DE4227208A1 - Antenna combination - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Antennenkombination mit einem elektrisch leitenden Gebilde, auf dem sich ein im wesent lichen resonanter Stromkreis ausbildet, und mit wenig stens zwei Einzelantennen, die an sein elektrisches Feld koppeln.The invention relates to an antenna combination with a electrically conductive structure on which an essentially Lichen resonant circuit, and with little At least two individual antennas connected to its electrical field couple.
Aus der DE 40 03 385 A1, die auf dieselbe Anmelderin zu rückgeht, ist eine derartige Antennenkombination bekannt, die an bzw. in einem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs an- bzw. untergebracht ist. Auf dem Fahrzeugheck bzw. auf dem Fahrzeugbug bildet sich ein resonanter Stromkreis aus, dessen Resonanzfrequenz im UKW-Bereich liegt, weil die halbe Wellenlänge etwa den Abmessungen, insbesondere der Breite einer Kraftfahrzeugkarosserie, entsprechen bzw. entspricht. Im elektrischen Feld des Verschiebungs stromes, der den resonanten Stromkreis schließt, sind Einzelantennen angeordnet, die also an diesen elektri schen Verschiebungsstrom, d. h. an das elektrische Feld des resonanten Stromkreises ankoppeln. Die Einzelantennen sind daher sowohl mit dem resonanten Stromkreis als auch über diesen miteinander verkoppelt. Ein entsprechendes gegenphasiges Addieren der Antennenspannungen der Einzel antennen über eine Hochfrequenzleitung ergibt eine Erhö hung des Antennenwirkungsgrads ohne Änderung des Anten nendiagramms.From DE 40 03 385 A1, which refers to the same applicant declines, such an antenna combination is known which are attached to or in a bumper of a motor vehicle or is housed. On the rear of the vehicle or on the The front of the vehicle forms a resonant circuit, whose resonance frequency is in the FM range because the half wavelength about the dimensions, especially the Width of a motor vehicle body, correspond or corresponds. In the electrical field of displacement current that closes the resonant circuit Individual antennas arranged, so that electri displacement current, d. H. to the electric field of the resonant circuit. The individual antennas are therefore both with the resonant circuit as well coupled with each other via this. A corresponding one phase addition of the antenna voltages of the individual antennas over a radio frequency line gives an increase antenna efficiency without changing the antenna chart.
Der Gesamtwirkungsgrad der bekannten Antennenkombination ist durch die effektive Antennenhöhe der Einzelantennen bestimmt. Wenn die Antennenkombination in einem Stoßfän ger integriert ist, ist die effektive Antennenhöhe der Einzelantennen direkt durch den Abstand des Stoßfängers zur leitenden Karosserieoberfläche bestimmt. Ist dieser Abstand zwischen Stoßfänger und Karosserie ausreichend groß, reicht der passive Betrieb einer solchen Antennen kombination für befriedigende Empfangsergebnisse aus und entspricht denen herkömmlicher Teleskopantennen. Sind die Antennenhöhen der Einzelantennen jedoch kleiner, muß der damit verringerte Wirkungsgrad mit einem zusätzlichen Verstärker ausgeglichen werden, d. h., es müssen aktive Antennen eingesetzt werden, die einen höheren schaltungs technischen Aufwand durch die Verwendung rauscharmer und aussteuerfester Verstärker erforderlich machen und auch hinsichtlich des Herstellungsaufwands und der Funktions sicherheit nachteilig sind.The overall efficiency of the known antenna combination is due to the effective antenna height of the individual antennas certainly. If the antenna combination in a bumper ger is integrated, the effective antenna height is the Individual antennas directly by the distance of the bumper determined to the conductive body surface. Is this Sufficient distance between bumper and body large, the passive operation of such antennas is sufficient combination for satisfactory reception results from and corresponds to those of conventional telescopic antennas. Are the Antenna heights of the individual antennas, however, must be smaller thus reduced efficiency with an additional Amplifier are balanced, d. that is, it must be active Antennas are used that have a higher circuit technical effort through the use of low noise and drive-proof amplifier required and also in terms of manufacturing effort and function security are disadvantageous.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine An tennenkombination zu schaffen, die bei geringem schal tungstechnischen und fertigungsmäßigen Aufwand einen besseren Wirkungsgrad ermöglicht.The invention is therefore based on the object tennenkombination to create the low scarf a technical and manufacturing effort enables better efficiency.
Ausgehend von der eingangs genannten Antennenkombination wird diese Aufgabe mit wenigstens einer weiteren Einzel antenne gelöst, die an das Magnetfeld des resonanten Stromkreises koppelt.Based on the antenna combination mentioned at the beginning does this task with at least one other individual antenna attached to the magnetic field of the resonant Circuit couples.
Durch die zusätzliche Verwendung wenigstens einer weite ren an das Magnetfeld des resonanten Stromkreises kop pelnden Einzelantenne ergibt sich eine weitere Auskopp lung aus dem resonanten Karosseriestromkreis, so daß der Leistungsgewinn wesentlich verbessert wird. Da die auf das Magnetfeld des resonanten Stromkreises koppelnde Ein zelantenne zusätzliche Energie aus dem resonanten Strom kreis auskoppelt, ergibt sich darüber hinaus auch eine größere Bedämpfung des resonanten Stromkreises, die zu sätzlich zum Leistungsgewinn auch noch eine erwünschte Vergrößerung der Bandbreite der gesamten Antennenanord nung bewirkt. Die Erhöhung des Wirkungsgrads bei der erfindungsgemäßen Antennenkombination ergibt sich also durch die verbesserte Kopplung von Einzelantennen an den resonanten Stromkreis, der auch das Antennendiagramm der gesamten Antennenanordnung bestimmt. Die Erhöhung des Wirkungsgrads der Antennenkombination entsteht also nicht durch eine Erhöhung der Richtschärfe, wie dies bei her kömmlichen Antennenanordnungen durch Gruppenbildung von Antennen erreicht wird.Through the additional use of at least one wide one ren to the magnetic field of the resonant circuit pelting single antenna results in a further decoupling lung from the resonant body circuit, so that the Performance gain is significantly improved. Since the on A coupling the magnetic field of the resonant circuit additional antenna energy from the resonant current coupling out, there is also a greater damping of the resonant circuit leading to In addition to the performance gain, a desired one Increasing the bandwidth of the entire antenna array effect. The increase in efficiency at the Antenna combination according to the invention thus results through the improved coupling of individual antennas to the resonant circuit, which is also the antenna pattern of the entire antenna arrangement determined. The increase in So the efficiency of the antenna combination does not arise by increasing the directional sharpness, as in her conventional antenna arrangements by forming groups of Antennas is reached.
Insbesondere bei der Verwendung von Antennenkombinationen für den mobilen Empfang ist die erfindungsgemäße Anten nenkombination besonders geeignet, da im Gegensatz zu den herkömmlichen Antennenanordnungen mit Richtwirkung bei der erfindungsgemäßen Antennenkombination keine Ausblen dungen und/oder Nullstellen im Antennendiagramm auf treten. Die Einzelantennen der erfindungsgemäßen Anten nenkombination sind vielmehr über den resonanten Strom kreis vollständig miteinander verkoppelt. Damit ist auch ihr gemeinsames Antennendiagramm durch diesen gemeinsamen Stromkreis bestimmt.Especially when using antenna combinations the antenna according to the invention is for mobile reception combination particularly suitable, because in contrast to the conventional antenna arrangements with directivity the antenna combination according to the invention no fading and / or zeros in the antenna diagram to step. The individual antennas of the antenna according to the invention Rather, combinations are about the resonant current circle completely coupled together. That is also their common antenna pattern through this common Circuit determined.
Die auf das elektrische Feld koppelnden Einzelantennen sind mit besonderem Vorteil an Kanten des elektrisch lei tenden Gebildes vorgesehen, an denen die Feldstärken am höchsten und daher die Auskopplung am besten ist.The individual antennas that couple to the electrical field are particularly advantageous on edges of the electrically lei tendency structure provided on which the field strengths on highest and therefore the decoupling is best.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens zwei an das elektrische Feld koppelnden Einzelantennen in einem Abstand von im wesentlichen der halben Resonanzwellenlänge angeordnet, um mit möglichst hohem Wirkungsgrad an das elektrische Feld bzw. den elek trischen Verschiebungsstrom des resonanten Stromkreises ankoppeln zu können.According to a preferred embodiment of the invention are at least two coupling to the electric field Individual antennas at a distance of essentially that half resonance wavelength arranged to be as possible high efficiency of the electrical field or the elec trical displacement current of the resonant circuit to be able to connect.
Vorzugsweise werden die Ausgangssignale der an das elektrische Feld gekoppelten Einzelantennen im wesentli chen gegenphasig addiert, wodurch ein optimaler Lei stungsgewinn erzielbar ist. Vorzugsweise sind die Aus gangssignale der an das elektrische Feld gekoppelten Ein zelantennen über eine Hochfrequenzleitung parallel ge schaltet. Damit wird die entsprechende kohärente Addition erreicht. Vorzugsweise ist dabei die Hochfrequenzleitung im wesentlichen halb so lang wie die Resonanzwellenlänge, wodurch sich eine optimale, phasenrichtige Addition der beiden Antennensignale ergibt. Die Hochfrequenzleitung ist dabei vorzugsweise eine Koaxialleitung und die an das elektrische Feld koppelnden Einzelantennen sind vorzugs weise lineare Antennen.Preferably, the output signals of the electric field coupled single antennas in essence Chen added in phase opposition, creating an optimal lei profit is achievable. Preferably the off input signals of the coupled to the electric field antennae in parallel via a high-frequency line switches. This is the corresponding coherent addition reached. The high-frequency line is preferred essentially half as long as the resonance wavelength, which results in an optimal, in-phase addition of the results in both antenna signals. The radio frequency line is preferably a coaxial line and to the Electric field coupling individual antennas are preferred wise linear antennas.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die wenigstens eine an das magnetische Feld koppelnde Einzelantenne zwischen den an das elektrische Feld koppelnden Einzelantennen angeordnet. Die an das ma gnetische Feld koppelnde Einzelantenne, beispielsweise eine geschlossene Leiterschleife, ist vorzugsweise so an geordnet , daß sie von möglichst vielen Magnetfeldlinien durchdrungen wird. Die Magnetfeldlinien stehen dabei senk recht auf der durch den resonanten Stromkreis im elek trisch leitenden Gebilde aufgespannten Ebene und umschlie ßen diesen Stromkreis. Das die Leiterschleife durchdrin gende magnetische Wechselfeld induziert in der Leiter schleife einen Ringstrom.According to a particularly advantageous embodiment of the Invention is the at least one attached to the magnetic field coupling single antenna between the electrical Field coupling individual antennas arranged. The to the ma single antenna coupling magnetic field, for example a closed conductor loop is preferably so ordered that they have as many magnetic field lines as possible is penetrated. The magnetic field lines are vertical right on the through the resonant circuit in the elek tric conductive structures spanned level and enclose eat this circuit. That through the conductor loop The alternating magnetic field induced in the conductor loop a ring current.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine an das Magnetfeld koppelnde Einzelantenne zu den an das elektrische Feld koppelnden Einzelantennen in Serie geschaltet, wodurch eine Addition der Antennensignale aller Einzelantennen optimal durchgeführt wird. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die an das Magnetfeld koppelnde Einzel antenne in der Mitte der Hochfrequenzleitung angeschlos sen ist, die die beiden auf das elektrische Feld koppeln den Einzelantennen verbindet. Die Zeitfunktionen des elektrischen und des magnetischen Feldes sind im Nahfeld des resonanten Stromkreises nämlich in ihren Phasen um 90° gegeneinander verschoben. Daher ist es vorteilhaft, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Abstand des Anschlußpunkts für die auf das Magnetfeld koppelnden Einzelantenne zu den auf das elektrische Feld koppelnden Einzelantennen jeweils im wesentlichen eine viertel Resonanzwellenlänge ist. Daher wird das Antennen signal der an das Magnetfeld koppelnden Antenne phasen richtig zu den Antennensignalen der auf das elektrische Feld koppelnden Antennen zuaddiert, so daß sich eine optimale, kohärente Addition der drei Signale, und damit ein optimaler Leistungsgewinn der gesamten Antennenkom bination ergibt.The at least one is preferably connected to the magnetic field coupling individual antenna to the electrical field coupling individual antennas connected in series, whereby an addition of the antenna signals of all individual antennas is carried out optimally. In this context it is advantageous if the individual coupling to the magnetic field antenna connected in the middle of the radio frequency line is that the two couple to the electric field connects the individual antennas. The time functions of the electric and magnetic fields are in the near field of the resonant circuit namely in their phases 90 ° shifted against each other. It is therefore advantageous if according to a further embodiment of the invention the distance of the connection point for the on the magnetic field coupling single antenna to those on the electric field coupling individual antennas essentially one quarter of the resonance wavelength. Hence the antennae signal of the antenna coupling to the magnetic field correct to the antenna signals on the electrical Field coupling antennas added, so that there is a optimal, coherent addition of the three signals, and thus an optimal performance gain of the entire antenna comm combination results.
Vorteilhaft ist es, wenn ein Übertrager zum Anschließen der an das Magnetfeld koppelnden Einzelantenne in Serie zu den an das elektrische Feld koppelnden Einzelantennen vorgesehen ist. Das Antennensignal der an das magnetische Feld koppelnden Einzelantenne, beispielsweise der in ei ner geschlossenen Leiterschleife induzierte Ringstrom, wird auf diese Weise transformatorisch in den Stromkreis der an das elektrische Feld koppelnden Einzelantennen eingespeist. Durch die kohärente Addition der Signale der Einzelantennen mit möglichst gleicher Amplitude kann eine Leistungssteigerung der Antennenkombination von bis zu 10 dB gegenüber einer Einzelantenne erreicht werden, ohne daß sich dabei das resultierende Antennendiagramm ändert, was - wie bereits beschrieben - insbesondere im Zusammen hang mit Antennensystemen für den mobilen Empfang beson ders vorteilhaft ist.It is advantageous if a transformer for connection the single antenna coupling to the magnetic field in series to the individual antennas coupling to the electrical field is provided. The antenna signal to the magnetic Field coupling individual antenna, for example that in egg a closed conductor loop induced ring current, is transformed into the circuit in this way the individual antennas coupling to the electric field fed. Due to the coherent addition of the signals of the Individual antennas with the same possible amplitude can be used Performance increase of the antenna combination of up to 10 dB compared to a single antenna can be achieved without that the resulting antenna pattern changes, what - as already described - in particular together hang with antenna systems for mobile reception which is advantageous.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Einzelan tennen, insbesondere die auf das elektrische Feld kop pelnden Einzelantennen, verkürzte Antennen sind, da da durch sichergestellt wird, daß die Einzelantennen im we sentlichen nur am resonanten Stromkreis koppeln. Darüber hinaus sind verkürzte Antennen insbesondere zur einfa chen, kompakten Ausbildung integrierter Antennensysteme besonders gut geeignet.An embodiment is preferred in which the individual tennen, especially the kop on the electric field pelting single antennas, shortened antennas are there by ensuring that the individual antennas in the we only couple to the resonant circuit. About that In addition, shortened antennas are particularly simple Chen, compact training of integrated antenna systems particularly well suited.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Einzelantennen, insbesondere die verkürzten Antennen, die an das elektri sche Feld koppeln, Verlängerungsspulen und/oder Dachkapa zitäten in an sich bekannter Weise besitzen.It is also advantageous if the individual antennas, especially the shortened antennas attached to the electri couple the field, extension coils and / or Dachkapa possess in a manner known per se.
Die erfindungsgemäße Antennenkombination ist - wie be reits ausgeführt wurde - insbesondere für mobilen Emp fang, also in Verbindung mit Fahrzeugen vorteilhaft ver wendbar. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfin dung ist das elektrisch leitende Gebilde Teil einer Fahr zeugkarosserie, und die Einzelantennen sind Fahrzeugan tennen. Dabei sind wenigstens zwei auf das elektrische Feld koppelnde Einzelantennen an den Ecken eines Stoß fängers, eines Fahrzeugdaches, eines Kofferraumdeckels und/oder einer Motorhaube angeordnet, also an Kanten an geordnet, an denen die elektrische Feldstärke besonders hoch und damit der Leistungsgewinn der Einzelantennen be sonders groß ist. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Hochfrequenzlei tung, die die an das elektrische Feld koppelnden Einzel antennen verbindet, als Koaxialleitung ausgebildet und der Außenleiter der Koaxialleitung ist Teil der an das Magnetfeld koppelnden Einzelantenne bzw. Teil der Leiter schleife, die vom Magnetfeld durchdrungen wird. Die Hoch frequenzleitung ist daher als Koaxialleitung in einem Ab stand zur Karosserie angeordnet, wobei die äußeren Enden des Außenleiters der Koaxialleitung mit der Karosserie leitung leitend verbunden sind. Dadurch ergibt sich ohne zusätzliche Bauteile die an das Magnetfeld koppelnde An tenne als Leiterschleife, die durch den Außenleiter der Koaxialleitung, die Verbindungen des Außenleiters mit der Karosserie und der Karosserie selbst gebildet wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Koaxialleitung, die zur Ad dition der Signale der auf das elektrische Feld koppeln den Einzelantennen dient, in größtmöglichem Abstand vor der leitenden Karosserieoberfläche angeordnet ist, damit möglichst viele Kraftlinien innerhalb der Leiterschleife hindurchgehen, und dadurch der induzierte Strom in der Leiterschleife möglichst groß ist.The antenna combination according to the invention is - as be has already been carried out - especially for mobile emp catch, so advantageous in connection with vehicles reversible. According to a further embodiment of the invention The electrically conductive structure is part of a journey body, and the individual antennas are vehicle tennen. There are at least two on the electrical Field coupling individual antennas at the corners of a joint catcher, a vehicle roof, a trunk lid and / or a hood arranged on edges ordered, where the electric field strength is particularly high and thus the performance gain of the individual antennas is particularly large. According to a particularly advantageous one The embodiment of the invention is the radio frequency line device that couples to the electrical field connects antennas, designed as a coaxial line and the outer conductor of the coaxial line is part of the to Magnetic field coupling individual antenna or part of the conductor loop that is penetrated by the magnetic field. The high frequency line is therefore as a coaxial line in one Ab stood facing the body, with the outer ends the outer conductor of the coaxial line with the body line are conductively connected. This results in no additional components the coupling to the magnetic field tenne as a conductor loop through the outer conductor of the Coaxial line, the connections of the outer conductor with the Body and the body itself is formed. Here it is advantageous if the coaxial line leading to the ad dition of the signals which couple to the electric field serves the individual antennas at the greatest possible distance the conductive body surface is arranged so as many lines of force as possible within the conductor loop pass through, and thereby the induced current in the Conductor loop is as large as possible.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht weiterhin darin, daß der Übertrager, mit dem der induzierte Strom in der an das Magnetfeld koppelnden An tenne in den Antennenstromkreis eingespeist wird, in der Mitte der Koaxialleitung angeordnet ist, und daß seine Primärwicklung die Außenleiter und seine Sekundärwicklung die Innenleiter verbindet. Dadurch ergibt sich ein beson ders vorteilhafter, symmetrischer Aufbau mit einfachen Mitteln, bei dem auf einfache Weise das Antennensignal der an das Magnetfeld koppelnden Antenne über eine Lambda/4 lange Leitung phasenrichtig zu den Signalen der an das elektrische Feld koppelnden Antennen addiert wird, wenn die an das elektrische Feld koppelnden Einzelanten nen in einem Abstand mit halber Resonanzwellenlänge zu einander angeordnet sind.A particularly advantageous embodiment of the invention furthermore consists in the fact that the transmitter with which the induced current in the coupling to the magnetic field tenne is fed into the antenna circuit in which Middle of the coaxial line is arranged, and that its Primary winding the outer conductor and its secondary winding connects the inner conductor. This results in a special ders advantageous, symmetrical structure with simple Means, in which the antenna signal in a simple manner the antenna coupling to the magnetic field via a Lambda / 4 long line in phase with the signals of the antennas coupling to the electric field is added, if the individual antennae coupling to the electric field at a distance of half the resonance wavelength are arranged one another.
Für eine möglichst hohe Leistungssteigerung der Antennen kombination sollten die drei Signale der Einzelantennen für die kohärente Addition möglichst gleiche Amplituden aufweisen. Dazu kann der Übertrager eingesetzt werden, der zu diesem Zwecke vorzugsweise ein Wicklungsverhältnis ungleich eins aufweist und die Amplitude des Signals entsprechend anpaßt, das die an das magnetische Feld koppelnde Einzelantenne bereitstellt.For the highest possible increase in antenna performance combination should be the three signals of the individual antennas for the coherent addition the same amplitudes as possible exhibit. The transformer can be used for this, which is preferably a winding ratio for this purpose is not equal to one and the amplitude of the signal accordingly, which adapts to the magnetic field provides coupling single antenna.
Im Hinblick auf eine integrierte Ausbildung der Antennen kombination ist es besonders vorteilhaft, wenn die ge samte Antennenstruktur der Antennenkombination in einer Ebene angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist insbeson dere dann sehr anwendbar, wenn die Antennenkombination in einem Stoßfänger eines Fahrzeugs integriert ist, weil der konstruktive und auch montagemäßige Aufwand dadurch stark verringert wird.With regard to an integrated training of the antennas combination, it is particularly advantageous if the ge Entire antenna structure of the antenna combination in one Level is arranged. This embodiment is in particular very applicable when the antenna combination is integrated in a bumper of a vehicle because the constructive and also assembly effort is greatly reduced.
Vorzugsweise bestehen mehrere Einzelkomponenten der Antennenkombination einstückig aus einer elektrisch lei tenden Anordnung, beispielsweise einer Kupfer- oder Alu miniumfolie oder aus einem elektrisch leitenden Draht, wodurch sich eine einfache Integration der Antennenkombi nation mit entsprechender Vereinfachung bei der Herstel lung und Montage ergibt. Die Hochfrequenzleitung ist da bei vorzugsweise eine Streifenleitung.There are preferably several individual components of the Antenna combination in one piece from an electrically lei tenden arrangement, for example a copper or aluminum minium foil or from an electrically conductive wire, which makes integration of the antenna combination easy nation with corresponding simplification at the manufacturer development and assembly results. The radio frequency line is there preferably a strip line.
Besonders vorteilhaft und einfach ist es, eine Anpassung der Impedanz der auf das Magnetfeld koppelnden Antenne zu erreichen, wenn die Außenleiter der als Hochfrequenzlei tung verwendeten Koaxialleitung mit wenigstens einer lei tenden Folie und/oder einem leitenden Draht zum Verbrei tern und/oder Verlängern der Außenleiter verbunden sind. Die Außenleiter lassen sich auch durch leitende Drähte verbreitern, die in einem Abstand parallel geführt sind. Die Metallfolie(n) bzw. die leitenden Drähte sind dabei an den jeweiligen Enden der vorzugsweise eine viertel Re sonanzwellenlänge langen Koaxialleitung mit deren Außen leitern leitend verbunden. Auf diese Weise ergibt sich eine einfache Anpassung der Impedanz der auf das Magnet feld koppelnden Antenne.It is particularly advantageous and simple to make an adjustment the impedance of the antenna coupling to the magnetic field reach if the outer conductor of the as high-frequency line device used coaxial line with at least one lei tendency foil and / or a conductive wire for spreading tern and / or extend the outer conductor. The outer conductors can also be connected by conductive wires widen that are parallel at a distance. The metal foil (s) or the conductive wires are included at the respective ends of preferably a quarter of a right long coaxial line with its outside conductors connected. This way a simple adjustment of the impedance of the magnet field coupling antenna.
Die elektrisch leitende -Anordnung ist vorzugsweise in wenigstens einer elektrisch nicht leitenden Folie einge bettet.The electrically conductive arrangement is preferably in at least one electrically non-conductive film beds.
Vorzugsweise ist die Antennenkombination in und/oder an einem Schaumstoffkern vorgesehen. Dadurch kann die ge samte Antennenstruktur als ein Bauteil, beispielsweise in einem Kunststoff-Stoßfänger integriert werden. Hinsicht lich des Fertigungsvorgangs wird vorzugsweise wenigstens ein Teil der Antennenkombination mittels eines Thermo form-Verfahrens in einer Kunststoff-Folie eingebettet.The antenna combination is preferably in and / or on provided a foam core. This allows the ge Entire antenna structure as one component, for example in be integrated into a plastic bumper. Terms Lich the manufacturing process is preferably at least part of the antenna combination by means of a thermo molding process embedded in a plastic film.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es zeigtThe invention is described below with reference to the embodiment examples explained with reference to the figures. It shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenkombination bei Verwendung in einem Fahrzeug, Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the antenna combination according to the invention for use in a vehicle,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenkombination in schematischer Darstellung, Fig. 2 shows another embodiment of the antenna combination according to the invention in a schematic representation;
Fig. 3 ein Ersatzschaltbild für die Antennenkombinatio nen, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, und Fig. 3 is an equivalent circuit diagram for the antenna combination nen, as shown in Fig. 1, and
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Antennenkom bination gemäß dem Stand der Technik. Fig. 4 is a schematic representation of an antenna combination according to the prior art.
Fig. 4 zeigt schematisch das Fahrzeugheck 1 eines nicht weiter dargestellten Fahrzeugs. In der Nähe der senkrech ten Kanten 2, 3 des Fahrzeughecks 1 sind - beispielsweise an einem aus einem nicht leitenden Material bestehende, nicht dargestellten Stoßfänger - Einzelantennen 4, 5 an geordnet, die über eine Koaxialleitung 6 miteinander ver bunden sind und über den Anschlußpunkt 7 mit einer Ver bindungsleitung 8, die vorzugsweise ebenfalls eine Koaxi alleitung ist, mit dem Rundfunkempfänger des Kraftfahr zeugs in Verbindung steht. Für Frequenzen, deren halbe Wellenlängen etwa in der Größenordnung der Kraftfahrzeug breite liegen, bildet sich auf dem Fahrzeugheck 1 ein re sonanter Leitungsstrom 9 aus, der in Fig. 1 durch einen Pfeil 9 angedeutet ist. Der resonante Stromkreis wird über einen Verschiebungsstrom 10 geschlossen. Fig. 4 shows schematically the rear of the vehicle 1 of a vehicle, not shown. In the vicinity of the vertical edges 2 , 3 of the rear of the vehicle 1 are - for example on a non-conductive material, not shown bumpers - individual antennas 4 , 5 arranged, which are connected to each other via a coaxial line 6 and connected via the connection point 7 with a connecting line 8 , which is preferably also a coaxial line, is connected to the radio receiver of the motor vehicle. For frequencies whose half wavelengths are approximately in the order of magnitude of the motor vehicle width, a re sonant line current 9 forms on the rear of the vehicle 1 , which is indicated in FIG. 1 by an arrow 9 . The resonant circuit is closed via a displacement current 10 .
Im elektrischen Feld E dieses Verschiebungsstroms 10 sind die auf dem Verschiebungsstrom 10, also auf das elektri sche Feld koppelnde Einzelantennen 4, 5 angeordnet, und zwar in der Nähe der Karosseriekanten 2, 3, in deren Nähe die elektrischen Feldlinien am dichtesten sind. Die bei den Einzelantennen 4, 5 sind über den Verschiebungsstrom 10 sehr stark miteinander verkoppelt und liefern aus die sem Grunde dieselben Antennenspannungen, jedoch mit ent gegengesetzten Vorzeichen, da sie einen Abstand voneinan der etwa in der Größenordnung der halben Wellenlänge des Resonanzstroms aufweisen. Das Antennensignal der einen Einzelantenne 4 wird über die Koaxialleitung 6 zum Ver bindungspunkt 7 geführt. Da die Koaxialleitung 6 im we sentlichen eine halbe Resonanzwellenlänge lang ist, er gibt sich am Verbindungspunkt 7 eine phasenrichtige Addi tion der Signale der Einzelantennen 4, 5. Das gewonnene Signal wird über die Verbindungsleitung 8 an die Empfän gerschaltung geführt. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird hinsichtlich der bekannten Antennenkombination auf die DE 40 03 385 A1 verwiesen.In the electric field E of this displacement current 10, the coupling on the displacement current 10, that the electrical specific field individual antennas 4, 5, in the vicinity of the body edges 2, 3, in the vicinity of the electric field lines are most dense. The at the individual antennas 4 , 5 are very strongly coupled to each other via the displacement current 10 and for this reason provide the same antenna voltages, but with opposite signs, since they are at a distance from one another of approximately the order of half the wavelength of the resonance current. The antenna signal of a single antenna 4 is led to the connection point 7 via the coaxial line 6 . Since the coaxial line 6 is essentially half a resonance wavelength long, it gives itself at the connection point 7 an in-phase addition of the signals of the individual antennas 4 , 5th The signal obtained is passed through the connecting line 8 to the receiver circuit. To avoid repetition, reference is made to DE 40 03 385 A1 with regard to the known antenna combination.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung. Einzelheiten, Teile und Anordnungen in Fig. 1, die denen von Fig. 4 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 4 versehen und werden der Übersichtlichkeit halber nicht nochmals erläutert. Fig. 1 shows an embodiment of the invention according to the invention in a schematic representation. Details, parts and arrangements in FIG. 1 which correspond to those of FIG. 4 are provided with the same reference numerals as in FIG. 4 and are not explained again for the sake of clarity.
Die erfindungsgemäße Antennenkombination gemäß Fig. 1 unterscheidet sich von der herkömmlichen Antennenkombina tion gemäß Fig. 4 dadurch, daß zusätzlich zu den an das elektrische Feld koppelnden Einzelantennen 4, 5 eine wei tere Einzelantenne 11 in Form einer Leiterschleife vorge sehen ist. Die Leiterschleife befindet sich zwischen den auf das elektrische Feld koppelnden Einzelantennen 4, 5 und wird von magnetischen Feldlinien 12 durchdrungen, die den Leitungsstrom 9 umschließen. Die magnetischen Feldli nien 12 sind in Fig. 1 durch Kreise bzw. Kreise mit Kreu zen angedeutet und treten senkrecht durch die Papierebene hindurch. Die Leiterschleife, d. h. die zusätzliche Ein zelantenne 11, koppelt also an das durch die Magnetfeld linien 12 schematisch dargestellte Magnetfeld H an.The antenna combination according to FIG. 1 differs from the conventional antenna combination according to FIG. 4 in that, in addition to the individual antennas 4 , 5 coupling to the electric field, a further individual antenna 11 in the form of a conductor loop is provided. The conductor loop is located between the individual antennas 4 , 5 coupling to the electrical field and is penetrated by magnetic field lines 12 which enclose the line current 9 . The magnetic field lines 12 are indicated in FIG. 1 by circles or circles with crosses and pass perpendicularly through the plane of the paper. The conductor loop, ie the additional single antenna 11 , thus couples to the magnetic field H schematically represented by the magnetic field lines 12 .
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Er findung ist die eine halbe Wellenlänge lange Koaxiallei tung 6 in zwei gleich lange Koaxialleitungsteile 6′ und 6′′ aufgeteilt, die jeweils eine viertel Wellenlänge lang sind. Die Innenleiter sind über eine Sekundärspule 13 ei nes Übertragers 14 verbunden. Die Anschlüsse einer Pri märwicklung 15 des Übertragers 14 sind mit die Außenlei tern der Koaxialleitungssteile 6′ und 6′′ an den vom Über trager 14 am weitesten entfernten Stellen verbunden. Die Leiterschleife 11 wird also durch die Verbindungslei tungen 16 und den Außenleiter der Koaxialleitungsteile 6′ und 6′′ gebildet. Da die Außenleiter der Koaxialleitungs teile 6′ und 6′′ jedoch auch an ihren voneinander am weitesten entfernten Stellen mit dem Fahrzeugheck 1 elek trisch verbunden sind, ist die Leiterschleife auch durch die Verbindungsleitungen 16 und die leitenden Teile des Fahrzeughecks 1 gebildet.In the embodiment of the invention shown in FIG. 1, the half-wavelength long coaxial line 6 is divided into two coaxial line parts 6 'and 6 ' of equal length, each of which is a quarter wavelength long. The inner conductors are connected via a secondary coil 13 to a transformer 14 . The connections of a primary winding 15 of the transformer 14 are connected to the outer leads of the coaxial line parts 6 'and 6 ''at the most distant locations from the transformer 14 . The conductor loop 11 is thus formed by the connecting lines 16 and the outer conductor of the coaxial line parts 6 'and 6 ''. Since the outer conductor of the coaxial line parts 6 'and 6 '', however, are also electrically connected at their most distant locations to the rear of the vehicle 1 , the conductor loop is also formed by the connecting lines 16 and the conductive parts of the rear of the vehicle 1 .
Der Ringstrom in der Leiterschleife 11, der durch das magnetische Wechselfeld induziert wird, wird transforma torisch über den Übertrager 14 in den Stromkreis der Ein zelantennen 4, 5 eingespeist. Die Zeitfunktionen des elektrischen und des magnetischen Feldes sind im Nahbe reich des resonanten Stroms 9 in ihren Phasen im wesent lichen um 90° gegeneinander versetzt. Die phasenrichtige Addition des in der Leiterschleife 11 induzierten Ringstroms wird durch die beiden, eine viertel Wellen länge lange Koaxialleitungsteile 6′ und 6′′ erreicht. The ring current in the conductor loop 11 , which is induced by the alternating magnetic field, is fed toroidally via the transformer 14 into the circuit of the individual antennas 4 , 5 . The time functions of the electric and magnetic fields are in the Nahbe range of the resonant current 9 in their phases in wesent union offset by 90 °. The in-phase addition of the ring current induced in the conductor loop 11 is achieved by the two, a quarter-wave long coaxial line parts 6 'and 6 ''.
Im Falle, daß die erfindungsgemäße Antennenkombination in einem Stoßfänger eines Fahrzeugs integriert wird, ist die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Antennenkombi nation besonders vorteilhaft. Einzelheiten, Elemente und Anordnungen in Fig. 2, die denen von Fig. 1 entsprechen, sind in Fig. 2 mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen und werden nicht nochmals erläutert.In the event that the antenna combination according to the invention is integrated in a bumper of a vehicle, the embodiment of the antenna combination nation shown in FIG. 2 is particularly advantageous. Details, elements and arrangements in FIG. 2 which correspond to those of FIG. 1 are provided with the same reference symbols in FIG. 2 as in FIG. 1 and are not explained again.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die Koaxialleitung 6 bzw. sind die Koaxialleitungsteile 6′ und 6′′ durch Abstandshalter 17 in einem Abstand vom Fahr zeugheck 1 beabstandet. Die Abstandshalter 17 sind elek trisch leitend und verbinden die Außenleiter der Koaxial leitungsteile 6′ und 6′′ an den jeweils am weitesten au ßenliegenden Stellen mit den elektrisch leitenden Teilen der Karosserie. Bei dieser Ausführungsform verbindet die Primärspule 15 des Übertragers 14 die einander zugewand ten Enden der Außenleiter des Koaxialleitungsteile 6′ und 6′′.In the embodiment shown in Fig. 2, the coaxial line 6 and the coaxial line parts 6 'and 6 ''are spaced by spacers 17 at a distance from the rear of the vehicle 1 . The spacers 17 are electrically conductive and connect the outer conductors of the coaxial line parts 6 'and 6 ''at the most outermost places with the electrically conductive parts of the body. In this embodiment, the primary coil 15 of the transformer 14 connects the mutually facing ends of the outer conductor of the coaxial line parts 6 'and 6 ''.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird die Koaxialleitung 6 bzw. 61 und 6′′, die zur Addition der Si gnale der an das elektrische Feld koppelnden Einzelanten nen 4, 5 dient, zusätzlich dazu ausgenutzt, zusammen mit der Fahrzeugkarosserie und den Abstandshaltern 17 die Leiterschleife 11 zu bilden. Teile für die zusätzliche, an das Magnetfeld koppelnde Einzelantenne sind daher bei dieser Ausführungsform nicht erforderlich.In the embodiment shown in Fig. 2, the coaxial line 6 or 61 and 6 '', which serves to add the Si signals of the coupling to the electric field individual antennas 4 , 5 , is also used together with the vehicle body and the spacers 17 to form the conductor loop 11 . Parts for the additional individual antenna coupling to the magnetic field are therefore not required in this embodiment.
Um bei den in Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Aus führungsformen der Erfindung eine möglichst gute Kopplung der zusätzlichen Einzelantenne an das Magnetfeld zu gewährleisten, sollten möglichst viele magnetische Feld linien 12 von der Leiterschleife umschlossen werden. Dies wird bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform da durch erreicht, daß die Abstandshalter 17 möglichst lang gewählt sind.In order to ensure the best possible coupling of the additional individual antenna to the magnetic field in the embodiments of the invention shown schematically in FIGS. 1 and 2, as many magnetic field lines 12 as possible should be enclosed by the conductor loop. In the embodiment shown in FIG. 2, this is achieved by making the spacers 17 as long as possible.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform ist, wie be reits erwähnt, besonders für die Ausbildung der erfin dungsgemäßen Antennenkombination als integrierte Anord nung in einem Stoßfänger geeignet. Die Abstandshalter 17 können dabei gleichzeitig die Stoßfänger-Halter bilden.The embodiment shown in FIG. 2 is, as already mentioned, particularly suitable for the formation of the antenna combination according to the invention as an integrated arrangement in a bumper. The spacers 17 can simultaneously form the bumper holder.
Fig. 3 zeigt ein Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Antennenkombination gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform. Auch hier sind Teile und Anordnungen, die denen von Fig. 2 entsprechen, mit denselben Bezugs zeichen versehen und werden nicht nochmals erläutert. FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram of the antenna combination according to the invention in accordance with the embodiment shown in FIG. 2. Again, parts and arrangements that correspond to those of FIG. 2 are provided with the same reference characters and are not explained again.
In Fig. 3 sind die auf das elektrische Feld koppelnden Einzelantennen 4, 5 durch die Quellen 21 und 22 schema tisch dargestellt, wobei die komplexen Impedanzen 23, 24 diesen Einzelantennen 4 bzw. 5 entsprechen. Die an das Magnetfeld koppelnde Einzelantenne 11 ist in Fig. 3 durch die Quelle 25 dargestellt, wobei die komplexe Impedanz 26 dieser Einzelantenne entspricht. Die komplexe Impedanz 27 stellt die über die Koaxialleitung 6 bzw. 6′ und 6′′ transformierte Abschlußimpedanz des Radioempfängers dar.In Fig. 3, the individual antennas 4 , 5 coupling to the electric field are shown schematically by the sources 21 and 22 , the complex impedances 23 , 24 corresponding to these individual antennas 4 and 5, respectively. The individual antenna 11 coupling to the magnetic field is represented in FIG. 3 by the source 25 , the complex impedance 26 corresponding to this individual antenna. The complex impedance 27 represents the terminated impedance of the radio receiver via the coaxial line 6 or 6 'and 6 ''transformed.
Die auf das elektrische Feld koppelnde Einzelantenne 4 mit der Quelle 21 und der komplexen Impedanz 23 ist zur anderen, an das elektrische Feld koppelnden Antenne 5 mit der Quelle 22 und der komplexen Impedanz 24 parallel ge legt, während die an das Magnetfeld koppelnde Einzelan tenne 11 mit der Quelle 25 und der komplexen Impedanz 26 zu den an das elektrische Feld koppelnden Einzelantennen 4, 5 in Reihe gelegt ist. Die den Radioempfänger darstel lende komplexe Impedanz 27 ist zu den parallel geschalte ten, an das elektrische Feld koppelnden Einzelantennen 4, 5 ebenfalls parallel gelegt. The coupling to the electric field single antenna 4 with the source 21 and the complex impedance 23 is to the other, to the electric field coupling antenna 5 with the source 22 and the complex impedance 24 in parallel ge, while the coupling to the magnetic field antenna 11th is connected in series with the source 25 and the complex impedance 26 to the individual antennas 4 , 5 coupling to the electrical field. The complex impedance 27 representing the radio receiver is also connected in parallel to the parallel switched th, coupling to the electric field individual antennas 4 , 5 .
Mit der in Fig. 3 schematisch dargestellten Zusammen schaltung der komplexen Antennenimpedanzen 23, 24 und 26 sowie den transformierenden, eine viertel Wellenlänge langen Leitungsteilen 6′ und 6′′, und einem geeigneten Übersetzungsverhältnis des Übertragers 14, ist in beson ders vorteilhafter Weise eine Kompensation der Blindkompo nenten am Anschluß 7 (vgl. Fig. 2) der Antennenkombi nation möglich. Dabei können die Blindkomponenten der komplexen Impedanzen 23 und 24 mit Verlängerungsspulen und/oder Dachkapazitäten der Antennen definiert werden. Die komplexe Impedanz 26, die der an das Magnetfeld koppelnden Einzelantenne 11 entspricht, verhält sich wie die eines Faltdipols, der - wie aus Fig. 2 zu ersehen ist - durch einen Teil der Karosserie 1, die beiden Abstands halter 17 eines Stoßfängers und die Außenleiter der je weils eine viertel Wellenlänge langen Koaxialleitungs teile 6′ und 6′′ gebildet wird. Die komplexe Impedanz 26 der an das Magnetfeld koppelnden Einzelantenne 11 wird auf besonders einfache und vorteilhafte Weise dadurch vermindert, daß beispielsweise die Außenleiter der eine viertel Wellenlänge langen Koaxialleitungsteile 6′, 6′′ durch eine leitende Metallfolie oder durch in einem Abstand parallel geführte leitende Drähte verbreitert wird. Die Metallfolie bzw. die leitenden Drähte sind da bei an den jeweiligen Enden der Koaxialleitungsteile 6′ bzw. 6′′ mit deren Außenleiter leitend verbunden.With the circuitry shown schematically in Fig. 3, the complex antenna impedances 23 , 24 and 26 and the transforming, a quarter wavelength long line parts 6 'and 6 '', and a suitable transmission ratio of the transformer 14 , is a compensation in a special advantageous manner the blind components at connection 7 (see FIG. 2) of the antenna combination nation possible. The blind components of the complex impedances 23 and 24 can be defined with extension coils and / or roof capacities of the antennas. The complex impedance 26 , which corresponds to the coupling to the magnetic field individual antenna 11 , behaves like that of a folding dipole, which - as can be seen from Fig. 2 - by part of the body 1 , the two spacers 17 of a bumper and the outer conductor each of which is a quarter wavelength long coaxial line parts 6 'and 6 ''is formed. The complex impedance 26 of the coupling to the magnetic field individual antenna 11 is reduced in a particularly simple and advantageous manner in that, for example, the outer conductor of the quarter-wavelength long coaxial line parts 6 ', 6 ''by a conductive metal foil or by conductive wires guided in parallel at a distance is widened. The metal foil or the conductive wires are there at the respective ends of the coaxial line parts 6 'or 6 ''conductively connected to the outer conductor.
Die erfindungsgemäße Antennenkombination ist für die Integration in die Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs beson ders geeignet, und zwar sowohl hinsichtlich ihres Wir kungsgrads und ihrer elektrischen Eigenschaften, als auch insbesondere durch die Möglichkeit, die gesamte Antennen struktur nunmehr in einer Ebene anzulegen. Kunststoff- Stoßfänger an Kraftfahrzeugen bestehen üblicherweise aus einer äußeren Schale und einer inneren tragfähigen Struk tur, die entweder schalenförmig als starres Kunststoff teil aufgebaut, aber auch als Schaumkern das Volumen zwi schen Stoßfänger und Karosserie ausfüllen kann. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung müssen dies an das elektrische Feld koppelnden Einzelan tennen bzw. Elemente dieser Antennen das innere Tragege rüst oder sogar den Schaumstoffkern durchdringen, was den konstruktiven Aufwand und insbesondere den Montageaufwand bei der Fertigung des Stoßfängers wesentlich erhöht. Die ser Mehraufwand kann mit der erfindungsgemäßen Antennen kombination gemäß Fig. 3 vermieden werden, da die gesamte Antennenstruktur jetzt auf einer Fläche, zum Beispiel auf der Innenseite der äußeren Stoßfängerschale angeordnet werden kann.The antenna combination according to the invention is particularly suitable for integration into the bumper of a motor vehicle, both with regard to its efficiency and its electrical properties, and in particular through the possibility of creating the entire antenna structure now in one plane. Plastic bumpers on motor vehicles usually consist of an outer shell and an inner load-bearing structure, which is either part-shaped as a rigid plastic part, but can also fill the volume between the bumper and body as a foam core. In the embodiment of the invention shown in FIG. 1, this must be connected to the electrical field coupling individual elements or elements of these antennas equip the inner frame or even penetrate the foam core, which significantly increases the construction effort and in particular the assembly effort in the manufacture of the bumper. This additional effort can be avoided with the antenna combination according to the invention according to FIG. 3, since the entire antenna structure can now be arranged on a surface, for example on the inside of the outer bumper shell.
Für den Herstellungs- und Montagevorgang ist eine Ausfüh rungsform der erfindungsgemäßen Antennenstruktur beson ders vorteilhaft und kostengünstig, wenn die gesamte An tennenstruktur bereits bei der Fertigung in eine Kunst stoff-Folie eingebettet und/oder eingeschweißt wird, wie dies in der nicht vorveröffentlichten DE 42 15 659 A1 derselben Anmelderin beschrieben ist. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird insofern auf diese Anmeldung verwie sen.There is a version for the manufacturing and assembly process tion form of the antenna structure according to the invention advantageous and inexpensive if the entire An structure already in the production into an art fabric film is embedded and / or welded, such as this in the unpublished DE 42 15 659 A1 the same applicant. Repetitions To avoid this, reference is made to this registration sen.
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