Breitband-Monopolantenne für zwei durch eine Frequenzlücke getrennte Frequenzbänder im Dezimeterwellenbereich für Fahrzeuge

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine vertikale Breitband-Monopolantenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (vgl. WO 03/034538 A1).

[0002] Andere Breitbandantennen aus dem Stand der Technik sind als mehrfach resonante Stabantennen gestaltet, wobei die Abdeckung mehrerer in der Frequenz durch Frequenzlücken voneinander getrennter Frequenzbänder anhand von mehrfachen, auf den länglichen Stab aufgebrachten Drahtwicklungen erfolgt, welche sich teilweise überdecken. Solche Antennen werden für Senden und Empfang im Dezimeterwellenbereich auf Fahrzeugen, vorzugsweise jeweils auf dem Fahrzeugdach eingesetzt. Antennen dieser Art besitzen zum einen den Nachteil, dass sie nur für relativ schmalbandige voneinander durch Frequenzlücken getrennte Frequenzbänder vorgesehen sind und für breite Frequenzbänder nur sehr bedingt infrage kommen. Insbesondere für den Einsatz auf Fahrzeugen sind die Bauhöhe, ihre aerodynamische Form und ihr Windwiderstandswert von Bedeutung. Die besondere Bedeutung kommt jedoch aufgrund der im Fahrzeugbau üblichen großen Stückzahlen der Wirtschaftlichkeit der Herstellung einer derartigen Antenne zu. Hierbei zeigt sich, dass die Aufbringung verschiedener Drahtwicklungen mechanisch sehr eng toleriert sein muss, damit die erforderliche Frequenzgenauigkeit erreicht wird. Weiterhin sind die Aufbringung der Wicklungen auf den Stab, ihre Befestigung und die Herstellung ihrer Langzeitbeständigkeit und die Reproduzierbarkeit der Leistungsfähigkeit der Antenne vergleichsweise kompliziert und wirtschaftlich aufwändig.

[0003] Die Vielzahl moderner Mobilfunknetze, wie sie zum Beispiel nach dem Mobilfunkstandard LTE (Long Term Evolution) gestaltet oder noch in Entwicklung sind, erfordert Antennen mit extremer Bandbreite. Für den LTE- Mobilfunk Standard ist zum Beispiel ein Frequenzbereich zwischen 698 und 960 MHz vorgesehen - im Folgenden mit Unterband U bezeichnet - und oberhalb einer Frequenzlücke ist der hier im Folgenden mit Oberband O bezeichnete Frequenzbereich zwischen 1460 MHz und 2700 MHz vorgesehen, wie in Fig. 1 dargestellt. Häufig wird zusätzlich ein Mittelband M im Frequenzbereich zwischen 1460 MHz und 1700 MHz vorgesehen, welches dem Oberband zuzuordnen ist. Bezüglich der Antennenfunktion wird die Frequenzlücke zwischen Unterband U und Oberband O zum Schutz gegen die dort angesiedelten Funkdienste gewünscht. Für diese Anwendung werden Antennen benötigt, welche neben der elektrischen Funktion für Fahrzeuge geeignet sind, wobei der Wirtschaftlichkeit der Herstellung eine besondere Bedeutung zukommt.

[0004] Aus der DE 10 2012 003 460 A1 ist eine Multiband-Empfangsantenne für den kombinierten Empfang von Satellitensignalen und terrestrisch ausgestrahlten Rundfunksignalen bekannt, bei der über einer elektrisch leitenden Grundfläche ein stabförmiger Monopol mit Dachkapazität vorgesehen ist. Ferner ist über der leitenden Grundfläche mindestens eine konzentrisch zu einer Antennenanschlussstelle angeordnete ringförmige Satellitenempfangsantenne vorgesehen.
Aus der WO 96/24963 A1 sind Scheibenantennen bekannt, die eine flächige oder aber eine fächerartige Dreieckstruktur aufweisen.

[0005] Die US 2002/0109643 A1 offenbart eine L-Band Antenne, die konisch angeordnete Antennenstäbe umfasst, die an einem unteren Fußpunkt miteinander verbunden sind.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass ein Satellitenempfang möglich ist, wobei die Verformung des Richtdiagramms der Satellitenantenne minimiert ist.

[0007] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

[0008] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung beschrieben.

[0009] Die Antenne ist eine vertikale Breitband-Monopolantenne für zwei durch eine Frequenzlücke getrennte Frequenzbänder - das Unterband für die niedrigeren Frequenzen und das Oberband für die höheren Frequenzen - beide im Dezimeterwellenbereich gelegen, für Fahrzeuge und für Senden und/oder Empfang mit terrestrisch ausgestrahlten vertikal polarisierten Funksignalen über einer im Wesentlichen horizontalen leitenden Grundfläche 6 als Fahrzeugmasse mit einer im Monopol-Fußpunkt befindlichen Antennenanschlussstelle 3, umfassend einen Antennenanschlusspunkt 5.

[0010] Die Breitband-Monopolantenne 0 kann aus einem Oberband-Monopol 1 und einem Unterband-Monopol kombiniert gebildet sein und ist beispielsweise aus einer mechanisch steifen elektrisch leitenden Folie 33 als zusammenhängende, elektrisch leitende und beispielsweise flächige Struktur über einer leitenden Grundfläche 6 im Wesentlichen in einer senkrecht zu dieser orientierten Ebene verlaufend gestaltet. Am unteren Ende der Breitband-Monopolantenne 0 ist eine auf der Spitze stehende beispielsweise flächige Dreieckstruktur 4 als Oberband-Monopol 1 mit im Wesentlichen horizontal orientierter Grundlinie in einer Oberband-Monopolhöhe 8 über der leitenden Grundfläche 6 vorhanden, deren Spitze mit dem Antennenanschlusspunkt 5 verbunden ist.

[0011] Angrenzend an das in der Antennenhöhe 9 über der leitenden Grundfläche 6 befindliche obere Ende der Breitband-Monopolantenne 0 ist darunter eine im Wesentlichen als insbesondere flächige Rechteckstruktur 16 ausgeführte Dachkapazität 10 gestaltet.

[0012] Die Dreieckstruktur 4 und die Rechteckstruktur 16 als Dachkapazität 10 sind durch mindestens einen Leiterstreifen 15 mit insbesondere schmaler Streifenleiterbreite 14 von beispielsweise kleiner oder gleich 7 mm zur Abtrennung von Funksignalen im Oberband induktiv hochohmig verbunden, wodurch der Unterband-Monopol 2 gebildet ist.

[0013] Offenbart ist eine vertikale Breitband-Monopolantenne für Fahrzeuge für zwei durch eine Frequenzlücke getrennte Frequenzbänder, nämlich ein Unterband U für niedrigere Frequenzen und ein Oberband O für höhere Frequenzen, beide im Dezimeterwellenbereich gelegen, für Senden und/oder Empfang mit terrestrisch ausgestrahlten vertikal polarisierten Funksignalen über einer im Wesentlichen horizontalen leitenden Grundfläche 6 als Fahrzeugmasse mit einer im Monopol-Fußpunkt befindlichen Antennenanschlussstelle 3, umfassend folgende Merkmale: Die Breitband-Monopolantenne ist aus einer selbsttragenden elektrisch leitenden Struktur gestaltet, die über der Grundfläche 6 im Wesentlichen senkrecht zu dieser orientiert ist. Die elektrisch leitende Struktur umfasst am unteren Ende der Breitband-Monopolantenne eine auf einer Spitze stehende Dreieckstruktur 4 mit im Wesentlichen horizontal orientierter Grundlinie, deren Spitze einen Antennenanschlusspunkt 5 der Antennenanschlussstelle 3 bildet. Die elektrisch leitende Struktur umfasst angrenzend an das obere Ende der Breitband-Monopolantenne 0 darunter eine im Wesentlichen als Rechteckstruktur 16 ausgeführte Dachkapazität 10. Die Dreieckstruktur 4 und die Rechteckstruktur 16 sind durch mindestens einen Leiterstreifen 15, 15a, 15b zur Abtrennung von Funksignalen im Oberband induktiv hochohmig verbunden.

[0014] Die elektrisch leitende Struktur kann mindestens zwei beabstandete Leiterstreifen 15 aufweisen, wodurch eine Rahmenstruktur 11, bestehend aus der Dreieckstruktur 4, der Rechteckstruktur 16 und den Leiterstreifen 15 gebildet ist.

[0015] Der oder die Leiterstreifen 15, 15a, 15b können zur frequenzselektiven Trennung mäanderförmige Ausprägungen 24 enthalten.

[0016] Der Innenwinkel 12 an der Spitze der Dreieckstruktur 4 kann etwa zwischen 30 und 90 Grad betragen.

[0017] Die Dreieckstruktur 4 ist durch in der Dreiecksebene fächerartig angeordnete und in der Spitze zusammenlaufende streifenförmige Lamellen 20 gestaltet.

[0018] Über der leitenden Grundfläche 6 ist mindestens eine konzentrisch zur Antennenanschlussstelle 3 angeordnete ringförmige Satellitenempfangsantenne 25, 25a, 25b vorhanden.

[0019] Zur Verbesserung der elektromagnetischen Entkopplung kann die Rechteckstruktur 16 im Wesentlichen durch vertikal elektrisch leitend voneinander getrennt verlaufende, jedoch an ihrem oberen Ende über einen verbleibenden Streifen 31 zusammenhängende streifenförmige Dachlamellen 19, 19a, 19b gebildet sein.

[0020] Die in der Spitze zusammenlaufenden streifenförmigen Lamellen 30, 30a, 30b können in der Weise aus der Ebene der Dreiecksstruktur (4) ausgewinkelt sein, dass sie im Wesentlichen auf der Mantelfläche eines auf der Spitze stehenden Kegels mit kreisrundem oder elliptischem Querschnitt verlaufen.

[0021] Die Dachlamellen 19, 19a, 19b können aufeinanderfolgend in der Weise gegensinnig ausgewinkelt sein, dass sie in der Projektion auf eine zu dem Streifen 31 quer verlaufende Ebene V- förmig angeordnet sind.

[0022] Die in der Spitze zusammenlaufenden Lamellen 20a, 20b können in der Weise aus der Ebene der Dreiecksstruktur 4 aufeinanderfolgend gegensinnig ausgewinkelt sein, dass sie in der Projektion auf eine zu der Dreiecksstruktur 4 quer verlaufende Ebene V- förmig angeordnet sind.

[0023] Die Breitband-Monopolantenne 0 kann unter einer Abdeckhaube 32 angeordnet sein und der mindestens eine Leiterstreifen 15, 15a, 15b kann zumindest teilweise und insbesondere so weit wie möglich entlang der Innenwandung der Abdeckhaube geführt sein.

[0024] Die elektrisch leitende Struktur kann aus elektrisch leitendem Blech bestehen und es kann nur ein, d.h. ein einziger selbsttragender Leiterstreifen 15 vorhanden sein.

[0025] Die elektrisch leitende Struktur kann durch metallische Beschichtung 33 auf einer Leiterplatte gegeben sein, deren Kontur im Wesentlichen den Umrissen der elektrisch leitenden Struktur der Breitband-Monopolantenne 0 folgt.

[0026] Das Spiegelbild der Breitband-Monopolantenne 0 an der leitenden Grundfläche 6 kann unter deren Wegfall durch eine zu dieser gleiche weitere Breitband-Monopolantenne in der Weise ersetzt sein, dass ein zur Ebene der leitenden Grundfläche 6 symmetrischer Dipol gegeben ist und eine symmetrische Antennenanschlussstelle dieses Dipols zwischen dem Antennenanschlusspunkt 5 der Breitband-Monopolantenne 0 und dem - diesem entsprechend - an der leitenden Grundfläche 6 gespiegelten Antennenanschlusspunkt 5 der weiteren Breitband-Monopolantenne gebildet ist.

[0027] Es kann ein an seinem oberen Ende mit der Dachkapazität 10 verbundener Koppelleiter 35 vorhanden sein, welcher an seinem unteren Ende mit der leitenden Grundfläche 6 verkoppelt ist

[0028] Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörigen Figuren zeigen im Einzelnen:

Fig. 1:

Frequenzbereiche nach dem LTE- Mobilfunk Standard als Beispiel für zwei durch eine Frequenzlücke getrennte Frequenzbänder im Dezimeterwellenbereich mit einem Frequenzbereich zwischen 698 und 960 MHz als Unterband U und einem Frequenzbereich zwischen 1460 MHz und 2700 MHz als Oberband O oberhalb einer Frequenzlücke

Fig. 2:

Zweidimensionale Breitband-Monopolantenne 0 über der elektrisch leitenden Grundfläche 6 und der im Fußpunkt gebildeten Antennenanschlussstelle 3 mit auf der Spitze stehender flächiger Dreieckstruktur 4 als OberbandMonopol 1 und der Dachkapazität 10, welche über zwei Leiterstreifen 15 mit mäanderförmiger Ausprägung 24 mit der Dreiecksstruktur 4 zur Bildung des Unterband-Monopols 2 verbunden sind. Die Struktur der BreitbandMonopolantenne 0 kann ganzheitlich beispielhaft aus Blech gestanzt oder geschnitten werden.

Fig. 3:

Breitband-Monopolantenne 0 wie in Fig. 2, kombiniert mit einer konzentrisch zur Spitze der flächigen Dreieckstruktur 4 konzentrisch gestalteten, ringförmigen Satellitenempfangsantenne 25. Zur weiteren Erhöhung der induktiven Wirkung der Leiterstreifen 15 sind beispielhaft weitere mäanderförmige Ausprägungen 24 ausgebildet.

Fig. 4:

Beispiel einer aus leitender Folie oder Blech durch Stanzen oder Schneiden herstellbaren Struktur mit dem Frequenzverhalten eines elektrischen Parallelschwingkreises 29 im Leiterstreifen 15 zur Gestaltung der frequenzselektiven Trennung des Unterband-Monopols 2 vom Oberband-Monopol 1. Der Parallelschwingkreis 29 ist durch Interdigitalstruktur 26 als Parallelkapazität 27 und die Leiterschleife als Parallelinduktivität 28 gebildet.

Fig. 5:

Zweidimensionale Breitband-Monopolantenne 0 wie in den Fig. 2 und 3, wobei die flächige Dreieckstruktur 4 des Oberband-Monopols 1 durch in der Dreiecksebene fächerartig angeordnete und an der unteren Dreiecksspitze zusammen laufende streifenförmige Lamellen 20 gestaltet ist. Die ausschließlich über die Dreiecksspitze miteinander leitend verbundenen Lamellen 20 bewirken die elektromagnetische Entkopplung des OberbandMonopols 1 von der ringförmigen Satellitenempfangsantenne 25.

Fig. 6a:

Schwankung des Antennengewinns über dem Azimutwinkel Phi der Satellitenempfangsantenne 25 in dBi bei Vorhandensein der flächigen Dreiecksstruktur 4 als geschlossene elektrisch leitende Fläche.

Fig. 6b:

Wie in Fig. 6a jedoch mit durch fächerartig verlaufende, streifenförmige Lamellen 20 gestaltete Dreieckstruktur 4. Die azimutalen Schwankungen sind jeweils für die Zenitwinkel Theta (Winkel gegen die vertikale, d.h. z-Achse) 20°, 40° und 60° dargestellt.

Fig. 7:

Monopolantenne wie in Fig. 4 mit ringförmiger Satellitenempfangsantenne 25 wobei jedoch zur Verbesserung der elektromagnetischen Entkopplung zwischen dieser und dem Unterband-Monopol 2 die die Dachkapazität 10 bildende flächige Rechteckstruktur 16 durch vertikal voneinander getrennt verlaufende, jedoch an ihrem oberen Ende über einen verbleibenden Streifen 31 zusammenhängende streifenförmige Dachlamellen 19 gebildet ist.

Fig. 8:

Monopolantenne wie in Fig. 7, jedoch mit nur einem selbsttragenden Leiterstreifen 15 mit größerer Blechstärke zu Gunsten besonderer mechanischer Steifigkeit und zur Erreichung der notwendigen eigenen Induktivität des Leiterstreifens 15 mit entsprechend mehreren mäanderförmigen Ausprägungen 24.

Fig. 9:

Monopolantenne wie in Fig. 7, jedoch mit einem anstelle der flächigen Dreieckstruktur kegelförmig und auf der Spitze stehend ausgebildeten Oberband-Monopol 1 zur Vergrößerung der Bandbreite im Oberband. Der elektrisch leitende Kegelmantel ist punktiert angedeutet.

Fig. 10:

Oberband-Monopol 1wie in den Fig. 5, 7 und 8, wobei jedoch die in der unteren Dreiecksspitze fächerartig zusammenlaufenden streifenförmigen Lamellen 30 des Oberband-Monopols 1 in der Weise aus der Ebene der flächigen Dreiecksstruktur 4 ausgewinkelt sind, dass sie etwa wie die Mantellinien eines gemäß Fig. 8 auf der Spitze stehenden Kegels mit kreisrundem bzw. elliptischem Querschnitt verlaufen.

Fig. 11:

Draufsicht auf eine Antenne gemäß der in Fig. 10 angedeuteten Schnittlinie A-A' zur Klarstellung des Verlaufs der fächerartig verlaufenden streifenförmigen Lamellen 30, 30a, 30b. Die ringförmigen Satellitenempfangsantennen 25a und 25b sind durch unterbrochene Linien angedeutet.

Fig. 12:

Maximalwert der azimutalen Schwankung des Antennengewinns in dBi bei geschlossenem elektrisch leitendem Kegelmantel und bei einem aus streifenförmigen Lamellen 20 gebildetem Kegelmantel in Abhängigkeit vom Zenitwinkel (Winkel gegen die z-Achse).

Fig. 13:

Einbausituation einer Breitband-Monopolantenne unter einer Abdeckhaube 32 mit Blick auf die Antenne quer zur Fahrtrichtung (y-Richtung) zusammen mit einer ringförmigen Satellitenempfangsantenne 25. Die schwarz unterlegten und mit a) gekennzeichneten Leiterteile sind die Leiterstreifen 15a, die Dachlamellen 19a sowie die streifenförmigen Lamellen 20a sind aus der y-z-Ebene der flächigen Dreiecksstruktur 4 in Richtung der x-Achse ausgewinkelt und entsprechend die Leiterstreifen 15b, die Dachlamellen 19b sowie die streifenförmigen Lamellen 20b sind in Richtung der negativen x-Achse ausgewinkelt, so dass eine räumliche Antennenstruktur gebildet ist.

Fig. 14:

Einbausituation gemäß Fig. 13 jedoch mit Blick auf die Anordnung in Fahrtrichtung.

Fig. 15:

Einbausituation von zwei Breitband-Monopolantennen 0 und 0a gemäß Fig. 14 in Fahrtrichtung hintereinander unter einer gemeinsamen Abdeckhaube 32 bestehend aus Oberband-Monopol 1 bzw. 1a und UnterbandMonopol 2 bzw.2a mit jeweils einer ringförmigen Satellitenempfangsantenne 25a bzw. 25b am Fußpunkt der Breitband-Monopolantenne 0 bzw.0a.

Fig. 16:

Breitband-Monopolantenne 0 wie in Fig. 2, wobei die elektrisch leitende Struktur 33 durch die metallische Beschichtung einer Leiterplatte gegeben ist und die Leiterplatte mit ihrer Beschichtung ungefähr gemäß den Umrissen der Breitband-Monopolantenne 0 , dargestellt durch die Schnittlinien der dielektrischen Platte 34, gestaltet ist.

Fig. 17:

Breitband-Monopolantenne 0 wie in Fig. 2, 3, 5, 7, 8, 9, 10, jedoch mit einem mit der Dachkapazität 10 verbundenen Koppelleiter 35 als Ergänzung des Unterband-Monopols 2 zur Verbesserung der ImpedanzAnpassung an der Antennenanschlussstelle 3 am unteren Frequenzende des Unterbandes der Breitband- Monopolantenne 0. Die Verkopplung des Koppelleiters 35 am seinem unteren Ende mit der leitenden Grundfläche 6 ist wahlweise durch galvanischen Anschluss bzw. über ein zweipoliges verlustarmes Koppelnetzwerk 36 gestaltet.

[0029] Ein besonderer Vorteil einer Breitband-Monopolantenne 0 nach der Erfindung ist die Eigenschaft, dass die an der Antennenanschlussstelle 3 messbare Impedanz breitbandig in die Nähe der für Antennensysteme für Fahrzeuge vorgeschriebenen genormten Impedanz von Z0= 50 Ohm weitgehend problemfrei gestaltet werden kann. Daraus ergibt sich weiterhin der wirtschaftliche Vorteil, dass ein Anpassnetzwerk zwischen der Antennenanschlussstelle 3 im Fußpunkt der Breitband-Monopolantenne und der weiterführenden Schaltung zumeist entfallen oder zumindest besonders aufwandsarm gestaltet werden kann.

[0030] Im Folgenden wird beispielhaft eine Breitband-Monopolantenne 0 nach der Erfindung für die beiden durch eine Frequenzlücke getrennten Frequenzbereiche gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Unterband U und dem Oberband O erläutert. Die Breitband-Monopolantenne in ihrer flächig gestalteten Grundausführung in Fig. 2 ist im Wesentlichen aus einem Unterband-Monopol 2 zur Abdeckung des Unterbandes mit einer dafür erforderlichen Antennenhöhe 9 in Kombination mit einem Oberband-Monopol 1 mit der Oberband-Monopolhöhe 8 mit einer gemeinsamen Antennenanschlussstelle 3 gebildet. Zur Vermeidung einer zu großen wirksamen Antennenhöhe 9 im Frequenzbereich des Oberbandes ist der Unterband-Monopol 2 aus im Frequenzbereich des Oberbandes induktiv hochohmigen Leiterstreifen 15 mit schmaler Streifenleiterbreite 14 in Verbindung mit einer Dachkapazität 10 gestaltet. Letztere ist im Wesentlichen als flächige Rechteckstruktur 16 ausgeführt und mit im Vergleich zur Vertikalausdehnung 22 großer Horizontalausdehnung 23 gestaltet.

[0031] Um die Forderung nach einer möglichst einfachen und wirtschaftlichen Herstellungsweise zu erfüllen, ist die Monopolantenne nach der Erfindung beispielsweise aus einer elektrisch leitenden Folie 33 (Fig. 16) als zusammenhängende, elektrisch leitende Struktur in einer im Wesentlichen senkrecht zur leitenden Grundfläche 6 ausgedehnten Ebene verlaufend gestaltet. Hierbei zeigt es sich als besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung für die selbsttragende, elektrisch leitende Struktur, die insbesondere einstückig ausgebildet ist, elektrisch leitendes Blech oder eine selbstragende elektrisch leitende Folie zu verwenden, woraus sich für die gesamte Breitband-Monopolantenne 0 eine mechanisch selbsttragende Struktur herstellen lässt. Diese Struktur kann beispielhaft durch einen Stanzvorgang oder durch einen gesteuerten Schneidevorgang, zum Beispiel durch gesteuertes Laserschneiden hergestellt werden. Hierbei wird sich bei besonders großen Stückzahlen die Herstellung eines Stanzwerkzeugs als wirtschaftlich vorteilhaft erweisen, weil die Monopolantenne durch automatisierte Stanzvorgänge extrem kostengünstig vervielfältigt werden kann. Andererseits kann bei kleineren Stückzahlen das vom Computer gesteuerte Laserschneiden sich als wirtschaftlicher zeigen. Die Herstellung der Breitband-Monopolantenne 0 aus Blech bietet den besonderen Vorteil der metallischen Steifigkeit, welche für die Verwendung als Fahrzeugantenne von besonderer Bedeutung ist. Als besonderer Vorteil dieser flächig gestalteten Struktur ist ihr vernachlässigbarer Windwiderstand zu nennen, wenn sie in vorteilhafter Weise in einer Ebene verlaufend gestaltet ist, deren Normale senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs orientiert ist.

[0032] Weiterhin kann die elektrisch leitende Struktur in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung durch die metallische Beschichtung einer dielektrischen Platte, also einer Leiterplatte, gewählt werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass ein aus wirtschaftlichen Gründen in Betracht kommendes Material für die Leiterplatte im Dezimeterwellenbereich verlustbehaftet ist, so dass erfindungsgemäß vorgesehen sein kann, die Struktur der Breitband-Monopolantenne 0 auf die Leiterplatte auf an sich bekannte Weise zu drucken, diese jedoch etwa gemäß den Umrissen der Breitband-Monopolantenne 0 mit geringfügigem Überstand zu beschneiden, um den Verlauf elektrischer Feldlinien in der verlustbehafteten dielektrischen Platte möglichst klein zu halten. Die Beschneidung der dielektrischen Platte längs der strich-punktierten Schnittlinien 34 ist in Fig. 16 dargestellt. Diese Form der Darstellung ist insbesondere bei komplizierter geometrischer Struktur der Breitband-Monopolantenne 0 vorteilhaft, weil die Schnittlinien 34 weniger fein der geometrisehen Struktur folgend gestaltet werden können und deshalb ein weniger aufwändiges Stanzwerkzeug bedingen.

[0033] Bei einer Breitband-Monopolantenne 0 dieser Art wird zum Beispiel für die Anpassung von Antennensystemen an die für Fahrzeuge vorgeschriebene genormte Impedanz von Z0= 50 Ohm im oben bezeichneten Unterband das VSWR (voltage standing wave ratio) < 3 gefordert. Dieser Wert kann bei einer Antenne nach der Erfindung in ihrer vollständigen Ausführung an der Antennenanschlussstelle 3 bereits mit einer Antennenhöhe 9 von 6 cm grundsätzlich erreicht werden. Die Eigenschaften des Unterband-Monopols 2 sind im Wesentlichen bestimmt durch seine Antennenhöhe 9 und durch die Größe der flächigen Dachkapazität 10, deren Horizontalausdehnung 23 mit ca. 6cm wesentlich größer, das heißt etwa mindestens dreimal größer gestaltet ist als die Vertikalausdehnung 22. Eine wesentlich größere Vertikalausdehnung 22 vergrößert zwar den Kapazitätswert der Dachkapazität 10, mindert jedoch die wirksame Höhe des Unterband-Monopols 2, welche im Gegensatz zum Kapazitätswert quadratisch in die Bildung der Frequenzbandbreite des Unterband-Monopols 2 eingeht.

[0034] Die Bildung des Oberband-Monopols 1 ist im Wesentlichen durch die flächige Dreieckstruktur 4 gegeben, sofern die induktive Wirkung der Leiterstreifen 15 mit schmaler Streifenleiterbreite 14 zur Abtrennung von Funksignalen im Oberband von der Dachkapazität 10 hinreichend groß ist. Dies ist bei einer Streifenleiterbreite von kleiner oder gleich 7 mm in der Regel gegeben. Zur Erhöhung dieser abtrennenden Wirkung kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, die Leiterstreifen 15 mit mäanderförmigen Ausprägungen 24 zu versehen. Naturgemäß ist die funktionelle Unterteilung der Breitband-Monopolantenne 0 in den Unterband-Monopol 2 und den Oberband-Monopol 1 nicht streng zu sehen. Vielmehr ist der Übergang zwischen den Wirkungen fließend und die Unterteilung als Beschreibung für die hauptsächlichen Wirkungen in den beiden Frequenzbereichen zu verstehen. Die Wirkungsweise des über der leitenden Grundfläche 6 befindlichen Oberband-Monopols 1 ist im Wesentlichen durch die Gestaltung der flächigen Dreieckstruktur 4 gegeben. Im Interesse eines besonders breitbandigen Verhaltens ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine auf der Spitze stehende flächige Dreieckstruktur 4 mit Dreieck-Öffnungswinkel 12 vorgesehen, deren Spitze mit dem Antennenanschlusspunkt 5 verbunden ist. Durch diesen ist zusammen mit dem Masse-Anschlusspunkt 7 auf der leitenden Grundfläche 6 die Antennenanschlussstelle 3 für die Breitband-Monopolantenne 0 gebildet. Die Höhe der Grundlinie der flächigen Dreieckstruktur 4 über der leitenden Grundfläche 6 bildet im Wesentlichen die wirksame Oberband-Monopol-Höhe 8, durch welche das Frequenzverhalten der Oberband-Monopols 1 wesentlich bestimmt ist. Aus Gründen des vertikalen Strahlungsdiagramms für die Kommunikation mit terrestrischen Sende-und Empfangsstellen sollte die Oberband-Monopolhöhe 8 bei der oberen Frequenzgrenze des Oberbands nicht größer sein als etwa 1/3 der Freiraumwellenlänge bei dieser Frequenz. Als Dreieck-Öffnungswinkel 12 haben sich Werte zwischen 30 und 90 Grad als günstig erwiesen. Die dadurch entstandene breitbandig wirkende Dreieckstruktur ermöglicht es zum Beispiel, die häufig gestellte Forderung für die Impedanzanpassung im Fußpunkt bei einem Wert von VSWR< 2,5 im Frequenzbereich des Oberbandes zu erfüllen.

[0035] Entsprechend der Aufgabenstellung im Hinblick auf die geforderte mechanische Stabilität zur Halterung der Dachkapazität 10 durch schmale Leiterstreifen 15 ist es erfindungsgemäß vorgesehen, diese mechanisch hinreichend steif auszuführen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einer aus gestanztem oder geschnittenem Blech ausgeführten Breitband-Monopolantenne 0 nach der Erfindung ist eine Rahmenstruktur 11 zur Erreichung einer besonderen Steifigkeit gestaltet. Dabei ist die Rahmenstruktur 11, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, aus zwei in hinreichendem Abstand 13 voneinander geführten schmalen Leiterstreifen 15, der Grundlinie der flächigen Dreieckstruktur 4 und der flächigen Rechteckstruktur 16 der Dachkapazität 10 gebildet.

[0036] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die elektrisch leitende Struktur aus einem Material besonderer Steifigkeit, beispielsweise dünnem Blech. Bei Verwendung solcher Materialien kann die Breitband-Monopolantenne 0 mit nur einem Leiterstreifen 15, wie in Fig. 8 dargestellt, gestaltet werden. Im Interesse der mechanischen Stabilität ist für diesen jedoch dann eine größere Streifenleiterbreite 14 vorzusehen. Zur Gestaltung einer hinreichend großen induktiven Wirkung des Leiterstreifens 15 erweisen sich in der Regel mehrere mäanderförmige Ausprägung 24 als notwendig.

[0037] Zur Feinabstimmung des Zusammenwirkens zwischen dem Unterband-Monopol 2 und dem Oberband-Monopol 1 ist es in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung vorgesehen, ein Schaltelement mit der Wirkungsweise eines Parallelschwingkreises 28 in die Leiterstreifen 15 einzubringen. Dieser Parallelschwingkreis dient zur Unterstützung der frequenzselektiven Trennung des Unterband-Monopols 2 von Signalen im Oberband. Der Parallelschwingkreis 28 kann, wie in Fig. 4 dargestellt, jeweils eine als Interdigitalstruktur 26 ausgeführte Parallelkapazität 27 und eine als Streifenleiter ausgeführte Parallelinduktivität 28 umfassen. Auch dieses Schaltelement kann beispielhaft aus Blech gestanzt oder geschnitten über die Leiterstreifen 15 in die Gestaltung der mechanisch selbsttragenden Breitband-Monopolantenne 0 einbezogen werden.

[0038] Zur weiteren Verbesserung der Frequenzbandbreite des Oberband-Monopols 1 kann in einer (nicht beanspruchten) Ausgestaltung für diesen eine dreidimensionale Struktur vorgesehen, welche aus der zweidimensionalen Struktur in der Weise gebildet ist, dass anstelle der flächigen Dreieckstruktur 4 eine etwa kegelförmige Struktur angestrebt wird. Die Form eines derartigen Monopols ist in Fig. 9 anhand des kegelförmigen Monopols 18 mit elektrisch leitenden Mantelflächen angedeutet. Dabei soll die wirtschaftlich vorteilhafte Herstellbarkeit aus gestanztem oder geschnittenem Blech beibehalten bleiben. Erfindungsgemäß ist es deshalb vorgesehen, die flächige Dreiecksstruktur 4 durch in der unteren Dreiecksspitze fächerartig zusammen laufende streifenförmige Lamellen 20, wie in Fig. 5 dargestellt, auszuführen. Durch Auswinkeln der Lamellen 20 derart, dass diese auf der Mantelfläche eines auf der Spitze stehenden Kegels liegen, werden diese zu Kegel-Lamellen 30 und der kegelförmige Monopol 18 in Fig. 9 wird im Hinblick auf seine Wirkung als Oberband-Monopol 1 nachgebildet. Dies ist in Fig. 10 detailliert dargestellt und ebenso gemäß der Schnittangabe A-A' in Fig. 11 als Draufsicht ersichtlich. In Fig. 11 ist der in Fig. 10 angedeutete Kegelquerschnitt elliptisch und somit der Kegel-Öffnungswinkel 17a (Fig.10) in x-Richtung aufgrund der Anforderungen im Hinblick auf die aerodynamischen Eigenschaften der Antenne kleiner gewählt als der Kegel-Öffnungswinkel 17 in Fahrtrichtung des Fahrzeugs (y-Richtung).

[0039] Aufgrund der knappen Bauräume besteht bei Fahrzeugantennen die wesentliche Anforderung nach Kleinheit und insbesondere auch danach, den Grundriss der Antenne zu minimieren. Insbesondere für Satellitenfunkdienste und Antennen für andere Funkdienste auf engem Raum ist dabei die Verformung des Richtdiagramms der Satellitenantenne aufgrund der Strahlungskopplung zwischen den Antennen problematisch. Diese Problematik besteht auch dann, wenn - wie in den Fig. 3, 5, 7, 8, 10, 11 und 15 - mindestens eine konzentrisch zur Antennenanschlussstelle 3 einer Breitband-Monopolantenne 0 angeordnete ringförmige Satellitenempfangsantenne 25, 25a, 25b vorhanden ist. Für diese besteht z. B. nach dem Standard des Satellitenrundfunks SDARS im Zenitwinkelbereich (Winkel gegenüber die z-Achse) z.B. zwischen 0 und 60 Grad die strenge Forderung nach einem Antennengewinn, welcher je nach Betreiber für zirkulare Polarisation von konstant z.B. 2 dBi bzw. z.B. 3 dBi bei einer azimutalen Schwankung von weniger als 0,5 dB beträgt. In Fig. 3 ist eine konzentrisch zur Antennenanschlussstelle 3 einer Breitband-Monopolantenne 0 angeordnete ringförmige Satellitenempfangsantenne 25 vorhanden. Bei Ausbildung des Oberband-Monopols 1 als geschlossene flächige Struktur (nicht beansprucht) ergeben sich die in Fig. 6a dargestellten azimutalen Schwankungen des Antennengewinns der Satellitenempfangsantenne 25 bei ca. 2,3 GHz. Bei einem Zenitwinkel Theta von 40 Grad ist die Gewinnschwankung mit 0,6 dBi bereits über dem Toleranzwert und ist bei 60 Grad mit 1,2 dBi untolerierbar. In diesem Zusammenhang ist die erfindungsgemäße Gestaltung der Dreieckstruktur 4 aus an der Spitze fächerartig zusammen laufenden Lamellen 20, wie in Fig. 5, günstiger als eine geschlossene flächige Dreieckstruktur 4 gemäß Fig. 3. Dieser Vorteil der geringen Beeinflussung der Strahlungseigenschaften der Satellitenempfangsantenne 25 ist bei der Gestaltung des Oberband-Monopols 1 aus Kegel-Lamellen 30 besonders ausgeprägt. Dies geht beispielhaft aus den in Fig. 6b unter verschieden Zenitwinkeln dargestellten azimutalen Schwankungen des Antennengewinns hervor, welche selbst bei einem Zenitwinkel von 60 Grad eine experimentell kaum nachweisbare Schwankung von 0,07dB besitzt. Der Unterschied zwischen den Einflüssen des Oberband-Monopols 1 in Form eines geschlossenen elektrisch leitfähigen Kegelmantels (nicht beansprucht) und eines Mantels aus Kegel-Lamellen 30 auf die azimutale Schwankung des Antennengewinns der Satellitenempfangsantenne 25 in Abhängigkeit vom Zenitwinkel in Grad geht weiterhin auch eindrucksvoll aus Fig. 12 hervor. Diese zeigt die azimutale Gain-Schwankung in dB für einen geschlossenen leitfähigen Kegelmantel (oberer Graph) und einen Kegelmantel aus Lamellen (unterer Graph). Durch Vermeidung von Ringströmen, welche von den Strömen auf der Satellitenantenne 25 auf einem leitfähigen Kegelmantel durch Strahlungskopplung der beiden Antennen hervorgerufen werden, ist bei Gestaltung des Kegelmantels aus Kegel-Lamellen 30 der Oberband-Monopols 1 dieser ohne Einfluss auf die Strahlungseigenschaften der Satellitenempfangsantenne 25.

[0040] Um auch die elektromagnetische Entkopplung zwischen der Satellitenempfangsantenne 2 und der die Dachkapazität 10 bildenden flächigen Rechteckstruktur 16 des Unterband-Monopols 2 zu vervollkommnen, kann diese im Wesentlichen durch vertikal elektrisch leitend voneinander getrennt verlaufende, jedoch an ihrem oberen Ende über einen verbleibenden Streifen 31 zusammenhängende streifenförmige Dachlamellen 19, wie in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellt, ausgeführt werden. Dabei sollte deren Streifenbreite 21 nicht größer sein als 1/8 der Freiraumwellenlänge der höchsten Frequenz im Oberband.

[0041] Häufig ist es vorgesehen, eine Breitband-Monopolantenne 0 unter einer Abdeckhaube 32, aus Plastikmaterial unterzubringen, wie es in Fig. 13 mit Sicht quer zur Fahrtrichtung (x-Richtung) und in Fig. 14 mit Sicht in Fahrtrichtung (y-Richtung) dargestellt ist. Hierbei ermöglicht die in Fig. 14 sichtbare Ausdehnung der Abdeckhaube 32 quer zur Fahrtrichtung die Möglichkeit einer weiteren räumlichen Gestaltung der ursprünglich flächenhaft hergestellten Breitband-Monopolantenne 0 mit den Vorteilen der Vergrößerung der Bandbreiten beider Monopole 1 und 2. Dies drückt sich durch eine bessere Gestaltbarkeit der Antennenimpedanz im Hinblick auf den VSWR-Wert an der Antennenanschlussstelle 3 aus. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, auf ein Anpassnetzwerk weitgehend verzichten zu können.

[0042] Zur Gestaltung der Räumlichkeit des Unterband-Monopols 2 können die an ihrem oberen Ende über einen verbleibenden Streifen zusammenhängenden streifenförmigen Dachlamellen 19 der Dachkapazität 10 in der Weise ausgewinkelt werden, dass sie in der Projektion auf eine zur Fahrtrichtung quer liegenden Ebene V-förmig angeordnet sind. Hierzu sind einander abwechselnd die in Fig. 13 schwarz ausgefüllt gekennzeichneten Dachlamellen 19a in x- Richtung und die weiß ausgefüllt gekennzeichneten Dachlamellen 19b in negativer x- Richtung gegensinnig ausgelenkt, so dass die in der Projektion in Fig. 13 sichtbare V-förmige Struktur gegeben ist. Durch die seitliche Auslenkung quer zur Fahrtrichtung bzw. zur Ebene der Dreieckstruktur oder des Streifens 31 wird der Kapazitätswert der Dachkapazität 10 größer. Dies führt zu einer Vergrößerung der Bandbreite des Unterband-Monopols 2 und erleichtert die Einhaltung der Bedingung für Impedanzanpassung bei dem einzuhaltenden VSWR-Wert.

[0043] In Analogie zur Gestaltung eines Kegels mit elliptischem Querschnitt durch entsprechende Auslenkung der Lamellen 20, 20a, 20b des Oberband-Monopols 1 in Fig. 11 können in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Lamellen 20, 20a, 20b etwa der inneren Berandung der Abdeckhaube 32 folgend ausgewinkelt werden. Das heißt, die in der unteren Dreiecksspitze zusammenlaufenden streifenförmigen Lamellen 20, 20a, 20b des Oberband-Monopols 1 werden aus der Ebene der flächigen Dreiecksstruktur 4 aufeinanderfolgend in der Weise ausgebogen, dass sie in der Projektion auf eine zur Fahrtrichtung quer liegenden Ebene etwa V- förmig angeordnet sind. Ebenso wie oben für die Dachlamellen 19, 19a, 19b beschrieben, sind die Lamellen 20 in der Weise ausgewinkelt, dass die in Fig. 13 schwarz ausgefüllt gekennzeichneten Lamellen 20 a in x- Richtung und die weiß ausgefüllt gekennzeichneten Lamellen 20 b in negativer x- Richtung gegensinnig ausgelenkt sind, so dass die in der Projektion in Fig. 14 sichtbare V-förmige Struktur gegeben ist. Auch hier dient diese Maßnahme zur Vergrößerung der Frequenzbandbreite des Oberband-Monopols 1 mit dem damit verbundenem Vorteil bei der Realisierung der Impedanzanpassung im Antennenfußpunkt. Bei der Realisierung von Antennen, wie sie in den Fig. 13, 14 und 15 dargestellt sind, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, auch die mindestens zwei Leiterstreifen 15, 15a, 15b in der Weise räumlich auszuführen, dass sie z. B. durch Auswinkeln in halber Antennenhöhe 9 um ca. 45°, bzw. -45° gegenüber der y-Achse die für sie verfügbare horizontale Ausdehnung quer zur Fahrtrichtung innerhalb der Abdeckhaube 32 ausfüllen. Die Leiterstreifen können also so geformt sein, dass sie so weit wie möglich entlang der Innenwandung der Abdeckhaube 32 verlaufen.

[0044] Generell ist zu beobachten, dass die erfindungsgemäße räumliche Gestaltung ausgehend von der beschriebenen zweidimensionalen Gestaltung der erfindungsgemäßen Monopolantenne 0 bezüglich der Problematik der Impedanzanpassung über große Frequenzbereiche zusätzlich vorteilhaft ist. Mit der vorliegenden Erfindung ist somit der besondere Vorteil verbunden, dass diese räumlich gestaltete Antenne aus einer flächigen elektrisch leitenden Struktur (Blech oder Folie) gestanzt oder geschnitten und durch einfaches anschließendes Biegen, wie oben beschrieben, gestaltet werden kann.

[0045] Es ist auch möglich, zwei Breitband-Monopolantennen Ound 0a nach der Erfindung unter einer Abdeckhaube 32 in Fahrtrichtung hintereinander, wie in Fig. 15, anzubringen. Hierbei hat sich gezeigt, dass die ringförmige Satellitenantennen 25 im Fußpunkt der einen Breitband-Monopolantenne 0 durch das Vorhandensein der anderen Breitband-Monopolantenne 0a keine störende Beeinflussung ihrer Strahlungseigenschaften erfährt. Umgekehrt gilt dies ebenso im Hinblick auf die Wirkung der Breitband-Monopolantenne 0 auf die Satellitenantennen 25a im Fußpunkt der einen Breitband-Monopolantenne 0a.

[0046] In einer weiteren vorteilhaften Anwendung einer Breitband-Monopolantenne 0 nach der Erfindung ist diese durch eine weitere, zu dieser gleichen Breitband-Monopolantenne auf an sich bekannte Weise zu einem Dipol ergänzt. Dabei wird das Spiegelbild der Breitband-Monopolantenne 0 an der leitenden Grundfläche 6 unter deren Wegfall durch diese weitere Breitband-Monopolantenne in der Weise ersetzt, dass ein zur Ebene der leitenden Grundfläche 6 symmetrischer Dipol gegeben ist. Dabei ist die symmetrische Antennenanschlussstelle dieses Dipols zwischen dem Antennenanschlusspunkt 5 der Breitband-Monopolantenne 0 und dem - diesem entsprechenden - an der leitenden Grundfläche 6 gespiegelten Antennenanschlusspunkt 5 gebildet.

[0047] In einer weiteren vorteilhaften Anwendung einer Breitband-Monopolantenne 0 nach der Erfindung ist zur Unterstützung der Impedanzanpassung am unteren Frequenzende des Unterbandes ein an seinem oberen Ende mit der Dachkapazität 10 verbundener und zur leitenden Grundfläche 6 hin verlaufender Koppelleiter 35 vorhanden, welcher an seinem unteren Ende mit der leitenden Grundfläche 6 verkoppelt ist. Dieser Koppeleiter 35 ist in Fig. 17 dargestellt und ergänzt den Unterband-Monopol 2 in der Weise, dass es möglich ist, die Impedanzanpassung an der Antennenanschlussstelle 3, am unteren Frequenzende des Unterbandes zu verbessern. Durch Gestaltung der Koppelleiterbreite 37 bzw. durch teilweise mäanderförmige Ausprägung 24 des Koppelleiters 35 kann dessen induktive Wirkung an die Erfordernisse für die Impedanzanpassung (z.B. VSWR<3) geeignet eingestellt werden. Bei hinreichend induktiv hochohmiger Ausführung des Koppleiters 35 ist dieser im Frequenzbereich des Oberband-Monopols 1 in der Weise unwirksam, dass dessen Strahlungseigenschaften dadurch nicht beeinträchtigt werden. Hierbei ist es vielfach vorteilhaft, die Verkopplung des Koppelleiters 35 mit der leitenden Grundfläche 6 an seinem unteren Ende galvanisch bzw. kapazitiv herzustellen. Insbesondere bei besonders kleiner Antennenhöhe 9 kann die Impedanzanpassung noch dadurch verbessert werden, dass diese Verkopplung des Koppelleiters 35 mit der leitenden Grundfläche 6 über ein zweipoliges Koppelnetzwerk 36, bestehend aus Blindelementen, erfolgt. In einem Sonderfall kann es auch vorteilhaft sein, das Koppelnetzwerk 36 geringfügig verlustbehaftet zu gestalten, um am unteren Frequenzende des Unterbandes einen bestimmten VSWR-Wert unter Inkaufnahme möglichst kleiner Strahlungsverluste einzuhalten.

Liste der Bezeichnungen

[0048] 

Breitband-Monopolantenne 0,0a

Oberband-Monopol 1, 1 a

Unterband-Monopol 2, 2a

Antennenanschlussstelle 3

Dreieckstruktur 4

Antennenanschlusspunkt 5

leitende Grundfläche 6

Masse-Anschlusspunkt 7

Oberband-Monopol-Höhe 8

Antennenhöhe 9

Dachkapazität 10

Rahmenstruktur 11

Dreieck-Öffnungswinkel 12

Abstand 13

Streifenleiterbreite 14

Leiterstreifen 15, 15a, 15b

Rechteckstruktur 16

Kegel-Öffnungswinkel in y-Richtung 17

Kegel-Öffnungswinkel in x-Richtung 17a

kegelförmiger-Monopol 18

Dachlamelle 19, 19a, 19b

streifenförmige Lamellen 20

Streifenbreite 21

Vertikalausdehnung 22

Horizontalausdehnung 23

mäanderförmige Ausprägung 24

ringförmige Satellitenempfangsantenne 25, 25a, 25b

Interdigitalstruktur 26

Parallelkapazität 27

Parallelinduktivität 28

Parallelschwingkreis 29

Kegel-Lamelle 30, 30a, 30b

verbleibender Streifen 31

Abdeckhaube 32

elektrisch leitende Folie 33

Schnittlinien der dielektrischen Platte 34

Koppelleiter 35

Koppelnetzwerk 36

Koppelleiterbreite 37

Ansprüche

1. Vertikale Breitband-Monopolantenne für Fahrzeuge für zwei durch eine Frequenzlücke getrennte Frequenzbänder, nämlich ein Unterband (U) für niedrigere Frequenzen und ein Oberband (O) für höhere Frequenzen, beide im Dezimeterwellenbereich gelegen, für Senden und/oder Empfang mit terrestrisch ausgestrahlten vertikal polarisierten Funksignalen über einer im Wesentlichen horizontalen leitenden Grundfläche (6) als Fahrzeugmasse mit einer im Monopol-Fußpunkt befindlichen Antennenanschlussstelle (3), umfassend folgende Merkmale:

- die Breitband-Monopolantenne (0) ist aus einer selbsttragenden elektrisch leitenden Struktur gestaltet, die über der Grundfläche (6) im Wesentlichen senkrecht zu dieser orientiert ist;

- die elektrisch leitende Struktur umfasst am unteren Ende der Breitband-Monopolantenne (0) eine auf einer Spitze stehende Dreieckstruktur (4) mit im Wesentlichen horizontal orientierter Grundlinie, deren Spitze einen Antennenanschlusspunkt (5) der Antennenanschlussstelle (3) bildet;

- die elektrisch leitende Struktur umfasst angrenzend an das obere Ende der Breitband-Monopolantenne (0) darunter eine im Wesentlichen als Rechteckstruktur (16) ausgeführte Dachkapazität (10);

- die Dreieckstruktur (4) und die Rechteckstruktur (16) sind durch mindestens einen Leiterstreifen (15, 15a, 15b) zur Abtrennung von Funksignalen im Oberband induktiv hochohmig verbunden,

dadurch gekennzeichnet, dass

- über der leitenden Grundfläche (6) mindestens eine konzentrisch zur Antennenanschlussstelle (3) angeordnete ringförmige Satellitenempfangsantenne (25, 25a, 25b) vorhanden ist, und

- dass die Dreieckstruktur (4) durch in der Dreiecksebene fächerartig angeordnete und in der Spitze zusammenlaufende streifenförmige Lamellen (20) gestaltet ist.

2. Breitband-Monopolantenne (0) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrisch leitende Struktur mindestens zwei beabstandete Leiterstreifen (15) aufweist, wodurch eine Rahmenstruktur (11), bestehend aus der Dreieckstruktur (4), der Rechteckstruktur (16) und den Leiterstreifen (15) gebildet ist.

3. Breitband-Monopolantenne (0) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der oder die Leiterstreifen (15, 15a, 15b) zur frequenzselektiven Trennung mäanderförmige Ausprägungen (24) enthalten.

4. Breitband-Monopolantenne (0) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Innenwinkel (12) an der Spitze der Dreieckstruktur (4) etwa zwischen 30 und 90 Grad beträgt.

5. Breitband-Monopolantenne (0) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Verbesserung der elektromagnetischen Entkopplung die Rechteckstruktur (16) im Wesentlichen durch vertikal elektrisch leitend voneinander getrennt verlaufende, jedoch an ihrem oberen Ende über einen verbleibenden Streifen (31) zusammenhängende streifenförmige Dachlamellen (19, 19a, 19b) gebildet ist.

6. Breitband-Monopolantenne (0) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die in der Spitze zusammenlaufenden streifenförmigen Lamellen (30, 30a, 30b) in der Weise aus der Ebene der Dreiecksstruktur (4) ausgewinkelt sind, dass sie im Wesentlichen auf der Mantelfläche eines auf der Spitze stehenden Kegels mit kreisrundem oder elliptischem Querschnitt verlaufen.

7. Breitband-Monopolantenne (0) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dachlamellen (19, 19a, 19b) aufeinanderfolgend in der Weise gegensinnig ausgewinkelt sind, dass sie in der Projektion auf eine zu dem Streifen (31) quer verlaufende Ebene V- förmig angeordnet sind.

8. Breitband-Monopolantenne (0) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die in der Spitze zusammenlaufenden Lamellen (20a, 20b) in der Weise aus der Ebene der Dreiecksstruktur (4) aufeinanderfolgend gegensinnig ausgewinkelt sind, dass sie in der Projektion auf eine zu der Dreiecksstruktur (4) quer verlaufende Ebene V- förmig angeordnet sind.

9. Breitband-Monopolantenne (0) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Breitband-Monopolantenne (0) unter einer Abdeckhaube (32) angeordnet ist und dass der mindestens eine Leiterstreifen (15, 15a, 15b) zumindest teilweise und insbesondere so weit wie möglich entlang der Innenwandung der Abdeckhaube geführt ist.

10. Breitband-Monopolantenne (0) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrisch leitende Struktur aus elektrisch leitendem Blech besteht und nur ein selbsttragender Leiterstreifen (15) vorhanden ist, dessen Streifenleiterbreite (14) insbesondere kleiner oder gleich 7 mm ist.

11. Breitband-Monopolantenne (0) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein an seinem oberen Ende mit der Dachkapazität (10) verbundener Koppelleiter (35) vorhanden ist, welcher an seinem unteren Ende mit der leitenden Grundfläche (6) verkoppelt ist

Claims

1. A vertical broadband monopole antenna for vehicles for two frequency bands, namely a lower band (U) for lower frequencies and an upper band (O) for higher frequencies, separated by a frequency gap and both disposed in the decimeter wave spectrum, for transmitting and/or receiving using terrestrially broadcast, vertically polarized radio signals over a substantially horizontal conductive base surface (6) as a vehicle ground having an antenna connection site (3) located in the monopole nadir comprising the following features:

- the broadband monopole antenna (0) is designed from a self-supporting electrically conductive structure which is oriented above and substantially perpendicular to the base surface (6);

- the electrically conductive structure comprises at the lower end of the broadband monopole antenna (0) a triangular structure (4) standing on its apex and having a substantially horizontally oriented baseline, the apex forming an antenna connection point (5) of the antenna connection site (3);

- the electrically conductive structure comprises a roof capacitor (10) substantially designed as a rectangular structure (16) adjacent to and below the upper end of the broadband monopole antenna (0);

- the triangular structure (4) and the rectangular structure (16) are inductively connected with high impedance by at least one conductor strip (15, 15a, 15b) for separating radio signals in the upper band,

characterized in that

- at least one annular satellite reception antenna (25, 25a, 25b) which is arranged concentrically to the antenna connection site (3) is present above the conductive base surface (6); and

- in that the triangular structure (4) is designed by strip-shaped lamellas (20) arranged fan-like in the triangle plane and running together at the apex.

2. A broadband monopole antenna (0) in accordance with claim 1,
characterized in that
the electrically conductive structure has at least two spaced apart conductor strips (15), whereby a frame structure (11) is formed comprising the triangular structure (4), the rectangular structure (16) and the conductor strips (15).

3. A broadband monopole antenna (0) in accordance with claim 1 or claim 2,
characterized in that
the conductor strip or strips (15, 15a, 15b) contain meandering shapes (24) for a frequency-selective separation.

4. A broadband monopole antenna (0) in accordance with at least one of the claims 1 to 3,
characterized in that
the internal angle (12) at the apex of the triangular structure (4) amounts approximately to between 30 and 90 degrees.

5. A broadband monopole antenna (0) in accordance with at least one of the claims 1 to 4,
characterized in that,
to improve the electromagnetic decoupling, the rectangular structure (16) is substantially formed by strip-shaped roof lamellas (19, 19a, 19b) which extend vertically, electrically conductively and separate from one another, but contiguous at their upper end via a remaining strip (31).

6. A broadband monopole antenna (0) in accordance with at least one of the claims 1 to 5,
characterized in that
the strip-shaped lamellas (30, 30a, 30b) which run together in the apex are angled out of the plane of the triangular structure (4) in a manner such that they extend substantially over the jacket surface of a cone standing on the apex and having a circular or elliptical cross-section.

7. A broadband monopole antenna (0) in accordance with claim 5,
characterized in that
the roof lamellas (19, 19a, 19b) are angled in opposite senses following one another in a manner such that they are arranged in V shape in a projection onto a plane extending transversely to the strip (31).

8. A broadband monopole antenna (0) in accordance with at least one of the claims 1 - 5 to and 7,
characterized in that
the lamellas (20a, 20b) running together in the apex are angled in opposite senses following one another from the plane of the triangular structure (4) in a manner such that they are arranged in V shape in a projection onto a plane extending transversely to the triangular structure (4).

9. A broadband monopole antenna (0) in accordance with at least one of the claims 1 to 8,
characterized in that
the broadband monopole antenna (0) is arranged beneath a cover hood (32); and in that the at least one conductor strip (15, 15a, 15b) is conducted at least in part and in particular as far as possible along the inner wall of the cover hood.

10. A broadband monopole antenna (0) in accordance with any one of the claims 1 to 9,
characterized in that
the electrically conductive structure comprises electrically conductive sheet metal and only one self-supporting conductor strip (15) is present whose strip conductor width (14) is in particular smaller than or equal to 7 mm.

11. A broadband monopole antenna (0) in accordance with at least one of the claims 1 to 10,
characterized in that
a coupling conductor (35) is present which is connected at its upper end to the roof capacitor (10) and which is coupled at its lower end to the conductive base surface (6).

Revendications

1. Antenne monopolaire verticale à large bande pour véhicule destiné à deux bandes de fréquences séparées par un intervalle de fréquence, à savoir une bande inférieure (E) pour des basses fréquences et une bande supérieure (O) pour des fréquences plus élevées, situées toute deux dans la plage des ondes décimétriques, pour l'émission et/ou la réception avec des signaux radio terrestres émis avec polarisation verticale via une surface de base conductrice (6) essentiellement horizontale à titre de masse du véhicule et comprenant un emplacement de raccord d'antenne (3) qui se trouve au point au pied du monopôle, incluant les éléments techniques suivants :

- l'antenne monopolaire à large bande (O) est conçue à partir d'une structure électriquement conductrice autoportante, qui est orientée au-dessus de la surface de base (6) essentiellement perpendiculairement à celles-ci ;

- la structure électriquement conductrice inclut à l'extrémité inférieure de l'antenne monopolaire à large bande (O) une structure triangulaire (4) dressée sur une pointe avec une ligne de base orientée essentiellement horizontalement, dont la pointe forme un point de - raccordement d'antenne (5) de l'emplacement de raccordement d'antenne (3) ;

- la structure électriquement conductrice inclut, en situation adjacente à l'extrémité supérieure de l'antenne monopolaire à large bande (O) au-dessous de celle-ci une capacité terminale (10) réalisée essentiellement sous forme de structure rectangulaire (16) ;

- la structure triangulaire (4) et la structure rectangulaire (16) sont reliées de manière inductive et avec une forte résistance par au moins un ruban conducteur (15, 15a, 15b) pour la séparation de signaux radio dans la bande supérieure,

caractérisée en ce que

- au-dessus de la surface de base conductrice (6) il est prévu au moins une antenne de réception satellite (25, 25a, 25b) de forme annulaire agencée concentriquement à l'emplacement de raccordement d'antenne (3), et

- en ce que la structure triangulaire (4) est conçue par des lamelles en forme de ruban (20) agencées en éventail dans le plan triangulaire et convergeant dans la pointe.

2. Antenne monopolaire à large bande (O) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure électriquement conductrice comprend au moins deux rubans conducteurs écartés (15) grâce à quoi il est formé une structure de cadre (11), constituée par la structure triangulaire (4), par la structure rectangulaire (16) et par les rubans conducteurs (15).

3. Antenne monopolaire à large bande (O) selon la revendication 1 ou 2,
caractérisée en ce que le ou les rubans conducteurs (15, 15a, 15b) contiennent des impressions en forme de méandres (24) en vue d'une séparation sélective en fréquence.

4. Antenne monopolaire à large bande (O) selon l'une au moins des revendications 1 à 3,
caractérisée en ce que l'angle intérieur (12) à la pointe de la structure triangulaire (40) est approximativement entre 30 et 90 degrés.

5. Antenne monopolaire à large bande (O) selon l'une au moins des revendications 1 à 4,
caractérisée en ce que, pour améliorer le découplage électromagnétique, la structure rectangulaire (16) est formée essentiellement par des lamelles de terminaison électriquement conductrices (19, 19a, 19b) verticales en forme de ruban, s'étendant séparément les unes des autres mais assemblées les unes aux autres à leur extrémité supérieure via un ruban restant (31).

6. Antenne monopolaire à large bande (O) selon l'une au moins des revendications 1 à 5,
caractérisée en ce que les lamelles en forme de ruban convergeant dans la pointe (30, 30a, 30b) sont coudées hors du plan de la structure triangulaire (4) de telle manière qu'elles s'étendent essentiellement sur la surface enveloppe d'un cône debout sur la pointe avec une section transversale circulaire ou elliptique.

7. Antenne monopolaire à large bande (O) selon la revendication 5, caractérisée en ce que les lamelles de terminaison (19, 19a, 19b) sont coudées successivement en sens opposé de telle manière qu'elles sont agencées en formant un V dans la projection sur un plan s'étendant transversalement au ruban (31).

8. Antenne monopolaire à large bande (O) selon l'une au moins des revendications 1 à 5 et 7,
caractérisée en ce que les lamelles (20a, 20b) convergeant dans la pointe sont coudées successivement en sens opposé de telle manière qu'elles sont agencées en formant un V dans la projection sur un plan s'étendant transversalement à la structure triangulaire (4).

9. Antenne monopolaire à large bande (O) selon l'une au moins des revendications 1 à 8,
caractérisée en ce que l'antenne monopolaire à large bande (O) est agencée sous un capot de couverture (32), et en ce que ledit au moins un ruban conducteur (15, 15a, 15b) est guidé au moins partiellement et en particulier aussi loin que possible le long de la paroi intérieure du capot de couverture.

10. Antenne monopolaire à large bande (O) selon l'une des revendications 1 à 9,
caractérisée en ce que la structure électriquement conductrice est constituée d'une tôle électriquement conductrice et en ce qu'il est prévu uniquement un ruban conducteur autoportant (15), dont la largeur conductrice (14) est en particulier inférieure ou égale à 7 mm.

11. Antenne monopolaire à large bande (O) selon l'une au moins des revendications 1 à 10,
caractérisée en ce qu'il est prévu un conducteur de couplage (35) relié à son extrémité supérieure avec la capacité de terminaison (10), ce conducteur étant couplé à son extrémité inférieure avec la surface de base conductrice (6).

Zeichnung