CH624794A5 - Antenna system in a motor vehicle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennenanlage gemäss Oberbegriff im Anspruch 1.

Die Verwendung einer elektrischen Widerstandsheizung am Rückfenster eines Kraftfahrzeugs als Antenne ist bekannt.

Eine bekannte Antennenanlage für ein Kraftfahrzeug wird anhand von Fig. 1 beschrieben. In dieser Figur sind (11) eine Fensterscheibe, ( 12) eine Heizung, die aus mehreren, parallel angeordneten Widerstandsdrähten besteht, (13) und (14) Span-nungszuführungselektroden, ( 15) und ( 16) Zuführungsdrähte, (17) eine Gleichspannungsquelle (Batterie), (18) ein Schalter und (19) eine HF-Drosselspule, die aus Wicklungen (191) und (192) und einem Kern (193) besteht. (20) ist ein Kondensator zum Eliminieren von Rauschen. An der Oberseite der Fensterscheibe ( 11 ) ist ein Leiter (21 ) für eine FM-Antenne vorgesehen, der mit der Heizung (12) über den Abgriffkreis (22) verbunden ist. (23) ist die Antennenzuleitung und (24) ist ein Kondensator zur Kompensation des Antennengewinns. Bei dieser Anlage erfolgt die Energiezufuhr zu der Heizung (12) von der Batterie (17) über den Weg ( 17-18-192-16-14-13-15-191 ) zur Erde. Dadurch wird Wärme erzeugt und ein auf der Glasfläche gebildeter Beschlag beseitigt. Die Heizung (12) ist von Erde im Hochfrequenzbereich mittels einer Hochfrequenz-Drosselspule ( 19) getrennt und wird zusammen mit dem Leiter (21 ) als Antenne verwendet, die ausreichende Empfindlichkeit als AM-Empfangsantenne für den Mittelwellenbereich (MW) oder den Kurzwellenbereich (KW) besitzt. Für FM-Empfang im VHF-Bereich wird der Leiter (21) als Antenne verwendet, die von der Heizung(12) durch den Abgriffkreis (22) getrennt ist.

Die Kapazität der Antenne vom Antennenanschluss des Empfängers an gerechnet beträgt 200 und einige zehn pF. Da die Antennenkapazität des Radioempfängers im allgemeinen auf 80 pF eingestellt ist, muss die vorerwähnte Kapazität der Antenne kompensiert werden. Für diese Zwecke ist der Kondensator (24) vorgesehen.

Eine derartige Antenne hat ausreichende Leistung für Mit-5 telwellen-AM-Empfang und VHF-FM-Empfang, jedoch ergeben sich Probleme beim Empfangen von Langwellensignalen (Frequenzbereich = 150 kHz bis 275 kHz).

Bei dieser Antenne wird eine Drosselspule (19) mit hoher Induktivität verwendet, um die Heizdrähte (12) von Erde im io Hochfrequenzbereich zu trennen. Als Kern (193) dieser Drosselspule wird ein Kern mit niedrigen Verlusten verwendet, dessen Permeabilität-Frequenz-Kennlinie sich flach sehr weit in den Hochfrequenzbereich erstreckt, um den Antennengewinn im Mittelbereich zu vergrössern. Dabei ist die Induktivität sehr i5 gross. Es besteht noch ein weiterer Grund, warum der Kern (193) niedrige Verluste haben muss. Im Falle einer Antenne, die als Heizung verwendet wird, muss eine Verbindung zwischen dem an dem Armaturenbrett angebrachten Radioempfänger und der Antenne mit einem langen Koaxialkabel hergestellt 2o werden, was zu einer Verschlechterung des gesamten Antennengewinns führt. Deshalb wird ein Kern mit niedrigen Verlusten im Hinblick auf eine Vergrösserung des Antennengewinns verwendet.

Wenn ein Langwellensignal durch diese Antenne empfan-25 gen wird, ergibt sich eine Antennengewinn-Frequenz-Kennlinie, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Es ergibt sich ein Spitzenwert bei einer Frequenz um die untere Grenze des Langwellenbereichs. Dies rührt von der Resonanz Q der Kapazität der Antennenzuleitung(23) und der Heizung(12) und der Induktivi-30 tät der Drosselspule her. Um den Resonanzpunkt in ein Gebiet zu verschieben, wo sich kein Einfluss auf die Antennenkennlinie im Langwellenbereich ergibt, muss die Induktivität sehr gross gemacht werden. Das führt dazu, dass die Aussenabmessungen der Drosselspule sehr gross werden, was in der Praxis uner-35 wünscht ist. Wenn eine Spitze in der Antennengewinn-Kennlinie vorhanden ist, erhält die Kennlinie, wie in Fig. 3 gezeigt ist, zwei Höcker, wenn der Abstimmpunkt des Abstimmkreises nahe dieser Spitze während des Signalempfangs zu liegen kommt. Dadurch wird die Fähigkeit des Radioempfängers, Stö-4.) rungen zu vermeiden, verschlechtert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antennenanlage für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die einen ausreichenden Empfang von Langwellensignalen wie auch von Mittelwellen-und Kurzwellensignalen sicherstellt, ohne die Abmessungen 4 ) der HF-Drosselspule zu vergrössern.

Die Erfindung löst diese Aufgabe gemäss den Merkmalen in der Kennzeichnung des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind

Fig. 1 eine Darstellung einer bekannten Ausführungsform einer Antennenanlage eines Kraftfahrzeugs, bei der die Widerstandsdrähte zur Scheibenheizung als Antenne verwendet werden;

Fig. 2 und 3 Diagramme der Antennengewinn-Frequenz-55 Kennlinie der in Fig. 1 gezeigten Antenne;

Fig. 4 eine Darstellung einer Ausführungsform der Antennenanlage nach der Erfindung in einem Kraftfahrzeug;

Fig. 5 bis 7 Diagramme der Permeabilität-Frequenz-Kennli-nie des in der Antennenanlage nach der Erfindung verwendete ten Kerns;

Fig. 8 ein Diagramm der Antennengewinn-Frequenz-Kennlinie der Antennenanlage nach der Erfindung im Langwellenbereich und

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer weiteren Aus-b5 führungsform der HF-Drosselspule, die bei der Erfindung angewendet wird.

Gemäss Fig. 4 enthält die Antennenanlage nach der Erfindung in einem Kraftfahrzeug die Widerstandsdrähte 12, die

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Batterie 17 und die HF-Drosselspule 31 wie im Falle der Fig. 1, wobei die HF-Drosselspule eine verbesserte Ausgestaltung hat. Der übrige Teil der Antennenanlage entspricht demjenigen in Fig. 1 und wird deshalb nicht besonders beschrieben. Die HF-Drosselspule 31 in ihrer erfindungsgemässen Ausbildung besteht aus zwei paarweise angeordneten Kernen 311 und 312 mit unterschiedlicher Leistung, die in der in der Figur gezeigten Weise gestapelt sind, und aus zwei paarweise angeordneten Wicklungen 313 und 314. Der erste Kern 311 ist von derselben Art wie der in Fig. 1 gezeigte Kern 193 und hat geringe Verluste im Langwellenbereich. Fig. 5 zeigt die Frequenzkennlinie der Permeabilität jj.' und des Verlustes p." des Kerns 311 nach der für ein magnetisches Wechselfeld geltenden Beziehung jx = H' — j. p.", worin die komplexe Permeabilität, jj.' den Realteil und (i" den Imaginärteil bedeuten (vgl. Fred Gardiol, Traité d'Electricité de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Volume III, Electromagnétisme, Editions Georgi 1977, pages 5 et 110).

Wie sich aus der Fig. 5 ergibt, erstreckt sich die Kennlinie der Permeabilität jx' des Kerns 311 flach bis in den Mittelwel-lenbereich und der Verlust u" erhöht sich allmählich im Mittelwellenbereich, was zu einer Spitze bei 1,5 MHz führt. Deshalb hat die Antenne, die gleichzeitig als Heizung verwendet werden kann, einen ausreichenden Antennengewinn für den Mittelwellenbereich. Der Kern 311 ergibt jedoch einen sehr geringen Verlust im Langwellenbereich, und deshalb ergibt sich eine hohe Resonanz Q aufgrund der Kapazität der Heizung und der Induktivität der Drosselspule im Langwellenbereich. Als Ergebnis ergibt sich eine Spitze in der Antennengewinn-Kennlinie.

Der zweite Kern 312 führt zu grossem Verlust im Langwellenbereich. Fig. 6 zeigt die Kennlinie der Permeabilität \i' und des Verlustes jj." dieser Spule in Abhängigkeit von der Frequenz.

Wie sich aus der Fig. 6 ergibt, hat der Kern 312 eine sehr grosse Permeabilität bei niedrigen Frequenzen. Diese Permeabilität nimmt im Langwellen- oder Mittelwellenbereich ab, und der Verlust ji." zeigt eine Spitze bei einer Frequenz von 100 kHz oder einer etwas niedrigeren Frequenz.

Wenn der erste Kern 311 und der zweite Kern 312 kombiniert werden, werden die Permeabilität |j/ und der Verlust p." so verbessert, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Die Permeabilität-

Frequenz-Kennlinie erstreckt sich nämlich bis zu 1 MHz und mehr, obwohl die Permeabilität abnimmt. Gleichzeitig kann ein Verlust \l" bei einem bestimmten Wert im Langwellenbereich erhalten werden. Dadurch kann eine fast flache Kennlinie des 5 Antennengewinns vom Langwellenbereich bis zum Mittelwellenbereich erhalten werden, wie Fig. 8 zeigt. Dies ist gleichwirkend mit einer Stabantenne, wie sie üblicherweise als Kraftfahrzeugantenne verwendet wird. Somit hat bei der Antennenanlage für ein Kraftfahrzeug nach der Erfindung die Heizung m eine ausreichende Empfindlichkeit als Empfangsantenne für den Langwellenbereich und den Mittelwellenbereich.

Gemäss Fig. 4 ist die Antennenanlage nach der Erfindung mit einem Rauschfilter 34 versehen, das aus einem Kondensa-stor 32 und einer Drosselspule 33 zwischen der Wicklung 314

:r HF-Drosselspule 31 und der Batterie 17 besteht. Dieses Filter verhindert, dass von dem Kraftfahrzeug erzeugtes Rauschen auf die Antenne gegeben wird, wobei das Rauschen üblicherweise dem Stromversorgungsweg auf der Batterieseite überlagert ist. Dieses Rauschen ist insbesondere wesentlich, 20 wenn das Kraftfahrzeug einen Synchrongenerator verwendet. Das von dem Synchrongenerator erzeugte Rauschen streut mit seinen Harmonischen bis in den Langwellenbereich, und deshalb muss dieses Rauschen ausreichend eliminiert werden.

Der zum Eliminieren des Rauschens vorgesehene Konden-25 sator 20 ergibt jedoch nicht eine ausreichende Eliminierung des Rauschens im Langwellenbereich. Da Gleichstrom durch die Drosselspule 33 fliesst, ist es empfehlenmswert, einen Kern mit einer sehr guten Gleichstrom-Überlagerungskennlinie zu verwenden. Als Material des ersten und des zweiten Kerns 311 und 30 312 für die HF-Drosselspule 31 wird Ferrit oder Siliziumstahl verwendet.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der HF-Drossel-spule, die bei der Antennenanlage nach der Erfindung angewen-35 det wird, wobei die beiden Kerne 311 und 312 getrennt sind und die Wicklungen 313a, 313b und 314a, 314b einzeln aufgebracht sind, wodurch paarweise angeordnete, in Reihe geschaltete Drosselspulen erhalten werden. Die Windungszahlen der Wicklungen 313a, 313b und 314a, 314b sind gleich den gesam-4» ten Windungszahlen 313 und 314 gemäss Fig. 4. Bei dieser Ausführungsform ist der Raumbedarf grösser als bei der Ausführungsform nach Fig. 4.

3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

624794 PATENTANSPRÜCHE

1. Antennenanlage in einem Kraftfahrzeug unter Verwendung der Widerstandsdrähte einer elektrischen Scheibenheizanlage des Kraftfahrzeugs als Antenne, wobei die Widerstandsdrähte einerseits mit dem Antennenanschluss des Rundfunkempfängers und andererseits über eine einen Magnetkern und ein Wicklungspaar aufweisende HF-Drosselspule mit einer Gleichspannungsquelle des Kraftfahrzeugs verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Drosselspule (31) einen weiteren Magnetkern (312) aufweist, und der Magnetisierungsverlust \l" der komplexen Permeabilität \i im magnetischen Wechselfeld gemäss der Beziehung n = jx' - j. n", wobei \i' den Realteil von |i und \i" den Imaginärteil von (i bedeuten, der HF-Drosselspule (31) im Frequenzbereich 150-275 kHz der Langwellen ein Maximum aufweist.

2. Antennenanlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen (313,314) des Wicklungspaares gemeinsam auf den eine Einheit bildenden ersten und zweiten Magnetkern (311,312) gewickelt sind.

3. Antennenanlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkerne (311,312) räumlich voneinander getrennt sind und dass die Wicklungen (313,314) des Wicklungspaares in je zwei in Serie geschaltete und auf jeden Magnetkern (311,312) getrennt gewickelte Teilwirkungen

(313a, 313b bzw. 314a, 314b) aufgeteilt sind.

4. Antennenanlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rauschfilter (34) zwischen die HF-Drosselspule (31 ) und die Gleichspannungsquelle (17) geschaltet ist.

5. Antennenanlage nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauschfilter (34) aus einem Kondensator (32) und einer Drosselspule (33) besteht.