EP0710403B1

EP0710403B1 - Antennenanordnung

Info

Publication number: EP0710403B1
Application number: EP94918817A
Authority: EP
Inventors: Dieter Schenkyr; Thomas Vogel
Original assignee: Hirschmann Electronics GmbH and Co KG
Current assignee: Hirschmann Electronics GmbH and Co KG
Priority date: 1993-07-21
Filing date: 1994-05-30
Publication date: 1997-03-19
Anticipated expiration: 2014-05-30
Also published as: ES2098960T3; DE59402169D1; DE4324480A1; WO1995003640A1; US5793337A; EP0710403A1; DE4324480C2

Abstract

Bei einer Antennenanordnung mit einer Monopolantenne, die einen Strahler und ein Gegengewicht aufweist, wobei Strahler und Gegengewicht an sich gegenüberliegenden Speisepunkten mit jeweils einem Leiter einer Zuleitung verbunden sind, wird ein weitgehend rundes Azimultaldiagramm bei Vermeidung von Durchstrahlung des Fahrgastraums dadurch erzeugt, daß mindestens zwei parallel geschaltete Monopolantennen vorgesehen sind, die über einen Leitungstransformator miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung mit einer Monopolantenne, die einen Antennenstrahler und ein elektrisches Gegengewicht aufweist, wobei Strahler und Gegengewicht an sich gegenüberliegenden Speisepunkten mit jeweils einem Leiter einer Zuleitung verbunden sind.
Derartige Antennenanordnungen sind beispielsweise aus der DE 42 20 654-A1 bekannt. Antennenanordnungen dieser Art sind für die Anbringung auf einer der Fensterscheiben eines Kraftfahrzeuges vorgesehen. Derartige Antennenanordnungen haben den Nachteil, daß sie unter anderem in den Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges hinein, bzw. durch diesen hindurch strahlen, um eine annähernd runde azimutale Antennencharakteristik zu bekommen. Dies hat eine nennenswerte Erhöhung der elektromagnetischen Feldstärke im Fahrzeuginneren zur Folge. Befindet sich eine derartige Antennenanordnung beispielsweise auf der Heckscheibe, so werden im rückwärtigen Bereich des Fahrgastraumes des Kraftfahrzeuges elektrische Feldstärken von über 100 V/m gemessen. Nach Empfehlungen des VDE sind jedoch 40 V/m nicht zu überschreiten.
Aus der WO-A-91 11 830 ist eine Antennenkombination bekannt, bei der zwei einzelne Antennensonden gleichzeitig an denselben resonanten Stromkreis koppeln, der sich auf einem elektrisch leitenden Gebilde, beispielsweise des Fahrzeug-Kofferraumdeckels bildet. Die beiden Einzelantennen sind über eine Lambda/Halbe-Umwegleitung miteinander verbunden und bilden eine einzige Antennenanordnung. Bei den Antennensonden handelt es sich nicht um individuelle Monopolantennen, sondern um Komponenten einer einzigen Antenne. Das elektrische Gegengewicht beider Antennensonden ist gleichzeitig für beide das Gegengewicht.
Aus Conference Proceedings Military Microwaves 88, Juli 1988, London, England, S. 299 - 307, Davies 'High Power Stripline Corporate Feed Networks' ist ein Leitungsnetzwerk mit Verbindungsleitungen unterschiedlicher Breite bekannt, die zur Transformation komplexer Widerstände dienen. Das Leitungsnetzwerk und die Verbindungen müssen gegenüber einer für das gesamte Netzwerk einheitlichen, durchgehenden elektrisch leitenden Schicht oder Anordnung angeordnet sein, damit das Leitungsnetzwerk funktionstüchtig ist.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Antennenanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine annähernd runde azimutale Antennencharakteristik aufweist, ohne dabei durch den Fahrgastraum hindurch zu strahlen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens zwei parallel geschaltete Monopolantennen vorgesehen sind, wobei ein Leitungstransformator auf dem jeweiligen Gegengewicht wenigstens einer Monopolantenne angeordnet ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Antennenanordnung wird erreicht, daß ein weitgehend rundes Azimutaldiagramm auch dann erzeugt werden kann, wenn die Antennen unterhalb der Fensterhöhe des Fahrgastraumes angebracht werden. Durch die Bereitstellung einer Mehrzahl parallel geschalteter Monopolantennen wird ermöglicht, daß die Antennen bei Anbringung auch im unteren peripheren Chassisbereich ein weitgehend rundes Azimutaldiagramm erzeugen können, obwohl die Antennen vor metallischen Chassisteilen angeordnet sind, die die elektromagnetische Antennenstrahlung reflektieren. Auf diese Weise wird der Fahrgastraum durch die metallischen Chassisteile des Fahrzeugs von der Antennenstrahlung abgeschirmt. Der Leitungstransformator ist besonders raumsparend und robust ausgeführt.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Antennenanordnung einen Leitungstransformator auf, der in Stripline-Technik ausgeführt ist. Der Leitungstransformator erfüllt die Aufgabe, den durch die Parallelschaltung einer Mehrzahl von Monopolantennen veränderten Wellenwiderstand auf den Wellenwiderstand der Zuleitung abzustimmen. Das Zuleitungskabel und das/die Verbindungsleitungen zwischen den Monopolantennen ist dabei vorteilhafterweise in Form eines Koaxialkabels ausgeführt. Die Ausführung des Leitungstransformators in Stripline-Technik ermöglicht dabei eine einfache, kostengünstig herzustellende, robuste und raumsparende Art der Transformation.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenanordnung weist der Strähler die Form eines gleichschenkligen Dreiecks auf. Dies hat den Vorteil, daß der Strahler gegenüber einem rechteckig ausgeführten Strahler, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, einen um den Faktor 1,5 bis 2 größeren Frequenzbereich aufweist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Antennenanordnung sind die Kanten des Strahlers und des Gegengewichtes abgerundet. Eine derartige Formgebung des Strahlers und des Gegengewichtes bewirkt ebenfalls eine Verbreiterung des Frequenzbereichs einer Monopolantenne.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennanordnung sind die Antennen in mindestens einem der Kunststoffstoßfänger eines Kraftfahrzeuges untergebracht. Dadurch wird zum einen erreicht, daß die Antennen in definiertem Abstand von der Karosserie angebracht werden können, und zum anderen wird dadurch erreicht, daß die Antennen vor der Endmontage des Kraftfahrzeuges fest installiert und getestet werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenanordnung sind die Antennen auf sich gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeuges angeordnet. Dadurch wird ein weitgehend rundes Azimutaldiagramm unabhängig von der individuellen Formgestaltung des Chassis des Kraftfahrzeuges erreicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenanordnung weisen die Strahler im wesentlichen die Länge Lambda/4 im Betriebsfrequenzbereich auf. Dadurch wird erreicht, daß die Länge der Strahler optimal auf den Betriebsfrequenzbereich abgestimmt ist.
Der Betriebsfrequenzbereich entspricht dabei weitgehend dem Frequenzbereich, der den elektromagnetischen Dezimeterwellen zugeordnet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenanordnung sind die Antennen in einem Abstand zu dem Chassis des Kraftfahrzeuges angeordnet, der Lambda/4 des Betriebsfrequenzbereiches entspricht. Dadurch wird erreicht, daß die sich hinter einer Antenne befindlichen metallischen Chassisteile des Kraftfahrzeugs als Reflektor für die von der Antenne abgestrahlten elektromagnetischen Wellen wirken. Auf diese Weise wird die Leistung der einzelnen Antennen optimiert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenanordnung sind die Einzelantennen als in Kunststoff-Folien eingeschweißte Metallfolien ausgeführt. Dies hat den Vorteil, daß die Antennen besonders kostengünstig und gleichzeitig robust hergestellt werden können.
Einer vorteilhaften Ausführungsform entsprechend sind die Einzelantennen als Leiterplatten in Drucktechnik ausgeführt. Das hat den Vorteil, daß die Einzelantennen und der Leitungstransformator sehr kostengünstig und sehr gut reproduzierbar gefertigt werden können
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenanordnung sind mehr als zwei Antennen in einer Baumstruktur zusammengeschaltet. Dadurch wird eine optimale Leistungsabgabe der Antennen erreicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenanordnung sind mehr als zwei Antennen in einer Linie zusammengeschaltet. Auch bei dieser Art der Zusammenschaltung der Antennen wird eine sehr gute Leistungsabgabe erzielt. Zusätzlich ist die einfachere Kabelführung im Automobil von Vorteil.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer vorteilhaften Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist.
Es zeigt:

Fig. 1: eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenstrahlers,
Fig. 2: eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenanordnung.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Antennenstrahler 1, der die Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit abgerundeten Basiskanten 2 und 3 aufweist. Die Basiskante 4 des Strahlers 1 ist parallel zu der oberen Kante 5 des elektrischen Gegengewichtes 6 angeordnet. Das elektrische Gegengewicht 6 ist im wesentlichen rechteckig ausgeführt, wobei seine Kanten 7, 7', 7" und 7"' abgerundet sind. Die Längskante 5 des elektrischen Gegengewichtes 6 ist dabei länger ausgeführt als die Basiskante 4 des Antennenstrahlers 1. Der Antennenstrahler 1 und das elektriscbe Gegengewicht 6 sind an gegenüberliegenden Speisepunkten 8 und 9 mit einer als Koaxialkabel ausgeführten Zuleitung 10 verbunden. Der Antennenstrahler 1 und das elektrische Gegengewicht 6 sind als Metallfolie ausgebildet, die zwischen zwei Kunststoff-Folien eingeschweißt ist.
Bei der in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Antennenanordnung ist eine erste, aus einem Antennenstrahler 1 und einem elektrischen Gegengewicht 6 bestehende Monopolantenne über eine Zuleitung 10 mit einer zweiten, aus einem Antennenstrahler 11 und einem elektrischen Gegengewicht 12 bestehenden Monopolantenne elektrisch verbunden. Dabei sind der Antennenstrahler 11 und das elektrische Gegengewicht 12 mit einer den Wellenwiderstand berücksichtigenden Stripline 16, die auf dem elektrischen Gegengewicht 12 angebracht ist, an gegenüberliegenden Speisepunkten 13 und 14 elektrisch verbunden. Ein in Stripline-Technik ausgebildeter Leitungstransformator 15 ist über die Kontaktstelle 17 mit der Zuleitung 10 und über die Kontaktstelle 18 mit der Zuleitung 19 elektrisch verbunden. Der Leitungstransformator 15 ist ebenfalls auf dem elektrischen Gegengewicht 12 der zweiten Monopolantenne angeordnet.

Claims

Antennenanordnung mit einer Monopolantenne, die einen Antennenstrahler (1) und ein elektrisches Gegengewicht (1) aufweist, wobei Strahler (1) und Gegengewicht (6) an sich gegenüberliegenden Speisepunkten (8, 9) mit jeweils einem Leiter einer Zuleitung (10) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei parallel qeschaltene Monopolantennen (1, 6, 11, 12) vorgesehen sind, wobei ein Leitungstransformator (15) auf dem jeweiligen Gegengewicht (12) wenigstens einer Monopolantenne (11, 12) angeordnet ist.
Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungstransformator (15) in Stripline-Technik ausgeführt ist.
Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahler (1, 11) die Form eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten eines Strahlers (1,11) und eines Gegengewichtes (6, 12) abgerundet sind.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Monopolantennen in mindestens einem der Kunststoffstoßfänger eines Kraftfahrzeugs untergebracht sind.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Monopolantennen auf sich gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahler (1, 11) im wesentlichen die Länge Lambda/4 im Betriebsfrequenzbereich aufweist.
Antennenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsfrequenzbereich derjenige der elektromagnetischen Dezimeterwellen ist.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Monopolantennen (1,6; 11,12) im Betriebsfrequenzbereich einen Abstand von Lambda/4 zur Karosserie aufweisen.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 , dadurch gekennzeichnet, daß die Monopolantennen (1,6; 11,12) als in Kunststoff-Folien eingeschweißte Metallfolien ausgeführt sind.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 , dadurch gekennzeichnet, daß die Monopolantennten (1,6; 11,12) als Leiterplatten in Drucktechnik ausgeführt sind.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Monopolantennen (1,6; 11,12) in einer Baumstruktur zusammengeschaltet sind.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Monopolantennen (1,6; 11,12) in einer Linie zusammengeschaltet sind.