[0001] Funkantennen, z.B. für C-Netz oder D-Netz Mobiltelefone, werden häufig wegen der
guten Antennenfunktion als stabförmige oder auch anders geformte Antennen in der Nähe
der hinteren Dachkante montiert oder als Klebeantenne auf die Heckscheibe geklebt.
In jedem Fall stehen die Antennen von der Fahrzeugaußenhaut nach außen weg und werden
daher, im Gegensatz z.B. zu Scheibenantennen, als Außenantennen bezeichnet.
[0002] Die Antennen werden im Sendefall typisch bis zu 25 W beaufschlagt. Wegen der einfachen
Montagemöglichkeit sind Antennen, die auf die Heckscheibe aufgeklebt werden und die
kapazitiv das Antennensignal durch die Scheibe einkoppeln, besonders vorteilhaft.
Eine derartige Antennenanordnung, die auf die Fahreugheckscheibe geklebt wird, ist
z.B. bekannt aus DE 39 31 807 A1, EP 0 279 117 A1 und US RE 33743 (E).
[0003] Die elektromagnetische Strahlung, also die elektrischen und magnetischen Felder,
greifen durch der Antenne benachbarte Scheibenöffnungen in das Fahrzeuginnere. Bei
den üblichen Montagepunkten an der hinteren Dachkante oder bei Klebeantennen auf der
Heckscheibe ist dies vor allem die Heckscheibe, in geringerem Umfang können jedoch
auch andere benachbarte Scheibenöffnungen, z.B. die der hinteren Seitenscheiben, für
die Einkopplung der Felder ins Fahrzeuginnere beteiligt sein.
[0004] Heutige Heckscheiben weisen in der Regel Scheibenheizungen auf, die entweder aus
aufgedruckten und meist horizontal angebrachten Leitern oder aus einer Vielzahl von
horizontalen Einzeldrähten bestehen, die zwischen die beiden Scheiben einer Verbundglasscheibe
eingelegt sind. Derartige Leiterstrukturen weisen eine gewisse Schirmwirkung bezüglich
der Einkopplung elektromagnetischer Felder in den Innenraum auf und reduzieren die
Feldstärken im Vergleich zu Heckscheiben, die kein Heizfeld aufweisen. Der Effekt
ist jedoch gering, wenn keine speziellen Maßnahmen bezüglich der Ausgestaltung der
Heizungsanordnung getroffen werden. Dies resultiert auch daraus, daß bei Funksystemen
die vertikale Polarisation verwendet wird und daß die Funkantennen meist mittig zur
Fahrzeuglängsachse angeordnet werden. Die sich ergebende Feldkonfiguration ist dann
derart, daß horizontal angeordnete Heizleiter nicht geeignet sind, die Ströme zum
Antennenfußpunkt zurückzuführen. Entsprechend gering ist damit die abschirmende Wirkung
normaler Heizfelder.
[0005] In Sonderfällen werden auch orthogonal zur maximalen Scheibenabmessung angeordnete
Heizleiter mit Sammelschienen am oberen und am unteren Scheibenrand verwendet. Scheiben
mit flächig aufgedampften metallischen Schichten sind ebenfalls heute technisch realisierbar.
Bezüglich der Feldkonfiguration sind bei derartigen beheizten Scheiben dann günstigere
Voraussetzungen für eine abschirmende Wirkung gegeben. Trotzdem ergibt sich auch dann
keine ausreichende Schirmwirkung, da die Erdungsverhältnisse der nach dem Stand der
Technik ausgeführten Scheibenheizungen für die Frequenzen der Funksysteme undefiniert
sind.
[0006] Wie Messungen zeigen, sind die auftretenden Feldstärken im Fahrzeuginneren in der
Regel groß. Bei den typischerweise im Mobilfunk verwendeten Sendeleistungen von bis
zu 25 W ergeben sich bereits bei Antennen, die auf die Dachaußenhaut in der Nähe der
hinteren Dachkante montiert sind, elektrische und magnetische Feldstärken, die die
Grenzwerte nach DIN-Entwurf 0848 im Kopfbereich der Fondpassagiere erreichen oder
sogar überschreiten.
[0007] Bei auf die Scheibe geklebten Antennen ist die Situation noch problematischer. Da
vor allem in der Nähe des Antennenfußpunkts sehr hohe Feldstärken auftreten, werden
die Grenzwerte nach DIN-Entwurf 0848 in größeren Bereichen des Fahrgastraums überschritten,
wobei die spezielle Bauform der Antenne hier einen erheblichen Einfluß auf die Feldverteilung
aufweist.
[0008] In all diesen Fällen kann eine Gefährdung der Fahrgäste nicht sicher ausgeschlossen
werden.
[0009] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Antennenanordnung anzugeben, mit der die Felder im Fahrgastraum
deutlich abgesenkt werden, wobei die Leistungsfähigkeit der Außenantenne bezüglich
des Funkbetriebs voll erhalten bleibt.
[0010] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
[0011] Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß mit erfindungsgemäßen
Antennenanordnungen sowohl Dachantennen als auch Klebeantennen problemlos eingesetzt
werden können, da die im Fahrgastraum auftretenden Feldstärken bei den heute üblichen
maximalen Sendeleistungen sicher unter den Grenzwerten des DIN-Entwurfs 0848 gehalten
werden können. Damit werden mit erfindungsgemäßen Antennen die die Sicherheit der
Fahrgäste gefährdenden Nachteile des Stands der Technik vermieden.
[0012] Als besonders großer Vorteil ist anzusehen, daß das Ausmaß der Reduktion durch entsprechende
Wahl der Größe, der Anordnung und der Ausgestaltung der Struktur 4 den jeweiligen
Erfodernissen wie maximal verwendete Sendeleistung oder Antennentyp angepaßt werden
kann, so daß der technische Aufwand jeweils nicht größer als notwendig gemacht werden
muß.
[0013] Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß bei Fahrzeugen, die mit
erfindungsgemäßen Antennenanordnungen ausgestattet sind, die Fahrzeugscheibe, die
die Struktur 4 aufweist, ebenfalls noch beheizt werden kann und auch noch Strukturen
aufweisen kann, die als Antennenstrukturen für Rundfunkempfang geeignet sind, so daß
sich bezüglich der bisherigen Funktion von Fahrzeugscheiben keine Einschränkungen
ergeben.
[0014] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Zeichnungen dargestellt und werden im
folgenden beschrieben:
- Fig.1:
-
a) Antennenanordnung nach dem Stand der Technik mit einer Außenantenne 1, die auf
dem Dach in der Nähe der hinteren Scheibenkante montiert ist und deren Felder in den
Fahrgastraum hineingreifen (Schnitt).
b) dito mit einer Klebeantenne.
- Fig.2:
- Erfindungsgemäße Antennenanordnung mit einer Außenantenne 1, die auf dem Dach in der
Nähe der hinteren Scheibenkante montiert ist und deren Felder nicht in den Fahrgastraum
hineingreifen (Schnitt).
- Fig.3:
- Erfindungsgemäße Antennenanordnung nach Fig.2, Draufsicht.
- Fig.4:
- Antennenanordnung nach der Erfindung, im Schnitt dargestellt, mit einer Klebeantenne
und mit einer Struktur 4, die sich über die gesamte Scheibenöffnung erstreckt.
- Fig.5:
- Antennenanordnung nach der Erfindung nach Fig. 4, aber in der Draufsicht. Die Struktur
4 ist als Gitternetz ausgebildet und so ausgeführt, daß in der unmittelbaren Umgebung
des Antennenfüßpunktes 10 eine besonders hohe Wirksamkeit im Hinblick auf die Reduktion
der Felder im Fahrzeuginneren gegeben ist.
- Fig.6:
- Antennenanordnung nach der Erfindung, im Schnitt dargestellt, mit einer Klebeantenne
und mit einer Struktur 4, die nur einen Teil der Scheibenöffnung bedeckt. Im übrigen
Bereich erstreckt sich zum großen Teil das Heizfeld 20. Die Struktur 4 ist über eine
Drahtverbindung 11, deren Induktivität durch die Kapazität 12 kompensiert ist, mit
der Karosserie 3 verbunden.
- Fig.7:
- Antennenanordnung nach der Erfindung nach Fig.6, aber in der Draufsicht.
- Fig.8:
- Antennenanordnung nach der Erfindung mit einer niederohmigen Verbindung zwischen Struktur
4 und Karosserie 3, die mittels einer Leitungstransformation ausgebildet ist.
- Fig.9:
- Antennenanordnung nach der Erfindung, im Schnitt dargestellt, mit einer Klebeantenne
mit Dipolcharakter, die koaxial von unten gespeist wird und mit einer Struktur 4,
die nur längs einer Scheibenkante leitend mit der Karosserie verbunden ist. Im unteren
Bereich der Scheibe ist das Heizfeld 20 angeordnet.
- Fig. 10:
- Antennenanordnung nach der Erfindung nach Fig.9, aber in der Draufsicht. Die Struktur
4 ist vorwiegend aus radial angeordneten Leitern aufgebaut.
- Fig.11:
- Antennenanordnung nach der Erfindung, bei der gleichzeitig Rundfunksignale empfangen
werden.
[0015] Fig. 1a und Fig. 1b zeigen Antennenanordnungen nach dem Stand der Technik. Im Beispiel
der Fig. la ist die Außenantenne 1 eine an der hinteren Dachkante des Fahrzeugs montierte
Antenne, die in der Nähe der durch die Scheibe 2 geschlossenen Scheibenöffnung angebracht
ist. Im Beispiel der Fig.1b ist die Außenantenne 1 eine Antenne, deren Antennenfuß
10 auf der Fahrzeugscheibe 2 außen befestigt ist; dies erfolgt in der Regel durch
eine Klebung, weswegen man von Klebeantennen spricht.
[0016] Die Signalverbindung zwischen Antenne 1 und Funkgerät 23 erfolgt, wie üblich, über
eine koaxiale Leitung 18. Im Beispiel der Fig. la ist der Außenleiter der koaxialen
Leitung 18, wie üblich, in der Nähe des Antennenfüßpunkts mit der Karosserie 3 elektrisch
leitend verbunden. Im Beispiel der Fig. 1b ist der Außenleiter der koaxialen Leitung
15 in der Nähe des Antennenfußes 10 mit der Karosserie elektrisch leitend verbunden.
[0017] Im Sendefall ergeben sich, ausgehend von der Außenantenne 1, elektrische Feldlinien
17, die sich gegen die metallische Karosserie schließen (Fig. la und Fig. 1b). Mit
den elektrischen Feldlinien sind dielektrische Verschiebungsströme verknüpft. Diese
Ströme schließen sich als Oberflächenströme auf der metallischen Karosserie 3 zum
Antennenfußpunkt. Des weiteren sind magnetische Feldlinien vorhanden, die in Fig.
la und Fig. 1b nicht dargestellt sind, und die senkrecht auf den elektrischen Feldlinien
17 stehen, also aus der Zeichnungsebene heraustreten.
[0018] Wie in Fig. la und Fig. 1b dargestellt, treten bei Antennenanordnungen nach dem Stand
der Technik einige der elektrischen Feldlinien 17 und damit auch einige der magnetischen
Feldlinien durch Öffnungen der Karosserie, also z.B. durch die Fensteröffnungen, in
den Fahrgastraum ein und schließen sich im Innenraum gegen die metallische Karosserie
3. Personen, die sich im Bereich der Felder aufhalten, sind dadurch elektromagnetischer
Energie ausgesetzt.
[0019] Besonders hohe Feldstärken treten naturgemäß in unmittelbarer Nähe der Außenantenne
1 auf. Im Beispiel der Fig. 1a treten daher auch im der Außenantenne benachbarten
Teil der Scheibenöffnung, die mit der Scheibe 2 identisch ist, also im oberen Bereich
der Scheibe, besonders hohe Feldkonzentrationen auf. Im Falle einer Heckscheibe und
einer an der hinteren Dachkante montierten Außenantenne sind damit die Fondpassagiere
speziell im Kopfbereich gefährdet. Die Gefährdung nimmt naturgemäß zu mit der Höhe
der Sendeleistung.
[0020] Im Falle einer Klebeantenne, wie in Fig. 1b dargestellt, greifen noch mehr Feldlinien
in den Innenraum, weil in der unmittelbaren Umgebung des Antennenfußpunkts 10 bei
Antennenanordnungen nach dem Stand der Technik keine ausreichend großen metallischen
Gegenflächen auf dem Potential der Karosserie vorhanden sind. Daher sind auch wesentlich
höherer Feldstärken im Fahrzeuginneren festzustellen. Teilweise wird bei Klebeantennen
wegen der einfacheren Montage sogar auf die elektrische Verbindung des Außenleiters
des Koaxialkabels 18 mit der metallischen Karosserie 3 in der Nähe des Antennenfußes
10 verzichtet. Dadurch können sich dann Mantelwellen auf dem Koaxialkabel 18 ausbreiten,
die hohe Feldkonzentrationen im Innenraum auch in größerer Entfernung vom Antennenfuß
bewirken können. Auch Antennen mit als "Radials" auf der Scheibe angeordneten Zusatzleitern
ergeben im Hinblick auf die unerwünschten Feldstärken im Fahrzeuginneren keine Verbesserung.
[0021] In Fig. 1b ist ein Teil der Heckscheibe, wie heute üblich, mit einem Heizfeld 20
bedeckt. Der beheizte Bereich ist dabei im unteren Bereich der Scheibe 2 angeordnet
und kleiner als die gesamte Scheibenöfffnung, so daß die Klebeantenne 1 oberhalb des
Heizfelds im freien Raum montiert werden kann. Die Heizleiter des Heizfeldes sind
dabei elektrisch für Frequenzen des Funkdienstes nicht niederohmig mit der Karosserie
3 verbunden, da die den Gleichstrom zuführenden Drähte 24 erst in größerem Abstand
mit der Karosseriemasse oder mit dem Plusanschluß der Batterie verbunden sind. Die
Verlegung und die Lange der den Gleichstrom zuführenden Drähte 24 (s. Fig.7 für den
Fall einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung) wird dabei nach dem Stand der Technik
unter fahrzeugspezifischen Aspekten ausgelegt und nicht bezüglich der elektrischen
Wirkung für die Frequenzen des Funkdienstes.
[0022] Die abschirmende Wirkung eines normalen Heizfeldes auf die Einkopplung elektromagnetischer
Wellen, die von der Außenantenne 1 abgestrahlt wurden, in den Innenraum, ist daher
in der Praxis gering. Die Felder greifen, wie in Fig. 1b dargestellt, im wesentlichen
ungeschwächt, durch das Heizfeld 20 in den Innenraum.
[0023] Im weiteren werden erfindungsgemäße Antennenanordnungen beschrieben, mit denen die
Einkopplung elektromagnetischer Wellen in den Innenraum deutlich reduziert wird. Fig.
2 zeigt eine derartige Antennenanordnung im Schnitt, Fig. 3 in der Draufsicht für
das Beispiel einer an der hinteren Dachkante montierten Außenantenne 1.
[0024] Im Gegensatz zu Fig. la ist im Beispiel der Fig. 2 bzw. Fig. 3 die Scheibe 2 nun
mit einer zweidimensionalen, also flächigen Struktur 4 aus leitfähigem Material mit
niedrigem Oberflächenwiderstand im Frequenzbereich des Funkdienstes versehen. Um die
erfindungsgemäßen Vorteile zu erreichen, muß für den Frequenzbereich des Funkdienstes
durch die Struktur 4 insgesamt ein Oberflächenwiderstand wirksam sein, der deutlich
niederohmiger als der Feldwellenwiderstand des freien Raumes ist. Dann ist die Struktur
4 geeignet, abschirmend zu wirken und kann elektrische und magnetische Felder, die
die Außenantenne 1 erzeugt, wirksam davon abhalten, ins Fahrzeuginnere einzudringen.
[0025] Bei den derzeitigen technologischen Möglichkeiten kann die Struktur 4 z.B. in Form
einer Beschichtung flächig aufgedampft sein. Diese metallischen Schichten werden sehr
dünn aufgedampft, wodurch die Transparenz für Licht erhalten bleibt und gleichzeitig
die erforderliche Niederohmigkeit für die Funkfrequenzen erreicht wird.
[0026] Genauso geeignet für erfindungsgemäße Antennenanordnungen sind jedoch Strukturen
auch aus einzelnen Leitern, wie sie von aufgedruckten Heizfeldern bekannt sind, die
im Siebdruckverfahren aufgebracht werden. Um die gewünschte Wirkung bezüglich der
Reduktion der Einkopplung elektromagnetischer Felder in den Innenraum zu erreichen,
sind bezüglich der verwendeten Geometrien der Strukturen dann die Lehren der Erfindung
zu befolgen, die weiter unten noch erläutert werden. Auch die kombinierte Verwendung
einer aufgedampften Schicht mit einer aufgedruckten Leiterstuktur kann vorteilhaft
sein.
[0027] Wegen der geringen Eindringtiefe hochfrequenter Funkwellen auf Grund des Skineffekts
in metallische Leiter ist nämlich eine sehr dünne Schicht ausreichend, die wiederum
für Gleichströme, z.B. für Zwecke einer Scheibenheizung, zu hochohmig wäre. Die erforderliche
Niederohmigkeit für Gleichströme wiederum kann dann durch aufgedruckte Leiter eingestellt
werden.
[0028] Um die erfindungsgemäßen Vorteile zu erreichen, muß zumindest eine Berandung der
Struktur 4 niederohmig mit der metallischen Karosserie 3 verbunden sein. Im Falle
der Fig. 2 bzw.
[0029] Fig. 3 ist dies an allen vier Berandungen der Struktur 4 der Fall, wodurch sich der
Vorteil einer besonders hohen Wirksamkeit im Sinne der Erfindung ergibt. Die Scheibe
2 ist im Beispiel der Fig.2 und Fig.3 in die Karosserie 3 in der heute üblichen Weise
eingesetzt und mittels des Scheibenklebers 13, der als Kleberaupe parallel zur äußeren
Scheibenkante aufgebracht ist, mit der Karosserie mechanisch verbunden.
[0030] Die elektrisch niederohmige Verbindung für die Frequenzen des Funkdienstes kann in
vielen Fällen dann besonders einfach und daher vorteilhaft, wie im Beispiel der Fig.
2 und 3 angenommen, über die sich flächig gegenüberliegenden Ränder der Karosserie
und der Berandung der Struktur 4 über die Kleberaupe erfolgen.
[0031] Die erforderliche Niederohmigkeit der Verbindung kann z.B. ideal mittels eines silberhaltigen
und daher gut leitfähigen Klebers 13 erreicht werden kann. Auf diese Weise wird bewirkt,
daß die Struktur 4 auf dem Potential der Karosserie liegt. Die niederohmige Verbindung
zur Karosserie 3 kann bei erfindungsgemäßen Antennen grundsätzlich auf unterschiedliche
Weise erfolgen. Die oben angegebene Verwendung eines leitfähigen Klebers ist elektrisch
ideal, jedoch sind die hohen Kosten derartiger Kleber nachteilig.
[0032] Aus konstruktiven Gründen ist zwischen der Fahrzeugscheibe 2 und der Karosserie 3
bei modernen Fahrzeugen mit eingeklebten Scheiben immer eine Überlappungszone von
typisch 1 bis 2 cm Breite entlang des Scheibenrandes vorhanden. Wegen des vergleichsweise
geringen Abstands von typisch 3 bis 4 mm, bedingt durch die Kleberaupe, zwischen der
Struktur 4 und der gegenüberliegenden Fläche der Karosserie 3, ergibt sich damit eine
nicht geringe kapazitive Verkopplung, die wegen der großflächigen Anordnung eine ausreichend
niederohmige kapazitive Verbindung darstellt, wenn der in diesem Bereich angeordnete
Scheibenkleber eine Dielektrizitätskonstante deutlich größer als 1 aufweist. Dies
ist bei den derzeit verwendeten Scheibenklebern mit ε
r-Werten von typisch größer 5 der Fall.
[0033] Da die Funkdienste, für die die erfindungsgemäßen Antennenanordnungen vorzugsweise
eingesetzt werden, in der Regel bei Frequenzen des UHF-Bereichs oder höher angeordnet
sind, reicht die so gebildete Kapazität für die Ausbildung einer ausreichend niederohmigen
Verbindung zwischen der Struktur 4 und der Karosserie 3 sicher aus.
[0034] Derzeit verwendete Scheibenkleber weisen teils geringe Verluste bei hohen Frequenzen
auf, andere wiederum sind wegen eines hohen Rußanteils stark verlustbehaftet, so daß
sich zusätzlich zur kapazitiven Verbindung noch eine hohe ohmsche Leitfähigkeit ergibt.
Auch bei Verwendung derartiger Scheibenkleber ist daher eine niederohmige Verbindung
zwischen Karosserie und Struktur 4 für die Frequenzen der Funkdienste sicher gegeben.
[0035] Die für erfindungsgemäße Antennenanordnungen erforderliche niederohmige Verbindung
zwischen Struktur 4 und Karosserie 3 kann jedoch auch punktförmig erfolgen. Diese
Möglichkeit zeigt Fig.6 im Schnitt und Fig. 7 in der Draufsicht. In diesem Beispiel
ist angenommen, daß die Scheibe, wie früher üblich, mit einer Gummidichtung in die
Karosserie eingesetzt ist. Eine ausreichend niederohmige Verbindung zur Karosserie
3 ist damit wegen der sich nur stirnseitig gegenüberliegenden Kanten von Struktur
4 und Karosserie 3 nicht in jedem Fall gegeben. Ist die Verbindung nicht niederohmig
genug, was durch eine Messung der Impedanz zwischen Struktur 4 und Karosserie 3 festgestellt
werden kann, so kann ausschließlich oder unterstützend mittels einer oder mehrerer
Drahtbrücken von der Struktur 4 zur Karosserie 3 die niederohmige Verbindung sichergestellt
werden.
[0036] Wegen der Eigeninduktivität von ca. 10 nH/cm ist selbst bei einer kurzen Drahtbrücke
allerdings für die Frequenzbereiche, in denen die betrachteten Funksysteme betrieben
werden, also im wesentlichen oberhalb etwa 400 MHz, die Niederohmigkeit einer Drahtbrücke
noch nicht ausreichend, da eine Drahtbrücke mit einer schwer zu unterschreitenden
Länge von ca. 10 cm im Frequenzbereich des C-Netzes bereits eine induktive Impedanz
von ca. 280 Ohm ergibt. Durch Kompensation der Eigeninduktivität des Drahtes mittels
einer in Serie geschalteten Kapazität 12 kann dann die Niederohmigkeit für die Frequenzen
des Funkdienstes wieder hergestellt werden. Im angegebenen Beispiel ist hierzu eine
Kapazität von ca. 1,2 pF erforderlich.
[0037] Auf diese Weise ergibt sich so eine zwischen den Anschlußpunkten 25 auf der Struktur
4 und 33 auf der Karosserie wirksame niederohmige Verbindung.
[0038] Die Lage dieses Anschlußpunkts 25 auf der Struktur 4 wird vorzugsweise dort gewählt,
wo die größten Rückströme zum Antennenfußpunkt 10 fließen, weil sich so elektrisch
die größte vorteilhafte Wirkung ergibt. Im Beispiel der Fig. 6 ist dies die Symmetrieachse
der Scheibe am oberen Rand, also in unmittelbarer Nähe zum Antennenfußpunkt 10. Der
Anschlußpunkt 33 wird vorzugsweise in möglichst geringem Abstand zum Anschlußpunkt
25 auf der Karosserie gewählt. Der elektrische Charakter dieser Verbindung ist der
einer Serienresonanz.
[0039] Nachteilig bei dieser Ausführung der niederohmigen Verbindung mittels einer Drahtbrücke
sind die Montage- und Kontaktierungskosten. Elektrisch äquivalent und daher von der
Funktion her gleichwertig kann die bezüglich des Anschlußpunktes 25 wirksame niederohmige
Verbindung zwischen Karosserie 3 und Struktur 4 auch mittels einer Leitungstransformation
erreicht werden. Dadurch entfallen vorteilhafterweise die Montagekosten für die Drahtbrücke.
[0040] Eine derartige erfindungsgemäße Ausführungsform zeigt Fig. 8. Der Leitungscharakter
ergibt sich in diesem Beispiel zwischen der oberen Berandung der Struktur 4a und der
gegenüberliegenden metallischen Karosserie 3, wobei an der linken und rechten Seite
der Struktur 4a diese leerläuft. Der jeweilige Leerlauf transformiert sich entsprechend
der Länge 36 bzw. 37 in eine Impedanz, die zwischen der Struktur 4a und der Karosserie
3 in der vertikalen Symmetrielinie 38 wirksam wird und die bei geeignet gewählter
Abmessung 36 bzw. 37 einen Wechselstromkurzschluß mit Serienresonanzcharakter ergibt.
Vorteilhaft wird die Struktur 4a und damit auch die Abmessungen 36 bzw. 37 für den
links und für den rechts der Symmetrieachse 38 liegenden Bereich der Struktur 4a spiegelbildlich
gleich ausgeführt. Die gesamte Horizontalabmessung der Struktur 4 ergibt sich damit
zu 27 als der Summe der Abmesungen 36 und 37. Die Abmessungen 36 bzw. 37 werden für
die Erfüllung dieser Aufgabe typisch so ausgeführt, daß sich eine Lambda-Viertel-Transformation
oder eine Transformation mit entsprechender ähnlicher Charakteristik (durch ein ungradzahlig
ganzzahliges Vielfaches von Lambda-Viertel) ergibt. Die exakt erforderliche Abmessung
36 bzw. 37 werden dabei vorzugsweise über die Messung der Impedanz zwischen Struktur
4 und der Karosserie auf der Symmetrieachse 38 bestimmt, da die Felder der Leitung,
über die sich die Leitungstransformation ergibt, teils auch im Glas der Scheibe 2
vorhanden sind, wodurch sich eine von der Freiraumwellenlänge abweichende etwa kürzere
wirksam Wellenlänge ergibt.
[0041] Das Ergebnis einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung ist dann derart, daß die elektrischen
Feldlinien, von der Außenantenne 1 her kommend, auf der Struktur 4 enden und nicht
mehr oder nur mehr stark abgeschwächt in den Innenraum eindringen. Gleiches gilt für
die magnetischen Felder. Auf diese Weise ist der Innenraum des Fahrzeugs von den Feldern
der Funkantenne weitgehend frei.
[0042] Die größte Wirksamkeit mit dem Vorteil einer besonders großen Reduktion der Felder
im Innenraum des Fahrzeugs ergibt sich naturgemäß bei einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung,
wenn sich die Struktur 4 über die gesamte Oberfläche der Scheibenöffnung erstreckt.
Für die Praxis kann jedoch eine ausreichende, weil nur geringfügig reduzierte Wirksamkeit
bereits dadurch erreicht werden, daß sich die Struktur 4 auf den besonders wichtigen
Bereichen der Scheibe erstreckt.
[0043] Diese besonders wichtigen Bereiche zur Erzeilung erfindungsgemäßer Vorteile ergeben
sind zum einen aus der Nähe zum Fußpunts der Außenantenne 1, im Beispiel der Fig.
2 also im oberen mittleren Bereich der Fahrzeugscheibe 2. Dort tritt bekanntlich die
höchste Feldkonzentration auf. In entsprechender Weise ist im Falle einer Außenantenne
1, die als Klebeantenne ausgeführt ist (Fig.4 und 5), der Bereich um den Fußpunt 10
der Antenne besonders wichtig.
[0044] Zum anderen ist zu berücksichtigen, wie dicht Körperteile von Fahrgästen sich den
jeweiligen Bereichen der Scheibe 2 annähern können. In jedem Fall ist daher der obere
Bereich der Scheiben sehr wichtig, da die Köpfe der Fondpassagiere dort der Scheibe
2 sehr nahe kommen können. Im Gegensatz dazu ist der untere Bereich der Scheibe 2
wesentlich weiter vom Körper der Fondpassagiere entfernt. Dies gilt in besonders hohem
Ausmaß, wenn die Scheibe 2 relativ flach angeordnet ist.
[0045] Daher ist die Wirksamkeit der Struktur 4 in der Regel im oberen Bereich der Scheibe
und dort wiederum in der Mitte besonders groß, wenn auch die Außenantenne 1 dort in
der Mitte auf der Scheibe 2 oder in der Nähe auf der Karosserie 3 angebracht ist.
Aus den gleichen Gründen kann dann ohne für die Praxis relevante Nachteile darauf
verzichtet werden, die Struktur 4 bis in den unteren Bereich der Scheibe 2 auszudehnen
oder sie kann zumindest mit geringerem technischen Aufwand in diesen Bereichen ausgeführt
werden.
[0046] Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Antennenanordnung für eine Klebeantenne 1 in einer
Schnittdarstellung, bei der diese Gesichtspunkte berücksichtigt sind. Fig.5 gibt die
gleiche Anordnung in der Draufsicht wieder. 10 bezeichnet wieder den Antennenfuß,
also auch den Bereich auf der Scheibe, auf den die Klebeantenne 1 aufgeklebt ist.
Dieser Montagepunkt 10 liegt dabei bei erfindungsgemäßen Antennenanordnungen vorzugsweise
im Inneren des von der Struktur 4 bedeckten Bereichs, da im Bereich des Fußpunkts
10 der Antenne 1 wieder besonders hohe Feldkonzentrationen auftreten.
[0047] Die der Scheibe zugewandte Fläche der Klebeantenne 1, über die auch die mechanische
Verbindung zur Scheibe hergestellt wird, ist bei derartigen Antennen typisch metallisch
leitend so ausgeführt, daß eine kapazitiv ausreichend niederohmige Verbindung durch
die Scheibe hindurch zu einer metallischen Gegenfläche 14 auf der Scheibeninnenseite
gegeben ist. An dieser Gegenfläche 14 ist der Innenleiter einer koaxialen Leitung
18 angeschlossen, die die Signalverbindung zum Funkgerät herstellt. Der Außenleiter
der koaxialen Leitung 18 ist bei erfindungsgemäßen Antennen in der Nähe der Gegenfläche
14 an der Struktur 4 angeschlossen. Wegen der abschirmenden Wirkung der Struktur 4
sind auch keine Mantelwellen auf der koaxialen Leitung 18 vorhanden.
[0048] Im Beispiel der Fig.4 bzw. Fig.5 überdeckt die Struktur 4 wieder die gesamte Scheibenoberfläche
mit Ausnahme des Bereichs, in dem die Signaleinkopplung von der koaxiale Leitung 15
zur Klebeantenne 1 durch die Scheibe erfolgt. Die Dichte der aufgedruckten Leiter
7 ist jedoch in verschiedenen Bereichen der Struktur 4 unterschiedlich ausgeführt,
nämlich mit hoher Dichte im oberen Bereich der Scheibe 2 und dort wiederum vor allem
in der Mitte, im unteren Bereich und dort wiederum an den Rändern ist die Leiterdichte
deutlich geringer.
[0049] Für die Geometrien der Gegenfläche 14 und den Ausschnitt in der Struktur 4 für diese
Gegenfläche bieten sich konzentisch angeordnete Kreise (Fig.5) oder Rechtecke oder
Quadrate an. Die notwendige Größe der Gegenfläche 14 und der Fläche am Fußpunkt der
Klebeantenne 1 ist von im Handel erhältlichen Antennentypen bekannt und beträgt typisch
2 bis 4 cm
2, wenn z.B. die Frequenzen des C- oder D-Netz Funktelefons betrachtet werden.
[0050] Selbstverständlich kann die Signalzuführung zur Klebeantenne 1 für erfindungsgemäße
Antennenanordnungen bei Aufrechterhaltung der Vorteile auch von außen her erfolgen,
also nicht nur, wie in Fig.4 und Fig.5 angenommen, kapazitiv durch die Scheibe hindurch.
Wegen der dann problematischen Kabelverlegung wird diese Technik bei Klebeantennen
in der Praxis jedoch kaum angewandt.
[0051] Die zweidimensionale, optisch transparente, jedoch für Funkwellen im Frequenzbereich
des Funkdienstes weitgehend undurchlässige Struktur 4 kann auf verschiedene Weise
realisiert sein. Neben der bereits erwähnten Bedampfung der Scheibenoberfläche mit
einer dünnen metallischen Schicht ist für die Praxis besonders die Realisierung durch
drahtförmige Leiter von Interesse, die im Siebdruckverfahren aufgebracht werden.
[0052] Für die Ausbildung des für erfindungsgemäße Antennen erforderlichen niedrigen Oberflächenwiderstandes
im Frequenzbereich des Funkdienstes ist die spezielle Konfiguration der Felder zu
berücksichtigen, deren Eindringen in den Fahrzeuginnenraum verhindert werden soll.
Eine sehr gute Eignung zur Ausbildung der Struktur 4 weisen flächige Strukturen mit
einer Dicke auf, die größer als die Eindringtiefe bei der Betriebsfrequenz des Funkdienstes
ist. Ein engmaschiges Drahtgitter, wie dies Fig.5 zeigt, ist in der Wirkung gleichwertig.
Unterschiede zu einer flächig aufgedampften Struktur ergeben sich nur in serh geringem
Abstand von der Struktur 4, also im Bereich weniger Zentimeter. Üblicherweise versteht
man unter engmaschig dabei eine Maschenweite, die nicht wesentlich größer als 1/10
der mittleren Betriebswellenlänge des Funkdienstes ist. Dies gilt auch im Zusammenhang
mit erfindungsgemäßen Antennenanordnungen. Für den Frequenzbereich des C-Netz-Mobiltelefons
ergibt sich damit eine Maschenweite um 7 cm, für das D-Netz von ca. 3 cm. Größere
Maschenweiten sind jedoch nicht unwirksam, sondern weisen nur eine geringere Wirksamkeit
speziell in der Nähe des Gitters auf. Maschenweiten wesentlich über 1/4 der mittleren
Betriebswellenlänge des Funkdienstes eigen sich für erfindungsgemäße Antennenanordnungen
nur mehr sehr bedingt.
[0053] Aus den oben erwähnten Gründen ist es besonders wichtig, die Wirksamkeit in der Nähe
des Antennenfußpunktes 10 groß und damit die Maschenweite ausreichend eng zu wählen.
In größerer Entfernung vom Antennenfußpunkt 10 kann dann die Maschenweite zunehmen
oder die Zahl der Leiter abnehmen, z.B. in der Weise, wie dies Fig. 5 zeigt, ohne
daß dadurch insgesamt die Vorteile der Erfindung beeinträchtigt würden.
[0054] Eine andere vorteilhafte Ausführung einer Struktur 4 zeigt Fig. 10, bei der durch
sternförmig auf den Antennenfußpunkt 10 zulaufende Leiter die Rückströme zum Antennenfußpunkt
wirksam erfaßt werden. Bereits diese flächenmäßig nicht sehr ausgedehnte Struktur
4a reduziert die Felder im Inneren beträchtlich. In Fig.8 ist eine flächenmäßig ähnlich
große Struktur wie in Fig. 10 dargestellt, die sich im wesentlichen auf der Scheibe
2 in der Nähe des Antennenfußpunktes 10 erstreckt.
[0055] Die Wirksamkeit einer Struktur zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe nimmt ab,
wenn die von der Struktur 4 bedeckte Fläche kleiner gemacht wird. Da die Feldstärken
in der Nähe des Fußpunktes jedoch am größten sind und schnell mit wachsender Entfernung
von ihm kleiner werden, sind auch vergleichsweise kleinflächige Strukturen 4 in der
Lage, die Feldstärken im Inneren des Fahrzeugs deutlich reduzieren. Die erforderliche
flächenmäßige Ausdehnung der Struktur 4 ist damit auch von der maximal verwendeten
Sendeleistung abhängig, da bei kleinen Sendeleistungen auch nur eine geringe Reduktion
der Felder erforderlich ist.
[0056] Erfindungsgemäße Antennenanordnungen beziehen sich auf Funkgeräte mit mindestens
mittlerer Ausgangsleistung. Darunter werden HF-Ausgangsleistungen verstanden, die
im Bereich oberhalb von etwa 5 W liegen, mit denen nämlich die Feldstärken im Fahrgastraum
ohne erfindungsgmäße Gestaltung zumindest in Bereichen des Innenraums die Grenzwerte
nach DIN-Entwurf 0848 überschreiten.
[0057] Bei einer HF-Ausgangsleistung von z.B. 5 W kann naturgemäß die von der Struktur 4
bedeckte Fläche der Scheibe 2 geringer sein als z.B. bei der maximal im C-Netz im
Fahrzeug verwendeten Leistung von etwa 25 W. Als untere Grenze für die sinnvolle Verwendung
einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung für eine Leistung von etwa 5 W in Kombination
mit einer Antennenform, die ausgeprägte Felder in der Nähe des Fußpunktes 10 erzeugt,
kann bezüglich der Abmessungen der Struktur 4 auf Grund von Messungen angegeben werden,
daß die Abmessungen 36 und 37 sowie 35 (Fig.8) jeweils nicht wesentlich geringer sein
dürfen als etwa 1/4 der mittleren Betriebswellenlänge im Freqenzbereich des Funkdienstes.
Bei höheren Frequenzen, bei denen die Bewiebswellenlänge sehr klein wird, ist es erforderlich,
die Abmessungen nicht kleiner zu machen als etwa 10 cm im Falle der Abmessungen 27
ud 35. 27 ist dabei die Summe der Abmessungen 36 und 37.
[0058] In der Praxis sind auf der Scheibe 2, zumindest wenn es sich um die Heckscheibe eines
Fahrzeugs handelt, meist weitere Strukturen vorhanden, z.B. Heizfelder 20 oder auch
Strukturen 34 für Rundfünkempfangsantennen.
[0059] Beispiele erfindungsgemäßer Antennenanordnungen in Kombination mit Heizfeldern 20
zeigen die Fig.7, 8 und 10.
[0060] Im Beispiel der Fig.7 ist davon ausgegangen, daß das Heizfeld 20 bezüglich der Ausführung
und der elektrischen Beschaltung im Frequenzbereich des Funkdienstes nicht die kennzeichnenden
Merkmale einer Struktur 4 aufweist, also z.B. nicht niederohmig mit der Karosserie
3 verbunden ist. Daher werden die elektromagnetischen Felder, die die Funkantenne
abstrahlt, nicht oder nur geringfügig vom Heizfeld 20 abgeschwächt. Da aus den oben
angesprochenen Gründen im unteren Bereich der Scheibe, in der das Heizfeld 20 angeordnet
ist, jedoch die Felder der Außenantenne 1 geringer sind als im oberen Bereich der
Scheibe und außerdem die Annäherung von Körperteilen an den unteren Teil der Scheibe
in der Praxis kaum möglich ist, ist es häufig entsprechend Fig. 7 ausreichend, nur
im oberen Bereich der Scheibe die Struktur 4 anzuordnen.
[0061] Im Beispiel einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung, wie sie in Fig. 8 dargestellt
ist, wurde davon ausgegangen, daß auch im unteren Bereich der Fahrzeugscheibe 2 eine
Schirmung erforderlich ist. Hierzu wird die niederohmige Verbindung zwischen der Struktur
des Heizfelds 20 und der Karosserie 3 z.B. wieder über die dem Karosserieblech direkt
gegenüberliegenden Sammelschienen 30 des Heizfeldes 20 und über die Kleberraupe erreicht.
Auf diese Weise wird das Heizfeld 20 gleichzeitig zur Struktur 4, Teilbereich 4b,
und erfüllt damit die erfindungsgemäßen Aufgaben bezüglich einer Reduktion der elekktromagnetischen
Felder im Fahrzeuginneren.
[0062] Um im Beispiel der Fig. 8 einen Gleichstromschluß zwischen den Sammelschienen 30
und der Karosserie durch den Kleber zu vermeiden, ist in diesem Fall ein Kleber mit
guter dielektrischer, jedoch geringer ohmscher Leitfähigkeit vorteilhaft.
[0063] Im Beispiel der Fig. 10 ist das Heizfeld 20 ebenfalls niederohmig mit der Karosserie
im Bereich der Sammelschienen verbunden und damit ebenfalls ein Bestandteil der Struktur
4. Besteht das Heizfeld, wie in vielen Fällen, im Bereich der Scheibenöffnung nur
aus horizontalen Leitern, so ist die abschirmende Wirkung zwar vorhanden, jedoch gegebenenfalls
noch nicht ausreichend. Die abschirmende Wirkung des als Struktur 4 wirkenden Heizfeldes
20 kann jedoch durch Zusatzmaßnahmen in der Wirksamkeit im Sinne der Erfindung noch
verbessert werden kann. Hierzu sind im Beispiel der Fig. 10 in der Mitte drei nahezu
senkrecht angeordnete zusätzliche Leiter 31 vorgesehen, die Ströme in Richtung auf
den Antennenfußpunkt 10 führen können und die bezüglich der Heizleiter auf Äquipotentiallinien
angeordnet sind, so daß kein Heizstrom in Querrichtung fließt. Eine weitere Verbesserung
der Wirkung ergibt sich durch die Interdigitalstruktur 32, über die die Struktur 4b
mit der Struktur 4a kapazitiv verkoppelt ist.
[0064] Als Außenantennen sind unterschiedliche Antennentypen gebräuchlich. Weit verbreitet
sind Antennen, die eine niederohmige Fußpunktsimpedanz gegenüber der Grundfläche aufweisen,
wie Lambda/4, 5/8 Lambda oder 3/4 Lambda-Strahler, die eine Funßpunktsimpedanz in
der Nähe des Wellenwiderstands von 50 Ohm üblicher Koaxialkabel aufweisen und deren
Vorteil in der einfachen Anpassung an die Speisekabel liegt. Die Verwendung dieser
Antennenformen geht allerdings einher mit großen Rückströmen auf der Grundfläche.
In Abhängigkeit von den elektrischen Eigenschaften der Grundfläche, also von deren
Oberflächenimpedanz, ergeben sich daher eventuell Verluste, die den Wirkungsgrad der
Außenantenne 1 in unerwünschter Weise reduzieren.
[0065] Dies stellt kein technisches Problem dar, wenn die Außenantenne z.B. in Dachmitte
eines Fahzeugs angeordnet ist, weil die Karosserie eine sehr niedrige und verlustarme
Oberflächenimpedanz darstellt.
[0066] Bei erfindungsgemäßen Antennen ist die Außenantenne 1 hingegen in der Nähe einer
durch einer Fahrzeugscheibe 2 gebildeten Scheibenöffnung angebracht. Ist auf die Fahrzeugscheibe
2 dann vollständig oder teilweise eine Struktur 4 aus leitenden Material mit niedrigem
Oberflächenwiderstand im Frequenzbereich des Funkdienstes aufgebracht, so fließt zumindest
ein Teil der Ströme zum Antennenfußpunkt zurück über Teile der Struktur 4. Für die
Lösung der er-findungsgemaßen Aufgabe, nämlich die Felder im Fahrgastraum deutlich
abzusenken, ist es ausreichend, wenn der Oberflächenwiderstand der Struktur niederohmig
ist im Vergleich zum Feldwellenwiderstand des freien Raums, also 377 Ohm. Ein betragsmäßig
mindestens 5 fach niederohmigerer Wert kann als ausreichend angesehen werden, um eine
deutliche Reduktion der Felder im Innenraum, z.B. um 6 dB, zu erreichen.
[0067] Bezüglich der Einkopplung von Verlusten in den Antennen stromkreis mit der Folge
eines reduzierten Wirkungsgrads sind jedoch gegebenenfalls noch weitergehende Anforderungen
an die Oberflächenimpedanz zu stellen, die vom jeweiligen Antennentyp abhängen. Im
Falle der oben aufgeführten Antennen mit vergleichsweise großen Fußpunktsströmen ist
daher anzustreben, die Oberflächenimpedanz der Struktur möglichst so leitfähig zu
machen wie z.B. die metallische Karosserie. Dies erfordert z.B. eine flächige Beschichtung
mit einer entsprechend hohen spezifischen Leitfähigkeit oder einer entsprechend hohe
Dicke, wodurch gegebenenfalls die optische Transparenz unzulässig zurückgeht.
[0068] Soll gleichzeitig diese Struktur 4 auch die Funktion einer Scheibenheizung übernehmen,
sind weitergehende Anforderungen bezüglich der ohmschen Leitfähigkeit für Gleichstrom
zu erfüllen. Der Auswahl einer geeigneten Beschichtungstyp kommt daher eine wichtige
Rolle bei erfindungsgemäßen Antennenanordnungen speziell bei zu Außenantennen 1 mit
großen Fußpunktsströmen zu. Da heute jedoch Beschichtungen mit sehr unterschiedlichen
elektrischen Eigenschaften verfügbar sind, ergibt sich daraus keine Einschränkung
der Anwendbarkeit erfindungsgemäßer Antennenanordnungen.
[0069] Im Falle aufgedruckter Leiterstrukturen kann über die Abstände der Leiter untereinander
der Oberflächenwiderstand verändert werden. Darüberhinaus kann z.B. durch eine galvanisch
aufgebrachte sehr dünne Schicht der Oberflächenwiderstand für die Frequenzen des Funkdienstes
sogar in weiten Grenzen unabhängig vom Widerstand für Gleichstrom (Heizfeld) eingestellt
werden, da die Eindringtiefe bei hohen Frequenzen äußerst gering ist, während bei
Gleichstrom der gesamte Querschnitt stromerfüllt ist.
[0070] Bei anderen Antennentypen ergibt sich bezüglich der Anforderungen an die Oberflächenimpedanz
der Struktur 4 eine andere Situation. Derartige Antennenformen sind gekennzeichnet
durch einen geringen Strom im Antennenfußpunkt mit der Folge auch geringer Ströme
auf einer benachbarten Grundfläche oder Struktur 4. Daraus resultiert dann als besonderer
Vorteil keine über die aus der Aufgabe der Erfindung hinausgehende Forderung nach
Niederohmigkeit gegenüber 377 Ohm.
[0071] Derartige Antennenformen sind z.B. unten gespeiste Lambda/2-Dipole, die allerdings
nur aufwendig an Koaxialkabel üblichen Wellenwiderstand angepaßt werden können. Besonders
vorteilhaft für erfindungsgemäße Antennenanordnungen ist die Verwendung von durch
den Fußpunkt hindurch koaxial gespeisten Antennen nach DE 40 07 824 A1 (Fig. 9), die
sich vorzüglich für Klebeantennen eignen.
[0072] Wegen der typischen Feldkonfiguration mit Feldlinien, die sich im wesentlichen zwischen
den Dipolhälften schließen, ergeben sich nur sehr geringe Rückströme auf der Struktur
4. Diese muß daher nicht die Funktion eines Gegengewichts übernehmen, so daß auch
keine nennenswerten Verluste in der Struktur 4 auftreten, wenn die Struktur die erfindungsgemäße
Aufgabe der Verhinderung der Einkopplung von elektrischer Energie von der Funkantenne
in der Fahrgastraum erfüllt. Die geringen Ströme auf der Struktur 4 resultieren aus
vergleichsweise wenigen Feldlinien, die auf der Struktur 4 auftreffen. Daher ist bei
diesem Antennentyp die Belastung des Fahrgastraums mit elektrischer Energie grundsätzlich
bereits vergleichsweise gering. Das erforderliche Ausmaß der Reduktion der Felder
im Fahrgastraum ist demzufolge ebenfalls geringer als bei Antennen mit großen Speiseströmen
im Fußpunkt. Der Anteil der Fläche der Scheibe 2, der mit der Struktur 4 versehen
werden muß, um eine Gefährdung der Insassen ausschließen zu können, ist daher ebenfalls
geringer als bei Außenantennen mit großen Fußpunktsströmen.
[0073] In modernen Fahrzeugen werden vermehrt Scheibenantennen für den Rundfunkempfang eingesetzt.
Diese Antennen verwenden teils das Heizfeld, teils auch separate Strukturen 34 als
Antennenelemente. Erfindungsgemäße Antennenanordnungen können vorteilhaft mit den
bekannten Antennenstrukturen 34 für Rundfunkempfang kombiniert werden. Ein Beispiel
dafür zeigt Fig. 11. Die Struktur 4 ist in diesem Beispiel aus mehreren Bereichen
ausgebildet. Der Bereich 4a, der sich in der unmittelbaren Umgebung des Antennenfußpunktes
10 erstreckt, ist z.B. niederohmig über die Kleberraupe mit der Karosserie 3 an der
oberen Berandung der Struktur 4a verbunden. Das Heizfeld 20 ist auf Grund der niederohmigen
Verbindung im Bereich der Sammelschienen ein Bestandteil der Struktur 4, nämlich der
Bereich 4b. Die Strukturen 34 dienen in bekannter Weise als Antennenelemente für den
Rundfunkempfang, z.B. besonders vorteilhaft in der ausführungsform einer aktiven Antenne.
Zum Bestandteil der Struktur 4 werden die Antennenstrukturen 34, indem sie niederohmig
über für die Frequenzen des Funkdienstes kompensierte Drahtbrücken, die dadurch den
Charakter von Serienresonanzkreisen mit einer Ersatzinduktivität 28 und einer in Serie
geschalteten Kapazität 12 aufweisen, mit der Karosserie verbunden sind. Wegen des
nur sehr kleinen Wertes der Kapazität 12 ergibt sich für tiefere Frequenzen, z.B.
des LMK- und UKW-Rundfünkbereichs dann nur eine vernachlässigbare kapazitive Belastung
der Strukturen 34, wodurch die Leistungsfähigkeit der Rundfunkempfangsantenne nicht
unzulässig beeinträchtigt ist.
1. Antennenanordnung für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einer Funk-Außenantenne (1) zur
Abstrahlung elektromagnetischer Signale und einer Fahrzeugscheibe (2) in einer metallischen
Karosserie (3), wobei die Funk-Außenantenne (1) in der Nähe der durch die Fahrzeugscheibe
(2) gebildeten Scheibenöffnung des Fahrzeugs auf der Karosserie oder auf der Fahrzeugscheibe
(2) angebracht ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf die Fahrzeugscheibe (2) zumindest in Teilbereichen derselben und in der Nähe der
Funk-Außenantenne (1) eine optisch weitgehend transparente, jedoch für Funkwellen
im Frequenzbereich des Funkdienstes im Hinblick auf die durch die Scheibenöffnung
hindurch tretende elektromagnetische Strahlung weitgehend undurchlässige flächige
Struktur (4) aus leitendem Material mit niedrigem Oberflächenwiderstand im Frequenzbereich
des Funkdienstes aufgebracht ist und diese flächige Struktur (4) für den Frequenzbereich
des Funkdienstes zumindest auf einer Seite der Berandung der flächigen Struktur (4),
niederohmig mit der metallischen Karosserie (3) verbunden ist und die Abmessungen
der flächigen Struktur (4) derart gewählt sind, daß die von der Außenantenne (1) erzeugte
elektromagnetische Strahlung im Fahrzeuginneren ausreichend abgeschirmt ist.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Horizontalabmessung (27) der Struktur (4) mindestens die Hälfte der mittleren
Betriebswellenlänge des Funkdienstes, jedoch nicht weniger als 10 cm, und die Vertikalabmessung
(35) der Struktur (4) mindestens ein Viertel der mittleren Betriebswellenlänge des
Funkdienstes, jedoch ebenfalls nicht weniger als 10 cm, beträgt.
3. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Außenantenne (1) auf der Fahrzeugscheibe (2) als Klebeantenne angebracht ist und
der Montagepunkt (10) der Klebeantenne im Inneren des von der Struktur (4) bedeckten
Bereichs liegt.
4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Struktur (4) als flächige Beschichtung (5) ausgeführt ist.
5. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Struktur (4) als Anordnung (6) von zueinander parallel geführten oder aus Gitterstrukturen
bestehenden aufgedruckten oder zwischen Glasscheiben eingelegten drahtförmigen Leitern
(7) ausgeführt ist.
6. Antennenanordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abstände der drahtförmigen Leiter (7) in der Nähe des Antennenfußpunktes 10 untereinander
geringer sind als 1/10 der mittleren Freiraumwellenlänge des Funkdienstes.
7. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die niederohmige Verbindung für den Frequenzbereich des Funkdienstes zwischen der
Struktur (4) und der metallischen Karosserie (3) über den Scheibenkleber erfolgt.
8. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die niederohmige Verbindung für den Frequenzbereich des Funkdienstes zwischen der
Struktur (4) und der metallischen Karosserie (3) elektrisch den Charakter eines Serienresonanzkreises
aufweist mit einer Resonanzfrequenz, die etwa der Mittenfrequenz des Funkdienstes
entspricht.
9. Antennenanordnung nach Anspruch 8
dadurch gekennzeichnet, daß
der Charakter des Serienresonanzkreises sich ergibt durch eine induktiv wirkende Drahtverbindung
(11) und einen dazu in Serie geschalteten Kondensator (12) mit einem entsprechend
gewählten Wert, und diese Verbindung zwischen einem Anschlußpunkt (13) auf der Scheibe
und einem Anschlußpunkt (14) auf der Karosserie elektrisch wirksam ist und der Anschlußpunkt
(13) der Drahtverbindung auf der Struktur (4) in der Nähe des Montagepunktes der Außenantenne
(1) am Rand der Struktur (4) gegenüber der Karosserie (3) und der Anschlußpunkt (14)
in geringem Abstand zum Anschlußpunkt (13) gegenüber auf der Karosserie (3) angeordnet
ist.
10. Antennenanordnung nach Anspruch 8
dadurch gekennzeichnet, daß
der Charakter des Serienresonanzkreises sich ergibt über eine Leitungstransformation
zwischen der oberen Berandung der Struktur (4) und der gegenüberliegenden Kante der
Karosserie (3) derart, daß sich zwischen einem gedachten Anschlußpunkt (13) am Rand
der Struktur (4) in der Nähe des Montagepunktes (10) der Klebeantenne (1) gegenüber
der in geringem Abstand gegenüber liegenden Karosserie (3) die niederohmige Verbindung
mit der metallischen Karosserie (3) ergibt und daß die horizontalen Abmessungen der
Struktur entsprechend gewählt sind.
11. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Struktur (4) auf der gesamten Scheibenoberfläche, mit Ausnahme des Bereichs der
Signaleinkopplung der Antenne, angebracht ist und sich damit an allen vier Berandungen
bis an den Rand der Scheibenöffnung erstreckt.
12. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Struktur (4) nur in Teilbereichen (9) der Scheibenoberfläche angebracht ist, und
die Struktur (4) sich an drei Berandungen bis an den Rand der Scheibenöffnung erstreckt.
13. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Struktur (4) nur in Teilbereichen der Scheibenoberfläche angebracht ist, und die
Struktur (4) sich nur an einer Berandung bis an den Rand der Scheibenöffnung erstreckt.
14. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Außenantenne (1) ein Antennentyp mit hohen Fußpunktströmen und daher hohen Rückströmen
zum Antennenfußpunkt (10) ist.
15. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Außenantenne (1) ein Antennentyp mit geringen Rückströmen zum Antennenfußpunkt
(10) ist.
16. Antennenanordnung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Außenantenne (1) eine Klebeantenne ist und die Signaleinkopplung für diese Klebeantenne
(1) kapazitiv durch die Scheibe hindurch erfolgt.
17. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit Ausnahme von 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Struktur (4) aus zwei Teilbereichen (4a) und (4b) besteht und der Teil (4b) gleichzeitig
als Heizfeld (20) zur Beheizung dieses Teils der Scheibe (20) verwendet ist.
18. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
andere Fahrzeugscheiben in der Nähe der Außenantenne ebenfalls mit einer Struktur
(4) versehen sind.
19. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf der Fahrzeugscheibe auch Antennenstrukturen (34) für den Empfang von Rundfunksignalen
vorhanden sind.
20. Antennenanordnung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Antennenstrukturen (34) Bestandteile der Struktur (4) sind.
1. Antenna arrangement for motor vehicles, comprising an external radio antenna (1) for
the reflection of electromagnetic signals, and a vehicle window (2) in metallic automotive
bodywork (3), wherein the external radio antenna (1) is mounted, on the bodywork or
on the vehicle window, adjacent to the window aperture of the vehicle formed by the
vehicle window (2),
characterised in that
on the vehicle window (2), at least in parts thereof and adjacent to the external
radio antenna (1), there is mounted a flat structure (4) of conductive material with
low surface resistance in the frequency range of the radio communication service,
said structure being optically substantially transparent but substantially impermeable
to radio waves within the frequency range of the radio communication service in terms
of the electromagnetic radiation coming through the window aperture, and wherein this
flat structure (4) is connected in low-resistance manner to the metallic bodywork
(3)at least at one side of the margin of the flat structure (4) for the frequency
range of the radio communication service, and wherein the dimensions of the flat structure
(4) are chosen so that the electromagnetic radiation produced by the external antenna
(1) is sufficiently screened from the interior of the vehicle.
2. Antenna arrangement according to claim 1,
characterised in that
the horizontal dimension (27) of the structure (4) is at least half the mean operating
wavelength of the radio communication service, but not less than 10 cm, and the vertical
dimension (35) of the structure (4) is at least a quarter of the mean operating wavelength
of the radio communication service, but likewise not less than 10 cm.
3. Antenna arrangement according to one of claims 1 and 2,
characterised in that
the external antenna (1) is mounted on the vehicle window (2) as an adhesively-mounted
antenna, and the mounting point (10) of the adhesively-mounted antenna lies within
the region covered by the structure (4).
4. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 3,
characterised in that
the structure (4) is formed as a flat coating (5).
5. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 3,
characterised in that
the structure (4) is formed as an arrangement (6) of wire-form conductors (7) which
are set parallel to one another or are imprinted as grid structures or are set between
glass plates.
6. Antenna arrangement according to claim 5,
characterised in that
the spacings between the wire-form conductors (7) in the region of the foot (10) of
the antenna are less than 1/10 of the mean free-space wavelength of the radio communication
service.
7. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 6,
characterised in that
the low-resistance connection for the frequency range of the radio communication service
between the structure (4) and the metallic bodywork (3) is effected by means of the
window adhesive.
8. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 6,
characterised in that
the low-resistance connection for the frequency range of the radio communication service
between the structure (4) and the metallic bodywork (3) has electrically the character
of a series resonant circuit with a resonance frequency which corresponds approximately
to the centre frequency of the radio communication service.
9. Antenna arrangement according to claim 8,
characterised in that
the character of the series resonant circuit is produced by an inductively functioning
wire connection (11) and a capacitor (12) connected in series therewith having a Suitably
chosen value, and this connection is effective electrically between a terminal (13)
on the window and a terminal (14) on the bodywork, and the terminal (13) of the wire
connection is arranged on the structure (4) adjacent to the mounting point of the
external antenna (1) at the edge of the structure (4) overlapping the bodywork (3)
and the terminal (14) is arranged on the bodywork (3) at a small distance from the
terminal (13) on the opposite side.
10. Antenna arrangement according to claim 8,
characterised in that
the character of the series resonant circuit is produced by means of a line transformation
between the upper margin of the structure (4) and the opposing edge of the bodywork
(3) such that the low-resistance connection with the metallic bodywork (3) results
between an imaginary terminal (13) at the edge of the structure (4) adjacent to the
mounting point (10) of the adhesively-mounted antenna (1) and the bodywork (3) which
lies opposite at a small distance therefrom, and in that the horizontal dimensions
of the structure are chosen correspondingly.
11. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 10,
characterised in that
the structure (4) is provided over the whole surface of the window, with the exception
of the region of signal coupling to the antenna, and consequently extends at all four
margins up to the edge of the window aperture.
12. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 10,
characterised in that
the structure (4) is provided only in partial regions (9) of the window surface, and
the structure (4) extends at three margins up to the edge of the window aperture.
13. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 10,
characterised in that
the structure (4) is provided only in partial regions of the window surface, and the
structure (4) extends only at one margin up to the edge of the window aperture.
14. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 13,
characterised in that
the external antenna (1) is a type of antenna with high foot currents and therefore
high return currents to the foot (10) of the antenna.
15. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 13,
characterised in that
the external antenna (1) is a type of antenna with low return currents to the foot
(10) of the antenna.
16. Antenna arrangement according to claim 15,
characterised in that
the external antenna (1) is an adhesively-mounted antenna and the signal coupling
for this adhesively-mounted antenna (1) is effected capacitively through the window.
17. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 16 with the exception of 13,
characterised in that
the structure (4) consists of two regions (4a) and (4b) and the region (4b) is used
simultaneously as a heating field (20) for heating this part of the window (20).
18. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 17,
characterised in that
other vehicle windows in the region of the external antenna are likewise provided
with a structure (4).
19. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 17,
characterised in that
antenna structures (34) for the receiving of radio broadcast signals are also provided
on the vehicle window.
20. Antenna arrangement according to claim 19,
characterised in that
the antenna structures (34) are constituents of the structure (4).
1. Dispositif d'antenne pour véhicules à moteur, composé d'une antenne radio extérieure
(1) destinée à émettre des signaux électromagnétiques et d'une vitre de véhicule (2)
dans une carrosserie métallique (3), l'antenne radio extérieure (1) étant disposée
sur la carrosserie à proximité de l'ouverture de vitre du véhicule formée par la vitre
de véhicule (2) ou sur la vitre de véhicule (2), caractérisé en ce que sur la vitre
de véhicule (2), au moins dans des parties de celle-ci, et à proximité de l'antenne
radio extérieure (1) est appliquée une structure (4) plane, sensiblement transparente
du point de vue optique mais empêchant sensiblement le passage du rayonnement électromagnétique
traversant l'ouverture de vitre, faite de matériau conducteur à faible résistance
de surface dans la plage de fréquences du service de radiocommunication, en ce que
cette structure plane (4) est reliée à basse impédance à la carrosserie métallique
(3) pour la plage de fréquences du service de radiocommunication sur un côté au moins
du bord de la structure plane (4), et en ce que les dimensions de la structure plane
(4) sont sélectionnées de telle sorte que l'intérieur du véhicule soit suffisamment
protégé du rayonnement électromagnétique produit par l'antenne radio extérieure (1).
2. Dispositif d'antenne selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dimension
horizontale (27) de la structure (4) correspond au moins à la moitié de la longueur
d'onde de fonctionnement moyenne du service de radiocommunication, mais pas moins
de 10 cm, et la dimension verticale (35) de la structure (4) correspond au moins au
quart de la longueur d'onde de fonctionnement moyenne du service de radiocommunication,
mais pas moins de 10 cm non plus.
3. Dispositif d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé
en ce que l'antenne extérieure (1) est appliquée sur la vitre du véhicule (2) sous
la forme d'une antenne adhésive et le point de montage (10) de l'antenne adhésive
se trouve à l'intérieur de la zone couverte par la structure (4).
4. Dispositif d'antenne selon l'une ou l'ensemble des revendications 1 à 3, caractérisé
en ce que la structure (4) est réalisée sous la forme d'un revêtement plan (5).
5. Dispositif d'antenne selon l'une ou l'ensemble des revendications 1 à 3, caractérisé
en ce que la structure (4) est réalisée sous forme d'une disposition (6) de conducteurs
filiformes (7) posés parallèlement les uns aux autres ou se trouvant sur des structures
en grille, imprimés ou inclus entre des plaques de verre.
6. Dispositif d'antenne selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'écart entre
les conducteurs filiformes (7) à proximité du pied de l'antenne (10) est plus petit
que le dixième de la longueur d'onde moyenne en espace libre du service de radiocommunication.
7. Dispositif d'antenne selon l'une ou l'ensemble des revendications 1 à 6, caractérisé
en ce que la connexion à basse impédance pour la plage de fréquences du service de
radiocommunication entre la structure (4) et la carrosserie métallique (3) est établie
par l'intermédiaire de l'adhésif de la vitre.
8. Dispositif d'antenne selon l'une ou l'ensemble des revendications 1 à 6, caractérisé
en ce que la connexion à basse impédance pour la plage de fréquences du service de
radiocommunication entre la structure (4) et la carrosserie métallique (3) présente
du point de vue électrique le caractère d'un circuit accepteur avec une fréquence
correspondant approximativement à la fréquence centrale du service de radiocommunication.
9. Dispositif d'antenne selon la revendication 8, caractérisé en ce que le caractère
de circuit accepteur est réalisé par une liaison par fil (11) à effet inductif et
un condensateur (12) monté en série avec celle-ci dont la valeur est sélectionnée
de manière appropriée, et cette liaison est active électriquement entre un point de
connexion (13) sur la vitre et un point de connexion (14) sur la carrosserie, le point
de connexion (13) de la liaison par fils sur la structure (4) se trouvant à proximité
du point de montage de l'antenne extérieure (1) au bord de la structure (4) en face
de la carrosserie (3) et le point de connexion (14) à faible distance du point de
connexion (13) étant en face de celui-ci sur la carrosserie (3).
10. Dispositif d'antenne selon la revendication 8, caractérisé en ce que le caractère
de circuit accepteur est réalisé par une transformation de ligne entre le bord supérieur
de la structure (4) et le bord de la carrosserie (3) lui faisant face, de telle sorte
que la connexion à basse impédance avec la carrosserie métallique (3) soit établie
entre un point de connexion fictif (13) au bord de la structure (4) à proximité du
point de montage (10) de l'antenne adhésive (1) et la carrosserie (3) se trouvant
en face à faible distance et en ce que les dimensions horizontales de la structures
sont choisies à cette fin.
11. Dispositif d'antenne selon l'une ou l'ensemble des revendications 1 à 10, caractérisé
en ce que la structure (4) est appliquée sur toute la surface de la vitre, à l'exception
de la zone de couplage d'entrée du signal de l'antenne, et s'étend ainsi sur les quatre
bords jusqu'au bord de l'ouverture pour la vitre.
12. Dispositif d'antenne selon l'une ou l'ensemble des revendications 1 à 10, caractérisé
en ce que la structure (4) n'est disposée que dans des zones partielles (9) de la
surface de la vitre et la structure (4) s'étend sur trois bords jusqu'au bord de l'ouverture
de vitre.
13. Dispositif d'antenne selon l'une ou l'ensemble des revendications 1 à 10, caractérisé
en ce que la structure (4) n'est disposée que dans des zones partielles (9) de la
surface de la vitre et la structure (4) s'étend sur un seul bord jusqu'au bord de
l'ouverture de vitre.
14. Dispositif d'antenne selon l'une ou l'ensemble des revendications 1 à 13, caractérisé
en ce que l'antenne extérieure (1) est un type d'antenne à fortes intensités au pied
et, de ce fait, fortes intensité de retour au pied de l'antenne (10).
15. Dispositif d'antenne selon l'une ou l'ensemble des revendications 1 à 13, caractérisé
en ce que l'antenne extérieure (1) est un type d'antenne à faibles intensités de retour
au pied de l'antenne (10).
16. Dispositif d'antenne selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'antenne extérieure
(1) est une antenne adhésive et le couplage d'entrée du signal pour cette antenne
adhésive (1) se fait de manière capacitive à travers la vitre.
17. Dispositif d'antenne selon l'une ou l'ensemble des revendications 1 à 16 à l'exception
de 13, caractérisé en ce que la structure (4) se compose de deux zones partielles
(4a) et (4b) et la partie (4b) sert en même temps de champ chauffant (20) pour le
chauffage de cette partie de la vitre (20).
18. Dispositif d'antenne selon l'une ou l'ensemble des revendications 1 à 17, caractérisé
en ce que d'autres vitres de véhicule à proximité de l'antenne extérieure sont également
pourvues d'une structure (4).
19. Dispositif d'antenne selon l'une ou l'ensemble des revendications 1 à 17, caractérisé
en ce que des structures d'antenne (34) sont également prévues sur la vitre du véhicule
pour la réception de signaux de radio.
20. Dispositif d'antenne selon la revendication 19, caractérisé en ce que les structures
d'antenne (34) font partie de la structure (4).