[0001] Die Erfindung betrifft eine Antenne zum Senden und/oder Empfangen in der Heckscheibe
eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus dem Heizfeld und einer Spule, die mit Hilfe zweier
parallel geführter Drähte als Bifilarwicklung ausgeführt ist und deren beide Drähte
auf der ersten Seite der Spule an die beiden Gleichstromanschlüsse des Heizfeldes
und auf der zweiten Seite an die Pole der Gleichspannungsquelle angeschlossen sind.
[0002] Eine Empfangsantenne dieser Art ist z.B. bekannt aus P 26 50 044. Bei dieser Antenne
dient das Heizfeld als Antenne für den Empfang der LMK- und der UKW-Signale. Ein besonderes
Problem stellt hierbei die Gleichstromzuführung für das Heizfeld dar. Insbesondere
im LMK-Bereich, in dem das Heizfeld aufgrund der niedrigen Frequenz ein hochohmiges
Antennenelement bildet, ist die Zuführung der großen, für die Heizung des Feldes notwendigen
Gleichströme stets mit einer erheblichen Bedämpfung der Empfangssignale verbunden.
Die Heizströme werden nach der dort angegebenen Erfindung über eine bifilar ausgeführte
Drossel zugeführt, wobei diese Drossel dem Antennenelement bezüglich der hochfrequenten
Signale parallel geschaltet ist. Hierbei zeigt sich, daß der direkte Anschluß des
Antennenkreises eines Rundfunkempfängers über einen Abzweiganschluß an die als Empfangsantenne
dienenden Heizelemente nur zu nicht zufriedenstellenden Empfangseigenschaften führt
und eine Optimierung der Empfangseigenschaften auch nicht ermöglicht. Hinzu kommt,
daß es bei niedrigen Frequenzen nicht möglich ist, den Blindwiderstand dieser Drossel
breitbandig für den LMK-Bereich so groß zu gestalten, daß die Parallelschaltung dieses
Elements zur Antenne das Empfangssignal nicht merklich beeinträchtigt. Im UKW-Bereich,
in dem das Heizfeld ein wesentlich niederohmigeres Antennenelement bildet, kann die
Verdrosselung der Gleichstromzuführung wesentlich einfacher und ohne großen technischen
Aufwand durchgeführt werden.
[0003] Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Antenne nach dem Stande der Technik ist
die große Störeinkopplung in den Empfängereingang, insbesondere bei niedrigen Frequenzen.
Diese hochfrequenten Störungen sind durch die elektrischen Aggregate im Fahrzeug verursacht,
wie z.B. durch Zünd- und durch Einspritzimpulse und durch digital arbeitende Komponenten
im Fahrzeug wie z.B. durch eine digitale Motorelektrik. Da bei einer Antenne nach
P 26 50 044 das Antennenelement sowohl mit dem Empfängereingang als auch, bei eingeschalteter
Heckscheibenheizung, mit der hochfrequent gestörten Gleichspannungsversorgung verbunden
ist, sind zur Vermeidung von Empfangsstörungen Siebmaßnahmen in der Gleichspannungsversorgung
mit hoher Wirksamkeit vor allem für den niederfrequenten LMK-Bereich erforderlich.
Der technische Aufwand für diese Siebung ist u.a. auf Grund der hohen Heizstöme (bis
zu 30 A) erheblich.
[0004] Im Empfangsfall ist es bei derartigen Antennen erforderlich, einen möglichst guten
Empfang mit einem guten Signal-Störverhältnis zu erreichen und also auch die Einkopplung
von hochfrequenten Störungen z.B. aus dem Bordnetz des Fahrzeugs zu verhindern. Im
Sendefall muß eine verlustarme Leistungsanpassung an das Speisekabel erreicht werden.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einer Antenne nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 gute Empfangs- und Sendeeigenschaften innerhalb des Nutz-Empfangsbandes
zu schaffen und dabei für den Empfangsfall den Aufwand, der zur Siebung der niederfrequenten
Störungen im Heizkreis erforderlich ist, so gering wie möglich zu halten.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die als Bifilarwicklung ausgeführte
Spule 9 die Primärwicklung eines Transformators 10 bildet und die beiden Drähte der
zweiten Seite der Spule hochfrequent mit der Fahrzeugkarosserie 3 verbunden sind und
eine von der Primärwicklung 9 getrennte magnetisch angekoppelte Sekundärwicklung 11
vorhanden ist, an die ein Antennennetzwerk 12 mit der Antennenanschlußstelle 20,21
angeschlossen ist.
[0007] Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen dargestellt und näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig.1: Grundprinzip einer Antenne nach der Erfindung
Fig.2: Elektrisches Ersatzschaltbild einer Antenne nach der Erfindung
Fig.3: Antenne nach der Erfindung für nicht zu große Frequenzbereiche bei nicht zu
niedrigen Frequenzen, z.B. für Autotelefon
Fig.4: Aktive Empfangsantenne nach der Erfindung, z.B. für den UKW-Rundfunkempfang
Fig.5: Antenne nach der Erfindung für den Empfang breiter Frequenzbänder niedriger
Frequenz (z.B. dem LMK-Empfang) mit einem Autoradio mit kapazitivem Eingangswiderstand.
Fig.6: einfaches elektrisches Ersatzschaltbild einer Antenne nach der Erfindung für
ein breites Frequenzband niedriger Frequenz und einen fest gekoppelten Transformator
Fig.7: typische Frequenzabhängigkeit der Signalspannung U für ein breites Frequenzband
niedriger Frequenz und eine kapazitive Belastung der Sekundärspule des Transformators.
Fig.8: aktive Antenne nach der Erfindung für den Empfang breiter Frequenzbänder niedriger
Frequenz und einem Verstärker kleiner Eingangskapazität.
Fig.9: Erweiterung für zwei Frequenzbereiche
Fig.10:Fahrzeugheckscheibe mit zwei Heizfeldern, von denen das eine für eine Antenne
nach der Erfindung verwendet wird
[0008] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in einem besseren
Empfang, der sogar auch in einem breiten niederfrequenten Frequenzbereichs erreicht
wird, und in einer Reduktion der Störungen, die über die Gleichstromeinspeisung in
das Empfangssystem eingekoppelt werden sowie in einer einfachen Möglichkeit, die Anordnung
für andere Sende- und/oder Empfangsfrequenzbereiche zu erweitern.
[0009] Anhand der Fig.1 wird das Grundprinzip der Antenne nach der Erfindung beschrieben.
Auf der Heckscheibe 1 befindet sich ein Heizfeld 2, das als Antennenelement dient.
Die Zuführung der Heizströme erfolgt über die beiden Gleichstromanschlüsse 5 und 6
des Heizfeldes, an die die erste Seite 4 der Primärwicklung 9 angeschlossen ist. Diese
besteht aus bifilaren eng benachbarten Drähten und bildet zusammen mit der Sekundärwicklung
11 einen Transformator 10 . Die beiden anderen Anschlüsse auf der zweiten Seite 7
der Primärwicklung 9 sind an die Gleichstromquelle 8 für die Heizung der Heizelemente
angeschlossen. Diese Anschlüsse sind hochfrequenzmäßig mit der Fahrzeugkarosserie
3, im Beispiel der Fig.1 durch zwei Kondensatoren 22, verbunden.
[0010] An die Primärwicklung 9 ist die Sekundärspule 11 magnetisch angekoppelt. Die Windungszahl
der Sekundärspule ist dabei geeignet gewählt, daß im Empfangsfall im Empfänger 14
, der über ein Antennennetzwerk 12 und die Antennenanschlußleitung 13 angeschlossen
ist, ein gutes Signal-Rauschverhältnis für die Empfangsfrequenz entsteht.
[0011] Das Antennennetzwerk 12 kann im Empfangsfall wahlweise als passives verlustarmes
Transformationsnetzwerk oder als aktives Verstärker- und Transformationsnetzwerk ausgeführt
werden. Bei Ausführung des Antennennetzwerks 12 als Verstärker- und Transformationsnetzwerk
wird die Sekundärspule 11 geeignet gestaltet, daß sich an der Antennenanschlußstelle,
also am Ausgang des Netzwerks 12 an den Klemmen 20 und 21, im vorgegebenen Frequenzbereich
ein möglichst gutes Signal-Rauschverhältnis einstellt.
[0012] Im Fall eines passiven Transformationsnetzwerks werden dieses Netzwerk 12 und die
Sekundärspule 11 so ausgeführt, daß am Eingang des Empfängers 14 Widerstandsanpassung
vorliegt. Eine derartige Anordnung kann auch zum Senden verwendet werden. In diesem
Fall tritt an Stelle des Empfängers 14 ein Sender 14. Die Impedanzanpassung am Senderausgang
erfolgt hierbei für maximale Ausgangsleistung.
[0013] Die Wirkungsweise der beschriebenen Antenne bei niedrigen Frequenzen, (d.h. bei Wellenlängen,
die wesentlich größer als die Abmessungen des Fahrzeugs sind) wird anhand des elektrischen
Ersatzschaltbildes in Fig.2 für den Fall eines passiven Antennennetzwerks 12 deutlich.
Bezüglich des Gleichstromanschlußklemmenpaares 5 und 6 kann das Heizfeld 2 als Signalspannungsquelle
mit der Leerlaufspannung E
*heff und der Impedanz des Heizfeldes Za zwischen diesem Klemmenpaar 5,6 und der Fahrzeugkarosserie
3 dargestellt werden. Bei niedrigen Frequenzen ist Za im wesentlichen durch die KapazitÄt
Ca beschreibbar. Hierbei ist darauf zu achten, daß die Sammelschienen des Heizfeldes
nicht mit hochfrequent verlustbehafteten Materialien (Gummiberandung, Klebemittel)
in Berührung kommen.
[0014] E ist die Empfangsfeldstärke und heff die effektive Höhe des Heizfeldes. An dieses
Klemmenpaar 5,6 ist die bifilar ausgeführte Primärwicklung 9 des Transformators 10
angeschlossen und an ihrem anderen Ende 7 hochfrequent niederohmig mit der Fahrzeugkarosserie
3 verbunden. Die Sekundärwicklung 11 wird dabei so ausgeführt, daß sich mit einem
möglichst wenig aufwendigen verlustarmen Antennennetzwerk 12 am Ende der Antennenanschlußleitung
die geforderte Impedanzanpassung an den Empfänger bzw. Sender 14 einstellt.
[0015] Im Gegensatz zu der aus P 26 50 044 bekannten Antenne kann durch die Wahl einer geeigneten
Sekundärspule 11 das Impedanzniveau an ihrem Ausgang (Klemmen 18,19) in weiten Grenzen
frei wählbar eingestellt werden und damit auf einfache Weise an die weiterführende
Sender- bzw. Empfängerschaltung angepasst werden. Das transformatorische Prinzip ist
zudem sehr breitbandig, so daß die Wirkungsweise der Antenne auch für breite Frequenzbänder
optimiert werden kann.
[0016] Die Anordnung aus Heizfeld 2 und Transformator 10 führt bei niedrigen Frequenzen
zu einem Hochpaßverhalten mit einer Resonanzüberhöhung bei der Resonanzfrequenz, die
sich aus der Antennenkapazität Ca und der Primärinduktivität des Übertragers sowie
der wechselstrommäßigen Belastung der Sekundärwicklung 11 durch das Antennennetzwerk
12 ergibt. Legt man diese Resonanzfrequenz ans untere Frequenzbandende des Betriebsfrequenzbereichs,
so wird auch am unteren Frequenzbandende die Signalübertragung der Antenne ausreichend.
Diese Dimensionierung erlaubt eine Minimierung der Primärinduktivität des Übertragers
10. Damit ist ein minimalen Drahtaufwand verbunden, mit dem auch minimale Verluste
an Heizleistung einhergehen.
[0017] Ein entscheidender Vorteil der transformatorischen Ankopplung des Antennennetzwerks
12 an das Heizfeld 2 ist die Tatsache, da die der Heizgleichstromquelle 8 des Fahrzeugs
überlagerten hochfrequenten Störströme, die ebenfalls durch das Heizfeld fließen,
nicht in das Empfangssystem eingekoppelt werden und damit auch nicht den Empfang beeinträchtigen
können. Diese hochfrequenten Störströme sind durch die elektrischen Fahrzeugagregate
(z.B. Zündung, Lichtmaschine, digitale Motorelektrik u.a.) verursacht. Diese Störströme
durchfließen die Primärwicklung 9 des Übertragers 10 auf Grund der großen Eigeninduktivität
der bifilar ausgeführten Wicklung zwei Mal in gleicher Größe in gegensinniger Richtung,
so daß sich ihre magnetischen Wirkungen aufheben und auf die Sekundärwicklung kein
Signal übertragen wird und daher auch keine Störungen ins Empfangssystem eingekoppelt
werden.
[0018] Die Auskopplung des Empfangssignals über einen Abzweiganschluß der Heizelemente,
wie in P 26 50 044 vorgesehen, führt dagegen zwangsweise zu einer Einkopplung der
Störspannungen, die über die Störströme an dem durch die Heizelemente gebildeten hochfrequenten
Widerstand entstehen, ins Empfangssystem. Die am Heizfeld abgegriffene Störpannung
ist dabei nur unwesentlich kleiner als die gesamte, der Gleichspannungsquelle der
Heizung von den störenden Fahrzeugaggregaten überlagerte Störspannung.
[0019] Bekanntlich reduziert die Kapazität parallel zu einer kapazitiven Antenne die Antennenbandbreite
und damit die Leistungsfähigkeit der Antenne. Aus diesem Grund ist die wirksame Parallelkapazität
zwischen dem Klemmenpaar 5,6 und dem Masseanschluß (Fahrzeugkarosserie 3) so klein
wie möglich zu halten. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zur
Vermeidung einer Zuleitungskapazität die Primärwicklung des Transformators 10 auf
der ersten Seite 4 der bifilaren Spule 9 über möglichst kurze leitende Verbindungen
16 und 17 (Fig.1) mit den Gleichstromanschlüssen 5 und 6 des Heizfeldes verbunden.
[0020] Insbesondere bei niedrigen Frequenzen ist es im Interesse einer möglichst kleinen
Streuinduktivität des Transformators 10 notwendig, die magnetische Kopplung zwischen
der Primärwicklung 9 und der Sekundärwicklung 11 möglichst groß zu wählen. Dies geschieht
am einfachsten durch Wahl eines für die Primär- und Sekundärwicklung gemeinsamen Wickelkörpers
mit einem gemeinsamen Ferritkern 15. Durch die erhöhte Permeabilität des Ferritkerns
wird die erforderliche Windungszahl und damit der Drahtbedarf und die Verluste an
Heizleistung so klein wie möglich gehalten.
[0021] Um die zweite Seite 7 der Spule 9 im Betriebsfrequenzbereich hochfrequent niederohmig
mit der Fahrzeugkarosserie zu verbinden, werden sehr vorteilhaft frequenzselektive
Schaltungen aus Blindelementen mit Gleichstromtrennung zur Karosserie verwendet. Solche
Schaltungen werden vorzugsweise durch hinreichend große Kapazitäten (Fig.1), durch
Serienresonanzkreise oder durch ähnlich wirkende Schaltungen realisiert.
[0022] Zur Realisierung einer passiven Sende- bzw. Empfangsantenne kann bei nicht zu niedrigen
Frequenzen und innerhalb eines nicht zu großen Frequenzbereichs (z.B. für Autotelefon)
in einem besonders einfachen Fall das Antennennetzwerk 12 als Durchschaltung ausgeführt
(Fig.3). Hierfür ist es erforderlich, die Primärwicklung und die Sekundärwicklung
des Übertragers so zu gestalten, daß durch Transformation der Heizfeldimpedanz Za
die an der Sekundärwicklung zwischen ihren Anschlüssen 18 und 19 meßbare Impedanz
Z1 nahezu gleich dem Eingangswiderstand ZL der Antennenanschlußleitung ist.
[0023] Durch Einführung eines auf an sich bekannte Weise geeignet gestalteten Antennennetzwerks
12 wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die an den Anschlußklemmen der
Sekundärwicklung 18 und 19 vorliegende Impedanz mit kleinerer Abweichung in die Nähe
des Wellenwiderstands der Antennenanschlußleitung transformiert.
[0024] In einer besonders vorteilhaften Weiterführung dieser Antenne als aktive Empfangsantenne
(z.B. für den UKW-Rundfunkempfang) enthält das direkt angeschlossene Antennennetzwerk
12 zusätzlich einen verstärkenden Transistor 24 (Fig4). Vorteilhaft wird dieser mit
Hilfe des verlustarmen Transformationsnetzwerks 23 eingangsseitig für optimales Signal-Rauschverhältnis
angepasst. Die Ausgangsimpedanz dieses Transistors wird vorteilhaft mit Hilfe eines
Anpassungsnetzwerks 25 in den Wellenwiderstand ZL der Antennenanschlußleitung transformiert.
[0025] Für den Empfang breiter Frequenzbänder niedriger Frequenzen, wie z.B. dem Lang-,
Mittel- und Kurzwellenbereichs (LMK), ist die oben beschriebene Impedanzanpassung
nicht möglich. In diesem Frequenzbereich werden vielfach elektronisch abstimmbare
Empfänger (Autoradio) mit kapazitiv hochohmigem Eingangswiderstand mit Feldeffekttransistor
mit Ansteuerung am Gate verwendet. Die Eingangsimpedanz solcher Empfänger kann durch
die Eingangskapazität Ce beschrieben werden (Fig.5). Die für derartige Empfänger verwendete
Antennenanschlußleitung (13) ist kapazitätsarm und wirkt auf Grund ihrer im Vergleich
zur Betriebswellenlänge geringen Länge als Parallelkapazität CL. In diesen .Fällen
ist die Eingangsimpedanz der Antennenanschlußleitung kapazitiv und kann durch die
Kapazität Ce+CL beschrieben werden. Besonders einfach wird die Anordnung, wenn das
Antennennetzwerk 12 als Durchschaltung ausgeführt wird. Damit ist Cp=Ce+CL. Optimales
Signal-Rauschverhältnis im Empfänger entsteht dann, wenn die Signalspannung U an der
Parallelkapazität Cp möglichst groß ist. Dies wird durch geeignete Ausgestaltung des
Transformators 10 erreicht.
[0026] Für den besonders vorteilhaften Fall einer festen magnetischen Kopplung zwischen
Primär- und Sekundärwicklung des Transformators 10 wird das elektrische Verhalten
der Empfangsantenne durch das elektrische Ersatzschaltbild in Fig.6 angenähert beschrieben.
Hierin ist Lp die Induktivität der Primärspule und ü das Spannungsübersetzungsverhältnis
ü des Transformators, der an seinem Ausgang mit der Kapazität Cp belastet ist. Die
Signalspannung U an der Parallelkapazität kann mit folgender Formel ermittelt werden:

[0027] Hierin ist fr die Resonanzfrequenz, gebildet aus der Heizfeldkapazität Ca parallel
zu der auf der Primärseite des Transformators wirksamen Kapazität Cp*üZund der Eigeninduktivität
der Primärspule Lp:

[0028] Aus der Formel (1) geht hervor, daß bei Frequenzen, die wesentlich größer als fr
sind, die Spannung U breitbandig konstant bleibt. Diese Spannung wird dann maximal
(Um), wenn das Übersetzungsverhältnis ü ungefähr zu:

gewählt ist. Diese Spannung ergibt sich dann aus (1) zu:

[0029] Für Frequenzen am unteren Bandende bedämpfen die unvermeidbaren Spulenverluste das
Signal. Dieses Absinken der Signalspannung mit kleiner werdender Frequenz kann durch
Ausnutzung des Resonanzeffekts kompensiert oder überkompensiert werden. Unterhalb
der Resonanzfrequenz fr fällt die Spannung U gemäß (f/fr) A ab. Sehr vorteilhaft wird
die Induktivität Lp derart gewählt,
daß die Resonanzfrequenz fr um den Faktor w2 höher liegt als die niedrigste Frequenz
fu des Empfangsbereichs (Fig. 7), weil dadurch im gesamten Betriebsfrequenzbereich
die Spannung U nicht unter den Wert Um absinkt. Die Eigeninduktivität kann in einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung damit zu:

gewählt werden. Bei dieser Dimensionierung ergibt sich sehr vorteilhaft der kleinstmögliche
Wert für Lp.
[0030] Ist die Antennenanschlußleitung an ihrem Eingang direkt mit den Anschlußklemmen 18
und 19 der Sekundärwicklung 11 verbunden, wird diese somit mit der Kapazität Cp=CL+Ce
belastet. Durch geeignete Wahl der Induktivität der Primärwicklung und der Windungszahl
der Sekundärwicklung gemäß der in den Gleichungen (1) mit (5) dargestellten Zusammenhänge
wird somit im Empfänger 14 im gesamten Frequenzbereich ein gutes Signal-Rauschverhältnis
erzielt. Nachteilig bei dieser Konzeption ist die verhältnismäßig große Kapazität
Cp, die sich hauptsächlich aus der Kapazität CL der Antennenanschlußleitung ergibt
und zu einer verhältnismäßig kleinen Spannung Um führt. Wesentlich günstiger ist es
deshalb, am Eingang des 5 Antennennetzwerks 12 einen kapazitiv hochohmigen Breitbandverstärker
anzuschalten. Die Signalspannung U sowie damit auch der Signal-Rauschabstand wird
durch diese Maßnahme gemäß Gleichung (4) um den Faktor

angehoben, wenn CF die Eingangskapazität des verwendeten Verstärkers ist. Solche o
Verstärker mit kleiner Eingangskapazität, kleinem Eigenrauschen und hoher Linearität
sind z.B. bekannt aus DPS 21 15 657, DPS 20 21 331, DAS 25 54 828 und DAS 25 54 829
(s. Fig.8).
[0031] Häufig ist es erwünscht, mehrere verschiedene
5 Empfangsfrequenzbereiche (z.B. LMK- und UKW-Rundfunkempfang im Fahrzeug) sowie z.B.
einen oder mehrere Sende-Empfangsfrequenzbereiche (z.B. Autotelefon) mit einer einzigen
Antennenstruktur zu realisieren. Dies ist mit einer Antenne nach der Erfindung vorteilhaft
in der Weise möglich,
owie dies für den Fall zweier Frequenzbereiche Fig.9 zeigt.
[0032] In Fig.9 sind zwei Bifilarwicklungen als Primärwicklungen zweier Transformatoren
10, zur Unterscheidung im folgenden mit 10a und 10b bezeichnet, zur Auskopplung zweier
5unterschiedlicher Frequenzbereiche vorhanden, wobei die Primärwicklungen beider Spulen
9a und 9b auf Grund der gleichstrommäßigen Serienschaltung vom Heizgleichstrom sowie
von den hochfrequenten Störströmen nacheinander durchflossen werden und dadurch die
oben beschriebenen Vorteile hinsichtlich oder unterbleibenden Einkopplung von Störungen
des Bordnetzes ins Empfangssystem für beide Frequenzbereiche erhalten bleiben. Entsprechend
sind die Anschlüsse 18a und 19a bzw. 18b und 19b der beiden Sekundärwicklungen 11a
und 11b der Übertrager 10a und 10b an das gemeinsame Antennennetzwerk 12 mit der sAntennenanschlußstelle
20,21 angeschlossen. In diesem Fall ist zweckmäßigerweise eine Frequenzweiche 32 im
Antennennetzwerks 12 enthalten (Fig.9).
[0033] Weitere Dimensionierungsgesichtspunkte für eine derartige oAntenne nach der Erfindung
für zwei Frequenzbereiche sollen am Beispiel einer kombinierten LMK- UKW-Rundfunkempfangsantenne
erläutert werden. Im Beispiel der Fig.9 ist dann der Übertrager 10a für den UKW-Frequenzbereich,
wie oben z.B. anhand der Fig.4 erläutert, dimensioniert. Die hochfrequenzmäßig niederohmige
Verbindung der zweiten Seite der Primärwicklung 9a des Übertragers 10a ist dann wegen
der relativ geringen Bandbreite des UKW-Bereichs mit Hilfe von Serienresonanzkreisen
oder mit Schaltungen mit dem Charakter von Serienresonanzkreisen einfach realisierbar.
Die Resonanzfrequenz dieser Serienresonanzkreise liegt zweckmäßigerweise innerhalb
des UKW-Bereichs und der Resonanzblindwiderstand der Resonanzkreise wird so gewählt,
daß die Niederohmigkeit im gesamten UKW-Frequenzbereich ausreichend ist. Gleichzeitig
ist zu beachten, daß sich durch diese Serienresonanzkreise bei tiefen Frequenzen,
hier dem LMK-Bereich, eine kapazitive Belastung der Heizscheibe ergibt, so daß der
Serienresonanzkreis nicht unnötig niederohmig dimensioniert werden darf.
[0034] Der Übertrager 10b ist in diesem Beispiel für die Auskopplung des niederfrequenten,
breiten LMK-Frequenzbereichs vorgesehen. Die niederohmige Verbindung der beiden Drähte
auf der zweiten Seite der Spule 9b im Übertrager 10b erfolgt dann zweckmäßigerweise
am einfachsten über hinreichend große Kapazitäten (Fig.9).
[0035] Da die Primärinduktivität der Spule 9a im Übertrager 10a für den Übertrager 10b eine
Streuinduktivität darstellt, die die wirksame Kopplung reduziert, ist es vorteilhaft,
wenn die Primärinduktivität der Spule 9a im Übertrager 10a im Vergleich zur Eigeninduktivität
der Spule 9b im übertager 10b klein ist. Dies ist dann in der Regel in ausreichenden
Maße erfüllt, wenn am Übertrager 10a das höherfrequentere Signal und am Übertrager
10b das niederfrequentere Signal ausgekoppelt wird, wie dies im obigen Beispiel vorgesehen
war.
[0036] Bei einer sinngemäßen Erweiterung einer Antenne nach der Erfindung auf mehr als auf
2 Frequenzbereiche wird man daher vorteilhaft den Übertrager für den höchsten Frequenzbereich
unmittelbar an die Gleichstromanschlüsse des Heizfeldes und den Übertrager für den
niederfrequentesten Frequenzbereich am entferntesten von den Gleichstromanschlüssen
des Heizfeldes anschließen und die hochfrequenzmäßige Verbindung der zweiten Seiten
der bifilaren Primärwicklungen 9 mit der Fahrzeugkarosserie 3 jeweils so ausführen,
daß die Beeinflussung für die anderen Frequenzbereiche möglichst gering ist.
[0037] Bei Antennen nach der Erfindung kann der Drahtbedarf für die Primärwicklungen der
Übertrager minimal gewählt werden. Trotzdem kann bei sehr großen Heizleistungen und
großen zu beheizenden Flächen die thermische Belastung der Übertrager unzulässig hoch
werden, vor allem wenn die Wicklungen auf einem Ferritkern aufgebracht sind. In solchen
Fällen ist es vorteilhaft, die Größe der über die Primärwicklungen 9 mit dem Heizgleichstrom
beheizten Fläche kleiner als die insgesamt zu beheizende Fläche zu wählen (Fig.10)
und nur diesen Teil des Heizfeldes als Antenne zu verwenden. Der restlichen Teil der
zu beheizenden Fläche kann dann mit einem Heizfeld bedeckt werden, das nicht als Antenne
verwendet wird.
1. Antenne zum Senden und/oder Empfangen in der Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs,
bestehend aus dem Heizfeld und einer Spule , die mit Hilfe zweier parallel geführter
Drähte als Bifilarwicklung ausgeführt ist und deren beide Drähte auf der ersten Seite
der Spule an die beiden Gleichstromanschlüsse des Heizfeldes und auf der zweiten Seite
an die Pole der Gleichspannungsquelle angeschlossen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die als Bifilarwicklung ausgeführte Spule (9) die Primärwicklung eines Transformators
(10) bildet und die beiden Drähte der zweiten Seite der Spule hochfrequent mit der
Fahrzeugkarosserie (3) verbunden sind und eine von der Primärwicklung (9) getrennte
magnetisch angekoppelte Sekundärwicklung (11) vorhanden ist, an die ein Antennennetzwerk
(12) mit der Antennenanschlußstelle (20,21) angeschlossen ist.
}2. Antenne nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Primärwicklung (9) des Transformators (10) auf der ersten Seite (4) der Spule
(9) über möglichst kurze leitende Verbindungen (16,17) mit den Gleichstromanschlüssen
(5,6) des Heizfelds verbunden ist.
3. Antenne nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Primärwicklung und die Sekundärwicklung des Übertragers (10) auf einem gemeinsamen
Ferritkern (15) aufgebracht sind .
4. Antenne nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die hochfrequente Verbindung zwischen den beiden Drähten der zweiten Seite der
Spule (9) und der leitenden Karosserie (3) auf an sich bekannte Weise frequenzselektiv
durch Filtermaßnahmen realisiert ist, die innerhalb des Frequenzbereichs, für den
die Antenne vorgesehen ist, niederohmig sind.
5. Antenne nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Induktivität der Primärwicklung (9) so klein wie möglich gewählt ist und die
Windungszahl der Sekundärwicklung (11) derart gewählt ist, daß in einem vorgegebenen
kleineren Frequenzbereich die an der Sekundärwicklung vorliegende Impedanz nahezu
gleich dem Wellenwiderstand der Antennenanschlußleitung (13) ist und das Antennennetzwerk
(12) als Durchschaltung ausgeführt ist.
6. Antenne nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Induktivität der Primärwicklung so klein wie möglich gewählt ist und die Windungszahl
der Sekundärwicklung (11) derart gewählt ist, daß in einem vorgegebenen kleineren
Frequenzbereich die an der Sekundärwicklung vorliegende Impedanz in der Nähe des Wellenwiderstands
der Antennenanschlußleitung ist und das Antennennetzwerk (12) auf an sich bekannte
Weise mit Hilfe einer verlustarmen Anpassungsschaltung derart gestaltet ist, daß an
seinem Ausgang die Impedanz gleich dem Wellenwiderstand der Antennenanschlußleitung
(13) ist.
7. Antenne zum Empfangen nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Antennennetzwerk (12) direkt an die Sekundärwicklung (11) des Transformators
(10) angeschaltet ist und einen Transistorverstärker enthält.
18. Antenne zum Empfangen nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Induktivität der Primärwicklung (9) so klein wie möglich gewählt ist und die
Windungszahl der Sekundärwicklung (11) derart gewählt ist, daß in einem vorgegebenen
kleineren Frequenzbereich die an der Sekundärwicklung vorliegende Impedanz möglichst
nahe dem für optimales Signal-Rauschverhältnis des Transistorverstärkers im Antennennetzwerk
(12) nötigen Wert ist.
l9. Antennen zum Empfangen nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Antennentransistor (24) ein verlustarmes Transformationsnetzwerk (23) vorgeschaltet
ist, dessen Ausgangsimpedanz gleich dem für optimales Signal-Rauschverhältnis nötigen
Wert des Transistorverstärkers ist.
10. Antenne zum Empfangen nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem Antennennetzwerks (12), dessen Eingangsimpedanz im Nutzfrequenzbereich
durch eine Kapazität beschrieben werden kann, das Übersetzungsverhältnis ü des Übertragers
(10) derart gewählt ist, daß am oberen Ende des Frequenzbandes eines breiten Frequenzbereich
niedriger Frequenz (z.B. dem LMK-Bereich) im Empfänger (14) ein optimales Signal-Rauschverhältnis
besteht.
11. Antenne zum Empfangen nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet , ,
daß an die Sekundärwicklung des Übertragers die Antennenanschlußleitung (13) direkt
angeschlossen ist und die Eingangsimpedanz der Antennenanschlußleitung mit nachgeschaltetem
Empfänger durch eine Kapazität Cp gebildet ist und das übersetzungsverhältnis des
Übertragers ü derart gewählt ist, daß am oberen Ende des Frequenzbandes eines breiten
Frequenzbereichs niedriger Frequenz (z.B. dem LMK-Bereich) im Empfänger ein optimales
Signal-Rauschverhältnis besteht.
12. Antenne zum Empfangen nach den Ansprüchen 10 oder 11
dadureh gekennzeiehnet,
daß bei einer Kapazität Ca des Heizfeldes (2) das Verhältnis ü der Sekundärspannung
zur Primärspannung des Transformators (10) ca. ü Ca/Cp gewählt ist.
13. Antenne zum Empfangen nach den Ansprüchen 10 mit 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem breiten Frequenzbereich niedriger Frequenz (z.B. dem LMK-Bereich) die
aus der Kapazität des Heizfeldes, der Primärwicklung und der Eingangskapazität-des
Antennennetzwerks gebildete Resonanzfrequenz derart gewählt ist, daß das Signal-Rauschverhältnis
im Empfänger an den Enden des breiten Frequenzbands etwa gleich groß ist
14. Antenne zum Empfangen nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Resonanzfrequenz so gewählt ist, daß sie ca. 2 mal größer als die niedrigste
Frequenz (fu) des breiten Frequenzbereichs ist.
15. Antenne zum Empfangen nach den Ansprüchen 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Antennennetzwerk (12) am Eingang einen an sich bekannten rauscharmen, linearen,
kapazitiv hochohmigen Breitbandverstärker mit der Eingangskapazität CF enthält.
16. Antenne nach den Ansprüchen 1 bis 15
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Bifilarwicklungen als Primärwicklungen zweier Transformatoren (10a) und (10b)
für die Auskopplung zweier unterschiedlicher Frequenzbereiche vorhanden sind und die
erste Seite der ersten Spule (9a) des Übertragers (10a) an die beiden Gleichstromanschlüsse
des Heizfeldes angeschlossen ist und die beiden Drähte der zweiten Seite der ersten
Spule (9a) für den ersten Frequenzbereich frequenzselektiv niederohmig mit der Fahrzeugkarosserie
verbunden sind und die beiden Drähte der ersten Seite der zweiten Spule (9b) des Übertragers
(10b) mit den beiden Drähten der zweiten Seite der ersten Spule (9a) verbunden sind
und die beiden Drähte der zweiten Seite der zweiten Spule (9b) mindestens für den
zweiten Frequenzbereich hochfrequent niederohmig mit der Fahrzeugkaaosserie verbunden
sind und an die Pole der Gleichspannungsquelle (8) angeschlossen sind und für jede
Primärwicklung eine getrennte mit ihr magnetisch gekoppelte Sekundärwicklung (11a)
und (11b) vorhanden ist, die das Antennennetzwerk (12) speisen.
17. Antenne nach den Ansprüchen 1 mit 16,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Größe des über die bifilare Wicklung gespeisten Heizfeldes (2) so gewählt
ist, daß der für den Transformator zulässige thermische Belastung nicht überschritten
ist.