WO2018029273A1 - Active antenna arrangement for radio reception in the cut-out of an electrically conductive vehicle body - Google Patents

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WO2018029273A1
WO2018029273A1 PCT/EP2017/070241 EP2017070241W WO2018029273A1 WO 2018029273 A1 WO2018029273 A1 WO 2018029273A1 EP 2017070241 W EP2017070241 W EP 2017070241W WO 2018029273 A1 WO2018029273 A1 WO 2018029273A1
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Stefan Lindenmeier
Heinz Lindenmeier
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Fuba Automotive Electronics Gmbh
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Definitions

  • Plastic carrier 4 attached circuit board 26 as a carrier of the antenna amplifier 12 and the Blindelements 24 or the existing circuit of a plurality of dummy elements may be present.
  • FIG. 5b shows the arrangement as in FIG. 5a, but with the production of the

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Abstract

The invention relates to an active antenna arrangement having a substantially rectangular or trapezoidal cut-out of an electrically conductive vehicle body, which forms the electric ground, having a cut-out length L in the direction transverse with respect to the vehicle and a cut-out width B in the longitudinal direction of the vehicle, for radio reception in the meter and decimeter wavelength range. Said active antenna arrangement is characterized by the following features: the body cut-out is covered with a two-dimensional dielectric carrier, a flat antenna element is applied to the carrier as an electrically conductive layer which, with the border thereof, reaches as far as the edge of the cut-out, apart from a marginal spacing.

Description

Aktive Antennenanordnung für den Rundfunkempfang im Ausschnitt einer elektrisch leitenden Fahrzeugkarosserie  Active antenna arrangement for radio reception in the section of an electrically conductive vehicle body
Die Erfindung bezieht sich auf eine aktive Antennenanordnung für den The invention relates to an active antenna arrangement for the
Rundfunkempfang in einem im wesentlichen rechteck- bzw. trapezförmigen Broadcasting in a substantially rectangular or trapezoidal
Ausschnitt einer elektrisch leitenden Fahrzeugkarosserie. Section of an electrically conductive vehicle body.
Die Erfindung geht aus von einer Antennenanordnung, wie sie z.B. in der DE 195 35 250 A1 in Bild 4a am Beispiel eines Dachsegments für ein kleines Fahrzeug beschrieben ist. Die dort angegebenen passiven Antennen 5, 6 für Frequenzen bis zum Meterbereich sind vorzugsweise als Leiterstrukturen aus dünnem Draht gebildet. Aufgrund der im Fahrzeugbau beschränkt verfügbaren Bauräume kommen für die dort beschriebenen Segmente in erster Linie Dachsegmente oder Segmente im leitenden Kofferraumdeckel in Frage, wobei die Ausschnittlänge L durch die The invention is based on an antenna arrangement, as e.g. in DE 195 35 250 A1 in Figure 4a using the example of a roof segment for a small vehicle is described. The passive antennas 5, 6 specified there for frequencies up to the meter range are preferably formed as conductor structures of thin wire. Due to the limited space available in vehicle construction spaces come for the segments described there primarily roof segments or segments in the leading trunk lid in question, the cut-length L by the
Fahrzeugbreite und ihre Ausschnittbreite B durch andere fahrzeugtechnisch vorgegebene Rahmenbedingungen, wie z.B. das Schiebedach, die Überrollsicherheit etc. eingeschränkt ist. Dies führt insbesondere im Bereich der Meterwellen dazu, dass die Ausschnittlänge L oft kleiner als die Hälfte der Betriebswellenlänge λ ist und die Ausschnittbreite B kleiner als 1/10 der Betriebswellenlänge gewählt werden muss. In diesem Fall kann mit den in der DE 195 35 250 A1 in Bild 4a Vehicle width and its cutting width B by other vehicle technical conditions, such. the sunroof, the rollover safety etc. is limited. This leads, in particular in the area of meter waves, to the fact that the cut-out length L is often smaller than half the operating wavelength λ and the cut-out width B must be selected smaller than 1/10 of the operating wavelength. In this case, with the in DE 195 35 250 A1 in Figure 4a
vorgeschlagenen Antennen 5,6 die Aufgabe einer verlustarmen Anpassung an die im Fahrzeugbau üblichen Impedanz Z0= 50 Ohm bei größtmöglicher Bandbreite nicht zufriedenstellend realisiert werden. Auch bei größeren Personenkraftfahrzeugen stehen für die Ausschnittlänge L mehr als 90 cm kaum zur Verfügung. Dies bedeutet im UKW-Bereich bei einer Mittenfrequenz von fm = 97 MHz eine auf die Wellenlänge dieser Frequenz bezogene relative Ausschnittlänge L von L/λ = 0,3 bei einer relativen Bandbreite des UKW-Bereichs von (fmax-fmin)/fm = 0,21 1 . Für das FM-Band in Japan mit seiner Mittenfrequenz von fm = 83 MHz bedeutet dies eine auf die Wellenlänge dieser Frequenz bezogene relative Ausschnittlänge L von L/λ = 0,25 bei einer relativen Bandbreite des UKW-Bereichs von (fmax-fmin)/fm = 0,17. Die proposed antennas 5.6 the task of a low-loss adaptation to the usual in vehicle impedance Z0 = 50 ohms with the widest possible bandwidth can not be satisfactorily realized. Even with larger passenger vehicles are available for the cutting length L more than 90 cm hardly available. This means in the VHF range at a center frequency of f m = 97 MHz relative to the wavelength of this frequency relative cut-length L of L / λ = 0.3 at a relative bandwidth of the VHF range of (f m ax-fmin) / fm = 0.21 1. For the FM band in Japan, with its center frequency of f m = 83 MHz, this means a relative cut-off length L of L / λ = 0.25 at one of the wavelengths of this frequency relative bandwidth of the FM range of (f m ax-fmin) / fm = 0.17. The
vorgeschlagenen Antennen haben bei Anpassung an Z0 den Nachteil der proposed antennas have the disadvantage of adapting to Z0
Schmalbandigkeit, oder die Bandbreite der Anpassung muss über Verluste erzielt werden. Z.B. können die Betriebsfrequenzbereiche in Form der o.g. Frequenzbänder bei der vorgegebenen kleinen relativen Ausschnittlänge L von L/λ = 0,3 bzw. von L/λ = 0,25 nicht hinreichend verlustarm abgedeckt werden, d.h. das Produkt aus Narrowband, or the bandwidth of the adjustment must be achieved through losses. For example, The operating frequency ranges may be in the form of the o.g. Frequency bands at the given small relative cut-off length L of L / λ = 0.3 or of L / λ = 0.25 are not covered sufficiently low loss, i. the product out
Wirkungsgrad und Bandbreite ist zu klein. Efficiency and bandwidth is too small.
Antennenstrukturen, welche in die Apertur eingebracht sind, unterliegen bei diesen Frequenzen hinsichtlich ihres eigenen Strahlungsbeitrags der durch die Berandung des Ausschnitts gegebenen Dominanz der Randströme, welche bei der Antenna structures, which are introduced into the aperture, are subject at these frequencies with regard to their own contribution to radiation of the given by the boundary of the section dominance of the edge currents, which in the
Resonanzfrequenz des Ausschnitts resonanzartig überhöht sind. Aus der EP 1 487 052 A1 ist es bekannt, zur Abstimmung der Resonanzfrequenz des Ausschnitts z.B. auf die Mittenfrequenz des UKW-Frequenzbereichs ein kapazitives Abstimmelement zwischen den Rändern des Ausschnitts in der Weise einzubringen, dass an der Antennenanschlussstelle die im Fahrzeugbau übliche Impedanz Z0= 50 Ohm vorliegt. Die üblichen Fahrzeugabmessungen erlauben eine Ausschnittlänge L von etwa 90 cm bei einer Ausschnittbereite B von ca. 20 cm. Mit den in der EP 1 487 052 A1 vorgeschlagenen Maßnahmen wird die relative Bandbreite des Ausschnitts von br = 8% auf br =20% erweitert, so dass das Frequenzband des UKW-Bereichs abgedeckt ist. Resonance frequency of the excerpt are resonantly increased. From EP 1 487 052 A1 it is known to tune the resonant frequency of the cut e.g. to introduce to the center frequency of the FM frequency range, a capacitive tuning element between the edges of the cutout in such a way that at the antenna connection point the usual impedance Z0 = 50 ohms in the vehicle is present. The usual vehicle dimensions allow a cut-out length L of about 90 cm with a cut-away width B of about 20 cm. With the measures proposed in EP 1 487 052 A1, the relative bandwidth of the section from br = 8% to br = 20% is widened so that the frequency band of the VHF range is covered.
Häufig besteht im Fahrzeugbau jedoch die Forderung, mehrere Rundfunkdienste zu empfangen, wodurch eine wesentlich größere Frequenzbandbreite gefordert ist. Nach dem oben geschilderten Stand der Technik können Antennen für mehrere Rundfunkdienste in einem Ausschnitt der geschilderten Abmessung in einer elektrisch leitenden Fahrzeugkarosserie nicht zufriedenstellend realisiert werden. Frequently, however, there is the requirement in the automotive industry to receive several broadcasting services, which requires a much larger frequency bandwidth. According to the above-described prior art, antennas for a plurality of broadcasting services can not be satisfactorily realized in a portion of the described dimension in an electrically conductive vehicle body.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einer Antennenanordnung der im The object of the invention is therefore, in an antenna arrangement in the
Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art den Nachteil der zu kleinen The preamble of claim 1 specified type the disadvantage of too small
Frequenzbandbreite zu vermeiden und insbesondere im Frequenzbereich des UKW- Rundfunks jedoch auch darüber hinaus den Empfang mehrerer Rundfunkdienste zu ermöglichen. To avoid frequency bandwidth and in particular in the frequency range of the FM radio but also beyond the reception of several broadcasting services to allow.
Diese Aufgabe wird durch eine Antennenanordnung mit den Merkmalen des This object is achieved by an antenna arrangement having the features of
Anspruchs 1 gelöst. Offenbart ist eine aktive Antennenanordnung 1 mit einem im Wesentlichen recht- eck-bzw. trapezförmigen Karosserie-Ausschnitt 3 einer elektrisch leitenden, die elektrische Masse bildenden Fahrzeugkarosserie 2 mit der Ausschnittlänge L in der Richtung quer zum Fahrzeug und der Ausschnittbreite B in der Längsrichtung des Fahrzeugs für den Rundfunkempfang im Meter- und Dezimeterwellenbereich gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: Claim 1 solved. Disclosed is an active antenna arrangement 1 with a substantially right-eck or. Trapezoidal body cutout 3 of an electrically conductive, electrical mass forming vehicle body 2 with the cut length L in the direction transverse to the vehicle and the cut width B in the longitudinal direction of the vehicle for radio reception in the meter and Dezimeterwellenbereich characterized by the following features:
- der Karosserie-Ausschnitt 3 ist mit einem flächenhaften dielektrischen Kunststoffträger 4 abgedeckt  - The body neckline 3 is covered with a planar dielectric plastic substrate 4
- auf dem Kunststoffträger 4 ist ein flächiges Antennenelement 5 als  - On the plastic support 4 is a planar antenna element 5 as
elektrisch leitende Schicht aufgebracht, welche mit ihrer Berandung 6 bis auf einen Randabstand R an den Ausschnittrand 7 heranreicht  applied electrically conductive layer which extends with its boundary 6 up to an edge distance R to the cutting edge 7
- an mindestens einer Massestelle 8 am Antennenelement 5 ist ein Masseleiter 9 vorhanden, welcher durch kurze Überbrückung 10 des Randabstands R das Antennenelement 5 hochfrequenzmäßig mit dem Ausschnittrand 7 verbindet  - At at least one measurement point 8 on the antenna element 5, a ground conductor 9 is present, which connects the antenna element 5 high frequency with the cutting edge 7 by short bridging 10 of the edge distance R.
- an mindestens einer Verstärkeranschlussstelle 1 1 am Antennenelement 5 ist in einem Anschlussabstand A - längs des Ausschnittrands 7 - entfernt von der Massestelle 8 ein Antennenverstärker 12 vorhanden, der mit seinem signalführenden Verstärker-Eingangsanschluss 18 mit der Verstärkeranschlussstelle 1 1 und mit seinem Verstärker-Masseanschluss 19 mit dem Ausschnittrand 7 elektrisch verbunden ist und dessen Verstärker-Ausgang 20 für den Anschluss einer weiterführenden Empfangsschaltung vorgesehen ist.  - At at least one amplifier connection point 1 1 on the antenna element 5 is in a connection distance A - along the cutting edge 7 - away from the mating point 8 an antenna amplifier 12 is present, with its signal-carrying amplifier input terminal 18 to the amplifier connection point 1 1 and with its amplifier ground terminal 19 is electrically connected to the cutting edge 7 and the amplifier output 20 is provided for the connection of a further receiving circuit.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung beschrieben. Advantageous embodiments of the invention are described in the subclaims and the description.
Zur Erhöhung der Bandbreite kann der der mindestens eine Antennenverstärker 12 eine hochohmige Eingangsimpedanz ZE (14) mit ZE > 3*Z0 = 150 Ohm besitzen. To increase the bandwidth, the at least one antenna amplifier 12 may have a high-impedance input impedance ZE (14) with ZE> 3 * Z0 = 150 ohms.
In der aktiven Antennenanordnung 1 können zur Ermöglichung des Rundfunkempfangs im UKW-Frequenzbereich und bei Frequenzen darüber die Ausschnittlänge L > 70 < 130 cm, die Ausschnittbreite B > 10 < 35cm und der Randabstand R > 1 < 5 cm gewählt sein, und der Antennenverstärker 12 kann in einem Anschlussabstand A > 10 cm längs des Ausschnittrands 7 entfernt von der Massestelle 8 angebracht sein. In the active antenna arrangement 1, to enable broadcast reception in the FM frequency range and at frequencies above, the clip length L> 70 <130 cm, the clip width B> 10 <35 cm, and the edge pitch R> 1 <5 cm may be selected, and the antenna amplifier 12 can at a connection distance A> 10 cm along the cutting edge 7 away from the measuring point 8 may be attached.
Die insbesondere hochohmige Eingangsimpedanz ZE 14 des Antennenverstärkers 12 kann durch einen am Eingang des Antennenverstärkers 12 befindlichen, im Source-Zweig gegengekoppelten Feldeffekttransistor (FET) mit kleiner Gate-Source- Kapazität gegeben sein. The particular high-impedance input impedance ZE 14 of the antenna amplifier 12 may be given by a located at the input of the antenna amplifier 12, counter-coupled in the source branch field effect transistor (FET) with a small gate-source capacitance.
Zur Gestaltung der hochfrequent wirksamen Verbindung der Massestelle 8 des Antennenelements 5 mit dem Ausschnittrand 7 der Fahrzeugkarosserie 2 kann ein kapazitiv leitendes Element 15 vorhanden sein, welches als eine auf die Fahrzeugkarosserie 2 isoliert aufgebrachte, kapazitiv wirksame Massefläche 16 hergestellt ist und über die kurze Überbrückung 10 mit dem Antennenelement 5 verbunden ist. To design the high-frequency effective connection of the mating point 8 of the antenna element 5 with the cutting edge 7 of the vehicle body 2, a capacitively conductive element 15 may be present, which is produced as an insulated applied to the vehicle body 2, capacitive ground plane 16 and the short bridge 10th is connected to the antenna element 5.
Für Antennendiversity-Empfang kann zur Gestaltung einer weiteren Antenne neben dem ersten Antennenverstärker 12 ein zu diesem gleicher weiterer Antennenverstärker 13 mit insbesondere hochohmiger Eingangsimpedanz ZE 14 vorhanden sein, dessen Verstärkeranschlussstelle 1 1 a - wie die des ersten Antennenverstärkers 12 - im gleichen Anschlussabstand A entfernt von der Massestelle 8 entfernt, jedoch in Bezug auf letztere gespiegelt am Ausschnittrand 7 angebracht ist. For antenna diversity reception, a further antenna amplifier 13 with, in particular, high-impedance input impedance ZE 14 can be provided for designing another antenna in addition to the first antenna amplifier 12 whose amplifier connection point 1 1 a - like that of the first antenna amplifier 12 - is removed at the same connection distance A the measuring point 8 away, but with respect to the latter mirrored at the cutting edge 7 is attached.
Die Massestelle 8 kann etwa in der Mitte der Querabmessung L des Ausschnitts 3 gestaltet sein und zur Gestaltung der hochfrequent wirksamen Verbindung des Antennenelements 5 mit dem Ausschnittrand 7 der Fahrzeugkarosserie 2 kann das kapazitiv leitende Element 15 als eine auf diese isoliert aufgebrachte kapazitiv wirksame Massefläche 16 hergestellt sein. The measuring point 8 can be designed approximately in the middle of the transverse dimension L of the cutout 3 and to design the high-frequency effective connection of the antenna element 5 with the cutting edge 7 of the vehicle body 2, the capacitively conducting element 15 can be produced as a capacitively effective ground surface 16 applied insulated thereon be.
Für den zusätzlichen Rundfunkempfang im Lang-Mittel-und Kurzwellenbereich (LMK) kann der Masseleiter 9 in diesem Frequenzbereichen über ein kapazitiv leitendes Element 15 mit dem Ausschnittrand 7 hochfrequenzmäßig verbunden sein, welches im UKW-Frequenzbereich hinreichend niederohmig, jedoch im LMK- Frequenzbereich ausreichend hochohmig ist. Der flächenhafte dielektrische Kunststoffträger 4 kann als elektrisch leitend beschichtete Kunststofffolie 22 gestaltet sein und in Länge und Breite größer gewählt sein als der Karosserie-Ausschnitt 3 und auf der Kunststofffolie 22 kann ein das Antennenelement 5 im Randabstand R - mit seinem inneren Rand kongruent zum Ausschnittrand 7 - als umlaufender elektrisch leitender Rahmen 21 gebildet sein, durch dessen Kapazität zur Fahrzeugkarosserie 2 der hochfrequent wirksame Masseanschluss sowohl für den Masseleiter 9 an der Massestelle 8 als auch für den Verstärker-Masseanschluss 19 gebildet ist. For the additional radio reception in the long-medium and short-wave range (LMC), the ground conductor 9 may be high frequency connected in this frequency ranges via a capacitive conductive element 15 with the cutting edge 7, which sufficiently low impedance in the FM frequency range, but sufficiently high impedance in the LMK frequency range is. The planar dielectric plastic carrier 4 may be designed as an electrically conductive coated plastic film 22 and be selected to be larger in length and width than the body cutout 3 and on the plastic film 22, the antenna element 5 at the edge distance R - with its inner edge congruent to Ausschnittrand. 7 - Be formed as a circumferential electrically conductive frame 21, by the capacity of the vehicle body 2 of the high-frequency effective ground connection is formed both for the ground conductor 9 at the grounding point 8 and for the amplifier ground terminal 19.
Entlang dem elektrisch leitenden Rahmen 21 und unter dessen Einbeziehung als Masseleiter kann zur Überbrückung des Anschlussabstands A eine vorzugsweise koplanare elektrische Leitung 23 zwischen der Massestelle 8 und dem Ort der Verstärkeranschlussstelle 1 1 auf den Kunststoffträger 4 gedruckt sein und die elektrische Leitung 23 kann an dieser Stelle mit einem Blindelement 24 in der Weise abgeschlossen sein, dass an der Massestelle 8, also am anderen Ende der Leitung 23, ein niedriger Blindwiderstand zur hochfrequenzmäßigen Verbindung des Along the electrically conductive frame 21 and its inclusion as a ground conductor can be bridged for the connection distance A preferably coplanar electrical line 23 between the mating point 8 and the location of the amplifier connection point 1 1 printed on the plastic substrate 4 and the electrical line 23 can at this point be completed with a dummy element 24 in such a way that at the ground point 8, ie at the other end of the line 23, a low reactance to the high-frequency connection of
Antennenelements 5 - über den Masseleiter 9 - mit dem Ausschnittrand 7 vorhanden ist. Antenna element 5 - over the ground conductor 9 - with the cutting edge 7 is present.
An Stelle des Blindelements 24 kann eine Schaltung aus mehreren Blindelementen vorhanden sein und die kurze Überbrückung 10 kann durch Blindelemente in der Weise gestaltet sein, dass sowohl im Frequenzbereich des UKW- Rundfunks im Frequenzbereich ca. 76MHz - 108MHz als auch in den Frequenzbereichen des Digital Audio Broadcast DAB (VHF) im Frequenzbereich ca. 174MHz- 240MHz und des terrestrischen Fernsehrundfunks TV (UHF) im Frequenzbereich ca. 450MHz- 800MHz an der Massestelle 8 - also am anderen Ende der Leitung 23 - ein niedriger Blindwiderstand zur hochfrequenzmäßigen Verbindung der Massestelle 8 am Antennenelement 5 über den Masseleiter 9 mit dem Ausschnittrand 7 gegeben ist. Instead of the Blindelements 24, a circuit of a plurality of reactive elements may be present and the short bypass 10 may be designed by dummy elements in such a way that both in the frequency range of FM broadcasting in the frequency range about 76MHz - 108MHz and in the frequency ranges of digital audio Broadcast DAB (VHF) in the frequency range of about 174MHz- 240MHz and the terrestrial television broadcasting TV (UHF) in the frequency range about 450MHz- 800MHz at the Massestelle 8 - ie at the other end of the line 23 - a low reactance to high-frequency connection of the measuring point 8 am Antenna element 5 is given via the ground conductor 9 with the cutting edge 7.
Zur Anbringung des Antennenverstärkers 12 an einem von der Verstärkeranschlussstelle 1 1 , 1 1 a um den Versetzungsabstand V entlang dem elektrisch leitenden Rahmen 21 versetzten Ort der Verstärkeranbringung 25 am Ausschnittrand 7 kann zur Überbrückung des Versetzungsabstands V eine koplanare kapazitätsarme elektrische Leitung 23 unter Einbeziehung des elektrisch leitenden Rahmens 21 als Masseleiter gebildet sein, welche an ihrem einen Ende mit dem Verstärker- Eingangsanschluss 18 und am anderen Ende mit der Verstärkeranschlussstelle 1 1 , 1 1 a verbunden ist. To attach the antenna amplifier 12 at one of the amplifier connection point 1 1, 1 1 a by the offset distance V along the electrically conductive frame 21 staggered location of the amplifier attachment 25 at Ausschnittrand 7 can for bridging the dislocation distance V a coplanar low-capacitance electrical line 23 including the electric conductive frame 21 may be formed as a ground conductor, which at one end with the amplifier Input terminal 18 and at the other end to the amplifier connection point 1 1, 1 1 a is connected.
Am Ort der Verstärkeranbringung 25 kann eine an dem dielektrischen At the location of the amplifier attachment 25, one may be attached to the dielectric
Kunststoffträger 4 befestigte Leiterplatte 26 als Träger des Antennenverstärkers 12 und des Blindelements 24 bzw. der aus mehreren Blindelementen bestehenden Schaltung vorhanden sein. Plastic carrier 4 attached circuit board 26 as a carrier of the antenna amplifier 12 and the Blindelements 24 or the existing circuit of a plurality of dummy elements may be present.
Das Antennenelement 5 kann an einem seiner langen Enden verkürzt sein und in der verbleibenden Fläche kann eine von dem Antennenelement 5 getrennte, flächige, auf dem dielektrischen Kunststoffträger 4 aufgebrachte Monopolantenne 27 mit daran angeschlossenem Antennenverstärker 28b für den TV-Rundfunk als leitende Struktur gebildet sein, deren Fußpunktanschluss 17b und deren TV- Antennenverstärker 28b auf der Leiterplatte 26 ausgeführt sind. The antenna element 5 may be shortened at one of its long ends, and in the remaining area a planar monopole antenna 27 mounted on the dielectric plastic carrier 4 and separate from the antenna element 5 may be formed with a TV amplifier antenna amplifier 28b connected thereto as a conductive structure. whose base terminal 17b and its TV antenna amplifier 28b are formed on the circuit board 26.
Zur Gestaltung einer weiteren Monopolantenne 27a für den TV-Rundfunk, deren Fußpunktanschluss 17b und deren TV-Antennenverstärker 28b auf der Leiterplatte 26 gestaltet sind, kann das Antennenelement 5 einen entsprechenden To design a further monopole antenna 27a for the TV broadcasting, whose base connection 17b and its TV antenna amplifier 28b are designed on the printed circuit board 26, the antenna element 5 can have a corresponding one
Flächenausschnitt 29 besitzen, innerhalb dessen die Monopolantenne 27a auf dem dielektrischen Kunststoffträger 4 als leitende Struktur aufgebracht ist. Have surface section 29, within which the monopole antenna 27a is applied to the dielectric plastic carrier 4 as a conductive structure.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele in den Figuren weiter erläutert. Es zeigen: The invention is further explained below with reference to some embodiments in the figures. Show it:
Fig.1 : Aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung in einem Karosserie- Ausschnitt 3 mit der Ausschnittlänge L und der Ausschnittbreite B einer elektrisch leitenden Fahrzeugkarosserie 2 . Der dielektrische Kunststoffträger 4 ist in den Karosserie-Ausschnitts 3 eingebracht und trägt das flächige Antennenelement 5, welches den Ausschnitt bis auf den Randabstand R ausfüllt. Das Antennenelement 5 ist an der Massestelle 8 mit der Fahrzeugkarosserie 2 verbunden. Im Abstand A ist der Antennenverstärker 12 als aktiver Teil der aktiven Antennenanordnung 1 eingangsseitig an der Verstärkeranschlussstelle 1 1 mit einer insbesondere hochohmigen Eingangsimpedanz ZE 14 angeschlossen. 1 shows an active antenna arrangement 1 according to the invention in a body section 3 with the cut-out length L and the cut-out width B of an electrically conductive vehicle body 2. The dielectric plastic carrier 4 is introduced into the body cutout 3 and carries the planar antenna element 5, which fills the cutout up to the edge distance R. The antenna element 5 is connected to the vehicle body 2 at the measuring point 8. At a distance A, the antenna amplifier 12 is connected as an active part of the active antenna arrangement 1 on the input side to the amplifier connection point 1 1 with a particularly high-impedance input impedance ZE 14.
Fig.2: Aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung ähnlich wie in Figur 1 , jedoch mit Bildung des Masse-Anschlusses des Antennenelements 5 bei der Massestelle 8 an die Fahrzeugkarossehe 2 durch ein kapazitiv leitendes Element 15. Dieses ist durch eine kapazitiv wirksame und von der Fahrzeugkarosserie 2 isolierte Massefläche 16 gestaltet. FIG. 2: Active antenna arrangement 1 according to the invention, similar to FIG. 1, but with the ground terminal of the antenna element 5 being formed in the case of FIG Measuring point 8 to the Fahrzeugkarossehe 2 by a capacitively conductive element 15. This is designed by a capacitive effective and insulated from the vehicle body 2 ground surface 16.
Fig.3: Aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung ähnlich wie in Figur 2 jedoch mit einem weiteren Antennenverstärker 13 mit hochohmiger FIG. 3: Active antenna arrangement 1 according to the invention, similar to FIG. 2, but with a further antenna amplifier 13 with high-impedance
Eingangsimpedanz ZE 14 für Antennendiversity. Der Kunststoffträger 4 ist in Länge und Breite größer gewählt als der Karosserie-Ausschnitt (3) und auf der Input impedance ZE 14 for antenna diversity. The plastic carrier 4 is selected to be larger in length and width than the body cutout (3) and on the
Kunststofffolie (22) ist ein das Antennenelement (5) im Randabstand R - mit seinem inneren Rand im Wesentlichen kongruent zum Ausschnittrand (7) - umlaufender elektrisch leitender Rahmen (21 ) mit ausreichender Rahmenbreite RB und mit ausreichender Rahmenlänge RL gebildet. Der auf dem Kunststoffträger 4 das Antennenelement 5 im Randabstand R umlaufende elektrisch leitende Rahmen 21 ist durch die so entstandene Überdeckung mit der Fahrzeugkarosserie 2 kapazitiv verbunden. Plastic film (22) is an antenna element (5) at the edge distance R - formed with its inner edge substantially congruent to the cutting edge (7) - encircling electrically conductive frame (21) with sufficient frame width RB and with sufficient frame length RL. The on the plastic substrate 4, the antenna element 5 in the edge distance R encircling electrically conductive frame 21 is capacitively connected by the resulting coverage with the vehicle body 2.
Der weitere Antennenverstärker 13 ist in einem etwa gleichen Anschlussabstand A von der Massestelle 8, jedoch in Bezug auf letztere gespiegelt am Ausschnittrand 7 angebracht. Beide Antennenverstärker 12, 13 sind jeweils auf einer Leiterplatte 26 aufgebaut, auf welcher der Verstärker-Masseanschluss 19 über die elektrische Verbindung mit der Fahrzeugkarosserie 2 gestaltet ist.  The further antenna amplifier 13 is mounted in a roughly same connection distance A from the mating point 8, but mirrored with respect to the latter at the cutting edge 7. Both antenna amplifiers 12, 13 are each constructed on a printed circuit board 26, on which the amplifier ground terminal 19 is designed via the electrical connection with the vehicle body 2.
Fig.4: Aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung ähnlich wie in Figur 3 jedoch mit Herstellung der elektrisch niederohmigen Masseverbindung an der Massestelle 8 mithilfe der niederohmigen Eingangsimpedanz einer elektrischen Leitung 23. Der Anschlussabstands A ist durch die - entlang dem inneren Rand des Rahmens 21 als Masse geführte - unsymmetrische koplanare elektrische Leitung 23 zwischen der Massestelle 8 und dem Ort der Verstärkeranschlussstelle 1 1 überbrückt, welche auf den Kunststoffträger 4 gedruckt ist. Ein kapazitives FIG. 4: An active antenna arrangement 1 according to the invention similar to FIG. 3, however, with the low-resistance ground connection at the grounding point 8 being established by means of the low-impedance input impedance of an electrical line 23. The connection spacing A is represented by .sup.- along the inner edge of the frame 21 Ground guided - unbalanced coplanar electrical line 23 bridged between the mating point 8 and the location of the amplifier connection point 1 1, which is printed on the plastic substrate 4. A capacitive one
Blindelement 24 auf der Leiterplatte 26 bewirkt am Eingang der Leitung 23 einen niederohmigen Eingangs-Blindwiderstand, welche die Massestelle 8 mit dem Dummy element 24 on the circuit board 26 causes at the entrance of the line 23, a low-impedance input reactance, which the measuring point 8 with the
Rahmen 21 und somit über dessen Kapazität mit der Fahrzeugkarosserie 2 verbindet. Mit dem induktiven Blindelement 30 - z. B. auf den dielektrischen Frame 21 and thus connects via its capacity with the vehicle body 2. With the inductive dummy element 30 - z. B. on the dielectric
Kunststoffträger aufgedruckt - kann die Anbindung der Massestelle 8 z.B. im UKW- Frequenzbereich frequenzselektiv perfektioniert werden. Plastic carrier printed - can the connection of the measuring point 8 eg in the VHF Frequency range are frequency-perfect perfected.
Fig.5: a) Aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung ähnlich wie in Figur 4 mit Breitband-Antennenverstärkern 28 und 28a zum Beispiel jeweils für die Frequenzen des UKW-, DAB-, VHF-, TV- Rundfunks und für die Anwendung für FIG. 5: a) Active antenna arrangement 1 according to the invention similar to FIG. 4 with broadband antenna amplifiers 28 and 28a, for example for the frequencies of VHF, DAB, VHF, TV broadcasting and for the application for
Antennendiversity-Technologien. Für die Bildung einer zusätzlichen Antenne für den TV-Rundfunk ist das Antennenelement 5 an einem der langen Enden verkürzt und es ist eine auf den dielektrischen Kunststoffträger 4 aufgebrachte Monopolantenne 27 als leitende Struktur mit Fußpunktanschluss 17 zur Leiterplatte 26 gebildet, b) wie a), jedoch mit Einschnitt im Antennenelement 5 zur Gestaltung der geeignet niederohmigen Impedanz an der Massestelle 8 mit Hilfe der Leitung 23. Antenna diversity technology. For the formation of an additional antenna for the TV broadcasting, the antenna element 5 is shortened at one of the long ends and a monopole antenna 27 applied to the dielectric plastic carrier 4 is formed as a conductive structure with base connection 17 to the printed circuit board 26, b) as a), However, with an incision in the antenna element 5 for the design of the appropriate low-impedance to the mating point 8 by means of the line 23rd
Fig.6: Aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung ähnlich wie in Figur 5 jedoch für den Fall eines durch die Fahrzeugtechnik vorgegebenen Ortes der FIG. 6: Active antenna arrangement 1 according to the invention, similar to FIG. 5, but in the case of a location specified by the vehicle technology
Verstärkeranbringung 25, 25a und einer jeweils davon abweichenden - entlang des Ausschnittrands 7 um den Versetzungsabstand V versetzten - Verstärkeranschlussstelle 1 1 , 1 1 a am Antennenelement 5. Die Überbrückung des Versetzungsabstands V erfolgt jeweils durch eine kapazitätsarme unsymmetrische koplanare elektrische Leitung 23 entlang dem inneren Rand des elektrisch leitenden Rahmens 21 und unter dessen Nutzung als Masseleiter dieser elektrischen Leitung 23. Repeater attachment 25, 25a and a respective deviating - along the Ausschnittrands 7 offset by the dislocation distance V - amplifier connection point 1 1, 1 1 a at the antenna element 5. The bridging of the offset distance V takes place in each case by a low-capacitance unbalanced coplanar electrical line 23 along the inner edge the electrically conductive frame 21 and its use as a ground conductor of this electrical line 23rd
Für die Gestaltung einer weiteren Monopolantenne 27a für den TV-Rundfunk besitzt das Antennenelement 5 einen entsprechenden Flächenausschnitt 29 , innerhalb dessen die Monopolantenne 27a auf dem dielektrischen Kunststoffträger 4 als leitende Struktur aufgebracht ist. Der Fußpunktanschluss 28a der Monopolantenne 27a an den dazugehörigen TV-Antennenverstärker 28a ist auf der Leiterplatte 26 gestaltet. For the design of a further monopole antenna 27a for TV broadcasting, the antenna element 5 has a corresponding area cutout 29, within which the monopole antenna 27a is applied to the dielectric plastic carrier 4 as a conductive structure. The base terminal 28a of the monopole antenna 27a to the associated TV antenna amplifier 28a is formed on the circuit board 26.
Fig.7: Beispielhafte Beschreibung der Eingangs-Schaltung eines Fig. 7: Exemplary description of the input circuit of a
Antennenverstärkers 12 mit hochohmiger Eingangsimpedanz ZE 14 am Verstärker- Eingangsanschluss 18 als aktiver Teil einer aktiven Antennenanordnung 1 . Beispiele einer Eingangsschaltungen mit einem verstärkenden aktiven Dreipol - auch als möglicher Bestandteil einer integrierten Halbleiterschaltung (IC) - bestehend aus einem hochohmigen Steueranschluss G (Gate, Basis) einem Quellenanschluss S (Source, Emitter) und einem Senkenanschluss S (Drain, Kollektor). Antenna amplifier 12 with high-impedance input impedance ZE 14 at the amplifier input terminal 18 as an active part of an active antenna arrangement. 1 Examples of input circuits with a reinforcing active three-pole - also as a possible component of a semiconductor integrated circuit (IC) - consisting of a high-impedance control terminal G (gate, base) a source terminal S (Source, emitter) and a drain terminal S (drain, collector).
a) mit Auskopplung der Signale am Senkenanschluss (gestrichelter Pfeil) zur weiterführenden Verstärkerschaltung und mit einer Gegenkopplungs- Impedanz GK zur Linearisierung. b) mit Auskopplung der Signale (gestrichelter Pfeil) am Quellenanschluss zur weiterführenden Verstärkerschaltung und mit einer Gegenkopplungs- Impedanz GK - dargestellt durch die Eingangsimpedanz der weiterführenden Verstärkerschaltung - zur Linearisierung. a) with decoupling of the signals at the drain terminal (dashed arrow) to the secondary amplifier circuit and with a negative feedback impedance GK for linearization. b) with coupling of the signals (dashed arrow) at the source terminal to the secondary amplifier circuit and with a negative feedback impedance GK - represented by the input impedance of the secondary amplifier circuit - for linearization.
Bei Personenkraftwagen mit den üblichen Abmessungen können Karosserie- Ausschnitte 3 in der Weise gewählt werden, dass zum Beispiel die Ausschnittlänge L > 70 cm, die Ausschnittbreite B > 15 cm und der Randabstand R > 2cm gewählt sind und der Antennenverstärker 12 in einem Anschlussabstand A > 20cm längs des Ausschnittrands 7 entfernt von der Massestelle 8 angebracht ist. Andererseits können konstruktive fahrzeugtechnische Vorgaben bedingen, dass zumindest einige der angegebenen Abmessungen nicht wesentlich größer als oben angegeben gewählt werden können. Die mit einer Antenne in einem Ausschnitt der vorgegebenen Art verbundene Strahlung ist bei Ausschnittlängen L merklich unter der Halbwellen- resonanz wesentlich durch die Ströme am Ausschnittrand 7 bestimmt. Im Frequenzbereich des UKW-Rundfunks wird deshalb aufgrund der zu kleinen Ausschnittlänge L die Eigenresonanz des Karosserie-Ausschnitts nicht erreicht. Ein mit einer aktiven Antennenanordnung 1 erreichbarer Vorteil ergibt sich aus dem in der Frequenz breit- bandigen Zusammenwirken der an der Verstärkeranschlussstelle 1 1 vorliegenden Antennenimpedanz ZA mit dem dort angeschlossenen Antennenverstärker 12, insbesondere wenn dieser eine hochohmige Eingangsimpedanz ZE 14 besitzt. Die hochohmige Eingangsimpedanz ZE 14 beschreibt hierbei den Betrag der Eingangsimpedanz ZE, welcher sich aus deren Blind- und Wirkkomponente ergibt und für eine erhöhte Bandbreite im Rahmen der vorliegenden Erfindung groß gewählt werden kann, wobei dem Verhältnis von Wirk-zu Blindanteil keine wesentliche Bedeutung zukommt. Der mit dieser Variante der Erfindung erzielbare Vorteil der größeren Frequenzbandbreite unter Anwendung eines Antennenverstärker 12 mit hochohmiger Eingangsimpedanz ZE 14 gegenüber der Anwendung eines Antennenverstärker 12 mit standardisiertem, reellem Eingangswiderstand von Z0=50Ohm zeigt sich bereits bei einer hochohmigen Eingangsimpedanz ZE 14 von ZE > 150 Ohm. Besonders große Frequenzbandbreiten lassen sich z. B. jedoch mit einer im Wesentlichen kapazitiv hochohmigen Eingangsimpedanz ZE 14 des Antennenverstärkers 12 erzielen. Vorteilhaft große Frequenzbandbreiten lassen sich erfindungsgemäß im Zusammenwirken mit dem Antennenverstärker 12 auch durch Abstimmung der oben angegebenen Abmessungen und insbesondere auch durch Wahl eines geeigneten Anschlussabstands A erzielen. Der Wahl des Anschlussabstands A zwischen der Verstärkeranschlussstelle 1 1 und der Massestelle 8, an welcher das Antennenelement 5 an die Fahrzeugkarosserie 2 über die kurze Überbrückung 10 durch den Masseleiter 9 elektrisch angebunden ist, kommt in Bezug auf das Frequenzverhalten der Antennenimpedanz ZA eine Bedeutung zu. Dabei lässt sich erreichen, dass der Blindanteil der Antennenimpedanz ZA sich über das gesamte UKW-Frequenzband nahezu wie eine von der Frequenz unabhängige Induktivität verhält und der Realteil - und daraus resultierend - die Erregung der Antenne, repräsentiert durch deren effektive Höhe, weitgehend frequenzunabhängig ist. Mit der vorliegenden Erfindung ist der besondere Vorteil verbunden, dass an dem Zusammenwirken der Antennenimpedanz ZA mit der hinreichend hochohmigen Eingangsimpedanz ZE 14 - in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung, repräsentiert z.B. durch eine entsprechend kleine Kapazität am Eingang des Antennenverstärkers 12 - die Frequenzabhängigkeit des Blindanteils der Antennenimpedanz ZA praktisch keine Wirkung auf das Empfangsverhalten der aktiven Antennenanordnung 1 hat. Hieraus ergibt sich der Vorteil der besonderen Frequenzbandbreite der aktiven Antennenanordnung 1 im Karosserie-Ausschnitt 3, auch wenn dieser Ausschnitt bei einer niedrigeren als seiner Eigenresonanzfrequenz betrieben ist. Mit den im Fahrzeugbau üblichen Antennenverstärkern mit deren Eingangsimpedanz von Z0=50 Ohm lassen sich diese Vorteile auch, jedoch mit etwas verringerter Bandbreite erreichen. In passenger cars with the usual dimensions body cutouts 3 can be selected in such a way that, for example, the cut length L> 70 cm, the cut width B> 15 cm and the edge distance R> 2cm are selected and the antenna amplifier 12 at a connection distance A> 20cm along the cutting edge 7 away from the measuring point 8 is attached. On the other hand, structural vehicle specifications may require that at least some of the specified dimensions can not be chosen to be significantly greater than stated above. The radiation associated with an antenna in a section of the predetermined type is significantly determined by the currents at the cut-out edge 7 at cut-out lengths L markedly below the half-wave resonance. In the frequency range of VHF broadcasting, therefore, the natural resonance of the body detail is not achieved due to the too small clip length L. An advantage achievable with an active antenna arrangement 1 results from the frequency-band-wide interaction of the antenna impedance ZA present at the amplifier connection point 11 with the antenna amplifier 12 connected there, in particular if the latter has a high-impedance input impedance ZE14. In this case, the high-impedance input impedance ZE 14 describes the magnitude of the input impedance ZE, which results from its reactive component and effective component, and can be selected to be large for an increased bandwidth in the context of the present invention, whereby the ratio of active component to reactive component does not play a significant role. The achievable with this variant of the invention advantage of the greater frequency bandwidth using an antenna amplifier 12 with high impedance input impedance ZE 14 compared to the application of an antenna amplifier 12 with standardized, real input resistance of Z0 = 50Ohm already shows a high impedance input impedance ZE 14 of ZE> 150 ohms , Especially large frequency bandwidths can be z. B., however, achieve with a substantially capacitive high impedance input impedance ZE 14 of the antenna amplifier 12. Advantageously, large frequency bandwidths can be achieved according to the invention in cooperation with the antenna amplifier 12 also by tuning the dimensions given above and in particular by choosing a suitable connection distance A. The choice of the connection distance A between the amplifier connection point 1 1 and the mating point 8, to which the antenna element 5 is electrically connected to the vehicle body 2 via the short bridge 10 through the ground conductor 9, in relation to the frequency response of the antenna impedance ZA is important. In this case, it can be achieved that the reactive component of the antenna impedance ZA behaves almost like a frequency-independent inductance over the entire VHF frequency band and the real part - and consequently the excitation of the antenna, represented by its effective height, is largely frequency-independent. The present invention has the particular advantage that the interaction of the antenna impedance ZA with the sufficiently high-impedance input impedance ZE 14 -in a particularly advantageous embodiment, represented for example by a correspondingly small capacitance at the input of the antenna amplifier 12 -the frequency dependence of the reactive component of the antenna impedance ZA has practically no effect on the reception behavior of the active antenna arrangement 1. This results in the advantage of the particular frequency bandwidth of the active antenna arrangement 1 in the body section 3, even if this section is operated at a lower than its natural resonance frequency. With the antenna amplifiers customary in vehicle construction with their input impedance of Z0 = 50 ohms, these advantages can also be achieved, but with a somewhat reduced bandwidth.
Figur 1 zeigt eine aktive Antennenanordnung 1 in der Grundform der Erfindung. Für die Bildung einer in die elektrisch leitende Fahrzeughaut integrierten aktiven Antennenanordnung 1 bietet sich bei Personenwagen fahrzeugtechnisch vor allem ein Karosserie-Ausschnitt 3 im Bereich des Daches bzw. des Kofferraumdeckels an. Der Karosserie-Ausschnitt 3 in der Fahrzeugkarosserie 2 ist mit einem dielektrischen Kunststoffträger 4 als Träger elektrisch leitender Strukturen ausgekleidet. Dieser kann den Karosserie-Ausschnitt 3 ausfüllen oder über den Ausschnittrand 7 hinausgehend überdecken. Der Träger 4 kann somit äußerst vorteilhaft zum Beispiel durch eine leitend beschichtete Kunststofffolie, aber auch durch eine Leiterplatte oder gegebenenfalls sogar als elektrisch leitend beschichtete Glasscheibe gestaltet sein. Die aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung ist als aktive Antenne konzipiert. Ihre Funktion ist maßgeblich durch das Zusammenwirken des passiven Antennenteils - umfassend das Antennenelement 5, welches an der Massestelle 8 über eine kurze Überbrückung 10 durch einen Masseleiter 9 mit der Fahrzeugkarosserie 2 elektrisch verbunden ist und die kurze Überbrückung 10 an der Verstärkeranschlussstelle 1 1 - mit dem daran angeschlossen Antennenverstärker 12 als aktiven Antennenteil bestimmt. Die Antennenimpedanz ZA des passiven Antennenteils bildet sich in der Hauptsache aus den Abmessungen des Karosserie-Ausschnitts 3 mit der Ausschnittlänge L quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs, der Ausschnittbreite B längs der Fahrtrichtung, den Abmessungen des flächenhaft elektrisch leitenden Antennenelements 5, welches mit seiner Berandung 6 bis auf einen Randabstand R an den Ausschnittrand 7 heranreicht, dem Randabstand R selbst und vor allem auch aus dem Anschlussabstand A zwischen der Massestelle 8 und der Verstärkeranschlussstelle 1 1 bei hinreichender Induktionsfreiheit des Masseleiters 9 zur Herstellung der Masseverbindung an die Fahrzeugkarosserie 2 an der Massestelle 8. Für eine besonders hohe Breitbandigkeit der aktiven Antennenanordnung 1 ist das Vorhandensein eines breitbandigen Antennenverstärkers 12 mit einer hochohmigen Eingangsimpedanz vorteilhaft. Hieraus ergibt sich im Zusammenwirken der Antennenimpedanz ZA mit dieser hochohmigen Eingangsimpedanz ZE 14 die äußerst vorteilhafte Möglichkeit, den Empfangs-Frequenzbereich zu höheren Frequenzen hin auszuweiten und z. B. den Empfang des DAB-Rundfunks im VHF-Frequenzbereich und darüber hinaus des TV-Rundfunks im UHF-Frequenzbereich zu ermöglichen. Antennenverstärker 12 mit hochohmiger Eingangsimpedanz ZE 14 und großer Frequenzbandbreite, wie sie in der vorliegenden Erfindung beispielhaft vorgesehen sind, sind zum Beispiel bekannt aus der DE101 14 769 B4. Diese Technologie erlaubt es z.B., die Eingangskapazität von < 5pF für solche Antennenverstärker 12 zu realisieren. FIG. 1 shows an active antenna arrangement 1 in the basic form of the invention. For the formation of an active antenna arrangement 1 integrated into the electrically conductive vehicle skin, in the case of passenger vehicles it is primarily a body cut-out 3 in the region of the roof or of the boot lid that is suitable for vehicle technology. The body cutout 3 in the vehicle body 2 is lined with a dielectric plastic carrier 4 as a carrier of electrically conductive structures. This can fill the body neckline 3 or cover over the cutting edge 7 beyond. The carrier 4 can thus be extremely advantageous, for example by a conductive coated plastic film, but also be designed by a printed circuit board or possibly even as electrically conductive coated glass. The active antenna arrangement 1 according to the invention is designed as an active antenna. Their function is determined by the interaction of the passive antenna part - comprising the antenna element 5, which is electrically connected to the ground station 8 via a short bridge 10 through a ground conductor 9 with the vehicle body 2 and the short bridge 10 at the amplifier connection point 1 1 - Connected thereto antenna amplifier 12 is determined as the active antenna part. The antenna impedance ZA of the passive antenna part is formed mainly by the dimensions of the body section 3 with the cutout length L transverse to the direction of travel of the vehicle, the cut width B along the direction of travel, the dimensions of the surface electrically conductive antenna element 5, which with its boundary. 6 up to an edge distance R to the cutting edge 7, the edge distance R itself and above all from the connection distance A between the mating point 8 and the amplifier connection point 1 1 with sufficient freedom of induction of the ground conductor 9 for establishing the ground connection to the vehicle body 2 at the mooring. 8 For a particularly high bandwidth of the active antenna arrangement 1, the presence of a broadband antenna amplifier 12 with a high-impedance input impedance is advantageous. This results in the interaction of the antenna impedance ZA with this high-impedance input impedance ZE 14, the extremely advantageous possibility to expand the receiving frequency range towards higher frequencies and z. B. to allow the reception of DAB broadcasting in the VHF frequency range and beyond the TV broadcasting in the UHF frequency range. Antenna amplifier 12 with high impedance input impedance ZE 14 and large frequency bandwidth, as provided by way of example in the present invention, are known for example from DE101 14 769 B4. This technology allows eg to realize the input capacitance of <5pF for such antenna amplifiers 12.
Der Eingangswiderstand der in der Fahrzeugtechnik üblichen Antennenverstärker ist in der Regel an den genormten Wellenwiderstand von Z0 = 50 Ohm der im Fahrzeug verwendeten Antennenleitungen angepasst. Mit solchen herkömmlichen Antennenverstärkern lässt sich die mit der Erfindung vorliegende Aufgabe der breitbandigen Abdeckung einer Vielzahl von Rundfunkdienste nicht immer zufriedenstellend errei- chen. Die Eigenschaft der hochohmig Eingangsimpedanz ZE 14 kann bei Antennenverstärkern 12 durch eine Eingangsschaltung erreicht werden, wie sie beispielhaft in den Figuren 7a bzw. 7b skizziert ist. Zur Erreichung einer möglichst kleinen Eingangskapazität ist der Verstärker-Eingangsanschluss 18 möglichst kapazitätsarm mit der Verstärker Anschlussstelle 1 1 verbunden. Hierzu ist im Antennenverstärker 12 eingangsseitig ein verstärkendes Element mit hochohmigem Steueranschluss 31 - umfassend einen Steueranschluss G (Feldeffekttransistoren=Gate, Basis), einen Quellenanschluss S (Feldeffekttransistoren=Source, Bipolartransistor=Emitter) und einen Senkenanschluss D (Feldeffekttransistoren=Drain, Bipolartransistor=Kollektor) - vorhanden und sein Steueranschluss G ist zur Erreichung der hochohmigen Eingangsimpedanz ZE 14 mit dem Verstärker-Eingangsanschluss 18 verbunden. Besonders hohe Eingangsimpedanzen ZE 14 können mit verstärkenden Elementen vom Charakter eines Feldeffekttransistors (FET) erreicht werden. Mit Feldeffekttransistoren in Gallium-Arsenid-Technologien ist eine kleine Eingangskapazität von bis zu 0,2pF erreichbar. Auch mit Bipolartransistoren als verstärkendes Element mit hochohmigem Steueranschluss 31 können hochohmige Eingangsimpedanzen ZE 14 mit ZE > 10*Z0 = 600 Ohm im UKW-Frequenzbereich und Frequenzen darüber erreicht werden. The input resistance of the usual in vehicle antenna amplifier is usually adapted to the standard impedance of Z0 = 50 ohms of the antenna cables used in the vehicle. With such conventional antenna amplifiers, the object of the invention of broadband coverage of a large number of broadcasting services can not always be achieved satisfactorily. chen. The characteristic of the high-impedance input impedance ZE 14 can be achieved in the case of antenna amplifiers 12 by an input circuit, as is outlined by way of example in FIGS. 7 a and 7 b. To achieve the smallest possible input capacitance, the amplifier input terminal 18 is connected as low as possible to the amplifier connection point 1 1. For this purpose, in the antenna amplifier 12 on the input side, a reinforcing element with high-impedance control terminal 31 - comprising a control terminal G (field effect transistors = gate, base), a source terminal S (field effect transistors = source, bipolar transistor = emitter) and a drain terminal D (field effect transistors = drain, bipolar transistor = collector ) and its control terminal G is connected to the amplifier input terminal 18 to achieve the high impedance input impedance ZE14. Particularly high input impedances ZE 14 can be achieved with amplifying elements of the character of a field effect transistor (FET). With field effect transistors in gallium arsenide technologies, a small input capacitance of up to 0.2pF can be achieved. Even with bipolar transistors as a reinforcing element with high-impedance control terminal 31 high impedance input impedance ZE 14 with ZE> 10 * Z0 = 600 ohms in the FM frequency range and frequencies can be achieved.
Die Weiterführung des Empfangssignals im Antennenverstärker 12 nach der Eingangsstufe ist gestrichelt angedeutet. Zur Verbesserung der bei Breitbandigkeit des Antennenverstärkers 12 häufig geforderten Linearität ist beispielhaft eine Gegenkopplung GK vorgesehen, welche in Figur 7a im Source- Zweig als linearer Widerstand GK und in Figur 7a als hochohmige Eingangsimpedanz GK der weiterführenden Verstärkerschaltung dargestellt ist. Die Gegenkopplung GK im Source-Zweig unterstützt zusätzlich in vorteilhafter Weise die Hochohmigkeit der in dieser Ausführung überwiegend kapazitven Eingangsimpedanz ZE 14 des Antennenverstärkers 12. Der Frequenzgang des Antennenverstärker 18 zwischen dem Verstärker- Eingangsanschluss 18 und dem Verstärker-Ausgang 20 kann mit modernen Halbleiterverstärkern bis zu hohen Frequenzen eben gestaltet werden. Für die kostengünstige Massenherstellung sind integrierte elektronische Schaltungen IC für solche Verstärkerschaltungen in hohem Maße geeignet. Bei Frequenzen unterhalb des UKW-Frequenzbereichs, wie zum Beispiel dem AMund KW- Frequenz-Bereich (LMK) kann - wie in Figur 2 dargestellt - das Antennenelement 5 als kapazitives Empfangselement wirken. Zur Ermöglichung des Empfangs dieser Rundfunkdienste wird vorzugsweise die elektrische Verbindung zwischen der Massestelle 8 durch ein kapazitiv leitendes Element 15 mit möglichst kleiner, jedoch für den UKW-Frequenzbereich hinreichend großer Kapazität ersetzt. Dieses Element kann vorteilhaft durch eine von der Fahrzeugkarosserie 2 isolierte kapazitiv wirksame Massefläche 16 realisiert sein. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine oft kompliziert herzustellende galvanische Verbindung des Masseleiters 9 mit der Fahrzeugkarosserie 2 entfallen. Die Masse des Antennenverstärkers 12 ist über seine Leiterplatte 26 bezogen, welche ihrerseits elektrisch mit der Fahrzeugkarosserie 2 bezüglich der Masse verbunden ist. The continuation of the received signal in the antenna amplifier 12 after the input stage is indicated by dashed lines. To improve the linearity of the antenna amplifier 12 often required linearity, for example, a negative feedback GK is provided, which is shown in Figure 7a in the source branch as a linear resistor GK and in Figure 7a as a high-impedance input impedance GK of the secondary amplifier circuit. The negative feedback GK in the source branch additionally advantageously supports the high impedance of the predominantly capacitive input impedance ZE14 of the antenna amplifier 12. The frequency response of the antenna amplifier 18 between the amplifier input terminal 18 and the amplifier output 20 can be up to high frequencies are designed just. For cost-effective mass production, integrated electronic circuits IC are highly suitable for such amplifier circuits. At frequencies below the FM frequency range, such as the AM and KW frequency range (LMK) can - as shown in Figure 2 - the antenna element 5 act as a capacitive receiving element. In order to enable the reception of these broadcasting services, the electrical connection between the measuring point 8 is preferably replaced by a capacitively conducting element 15 with as small a capacitance as possible, but sufficient for the VHF frequency range. This element can advantageously be realized by a capacitive ground plane 16 isolated from the vehicle body 2. In this way, advantageously a often complicated to be produced galvanic connection of the ground conductor 9 with the vehicle body 2 omitted. The mass of the antenna amplifier 12 is based on its printed circuit board 26, which in turn is electrically connected to the vehicle body 2 with respect to the ground.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der dielektrische Kunststoffträger 4 in Figur 3 in seinen Abmessungen größer gewählt als der Karosserie- Ausschnitt 3, den dieser überdeckt. Zur Gestaltung einer hochfrequenztechnisch wirksamen Massefläche ist auf dem Kunststoffträger 4 das Antennenelement 5 im Randabstand R mit einem umlaufenden elektrisch leitenden Rahmen 21 mit hinreichender Breite versehen. Dieser ist aufgrund der Überdeckung des Karosserie- Ausschnitts 3 mit der Fahrzeugkarosserie 2 über die isolierende Eigenschaft des dielektrischen Kunststoffträgers 4 kapazitiv verbunden. Die innere Berandung 6 dieses Rahmens 21 ist somit zur Nutzung der gesamten Größe des Karosserie-Ausschnitts 3 zu diesem nahezu kongruent gestaltet. Der Rahmen 21 bietet die Möglichkeit der Gestaltung der hochfrequenztechnisch wirksamen Masseverbindung zur elektrisch leitenden Fahrzeugkarosserie 2 sowohl für alle Antennenverstärker 12, 13 als auch für die Massestelle 8 durch den Masseleiter 9 ohne fahrzeugtechnisch unerwünschte galvanische Verbindung zur Fahrzeugkarosserie 2. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der dielektrischen Kunststoffträger 4 als elektrisch leitend bedruckbare Kunststofffolie oder als Leiterplatte ausgeführt, auf welcher das Antennenelement 5, der elektrisch leitende Rahmen 21 sowie die kurzen Überbrückungen 10 des Randabstands R und auch gegebenenfalls die Leiterstrukturen der Leiterplatte 26 für den Antennenverstärker 12 zusammenhängend aufgedruckt sind. In diesem Fall kann auch die kapazitiv wirksame Massefläche 16 entfallen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die aktive Antennenanordnung 1 in Figur 3 mit einem weiteren Antennenverstärker 13 mit insbesondere hochohmiger Eingangsimpedanz ZE 14 für Antennendiversity ausgestaltet. Die Effizienz von Antennendiversity-Systemen ist maßgeblich durch den Wert der Dekorrelation der Empfangssignale an den beiden Verstärker- Ausgängen 20 der beiden Antennenverstärker 13 gegeben. Hierzu wird angestrebt, dass sich insbesondere die Phasen der an den Verstärker-Ausgängen 20 In an advantageous embodiment of the invention, the dielectric plastic carrier 4 in Figure 3 is chosen to be larger in size than the body cutout 3, this covers. To design a high frequency effective ground surface is provided on the plastic support 4, the antenna element 5 at the edge distance R with a circumferential electrically conductive frame 21 with sufficient width. This is due to the overlap of the body section 3 with the vehicle body 2 on the insulating property of the dielectric plastic carrier 4 capacitively connected. The inner boundary 6 of this frame 21 is thus designed to use the entire size of the body section 3 to this almost congruent. The frame 21 offers the possibility of designing the high-frequency effective ground connection to the electrically conductive vehicle body 2 both for all antenna amplifier 12, 13 as well as for the Massestelle 8 by the ground conductor 9 without vehicle technology undesirable galvanic connection to the vehicle body 2. In a particularly advantageous embodiment of the invention the dielectric plastic carrier 4 is designed as an electrically conductive printable plastic film or printed circuit board on which the antenna element 5, the electrically conductive frame 21 and the short bridges 10 of the edge distance R and also possibly the conductor structures of the circuit board 26 are printed for the antenna amplifier 12 contiguous. In this case, the capacitive ground plane 16 can be omitted. In a further advantageous embodiment of the invention, the active antenna arrangement 1 in FIG. 3 is designed with a further antenna amplifier 13 with, in particular, high-impedance input impedance ZE 14 for antenna diversity. The efficiency of antenna diversity systems is largely determined by the value of the decorrelation of the received signals at the two amplifier outputs 20 of the two antenna amplifiers 13. For this purpose, it is desirable that, in particular, the phases of the amplifier outputs 20
vorliegenden Richtdiagramme deutlich unterscheiden. Dies wird in der vorliegenden aktiven Antennenanordnung 1 auf vorteilhafte Weise dadurch erreicht, dass der weitere Antennenverstärker 13 in etwa gleichem Anschlussabstand A von der Massestelle 8, jedoch in Bezug auf den ersten Antennenverstärker 12 an der Massestelle 8 gespiegelt am Ausschnittrand 7 angebracht ist. Diese Anordnung der beiden Antennenverstärker 12, 13 ermöglicht aufgrund hinreichend dekorrelierte Empfangssignale die Anwendung von Antennen-Diversity-Anordnungen für den UKW-, DAB-, und den TV-Rundfunk. Beide Antennenverstärker 12, 13 sind im Beispiel der Figur 3 jeweils auf einer Leiterplatte 26 aufgebaut, durch welche der Verstärker-Masseanschluss 19 durch leitende Verbindung mit dem elektrisch leitenden Rahmen 21 und dessen kapazitive Verbindung zur Fahrzeugkarosserie 2 gegeben ist. Die Belastung einer Verstärkeranschlussstelle 1 1 , mit einer Distinguish clearly the present directional diagrams. This is advantageously achieved in the present active antenna arrangement 1 in that the further antenna amplifier 13 is mounted at approximately the same connection distance A from the measuring point 8, but mirrored with respect to the first antenna amplifier 12 at the measuring point 8 at the cutting edge 7. This arrangement of the two antenna amplifiers 12, 13 allows due to sufficiently decorrelated received signals, the application of antenna diversity arrangements for the VHF, DAB, and the TV broadcasting. Both antenna amplifiers 12, 13 are each constructed in the example of FIG. 3 on a printed circuit board 26, through which the amplifier ground terminal 19 is provided by conductive connection to the electrically conductive frame 21 and its capacitive connection to the vehicle body 2. The load of an amplifier connection point 1 1, with a
hochohmigen Eingangsimpedanz ZE 14 ist bei hinreichender Ausprägung dieser Hochohmigkeit ohne praktischen Einfluss auf die Empfangssignale an der anderen Verstärkeranschlussstelle 1 1 a. Diese gegenseitige Entkopplung der high-impedance input impedance ZE 14 is at sufficient severity of this high impedance without practical effect on the received signals at the other amplifier connection point 1 1 a. This mutual decoupling of the
Empfangssignale an den beiden Verstärkeranschlussstellen 1 1 , 1 1 a qualifiziert die aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung in hohem Maße für den Anschluss von unterschiedlichsten Antennen-Diversity-Systemen an den beiden Verstärker- Ausgängen 20. Receiving signals at the two amplifier connection points 1 1, 1 1 a qualifies the active antenna arrangement 1 according to the invention to a great extent for the connection of different antenna diversity systems at the two amplifier outputs 20.
Für die Gestaltung der aktiven Antennenanordnung 1 für Frequenzen oberhalb des UKW-Frequenzbereichs, zum Beispiel für DABT-VHF und TV, kann es notwendig sein, wie in Figur 4 dargestellt, zwischen der Massestelle 8 am Antennenelement 5 und dem benachbarten elektrisch leitenden Rahmen 21 in den Frequenzbereichen der Rundfunkbänder unterschiedliche niedrige Blindwiderstände zur Verfügung zu stellen. Hierfür wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Impedanz eines For the design of the active antenna arrangement 1 for frequencies above the VHF frequency range, for example for DABT-VHF and TV, it may be necessary, as shown in Figure 4, between the ground 8 at the antenna element 5 and the adjacent electrically conductive frame 21 in To provide the frequency ranges of the radio bands different low reactances. For this purpose, the invention proposes the impedance of a
Blindelements 24 am Ort der Verstärker-Anschlussstelle 1 1 mithilfe einer Leitungstransformation in einen derartig geeigneten frequenzabhängigen Blindwiderstand am Ort der Massestelle 8 zu erzielen. Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass entlang dem Innenrand des elektrisch leitenden Rahmens 21 und vorzugsweise unter dessen Einbeziehung als Masseleiter zur Überbrückung des Anschlussabstands A eine unsymmetrische koplanare elektrische Leitung 23 zwischen der Massestelle 8 und dem Ort der Verstärkeranschlussstelle 1 1 auf den Kunststoffträger 4 gedruckt ist und die elektrische Leitung 23 an dieser Stelle mit einem Blindelement 24 in der Weise abgeschlossen ist, dass am anderen Ende der Leitung 23 ein niedriger Blindwiderstand zur hochfrequenzmäßigen Verbindung des Antennenelements 5 über den Masseleiter 9 mit dem elektrisch leitenden Rahmen 21 und somit dem Ausschnittrand 7 gegeben ist. Hierbei kann es zum Beispiel vorteilhaft sein, am der Ort der Verstärkeranbringung 25 eine am elektrisch leitenden Rahmen 21 befestigte Leiterplatte 26 als Träger des Antennenverstärkers 12 und des Blindelements 24 bzw. der aus mehreren Blindelementen bestehenden Schaltung vorzusehen. Blindelements 24 at the location of the amplifier connection point 1 1 using a To achieve line transformation in such a suitable frequency-dependent reactance at the location of the measurement point 8. For this purpose, the invention proposes that along the inner edge of the electrically conductive frame 21 and preferably with its inclusion as a ground conductor for bridging the connection distance A an unbalanced coplanar electrical line 23 between the mating point 8 and the location of the amplifier connection point 1 1 is printed on the plastic substrate 4 and the electrical line 23 is terminated at this point with a dummy element 24 in such a way that at the other end of the line 23, a low reactance for high-frequency connection of the antenna element 5 via the ground conductor 9 with the electrically conductive frame 21 and thus the cutting edge 7 is given , In this case, it may be advantageous, for example, to provide at the location of the amplifier attachment 25 a printed circuit board 26 fastened to the electrically conductive frame 21 as a carrier for the antenna amplifier 12 and the dummy element 24 or the circuit comprising a plurality of dummy elements.
Zur Gestaltung einer weiteren Antenne für den TV-Rundfunk kann es - wie in Figur 5a dargestellt - vorteilhaft sein, dass das Antennenelement 5 an einem der langen Enden verkürzt ist und, dass in der verbleibenden Fläche eine von dem To design a further antenna for the TV broadcasting it may be advantageous, as shown in FIG. 5a, that the antenna element 5 is shortened at one of the long ends and that in the remaining area one of the
Antennenelement 5 getrennte, flächig auf den dielektrischen Träger 4 Antenna element 5 separate, flat on the dielectric support 4th
aufgebrachte Monopolantenne 27 mit daran angeschlossenem Antennenverstärker 28b für den TV-Rundfunk, als leitende Struktur gebildet ist, deren Fußpunkt- anschluss 17 und deren TV-Antennenverstärker 28b auf der Leiterplatte 26 gestaltet sind. mounted monopole antenna 27 with an antenna amplifier 28b for TV broadcasting connected thereto, is formed as a conductive structure whose base connection 17 and its TV antenna amplifier 28b are designed on the printed circuit board 26.
Figur 5b zeigt die Anordnung wie in Figur 5a, jedoch mit Herstellung der FIG. 5b shows the arrangement as in FIG. 5a, but with the production of the
niederohmigen Verbindung mit der Fahrzeugkarosserie 2 an der Massestelle 8. Diese Verbindung erfolgt durch eine Serienresonanz im UKW-Frequenzbereich, gebildet aus den induktiven Eigenschaften der elektrischen Leitung 23 im This connection is made by a series resonance in the VHF frequency range, formed from the inductive properties of the electrical line 23 in the
Zusammenwirken mit den kapazitiven Eigenschaften des Blindelements 24. Hierbei ist es für den Empfang im Frequenzbereich des LMK- Rundfunks vorteilhaft, die Kapazität zwischen der Massestelle 8 und der Fahrzeugkarosserie 2 durch diese Verbindung möglichst klein zu gestalten. Zur Erhöhung der induktiven Eigenschaften der elektrischen Leitung 23 ist es vorteilhaft, die Leitung mäanderförmig entlang dem elektrisch leitenden Rahmen 21 zu führen (nicht dargestellt). In Figur 6 ist eine weitere Monopolantenne 27a für den TV-Rundfunk in der Weise gestaltet, dass das Antennenelement 5 einen entsprechenden Flächenausschnitt 29 besitzt, innerhalb dessen die Monopolantenne 27a auf dem dielektrischen Kunststoffträger 4 als leitende Struktur aufgebracht ist. Deren Fußpunktanschluss 17b und der dazugehörige gesonderte TV-Antennenverstärker 28a sind auf der Leiterplatte 26 aufgebaut. Cooperation with the capacitive properties of the Blindelements 24. Here, it is advantageous for the reception in the frequency range of the LMK broadcast to make the capacity between the mating point 8 and the vehicle body 2 through this connection as small as possible. To increase the inductive properties of the electrical line 23, it is advantageous to meander the line along the electrically conductive frame 21 (not shown). In FIG. 6, a further monopole antenna 27a for TV broadcasting is designed in such a way that the antenna element 5 has a corresponding area cutout 29, within which the monopole antenna 27a is applied to the dielectric plastic carrier 4 as a conductive structure. Its base terminal 17b and the associated separate TV antenna amplifier 28a are constructed on the circuit board 26.
Vielfach ist aus fahrzeugtechnischen Gründen der Ort für die Anbringung der Antennenverstärker 12, 13, 28a, 28b am Fahrzeug vorgegeben. In many cases, for vehicle technical reasons, the location for mounting the antenna amplifiers 12, 13, 28a, 28b on the vehicle is predetermined.
Figur.6 zeigt in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, dass bei Figure 6 shows in an advantageous embodiment of the invention that at
fahrzeugtechnisch bedingtem Ort der Verstärkeranbringung 25, 25a der vehicle technical location of the amplifier attachment 25, 25 a of
Versetzungsabstand V, um welchen die Verstärker- Anschlussstelle 1 1 , 1 1 a am Antennenelement 5 längs des Ausschnittrandes 7 versetzt ist, jeweils mithilfe einer unsymmetrischen koplanaren elektrischen Leitung 23 entlang dem elektrisch leitenden Rahmen 21 überbrückt ist. Somit ist das Empfangssignal jeweils an der Verstärkeranschlussstelle 1 1 , 1 1 a des Antennenelements 5 am Eingang der betreffenden elektrischen Leitung 23 abgegriffen und am anderen Ende der Leitung 23 jeweils dem Antennenverstärker 12, 13, 28, 28b am Verstärker- Eingangsanschluss 18 zugeführt. Offset distance V, by which the amplifier connection point 1 1, 1 1 a is offset on the antenna element 5 along the cutting edge 7, is bridged in each case by means of an asymmetrical coplanar electrical line 23 along the electrically conductive frame 21. Thus, the received signal is tapped in each case at the amplifier connection point 1 1, 1 1 a of the antenna element 5 at the input of the relevant electrical line 23 and at the other end of the line 23 respectively to the antenna amplifier 12, 13, 28, 28b supplied to the amplifier input terminal 18.
Liste der Bezeichnungen List of terms
Antennenanordnung 1 Antenna arrangement 1
Fahrzeugkarosserie 2  Vehicle body 2
Karosserie-Ausschnitt 3  Body neckline 3
dielektrischen Kunststoffträger 4 dielectric plastic carrier 4
Antennenelement 5  Antenna element 5
Berandung 6  Boundary 6
Ausschnittrand 7  Cutting edge 7
Massestelle 8  Measure 8
Masseleiter 9  Ground conductor 9
kurze Überbrückung 10 short override 10
Verstärkeranschlussstelle 1 1 , 1 1 a  Amplifier connection point 1 1, 1 1 a
Antennenverstärker 12  Antenna amplifier 12
weiterer Antennenverstärker 13 further antenna amplifier 13
Eingangsimpedanz ZE 14  Input impedance ZE 14
kapazitiv leitendes Element 15 Capacitive conductive element 15
kapazitiv wirksame Massefläche 16 capacitive ground plane 16
Fußpunktanschluss 17a, 17b  Base point connection 17a, 17b
Verstärker-Eingangsanschluss 18  Amplifier input terminal 18
Verstärker-Masseanschluss 19  Amplifier ground connection 19
Verstärker-Ausgang 20  Amplifier output 20
elektrisch leitender Rahmen 21 electrically conductive frame 21
elektrische leitend beschichtete Kunststofffolie 22 elektrische Leitung 23 electrically conductive coated plastic film 22 electrical line 23
Blindelement 24  Dummy element 24
Ort der Verstärkeranbringung 25, 25a  Location of the amplifier attachment 25, 25a
Leiterplatte 26 Printed circuit board 26
Monopolantenne 27, 27a Monopole antenna 27, 27a
TV-Antennenverstärker 28, 28a,28b Flächenausschnitt 29 TV antenna amplifier 28, 28a, 28b Area cutout 29
Induktives Blindelement 30 Inductive dummy element 30
Verstärkendes Element mit hochohmigem Steueranschluss 31  Reinforcing element with high-impedance control terminal 31
Antennenimpedanz ZA Antenna impedance ZA
Senkenanschluss D Lower connection D
Steueranschluss G Control connection G
Quellenanschluss S Source connection S
Ausschnittlänge L Cutting length L
Ausschnittbreite B Cutting width B
Randabstands R Edge distance R
Anschlussabstand A Connection distance A
Versetzungsabstand V Offset distance V
Rahmenbreite RB Frame width RB
Rahmenlänge RL Frame length RL
Gegenkopplungs- Impedanz GK Negative feedback impedance GK

Claims

Patentansprüche claims
Antennenanordnung mit einem im Wesentlichen rechteck-bzw. trapezförmigen Karosserie-Ausschnitt (3) einer elektrisch leitenden, die elektrische Masse bildenden Fahrzeugkarosserie (2) mit einer Ausschnittlänge L in der Richtung quer zum Fahrzeug und einer Ausschnittbreite B in der Längsrichtung des Fahrzeugs für den Rundfunkempfang im Meter- und Dezimeterwellenbereich, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale der Karosserie-Ausschnitt (3) ist mit einem flächenhaften dielektrischen Träger (4) abgedeckt, Antenna arrangement with a substantially rectangular or. Trapezoidal body cutout (3) of an electrically conductive, the electrical mass forming vehicle body (2) with a cut length L in the direction transverse to the vehicle and a cut width B in the longitudinal direction of the vehicle for radio reception in the meter and Dezimeterwellenbereich, characterized by the following features of the body cutout (3) is covered with a planar dielectric support (4),
auf dem Träger (4) ist ein flächiges Antennenelement (5) als elektrisch leitende Schicht aufgebracht, welche mit ihrer Berandung (6) bis auf einen Randabstand R an den Ausschnittrand (7) heranreicht, on the support (4) a planar antenna element (5) is applied as an electrically conductive layer, which reaches with its boundary (6) up to an edge distance R to the cutting edge (7),
an mindestens einer Massestelle (8) am Antennenelement (5) ist ein Masseleiter (9) vorhanden, welcher durch Überbrückung (10) des Randabstands R das Antennenelement (5) hochfrequenzmäßig mit dem Ausschnittrand (7) verbindet, at at least one measurement point (8) on the antenna element (5), a ground conductor (9) is present, which by bridging (10) of the edge distance R, the antenna element (5) high frequency with the cutting edge (7) connects
an mindestens einer Verstärkeranschlussstelle (1 1 ) am Antennenelement (5) ist in einem Anschlussabstand A - längs des Ausschnittrands (7) - entfernt von der Massestelle (8) ein Antennenverstärker (12) vorhanden, der mit seinem signalführenden Verstärker-Eingangsanschluss (18) mit der Verstärkeranschlussstelle (1 1 ) und mit seinem Verstärker-Masseanschluss (19) mit dem Ausschnittrand (7) elektrisch verbunden ist und dessen Verstärker-Ausgang (20) für den Anschluss einer weiterführenden Empfangsschaltung vorgesehen ist. (Fig. 1 ) At at least one amplifier connection point (1 1) on the antenna element (5), an antenna amplifier (12) is provided at a connection distance A - along the cut-out edge (7) - remote from the measurement point (8), with its signal-carrying amplifier input connection (18). with the amplifier connection point (1 1) and with its amplifier ground terminal (19) with the cutting edge (7) is electrically connected and whose amplifier output (20) is provided for the connection of a further receiving circuit. (Fig. 1)
Aktive Antennenanordnung (1 ) nach Anspruch 1 , Active antenna arrangement (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der mindestens eine Antennenverstärker (12) besitzt eine hochohmige Eingangsimpedanz ZE (14) mit ZE > 3*Z0 = 150 Ohm. the at least one antenna amplifier (12) has a high-impedance input impedance ZE (14) with ZE> 3 * Z0 = 150 ohms.
3. Aktive Antennenanordnung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, 3. Active antenna arrangement (1) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
für den Rundfunkempfang im UKW-Frequenzbereich und bei Frequenzen darüber die Ausschnittlänge L > 70 < 130 cm, die Ausschnittbreite B > 10 < 35cm und der Randabstand R > 1 < 5 cm gewählt sind und der Antennenverstärker (12) in einem Anschlussabstand A > 10 cm längs des Ausschnittrands (7) entfernt von der Massestelle (8) angebracht ist. (Fig. 1 )  for radio reception in the FM frequency range and at frequencies above the cut-off length L> 70 <130 cm, the cut-out width B> 10 <35 cm and the edge distance R> 1 <5 cm are selected and the antenna amplifier (12) at a connection distance A> 10 cm along the Ausschnittrands (7) away from the mating point (8) is mounted. (Fig. 1)
4. Aktive Antennenanordnung (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass 4. Active antenna arrangement (1) according to at least one of claims 1-3, characterized in that
die insbesondere hochohmige Eingangsimpedanz ZE (14) des Antennenverstärkers (12) durch einen am Eingang des Antennenverstärkers (12) befindlichen, an seinem Gate G angesteuerten und in seinem Source-Zweig gegengekoppelten Feldeffekttransistor (FET) gegeben ist. (Fig. 1 )  the particular high-impedance input impedance ZE (14) of the antenna amplifier (12) by a at the input of the antenna amplifier (12) located at its gate G driven and counter-coupled in its source branch field effect transistor (FET) is given. (Fig. 1)
5. Aktive Antennenanordnung (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass 5. Active antenna arrangement (1) according to at least one of claims 1 - 4, characterized in that
zur Gestaltung der hochfrequent wirksamen Verbindung zwischen der Massestelle (8) des Antennenelements (5) und dem Ausschnittrand (7) der Fahrzeugkarosserie (2) ein kapazitiv leitendes Element (15) vorhanden ist, welches als eine auf der Fahrzeugkarosserie (2) isoliert aufgebrachte kapazitiv wirksame Massefläche (16) hergestellt und über die Überbrückung (10) mit dem Antennenelement (5) verbunden ist. (Fig. 2)  for the design of the high-frequency effective connection between the Massestelle (8) of the antenna element (5) and the Ausschnittrand (7) of the vehicle body (2) a capacitively conductive element (15) is present, which as a isolated on the vehicle body (2) applied capacitively effective ground plane (16) is produced and connected via the bridge (10) with the antenna element (5). (Fig. 2)
6. Aktive Antennenanordnung (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass für Antennendiversity-Empfang zur Gestaltung einer weiteren Antenne neben dem ersten Antennenverstärker (12) ein zu diesem gleicher, weiterer Antennenverstärker (13) mit insbesondere hochohmiger Eingangsimpedanz ZE (14) vorhanden ist, dessen Verstärkeranschlussstelle (1 1 a) wie die des ersten Antennenverstärkers (12) im gleichen Anschlussabstand A entfernt von der Massestelle (8), jedoch in Bezug auf letztere gespiegelt am Ausschnittrand (7) angebracht ist. (Fig. 3) 6. Active antenna arrangement (1) according to at least one of claims 1-5, characterized in that for antenna diversity reception for the design of a further antenna next to the first antenna amplifier (12) to this same, further antenna amplifier (13) with in particular high-impedance input impedance ZE (14) is provided, the amplifier connection point (1 1 a) as that of the first antenna amplifier ( 12) at the same terminal distance A away from the mating point (8), but mirrored with respect to the latter at the cutting edge (7) is mounted. (Fig. 3)
7. Aktive Antennenanordnung (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass 7. Active antenna arrangement (1) according to at least one of claims 1-6, characterized in that
die Massestelle (8) etwa in der Mitte der Querabmessung L des Ausschnitts (3) gestaltet ist und zur Gestaltung der hochfrequent wirksamen Verbindung des Antennenelements (5) mit dem Ausschnittrand (7) der Fahrzeugkarosserie (2) das kapazitiv leitende Element (15) als eine auf diese isoliert aufgebrachte kapazitiv wirksame Massefläche (16) hergestellt ist. (Fig. 3)  the grounding point (8) is designed approximately in the middle of the transverse dimension L of the cutout (3) and the capacitively conducting element (15) as the high frequency effective connection of the antenna element (5) to the cutout edge (7) of the vehicle body (2) an isolated applied to this capacitive ground plane (16) is made. (Fig. 3)
8. Aktive Antennenanordnung (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass 8. Active antenna arrangement (1) according to at least one of claims 1-7, characterized in that
für den zusätzlichen Rundfunkempfang im Lang-Mittel-und Kurzwellenbereich (LMK) der Masseleiter (9) in diesem Frequenzbereichen über ein kapazitiv leitendes Element (15) mit dem Ausschnittrand (7) hochfrequenzmäßig verbunden ist, welches im UKW-Frequenzbereich hinreichend niederohmig, jedoch im LMK-Frequenzbereich ausreichend hochohmig ist. (Fig. 2)  for the additional radio reception in the long-medium and short-wave range (LMK) of the ground conductor (9) in this frequency ranges via a capacitive conductive element (15) with the cutting edge (7) high frequency connected, which in the FM frequency range sufficiently low impedance, but in the LMK frequency range is sufficiently high impedance. (Fig. 2)
9. Aktive Antennenanordnung (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass 9. Active antenna arrangement (1) according to at least one of claims 1-8, characterized in that
der flächenhafte dielektrische Träger (4) als elektrische leitend beschichtete Kunststofffolie (22) gestaltet ist und in Länge und Breite größer gewählt ist als der Karosserie-Ausschnitt (3), und dass auf der Kunststofffolie (22) ein das Antennenelement (5) im Randabstand R - mit seinem inneren Rand im  the sheet-like dielectric support (4) is designed as an electrically conductive coated plastic film (22) and is chosen greater in length and width than the body cutout (3), and that on the plastic film (22), the antenna element (5) in the edge distance R - with its inner edge in the
Wesentlichen kongruent zum Ausschnittrand (7) - umlaufender elektrisch leitender Rahmen (21 ) gebildet ist, durch dessen Kapazität zur  Essentially congruent to the cutting edge (7) - circumferential electrically conductive frame (21) is formed, by its capacity for
Fahrzeugkarosserie (2) der hochfrequent wirksame Masseanschluss sowohl für den Masseleiter (9) als auch für den Verstärker-Masseanschluss (19) gebildet ist. (Fig. 3) Vehicle body (2) the high-frequency effective ground connection both is formed for the ground conductor (9) and for the amplifier ground terminal (19). (Fig. 3)
10. Aktive Antennenanordnung (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass 10. Active antenna arrangement (1) according to at least one of claims 1-9, characterized in that
entlang des elektrisch leitenden Rahmens (21 ) und unter dessen  along the electrically conductive frame (21) and below
Einbeziehung als Masseleiter zur Überbrückung des Anschlussabstands A eine insbesondere koplanare elektrische Leitung (23) zwischen der  Inclusion as ground conductor for bridging the connection distance A a particular coplanar electrical line (23) between the
Massestelle (8) und dem Ort der Verstärkeranschlussstelle (1 1 ) auf den Träger (4) gedruckt ist, und die elektrische Leitung (23) an dieser Stelle mit mindestens einem Blindelement (24) in der Weise abgeschlossen ist, dass an der Massestelle (8) ein niedriger Blindwiderstand zur hochfrequenzmäßigen Verbindung des Antennenelements (5) - über den Masseleiter (9) - mit dem Ausschnittrand (7) vorhanden ist. (Fig. 4)  Is printed on the carrier (4), and the electrical line (23) is terminated at this point with at least one dummy element (24) in such a way that at the ground point ( 8) a low reactance for high-frequency connection of the antenna element (5) - via the ground conductor (9) - with the cut-out edge (7) is present. (Fig. 4)
1 1 . Aktive Antennenanordnung (1 ) nach Anspruch 10, 1 1. Active antenna arrangement (1) according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
an Stelle des Blindelements (24) eine Schaltung aus mehreren Blindelementen vorhanden ist und die Überbrückung (10) durch Blindelemente in der Weise gestaltet ist, dass sowohl im UKW-Frequenzbereich als auch in den Frequenzbereichen des Digital Audio Broadcast DAB (VHF) und des terrestrischen Fernsehrundfunks TV an der Massestelle (8) ein niedriger Blindwiderstand zur hochfrequenzmäßigen Verbindung der Massestelle (8) am Antennenelement (5) über den Masseleiter (9) mit dem Ausschnittrand (7) gegeben ist.  Instead of the Blindelements (24) a circuit of a plurality of reactive elements is present and the bridge (10) is designed by dummy elements in such a way that both in the VHF frequency range and in the frequency ranges of the Digital Audio Broadcast DAB (VHF) and the terrestrial TV broadcasting TV at the Massestelle (8) is given a low reactance to the high-frequency connection of the grounding point (8) on the antenna element (5) via the ground conductor (9) with the cutting edge (7).
12. Aktive Antennenanordnung (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 12. Active antenna arrangement (1) according to at least one of claims 1 - 1 1, characterized in that
zur Anbringung des Antennenverstärkers (12) an einem von der  for attaching the antenna amplifier (12) to one of the
Verstärkeranschlussstelle (1 1 , 1 1 a) um einen Versetzungsabstand V entlang des elektrisch leitenden Rahmens (21 ) versetzten Ort der  Amplifier connection point (1 1, 1 1 a) by an offset distance V along the electrically conductive frame (21) offset place of
Verstärkeranbringung (25) am Ausschnittrand (7) zur Überbrückung des Versetzungsabstands V eine koplanare, insbesondere kapazitätsarme elektrische Leitung (23) unter Einbeziehung des elektrisch leitenden Rahmens (21 ) als Masseleiter gebildet ist, welche an ihrem einen Ende mit dem Amplifier attachment (25) at the cutting edge (7) for bridging the offset distance V a coplanar, in particular low-capacitance electrical line (23) including the electrically conductive frame (21) is formed as a ground conductor, which at one end with the
Verstärker-Eingangsanschluss (18) und am anderen Ende mit der  Amplifier input connector (18) and at the other end with the
Verstärkeranschlussstelle (1 1 , 1 1 a) verbunden ist. (Fig. 6)  Amplifier connection point (1 1, 1 1 a) is connected. (Fig. 6)
13. Aktive Antennenanordnung (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass 13. Active antenna arrangement (1) according to at least one of claims 1-12, characterized in that
am der Ort der Verstärkeranbringung (25) eine an dem elektrisch leitenden Rahmen (21 ) befestigte Leiterplatte (26) als Träger des Antennenverstärkers (12), des Blindelements (24) bzw. der aus mehreren Blindelementen bestehenden Schaltung vorhanden ist. (Fig. 6)  at the location of the amplifier attachment (25) on the electrically conductive frame (21) attached to the printed circuit board (26) as a carrier of the antenna amplifier (12), the Blindelements (24) or consisting of a plurality of dummy elements circuit is present. (Fig. 6)
14. Aktive Antennenanordnung (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass 14. Active antenna arrangement (1) according to at least one of claims 1-13, characterized in that
das Antennenelement (5) an einem seiner langen Enden verkürzt ist und in der verbleibenden Fläche eine von dem Antennenelement (5) getrennte, flächige, auf dem dielektrischen Träger (4) aufgebrachte Monopolantenne (27) mit daran angeschlossenem Antennenverstärker (28b) für den TV-Rundfunk als leitende Struktur gebildet ist, deren Fußpunktanschluss (17) und deren TV- Antennenverstärker (28b) auf der Leiterplatte (26) gestaltet sind. (Fig. 5)  the antenna element (5) is shortened at one of its long ends and in the remaining area a planar, on the dielectric support (4) mounted on the dielectric support (4) monopole antenna (27) with antenna amplifier (28b) for the TV connected to it from the antenna element (5) Radio is formed as a conductive structure whose Fußpunktanschluss (17) and its TV antenna amplifier (28 b) on the circuit board (26) are designed. (Fig. 5)
15. Aktive Antennenanordnung (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass 15. Active antenna arrangement (1) according to at least one of claims 1-13, characterized in that
zur Gestaltung einer weiteren Monopolantenne (27a) für den TV-Rundfunk, deren Fußpunktanschluss (17b) und deren TV-Antennenverstärker (28b) auf der Leiterplatte (26) gestaltet sind, und das Antennenelement (5) einen entsprechenden Flächenausschnitt (29) besitzt, innerhalb dessen die  for designing a further monopole antenna (27a) for the TV broadcasting, whose base connection (17b) and its TV antenna amplifier (28b) are designed on the printed circuit board (26), and the antenna element (5) has a corresponding surface section (29), within which the
Monopolantenne (27a) auf dem dielektrischen Träger (4) als leitende Struktur aufgebracht ist. (Fig. 6) Monopole antenna (27a) on the dielectric support (4) is applied as a conductive structure. (Fig. 6)
16. Aktive Antennenanordnung (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass 16. Active antenna arrangement (1) according to at least one of claims 1-15, characterized in that
zur Verbesserung der Breitbandigkeit die Hochohmigkeit der  to improve the broadband the high resistance of the
Eingangsschaltung des Antennenverstärker (12, 13) durch ein verstärkendes Element mit hochohmigem Steueranschluss (31 ) - umfassend einen  Input circuit of the antenna amplifier (12, 13) by a reinforcing element with high-impedance control terminal (31) - comprising a
hochohmigen Steueranschluss G (Gate, Basis), einen Quellenanschluss S (Source, Emitter) und einen Senkenanschluss S (Drain, Kollektor) - gebildet ist und im UKW-Frequenzbereich die Eingangsimpedanz ZE (14) größer ist als 10*Z0 = 600 Ohm. (Fig. 7) high-impedance control terminal G (gate, base), a source terminal S (source, emitter) and a drain terminal S (drain, collector) - is formed and in the VHF frequency range, the input impedance ZE (14) is greater than 10 * Z0 = 600 ohms. (Fig. 7)
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