetic wave circularly polarized in one direction. Similar satellite broadcast systems are currently being planned. Accordingly, circularly polarized antennas in the corresponding direction of rotation are used for reception.
  • the satellites of the Global Positioning System (GPS) also emit circularly polarized waves in one direction at a frequency of around 1575 MHz, so that the antenna shapes mentioned basically include can also be designed for this service.
  • GPS Global Positioning System
  • antennas are preferably used on the vehicle roof.
  • the metallic vehicle roof often serves as an extended electrically conductive base for such antennas.
  • an antenna for receiving circularly polarized satellite radio signals is accommodated under a dish-shaped antenna protection hood made of dielectric plastic.
  • the shell opening side is covered with an electrically conductive base plate that is mechanically connected to the protective antenna hood and can be positioned on the outer skin of a motor vehicle in a substantially horizontally oriented manner.
  • Such a ring line radiator is known from DE 10 2009 040 910 and in Fig. 1 presented as prior art.
  • the ring line radiator shown is cut from sheet metal and then bent into the shape shown.
  • the arrangement of such an antenna under a cup-shaped Antenna protection hood made of plastic material is known from DE 10 2013 005 001 .
  • the bowl-shaped antenna protection hood serves to protect the antenna from moisture as well as from electrostatic discharge (ESD protection).
  • ESD protection electrostatic discharge
  • the satellite antenna described there is designed in the shape of a ring and is attached to the base plate which closes the opening of the protective antenna cover. A similar type of fastening on the base plate is common when using patch antennas as circularly polarized satellite antennas.
  • the known satellite antenna shown comprises a ring line radiator 1 formed by a closed ring line 3, which is arranged in particular at a distance h ⁇ / 10 and running parallel to a conductive base plate 6, with a ring line radiator 1 distributed around the circumference of the ring line radiator 1 and connected to the conductive base plate 6 extending, linear, substantially vertical radiators 4a-4d.
  • at least one of the linear radiators is connected at its lower end via a capacitance 5a-5c to the electrically conductive base plate 6 and another essentially vertical radiator 4d is connected to an antenna connection 5e via a capacitance 5d.
  • the present invention is therefore associated with the task of designing an antenna for receiving circularly polarized satellite radio signals which, with little economic outlay, enables simpler implementation on the vehicle with high functional reliability.
  • One inventive idea consists, among other things, in introducing the easily deformable antenna structure 2 made of sheet metal with a precise shape and, in particular, stable over time in the antenna protective hood 1 a correspondingly shaped in its interior.
  • the particular advantage of the invention is given by the fact that the dimensional accuracy can easily be maintained due to the molded plastic form of the antenna protective hood 1a.
  • Modern plastics are long-term stable in their properties even under extreme weather conditions.
  • a fixed connection between the antenna protective hood 1 a and a conductive base 6 can always be established according to the given prior art.
  • the dimensional accuracy required for the function of the ring line radiator 1 can thus be produced by a suitably shaped plastic body inside the antenna protective hood 1a, to which the antenna structure 2 clings, for example, under prestress.
  • a suitably shaped plastic body inside the antenna protective hood 1a to which the antenna structure 2 clings, for example, under prestress.
  • at least one latching element for example a latching lug 26 ( Fig. 4 ) be provided in the plastic of the antenna protection hood 1a.
  • the particular advantage of the invention is that, in addition to precisely maintaining the distance 11 necessary for the capacitance 5a-5d between the capacitive surface electrodes 7a-7d and the electrically conductive base area 6, the connection of the antenna structure 2 to the antenna connection 10 capacitive, that is to say without a soldered connection, when the antenna protective hood 1 a is mechanically connected to the conductive base area 6.
  • this capacitive implementation of the connection of the antenna structure 2 with the continuing circuit on the base area 6 - which is usually implemented by a printed circuit board - has a significant cost advantage.
  • the antenna structure 2 is pushed into the antenna protective hood 1a via a rail system of guide grooves or grooves 9, which are open towards the opening of the antenna protective hood 1a.
  • a rail system of guide grooves or grooves 9 which are open towards the opening of the antenna protective hood 1a.
  • the antenna protection hood 1a In order to guide the vertical radiators 4a-4b, several vertical inner surfaces can be designed in the antenna protection hood 1a on the plastic body of the antenna protection hood 1a, which have straight, vertical guide grooves 9 that run precisely parallel to one another, so that a rail system up to the height of the antenna structure 2 towards the opening edge 11 of the antenna protection hood 1a, the position of the guide grooves 9 being adapted to the dimensions of the ring structure 3 and their width to the width of the sheet metal strips forming the vertical radiators 4a-4d, through which the vertical radiators 4a-4d are guided with an accurate shape when inserting the antenna structure 2.
  • the capacitances 5a, 5b, 5c, 5d are each formed by a capacitive flat electrode 7a-7d and a flat counterelectrode parallel thereto in the plane of the base plate 6 opposite one another.
  • the capacitance value of the capacitors 5a, 5b, 5c, 5d is also determined by the distance 11.
  • all surface parts lying inside the shell-shaped antenna protective hood 1 and all surface parts lying on the outer surface of the shell-shaped antenna protective hood 1a should assume an angle of no more than 89.5 ° as a draft angle to the horizontal reference plane.
  • the bending angle of the vertical radiators 15 produced from the prefabrication can be set smaller than 90 °, for example 87 °, with respect to the plane of the ring structure 3 up to a few degrees.
  • the electrode angle 14 produced from the prefabrication for generating a bias voltage with respect to the electrically conductive base surface 6 can be set to a few degrees smaller than 90 °, also for example 87 °.
  • an adjustment stamp 16 with two stops is formed inside the antenna protection hood1a, of which the upper stop 17 holds down the ring structure 3 and the lower stop 18 depresses the capacitive surface electrode 7a-7d in such a way that their Parallelism to the electrically conductive base 6 is set when the antenna structure 2 is completely pushed into the interior of the antenna protective hood 1a.
  • the required distance 11 is precisely maintained over the distance between the lower stop 17 of the adjustment die 16 and its end resting on the conductive base surface 6.
  • the stops can also be designed in some other way inside the protective antenna hood 1a.
  • the antenna structure 2 after being pushed into the antenna protective hood 1a, keeps the correct shape and thus the expected electrical data for a long time.
  • Modern plastics have an extremely low coefficient of thermal expansion of, for example, 65 ⁇ 10 -6 1 / ° C. On this basis, the required constancy of the capacities 5a-5d is sufficiently given.
  • a rod-shaped terrestrial antenna 21 (for example for AM / FM / DAB etc.) is attached to the continuation of the vertical central line of the ring line radiator 1 above the antenna protective hood 1a, which is mechanically and mechanically connected to the antenna protective hood 1a to form a terrestrial antenna for lower frequencies is electrically connected to the antenna circuit board 23.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für den Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale, bei der eine einen Ringleitungsstrahler aufweisende Antennenstruktur in einer Antennenschutzhaube aus Kunststoff angeordnet ist.
  • Ein solcher Empfang geschieht im Beispiel des SDARS-Satellitenrundfunks bei einer Frequenz von circa 2,33 GHz mit der Freiraum-Wellenlänge λ = 12,8 cm in zwei benachbarten Frequenzbändern jeweils mit einer Bandbreite von 4 MHz mit einem Abstand der Mittenfrequenzen von 8 MHz. Die Signale werden von unterschiedlichen Satelliten mit einer in einer Richtung zirkular polarisierten elektromagnetischen Welle abgestrahlt. Ähnliche Satelliten-Rundfunksysteme befinden sich zurzeit in der Planung. Demzufolge werden zum Empfang zirkular polarisierte Antennen in der entsprechenden Drehrichtung verwendet. Die Satelliten des Global Positioning System (GPS) strahlen bei der Frequenz von etwa 1575 MHz ebenfalls in einer Richtung zirkular polarisierte Wellen aus, so dass die genannten Antennenformen grundsätzlich u.a. auch für diesen Dienst gestaltet werden können.
  • Für den mobilen Empfang von zirkular polarisierten Satellitensignalen der Satelliten-Rundfunkdienste SDARS bzw. XM oder z.B. dem Navigationssystem GPS auf Fahrzeugen werden solche Antennen bevorzugt auf dem Fahrzeugdach eingesetzt. Häufig dient dabei das metallische Fahrzeugdach als erweiterte elektrisch leitende Grundfläche für derartige Antennen. Ebenfalls ist es vorgesehen, eine Antenne für den Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale unter einer schalenförmigen Antennenschutzhaube aus dielektrischem Kunststoff unterzubringen. Hierbei ist die Schalen-Öffnungsseite mit einer mit der Antennenschutzhaube mechanisch verbundenen elektrisch leitenden Grundplatte abgedeckt, welche auf der Außenhaut eines Kraftfahrzeugs im Wesentlichen horizontal orientiert positionierbar ist.
  • Eine derartiger Ringleitungsstrahler ist bekannt aus der DE 10 2009 040 910 und in Fig. 1 als Stand der Technik dargestellt. Der dargestellte Ringleitungsstrahler ist aus Blech geschnitten und anschließend durch Biegung in die dargestellte Form gebracht. Die Anordnung einer derartigen Antenne unter einer schalenförmigen Antennenschutzhaube aus Plastikmaterial ist bekannt aus der DE 10 2013 005 001 . Die schalenförmige Antennenschutzhaube dient sowohl als Schutz der Antenne vor Feuchtigkeit als auch vor elektrostatischer Entladung (ESD-Schutz). Die dort beschriebene Satellitenantenne ist ringförmig gestaltet und auf der Bodenplatte, welche die Öffnung der Antennenschutzhaube abschließt, befestigt. Eine ähnliche Art der Befestigung auf der Bodenplatte ist bei der Verwendung von Patchantennen als zirkular polarisierte Satellitenantennen üblich. Aus der EP 2 424 036 A2 ist eine weitere Ringleitungsantenne für den Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale bekannt. Die US 2008/0122708 A1 sowie die US2010/0141534 A1 zeigen Antennenschutzhauben die mit Nuten zur Aufnahme von Fahrzeugantennen versehen sind.
  • Die in Fig. 1 dargestellte bekannte Satellitenantenne umfasst einen, durch eine insbesondere in einem mit dem Bezugszeichen 10 versehenen Abstand h<λ/10 parallel zu einer leitenden Grundplatte 6 verlaufend angeordnete geschlossene Ringleitung 3 gebildeten Ringleitungsstrahler 1 mit am Umfang des Ringleitungsstrahlers 1 verteilt angeschlossenen und zur leitenden Grundplatte 6 hin verlaufenden, linearen im Wesentlichen vertikalen Strahlern 4a-4d. Hierbei ist mindestens einer der linearen Strahler an seinem unteren Ende über eine Kapazität 5a-5c mit der elektrisch leitenden Grundplatte 6 und ein anderer im Wesentlichen vertikaler Strahler 4d über eine Kapazität 5d mit einem Antennenanschluss 5e verbunden.
  • Ausschlaggebend für die Akzeptanz der Technologie einer Antenne für Fahrzeuge ist neben der Funktionalität der Antenne vor allem der wirtschaftliche Aufwand, der sowohl mit der Herstellung der Antenne als auch deren Implementierung auf dem Fahrzeug verbunden ist.
  • Aufgrund der sehr eng tolerierten Strahlungs-Richtdiagramme von Satellitenantennen sind die Toleranzen zur Herstellung solcher Antennen extrem klein. Ebenso ist bei zirkular polarisierten Antennen, welche nach einem anderen Wirkungsprinzip arbeiten, wie zum Beispiel Patchantennen, die Einhaltung nicht nur der der mechanischen Abmessungen sondern auch der dielektrischen Eigenschaften des Antennenkörpers ein Problem. Bei dem vorliegenden Ringleitungsstrahler ist insbesondere die Einhaltung der mechanischen Maße von besonderer Bedeutung. Problematisch ist auch die Aufbewahrung des aus Blech geschnittenen und anschließend gebogenen Ringleitungsstrahlers als Massengut bei der Serienherstellung. Eine die Form bewahrende Lagerung der Blechstruktur ist extrem aufwändig und eine schädliche Verformung der Struktur durch das Handling aufgrund der extrem engen Toleranzen ist nur sehr schwer zu vermeiden.
  • Naturgemäß führen diese Forderungen an die Genauigkeit zu erhöhten Herstellungskosten der Antennen.
  • Mit der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Aufgabe verbunden, eine Antenne für den Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale zu gestalten, welche bei kleinem wirtschaftlichem Aufwand eine einfachere Implementierung auf dem Fahrzeug bei hoher Funktionssicherheit ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung beschrieben.
  • Einzelne Merkmale der Erfindung können lauten:
    • die Antennenschutzhaube 1a besteht aus einer im Inneren teilweise hohle Schale aus dielektrischem Kunststoff, welche optional mit ihrer Schalen-Öffnungsseite mechanisch mit einer elektrisch leitenden Grundplatte verbunden ist;
    • die Antennenstruktur 2 ist vor der Herstellung der mechanischen Verbindung zwischen der elektrisch leitenden Grundfläche 6 und der Antennenschutzhaube 1a in die Antennenschutzhaube 1a formschlüssig eingebracht;
    • die Einbringung der Antennenstruktur 2 in die Antennenschutzhaube 1a ist in der Weise formgenau, dass bei Herstellung der mechanischen Verbindung zwischen der elektrisch leitenden Grundfläche 6 und der Antennenschutzhaube 1a der Abstand 11 zur Bildung der jeweils geforderten Kapazität zwischen den kapazitiven Flächenelektroden 5a-5d und der elektrisch leitenden Grundfläche 6 genau eingehalten ist.
  • Ein erfinderischer Gedanke besteht unter anderen darin, die leicht verformbare Antennenstruktur 2 aus Blech formgenau und insbesondere zeitlich stabil in die in ihrem Inneren entsprechend geformte Antennenschutzhaube 1a einzubringen. Der besondere Vorteil der Erfindung ist dadurch gegeben, dass die Maßhaltigkeit durch die in Kunststoff gepresste Form der Antennenschutzhaube 1a leicht einzuhalten ist. Moderne Kunststoffe sind in ihren Eigenschaften auch unter extremen Witterungsbedingungen langzeitig stabil. Eine feste Verbindung zwischen der Antennenschutzhaube 1a und einer leitenden Grundfläche 6 ist nach dem gegebenen Stand der Technik stets herstellbar. Die für die Funktion des Ringleitungsstrahlers 1 notwendige Maßhaltigkeit kann somit durch einen entsprechend geformten Kunststoffkörper im Inneren der Antennenschutzhaube 1a hergestellt werden, an welchen sich die Antennenstruktur 2 z.B. unter Vorspannung klemmend anschmiegt. Zur Halterung der Antennenstruktur 2 kann darüber hinaus zumindest ein Rastelement, beispielsweise eine Rastnase 26 (Fig.4) im Kunststoff der Antennenschutzhaube 1a vorgesehen sein.
  • Bei einem Ringleitungsstrahler 1 nach dem Stand der Technik in Fig. 1 ist die Einhaltung der Kapazitätswerte durch die Elektroden 5a, 5b, 5c ,5d im Hinblick auf die Antennenimpedanz und das Strahlungsdiagramm von großer Bedeutung. Die hierfür notwendige Sicherstellung des richtigen Abstands 11 (siehe Fig. 3) der kapazitiven Flächenelektroden 7a-7d von der leitenden Grundfläche 6 bzw. von der den Antennenanschluss 10 bildenden Gegenelektrode 25 ist durch die Maßhaltigkeit der Antennenschutzhaube 1a auf einfache Weise gegeben. Hierbei ergibt sich der besondere Vorteil der Erfindung in der Weise, dass neben der genauen Einhaltung des für die Kapazität 5a-5d zwischen den kapazitiven Flächenelektroden 7a - 7d und der elektrisch leitenden Grundfläche 6 notwendigen Abstands 11 auch der Anschluss der Antennenstruktur 2 an den Antennenanschluss 10 kapazitiv, d.h. ohne Lötverbindung hergestellt ist, wenn die Antennenschutzhaube 1a mit der leitenden Grundfläche 6 mechanisch verbunden wird. Insbesondere für die Massenherstellung bewirkt diese kapazitive Realisierung der Verbindung der Antennenstruktur 2 mit der weiterführenden Schaltung auf der Grundfläche 6 - welche in der Regel durch eine Leiterplatte realisiert ist - einen wesentlichen Kostenvorteil.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Antennenstruktur 2 über ein Schienensystem aus Führungsrillen bzw. Nuten 9 in die Antennenschutzhaube 1a eingeschoben, die zur Öffnung der Antennenschutzhaube 1a hin offen sind. Bei Biegung der strahlenförmigen Blechstreifen 4a- 4d nach unten um den Biegewinkel der vertikalen Strahler 15 von etwa 90° gegenüber der Ebene der Ringstruktur 3 entsteht naturgemäß ein Überstand 12, welcher etwa der Stärke des Blechs entspricht.
  • Zur Führung der vertikalen Strahler 4a- 4b können hierfür in der Antennenschutzhaube 1a auf dem Kunststoffkörper der Antennenschutzhaube 1a mehrere vertikale Innenflächen gestaltet sein, welche geradlinige vertikale und in genauer Parallelität zueinander verlaufende Führungsnuten 9 aufweisen, so dass über die Höhe der Antennenstruktur 2 ein Schienensystem bis hin zum Öffnungsrand 11 der Antennenschutzhaube 1a gebildet ist, wobei die Führungsrillen 9 in ihren Positionen an die Abmessungen der Ringstruktur 3 und in ihrer Breite an die Breite der die vertikalen Strahler 4a - 4d bildenden Blechstreifen angepasst sind, durch welche die vertikalen Strahler 4a - 4d beim Einschieben der Antennenstruktur 2 formgenau geführt sind.
  • Die Kapazitäten 5a, 5b, 5c ,5d sind jeweils durch eine kapazitive Flächenelektroden 7a-7d und einer hierzu jeweils parallelen flächigen Gegenelektrode in der Ebene der Grundplatte 6 gegenüberliegend gebildet. Der Kapazitätswert der Kapazitäten 5a, 5b, 5c ,5d ist jeweils durch den Abstand 11 mitbestimmt.
  • Bei einem Ringleitungsstrahler 1 nach dem Stand der Technik in Fig. 1 ist die Einhaltung der Kapazitätswerte 5a, 5b, 5c ,5d durch die kapazitive Flächenelektroden 7a-7d im Hinblick auf die Antennenimpedanz und das Strahlungsdiagramm der Satellitenantenne von großer Bedeutung. Die hierfür notwendige Sicherstellung des richtigen Abstands 11 (siehe Fig. 3) der kapazitiven Flächenelektroden 7a-7d von der leitenden Grundfläche 6 bzw. von der den Antennenanschluss 10 bildenden Gegenelektrode 25 ist durch die Maßhaltigkeit der Antennenschutzhaube 1a erfindungsgemäß auf einfache Weise gegeben. Zur kapazitiven Verbindung eines vertikalen Strahlers 4d an seinem unteren Ende mit dem Antennenanschluss 10 in der Ebene der Grundplatte 6 ist eine von dieser elektrisch isolierte flächige Gegenelektrode 25 gebildet.
  • Zur Sicherstellung der fehlerfreien Entformung beim Pressen der schalenförmigen Haube sollen alle im Inneren der schalenförmigen Antennenschutzhaube 1 liegenden Flächenteile sowie alle auf der Außenfläche der schalenförmigen Antennenschutzhaube 1a liegenden Flächenteile zu der horizontalen Bezugsebene einen Winkel von nicht mehr als 89,5° als Entformungsschräge einnehmen.
  • Zur Erzeugung einer Vorspannung kann der aus der Vorfertigung hergestellte Biegewinkel der vertikalen Strahler 15 kann gegenüber der Ebene der Ringstruktur 3 bis auf wenige Winkelgrade kleiner eingestellt sein als 90°, also zum Beispiel 87°. Durch Einschieben der Antennenstruktur 2 in das durch die Führungsnuten 9 gebildete Schienensystem im Inneren der Antennenschutzhaube 1a sind die vertikalen Strahler in die gewünschte Winkelposition von 90° gegenüber der Ebene der Ringstruktur 3 gedrückt.
  • Weiterhin ist offenbart, dass der aus der Vorfertigung hergestellte Elektrodenwinkel 14 zur Erzeugung einer Vorspannung gegenüber der elektrisch leitenden Grundfläche 6 bis auf wenige Winkelgrade kleiner eingestellt sein kann als 90°, ebenfalls also zum Beispiel 87°. Zur Justierung des Elektrodenwinkels 14 auf 90° ist hierfür im Inneren der Antennenschutzhaube1a ein Justierungsstempel 16 mit zwei Anschlägen geformt, von denen der obere Anschlag 17 die Ringstruktur 3 niederhält und der untere Anschlag 18 die kapazitive Flächenelektrode 7a-7d in der Weise niederdrückt, dass deren Parallelität zur elektrisch leitenden Grundfläche 6 eingestellt ist, wenn die Antennenstruktur 2 vollständig in das Innere der Antennenschutzhaube 1a eingeschoben ist. Zusätzlich ist über den Abstand zwischen dem unteren Anschlag 17 des Justierungsstempels 16 und dessen auf der leitenden Grundfläche 6 aufsitzendem Ende der geforderte Abstand 11 genau eingehalten. Selbstverständlich können die Anschläge auch anderweitig im Inneren der Antennenschutzhaube 1a ausgebildet werden.
  • Erfindungsgemäß ist auf besonders wirtschaftliche Weise sichergestellt, dass die Antennenstruktur 2 nach dem Einschieben in die Antennenschutzhaube 1a die richtige Form und damit die zu erwartenden elektrischen Daten langzeitig hält. Moderne Kunststoffe verfügen über einen extrem geringen Wärmedehnungskoeffizient von zum Beispiel 65∗10-6 1/°C. Auf dieser Basis ist die geforderte Konstanz der Kapazitäten 5a-5d hinreichend gegeben.
  • Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Die zugehörigen Figuren zeigen im Einzelnen:
    • Fig. 1: Ringleitungsstrahler 1 nach dem Stand der Technik bestehend aus der aus Blech geschnittenen und durch Biegung geformten Antennenstruktur 2 über einer elektrisch leitenden Grundfläche 6.
    • Fig. 2: Vorschlag zur formdefinierten Fixierung der Antennenstruktur 2 in der Antennenschutzhaube 1a durch umgebende Führungsnuten 9 und im Inneren der Antennenschutzhaube 1a geformte Justierungsstempel 16 (Fig. 3). Ein scharfer Stanzgrat auf der Blech-Unter/Innen-seite erleichtert das Einschieben der als Blech-"Beine" ausgeführten vertikalen Strahler 4a-4d in die Führung. Der aus der Vorfertigung hergestellte Elektrodenwinkel 14 ist im Beispiel auf etwa 87° und der Biegewinkel der vertikalen Strahler 15 gegenüber der Ebene der Ringstruktur 3 ebenfalls auf etwa 87° eingestellt. Diese beiden Winkel werden durch Einführen der Antennenstruktur 2 in die Antennenschutzhaube 1a mithilfe der in Fig. 2 dargestellten Methode der Justierung auf den endgültigen Winkel von 90° gebracht.
    • Fig. 3: Fixierung der Antennenstruktur 2 in der Antennenschutzhaube 1a nach der Erfindung durch Führung der leicht überstehenden vertikalen Strahler 4a - 4d in den vertikal verlaufenden Führungsnuten 9 sowie Fixierung der kapazitiven Flächenelektroden 7 durch deren Niederhalten mithilfe von Justierungsstempeln 16. Der Justierungsstempel 16 als Teil der inneren Form der aus Kunststoff gepressten Antennenschutzhaube 1a ist mit zwei Anschlägen 17, 18 versehen, von denen der obere Anschlag 17 die Ringstruktur 3 niederhält und der untere Anschlag 18 die kapazitive Flächenelektrode 7 in der Weise niederdrückt, dass deren Parallelität zur elektrisch leitenden Grundfläche 6 eingestellt ist. Über den Abstand zwischen dem unteren Anschlag 17 des Justierungsstempels 16 und dessen auf der leitenden Grundfläche 6 aufsitzendem Ende ist der geforderte Abstand 11 genau eingehalten Diese Wirkung wird durch die Länge des Justierungsstempels 16 an seinem unteren Ende durch Aufpressen auf eine nicht dargestellte elektrisch leitende Grundfläche 6 erreicht. Durch die unter Fig. 2 beschriebene Voreinstellung des Biegewinkels der vertikalen Strahler 15 sowie des Elektrodenwinkels 14 auf 87° ist die Antennenstruktur 2 aufgrund der Blech-Elastizität mechanisch vorgespannt und in ihrer Form nach Einschieben in die Antennenschutzhaube 1a langzeitig vollkommen stabil.
    • Fig. 4: Darstellung einer Antennenanordnung 0 nach der Erfindung auf einem Fahrzeugdach in Seitenansicht als Schnitt in der Ebene der Fahrtrichtung. Die Antennenschutzhaube 1a (ESD-Haube) ist über einer Leiterplatte als elektrisch leitende Grundfläche 6 aufgebracht. Das Beispiel zeigt eine Ausführung der Justierungsstempel 16 mit den Anschlägen 17 und 18 und die Form der Führung der Antennenstruktur 2 im Inneren der Antennenschutzhaube 1a durch die beiden seitlich gekennzeichneten Führungsrillen 9. Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verbleibt im Zentrum des Inneren der Antennenschutzhaube 1a ein Raum 19 für vertikale Antennen, welche zum Beispiel vorzugsweise in Leiterplatten-Technologie gestaltet sein können.
    • Fig. 5: Darstellung einer Antennenanordnung 0 nach der Erfindung auf einem Fahrzeugdach in Draufsicht auf einen horizontalen Schnitt. Beispielhafte Ausführung der Gestaltung des Inneren der Antennenschutzhaube 1a mit Justierungsstempeln 16 zum Niederhalten der Ringstruktur 3 und für die Fixierung von deren Höhe 20 (Fig. 3) sowie der Justierung der kapazitiven Flächenelektroden 7a-7d. Auch diese Darstellung zeigt, wie oben beschrieben, dass im Zentrum des Inneren der Antennenschutzhaube 1a ein Raum 19 für vertikale Antennen besteht.
    • Fig. 6: zeigt die eine Antennen-Leiterplatte 23 als Träger der elektrischen Leiterstrukturen und der Bauelemente einer terrestrischen Antenne. Sie ist in einer vertikalen Ebene in Fahrtrichtung F angeordnet. Leiterstrukturen für eine terrestrische Telefonantenne 24 (Fig. 7) können zum Beispiel auf diese Weise von der Satellitenantenne elektromagnetisch entkoppelt aufgedruckt werden. Zur Bildung einer terrestrischen Breitband-Kommunikationsantenne 22 - z.B. für LTE - sind auf beiden Seiten der Leiterplatte fächerartige Leiterstreifen angebracht, welche in einer Ebene quer zur Fahrtrichtung F V- förmig ausgewinkelt sind.
    • Fig. 7: Schnitt in einer Seitenansicht in einer vertikalen Ebene quer zur Fahrtrichtung F. Die fächerartigen Leiterstreifen der terrestrischen Breitband-Kommunikationsantenne 22 sind an die Antennen-Leiterplatte 23 angeschlossen, durch welche auch die terrestrische Telefonantenne 24 gebildet ist.
  • Weiterhin ist zur Bildung einer terrestrischen Antenne für niedrigere Frequenzen in der Fortsetzung der vertikalen Zentrallinie des Ringleitungsstrahler 1 oberhalb der Antennenschutzhaube 1a eine stabförmige terrestrische Antenne 21 (zum Beispiel für AM/FM/DAB etc.) angebracht ist, welche mit der Antennenschutzhaube 1a mechanisch und mit der Antennen-Leiterplatte 23 elektrisch verbunden ist.
    • Liste der Bezeichnungen:
    • Antennenanordnung 0
    • Ringleitungsstrahler 1
    • Antennenschutzhaube 1a
    • Antennenstruktur 2
    • Ringstruktur 3
    • vertikale Strahler 4a-d
    • Kapazität 5a - 5d
    • elektrisch leitende Grundfläche 6
    • kapazitive Flächenelektroden 7a-7d
    • vertikaler Strahler 8
    • vertikal verlaufende Führungsnuten 9
    • Antennenanschluss 10
    • Öffnungsrand 11
    • Überstand 12
    • scharfer Stanzgrat 13
    • Elektrodenwinkel 14
    • Biegewinkel der vertikalen Strahler 15
    • Justierungsstempel 16
    • oberer Anschlag 17
    • unter Anschlag 18
    • Raum für vertikale Antennen 19
    • Höhe 20
    • stabförmige terrestrische Antenne 21
    • terrestrische Breitband-Kommunikationsantenne 22
    • Antennen-Leiterplatte 23
    • terrestrische Telefonantenne 24
    • Gegenelektrode 25
    • Rastnase 26

Claims (15)

  1. Antennenanordnung (0) für den Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale, bei der eine einen Ringleitungsstrahler (1) aufweisende Antennenstruktur (2) in einer Antennenschutzhaube (1a) aus Kunststoff angeordnet ist, wobei die Antennenschutzhaube (1a) innenseitig mit zur Öffnung hin offenen Nuten (9) versehen ist, die derart an die Außenkontur der Antennenstruktur (2) angepasst sind, dass diese nach einem Einschieben durch die Öffnung zumindest in Umfangsrichtung in der Antennenschutzhaube (1a) formschlüssig gehalten ist.
  2. Antennenanordnung (0) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der Antennenschutzhaube (1a) zumindest ein Anschlag (17, 18) vorgesehen ist, gegen den die Antennenstruktur (2) anschlägt, wenn sie vollständig in die Antennenschutzhaube (1a) eingeschoben ist.
  3. Antennenanordnung (0) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der Antennenschutzhaube (1a) ein Rastelement (26) vorgesehen ist, welches die Antennenstruktur (2) in der vollständig eingeschobenen Position in der Antennenschutzhaube (1a) fixiert.
  4. Antennenanordnung (0) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Antennenstruktur (2) ein Blechbiegeteil ist, das eine den Ringleitungsstrahler (1) bildende, geschlossenen Ringstruktur (3) aufweist, an deren Umfang wenigstens drei von der Ringstruktur (3) wegweisende Blechstreifen (4a-d) zur Gestaltung vertikaler Strahler (4a-d) ausgebildet sind, deren Enden jeweils als kapazitive Flächenelektroden (7a - 7d) geformt sind.
  5. Antennenanordnung (0) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass, in der Antennenschutzhaube (1a) Führungsrillen (9) vorgesehen sind und wobei die Führungsrillen (9) in ihren Positionen an die Abmessungen der Ringstruktur (3) und in ihrer Breite an die Breite der die vertikalen Strahler (4a - 4d) bildenden Blechstreifen angepasst sind, durch welche die vertikalen Strahler (4a - 4d) beim Einschieben der Antennenstruktur (2) in diese Führungsrillen (9) formgenau geführt sind.
  6. Antennenanordnung (0) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Blechstreifen (4a-4d) um einen Biegewinkel (15) von etwa 90° aus der Ebene der Ringstruktur (3) ausgebogen sind, dass die kapazitiven Flächenelektroden (7a - 7d) gegenüber den Blechstreifen um den Elektrodenwinkel (14) von etwa 90° ausgebogen sind, dass die kapazitiven Flächenelektroden (7a - 7d) in einem Abstand (11) nahezu parallel zur Ebene der Ringstruktur (3) verlaufen.
  7. Antennenanordnung (0) nach Anspruch 4 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die vertikalen Strahler zur Erzeugung einer Vorspannung um einen Biegewinkel (15) aus der Ebene der Ringstruktur (3) ausgebogen sind, der bis auf wenige Winkelgrade kleiner eingestellt ist als 90°, so dass die vertikalen Strahler (4a - 4d) nach Einschieben der Antennenstruktur (2) in die Antennenschutzhaube (1a) unter Vorspannung in den Nuten gehalten sind, wenn die Antennenstruktur (2) vollständig in die Antennenschutzhaube (1a) eingeschoben ist.
  8. Antennenanordnung (0) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 2 -7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Ringleitungsstrahler (1) gegen den Anschlag (17) anschlägt.
  9. Antennenanordnung (0) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 4 -8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der Antennenschutzhaube (1a) zumindest ein Anschlag (18) vorgesehen ist, gegen den die kapazitiven Flächenelektroden (7a - 7d) anschlagen, wenn die Antennenstruktur (2) vollständig in die Antennenschutzhaube (1a) eingeschoben ist.
  10. Antennenanordnung (0) nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die kapazitive Flächenelektroden (7a-7d) zur Erzeugung einer Vorspannung um einen Elektrodenwinkel (14) gegenüber den vertikalen Strahlern (4a - 4d) ausgebogen sind, der bis auf wenige Winkelgrade kleiner eingestellt ist als 90°, so dass die die kapazitiven Flächenelektroden (7a-7d) nach Einschieben der Antennenstruktur (2) in die Antennenschutzhaube (1a) unter Vorspannung an dem Anschlag (18) anliegen, wenn die Antennenstruktur (2) vollständig in die Antennenschutzhaube (1a) eingeschoben ist.
  11. Antennenanordnung (0) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Inneren der Antennenschutzhaube (1a) im Zentrum des Ringleitungsstrahlers (1) ein Raum (19) für vertikale Antennen vorgesehen ist, in dem zumindest eine vertikale Antenne (21, 22, 24) für terrestrische Funkdienste angeordnet ist.
  12. Antennenanordnung (0) nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    für die Bildung von vertikal polarisierten Antennen für terrestrische Funkdienste im Raum (19) eine Antennen-Leiterplatte (23) vorhanden ist, die als Träger von elektrischen Leiterstrukturen und von Bauelementen einer terrestrischen Antenne gestaltet ist, und die in Führungsnuten gehalten ist, die im Inneren der Antennenschutzhaube (1a) ausgebildet sind, wobei optional zur Bildung einer terrestrischen Breitband-Kommunikationsantenne (22) auf beiden Seiten der Leiterplatte (23) fächerartige Leiterstreifen angebracht sind, welche in einer Ebene V- förmig ausgewinkelt sind.
  13. Antennenanordnung (0) nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zur Bildung einer terrestrischen Antenne für niedrigere Frequenzen in der Fortsetzung einer vertikalen Zentrallinie des Ringleitungsstrahlers (1) oberhalb der Antennenschutzhaube (1a) eine stabförmige terrestrische Antenne (21) angebracht ist, welche mit der Antennenschutzhaube (1a) mechanisch und mit der Antennen-Leiterplatte (23) elektrisch verbunden ist.
  14. Antennenanordnung (0) nach einem der Ansprüche 12 - 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    am unteren Ende der Antennen-Leiterplatte (23) für alle vorhandenen terrestrischen Antennen ein gemeinsamer terrestrischer Antennen-Anschluss gebildet ist.
  15. Antennenanordnung (0) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Anschluss der Antennenstruktur (2) an einen Antennenanschluss (10) ohne Lötverbindung hergestellt ist.
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