WO2003052873A1

WO2003052873A1 - Hohlraumresonatorantenne mit breitbandschlitz

Info

Publication number: WO2003052873A1
Application number: PCT/EP2002/012692
Authority: WO
Inventors: Markus Pfletschinger; Martin Kuhn
Original assignee: Hirschmann Electronics Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2001-12-15
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2003-06-26
Also published as: DE50213971D1; US20040104858A1; US7019705B2; ATE447245T1; JP2005513847A; EP1454381B1; EP1454381A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antenne (1), insbesondere eine Fahrzeugantenne für Mobilfunk, die als strahlender offener Hohlraumresonator mit besonders ausgeführtem Breitbandschlitz (7, 8) ausgebildet ist, um eine möglichst kompakte, insbesondere flache und kurze Bauweise zu erzielen.

Description

B E S C H R E I B U N G

_HOHLRAUMRESONATORANTENNE MIT BREITBANDSCHLITZ

Die Erfindung betrifft eine Antenne, insbesondere eine Fahrzeugantenne für Mobilfunk, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patenanspruches 1.

Aus der DE 199 22 699 A1 ist eine Antenne, vorzugsweise eine Fahrzeugsantenne für Mobilfunk, bekannt. Bei dieser Antenne sind als Strahlungsmittel Vertikalstrahler vorhanden, die auf einer Massefläche angeordnet und über eine Impedanztransformationsleitung miteinander verbunden sind. Aufgrund der Abstimmung (insbesondere Länge) der Vertikalstrahler und der Impedanztransformationsleitung für den vorgesehenen Frequenzbereich, insbesondere in dem Mobilfunkbereich von 0,8 bis 2,2 GHz, weist diese bekannte Antenne vorgegebene Längs- und Höhenmaße auf. Da diese Antenne unterhalb einer Heckscheibe eines Fahrzeuges integriert wird, benötigt sie aufgrund ihrer geometrischen Abmessung einen großen Bauraum, der entweder nicht zur Verfügung steht oder durch den Innenraum des Fahrzeuges in unerwünschter Weise verkleinert wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß ein Koaxialkabel zur Signalübertrag direkt an der Massefläche angelötet ist, wobei der In- nenleiter des Koaxialkabels mit der Impedanztransformationsleitung verbunden wird. Dadurch entsteht ein aufwendiger Aufbau, der insbesondere den Nachteil hat, daß vor dem Einbau der Antenne diese einen Kabelschwanz aufweist, der Probleme beim Handling der vorgefertigten Antennen vor deren Einbau bereitet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antenne, insbesondere eine Fahrzeugantenne für Mobilfunk, bereitzustellen, mit der die eingangs geschilderten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Antenne wird als Strahlungsmittel ein beidseitig offener und längsgeschlitzter leitfähiger Bereich in mehreren Frequenzbereichen zum Strahlen angeregt. Aufgrund dessen ist es möglich, daß die Antenne bei gleichen Ei- genschaften kompakter baut, insbesondere wesentlicher kürzer (etwa um die Hälfte) und flacher ist. Damit kann der unter der Heckscheibe bzw. am Dachflansch des Fahrzeuges vorhandene Bauraum wesentlich besser und sparsamer ausgenutzt werden. Je nach Größe des Frequenzbereiches bzw. in Abhängigkeit der zu sendenden oder zu empfangenden Frequenzen entspricht die Länge der Antenne in et- wa einem Drittel der Wellenlänge der tiefsten Frequenz.

In Weiterbildung der Erfindung weist der längsgeschlitzte leitfähige Bereich in einem Teilbereich einen Doppelknick auf. Der beispielsweise etwa Trichterform aufweisende doppelt geknickte Schlitz gewährleistet eine große Breitbandigkeit und macht da- mit den Strahler robust gegenüber Einbautoleranzen.

In Weiterbildung der Erfindung bilden die längsgeschlitzen leitfähigen Bereiche zusammen einen spitz zulaufenden Schlitz. Damit wird auf einfache Art und Weise ein flachbauender Vertikalstrahler für den oder die erforderlichen Frequenzbereich(e) zur Verfügung gestellt.

In Weiterbildung der Erfindung geht von dem spitz zulaufenden Schlitz ein weiterer, insbesondere etwa in der Mitte, abzweigender Schlitz aus, der die längsgeschlitzen leitfähigen Bereiche voneinander trennt. Je nach Ausführung, insbesondere Breite und Länge des abgewinkelten Schlitzes, kann die Impedanz der Antenne in weiten oder auch zusätzlichen Bereichen angepaßt werden. Zur optimalen Impedanzanpassung und auch zur optimalen Flächenausnutzung ist dabei der von dem spitz zulaufenden Schlitz ausgehende Schenkel des abgewinkelten Schlitzes kürzer als der sich daran anschließende Schlitzbereich.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Bereiche in die Richtung, in die keine Einstrahlung stattfinden soll, durch einen Gehäusekörper, insbesondere ein Blech, abgeschirmt. Durch diesen Gehäusekörper aus Metall wird verhindert, daß eine Einstrahlung in den Innenraum des Fahrzeuges erfolgt. Je nach Abmessung des Ge- häusekörpers, der sich zumindest über den Bereich der Platine erstreckt, aber auch größer oder kleiner sein kann, wird zumindest eine wesentliche Reduzierung der Einstrahlung in den Innenraum des Fahrzeuges realisiert.

In Weiterbildung der Erfindung sind die längsgeschlitzten leitfähigen Bereiche als Kupferfläche auf einer Platine angeordnet. Dadurch steht zum einen ein preisgünstiges Material zur Verfügung, um die Vertikalstrahler der Antenne zu fertigen. Andererseits ist es durch an sich bekannte Verfahren (z.B. Ätzverfahren) möglich, die Bereiche aus Kupfer auf der Platine zu belassen, während der wenigstens eine Schlitz, insbesondere beide Schlitze, durch Wegätzen der entsprechenden Kupferbereiche hergestellt werden können. Aufgrund dieses Verfahrens ist es möglich, die Form der Bereiche, ebenso wie die Form der Schlitze, in weiten, erforderlichen Flächengebungen zu beeinflussen.

In Weiterbildung der Erfindung ist der abzweigende Schlitz so ausgeführt, daß kein Gleichstromkurzschluß am Fußpunkt der Antenne auftritt. Aufgrund dessen kann die Antenne vor ihrem Einbau elektrisch auf ihre Funktionstüchtigkeit oder auf vorhandene Fehler geprüft werden. Durch die Vermeidung des Gleichstromkurzschlusses muss nur ein einfacher Prüfwiderstand im Speisepunkt parallel geschaltet werden. Der für konventionelle Schlitzstrahler notwendige Koppelkondensator kann entfallen. Dies vereinfacht den Aufbau und senkt die Kosten.

In Weiterbildung der Erfindung ist in dem Fußpunkt der Antenne auf der Platine ein Kontaktpartner, insbesondere ein Stecker angeordnet. Dadurch kann mit Herstellung der Antenne der Kontaktpartner schon auf der Platine vorgesehen werden, ohne daß zu diesem Zeitpunkt ein Kabel erforderlich ist. Zum Test der Antenne kann ein solches Kabel über den Kontaktpartner vorübergehend angeschlossen werden. Nach Testablauf kann das Kabel wieder entfernt werden, so daß der Transport und die Lagerung der Antenne bis zu ihrem endgültigen Einbau vereinfacht ist. Erst mit oder nach Einbau der Antenne in das Fahrzeug findet da eine entsprechende Verkabelung statt. Ein Ausführungsbeispiel einer Antenne und deren Einbau ist im Folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert. Dabei ist die Erfindung jedoch nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.

Es zeigen:

Figur 1 : eine dreidimensionale Ansicht einer vorgefertigten Antenne,

Figur 2: eine Schnittansicht einer Antenne gemäß Figur 1 an ihrem Einbauort.

Figur 1 zeigt eine Antenne 1 zum Empfangen und Senden von Hochfrequenzsignalen, insbesondere in den Mobilfunkbereichen AMPS, GSM 900/18000, PCS, UMTS und dergleichen. Bei der gezeigten Antenne 1 handelt es sich insbesondere um eine Fahrzeugantenne, wobei auch andere Anwendungsgebiete, auch statische Einsätze, denkbar sind.

Die Antenne 1 weist einen metallenen Gehäusekörper auf, der aus einem mehrfach abgewinkelten Blech 2 besteht. Ein solches abgewinkeltes Blech 2 ist einerseits hinsichtlich der Materialkosten günstig, andererseits ist es schnell und einfach zu ferti- gen. Dies beeinflußt im positiven Sinne die Herstellung der erfindungsgemäßen Antenne 1. Durch die entsprechende Abwinkelung des Bleches 2 sind zwei parallele und beabstandete Schenkel entstanden, zwischen denen eine Platine 3 angeordnet ist. Die Platine 3 hat in an sich bekannter Weise eine aus einem nicht leitenden Material bestehende Grundfläche. Auf dieser Grundfläche der Platine 3 sind mehrere leitfähige Bereiche 4 bis 6 angeordnet, die beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß die späteren leitfähigen Bereiche 4 bis 6 abgedeckt werden und die nicht abgedeckten Zwischenbereiche weggeätzt werden. Diese wegzuätzenden Bereiche bilden anschließend zumindest einen ersten Schlitz 7, der einerseits durch die Formgebung des Bereiches 4 und andererseits durch die Formgebung der Bereiche 5 und 6 entsteht. Weiterhin ist ausgehend von dem ersten Schlitz 7 zur Anpassung der Impedanz der Antenne 1 ein zweiter Schlitz 8 vorhanden, der wiederum die beiden Bereiche 5 und 6 voneinander trennt. Entfällt der zweite Schlitz 8, bilden die beiden Bereiche 5 und 6 einen durchgehenden Bereich, der zweite Schlitz 8 geht etwa von der Mitte des ersten Schlitzes 7 aus und erstreckt sich zunächst rechtwinklig von diesem über ein kurzes Stück, während sich der längere Teil des zweiten Schlitzes 8 in etwa parallel zu dem ersten Schlitz 7 befindet.

Bei der in der Figur 1 gezeigten Ausführungsform der Antenne 1 ist der leitfähige Be- reich 5 mit einem Doppelknick 9 versehen. An einem Fußpunkt 10 der Antenne 1 befindet sich ein Kontaktpartner, insbesondere ein Stecker 11 , an welchem ein Koaxialkabel zur Speisung der Antenne 1 einsteckbar ist. Um die Platine 3 an dem Gehäusekörper, insbesondere dem abgewinkelten Blech 2, befestigen können, weisen die parallel zu einander beabstandeten Schenkel des Bleches 2 mehrere Stanz- Bie- gebereiche 12 auf, über die die Platine 3 an dem Gehäusegrundkörper festgelegt wird. Solche Stanz-Biegebreiche 12 haben den Vorteil; daß sie einfach herzustellen sind und damit die Platine 3 schnell an dem Gehäusekörper 2 festgelegt werden kann.

Figur 2 zeigt die in Figur 1 in einer dreidimensionalen Ansicht dargestellte Antenne 1 im Schnitt an ihrem Einbauort. Im Endbereich eines Dachflansches 13 eines nicht weiter dargestellten Fahrzeuges schließt sich die Heckscheibe 14 an, die mittels einer Verklebung (Kleberaupe 15) an dem Dachflansch 13 befestigt wird. In dem Bereich zwischen der Scheibe 14 und einer Innenverkleidung 16 (Dachhimmel) befindet sich der Einbauort der Antenne .1 , der aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Antenne 1 besonders flach gehalten werden kann.

Die Antenne, insbesondere die Fahrzeugantenne für Mobilfunk, ist somit zusammenfassend als strahlender offener Hohlraumresonator mit besonders ausgeführtem Breitbandschlitz ausgebildet, um eine möglichst kompakte, insbesondere flache und kurze Bauweise zu erzielen.

Bezuqszeichenliste:

1. Antenne

2. Gehäusekörper

3. Platine

4. Leitfähiger Bereich

5. Leitfähiger Bereich

6. Leitfähiger Bereich

7. Erster Schlitz

8. Zweiter Schlitz

9. Doppelknick

10. Fußpunkt

11. Stecker

12. Stanz-Biege-Bereich

13. Dachflansch

14. Scheibe

15. Kleberaupe

16. Innenverkleidung

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Antenne (1), insbesondere Fahrrzeugantenne für Mobilfunk, mit Strahlungsmitteln zum Empfangen und Senden von Hochfrequenzsignalen, dadurch gekennzeich- net, daß als Strahlungsmittel ein beidseitig offener und längs geschlitzter leitfähige Bereich (4 bis 6) in mehrere Frequenzbereichen zum Strahlen angeregt wird.

2. Antenne (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Bereich (5) einen Doppelknick (9) aufweist.

3. Antenne (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Bereich (4) mit den anderen Bereichen (5, 6) einen spitz zulaufenden Schlitz (7) bildet.

4. Antenne (1) nach Anspruch 1 , 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß von dem Schlitz (7) ein weiterer, insbesondere in der Mitte des Schlitzes (7) abzweigender Schlitz (8) ausgeht, der die Bereiche (5, 6) voneinander trennt.

5. Antenne (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, daß die Bereiche (4 bis 6) in die Richtung, in die keine Einstrahlung stattfinden soll, durch einen Gehäusekörper aus Metall, insbesondere aus einem abgewinkelten Blech (2), abgeschirmt sind.

6. Antenne (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, daß die Bereiche (4 bis 6) als Kupferfläche auf einer Platine (3) angeordnet sind.

7. Antenne (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der abzweigende Schlitz (8) so ausgeführt ist, daß am Fußpunkt (10) der Antenne kein Gleichstromkurzschluß auftritt.

8. Antenne (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Fußpunkt (10) der Antenne (10) auf der Platine (3) ein Kontaktpartner, insbesondere ein Stecker (11), angeordnet ist.

9. Antenne (1) nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (3) über Stanz-Biegebereiche (12) an dem Gehäusekörper befestigbar ist.