DE29710851U1

DE29710851U1 - Window antenna structure for motor vehicles

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Publication number: DE29710851U1
Application number: DE29710851U
Authority: DE
Original assignee: Fuba Automotive GmbH and Co KG
Current assignee: Fuba Automotive GmbH and Co KG
Priority date: 1997-06-23
Filing date: 1997-06-23
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2007-06-24

Description

Fensterantennenstruktur für KraftfahrzeugeWindow antenna structure for automotive vehicles

Die Erfindung betrifft eine Fensterantennenstruktur, insbesondere für den Empfang von Hörrundfunk-Signalen im ÄM-Be'reich, mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattungsmerkmalen.The invention relates to a window antenna structure, in particular for the reception of radio broadcast signals in the AM range, with the generic features specified in the preamble of the main claim.

Charakteristisch für die Lösungen des Stands der Technik sind die z.B. in dem europäischen Patent Nr. 0 155 647 beschriebenen Ausführungen von AM-Strahlern oberhalb einer Heizfläche in einer Kfz-Heckscheibe, wobei die Heizfläche ihrerseits zusätzlich für den Rundfunkempfang im FM-Bereich genutzt wird.Typical of the state-of-the-art solutions are the designs of AM radiators above a heating surface in a vehicle rear window, as described, for example, in European Patent No. 0 155 647, whereby the heating surface is in turn also used for radio reception in the FM range.

Die mit derartigen Leiterstrukturen für den AM-Bereich erzielbare Empfangsqualität hängt stark von den Platzverhältnissen in der Scheibe ab. Das heißt - ein parallel zur metallischen Umrandung der Scheibe (Karosserie oder Heck-Klappe) und parallel zu den Heizleitern verlaufender Leiter, der als AM-Antenne genutzt wird, sollte zu den anderen beiden metallischen Komponenten jeweils einen Abstand von mindestens 50 mm haben, damit nicht zu große Kopplungsverluste auftreten und damit am Anschlußpunkt ein nennenswerter Signalpegel abgreifbar ist. Das heißt des weiteren, daß es möglich ist, den Empfang zu verbessern, wenn mehr als diese 2 mal 50 mm, gemessen entlang der Symmetrieachse der Scheibe, zur Verfugung stehen; man kann dann an Stelle des einen separaten Leiters z.B. zwei parallele Antennenleiter innerhalb der freien Fläche anordnen. Als günstig hat sich, bei den unterschiedlichsten Fahrzeug-Typen übereinstimmend, eine Fläche mit einem Maß zwischen dem Scheibenrand und dem nächstliegenden Heizleiter von etwa 300 mm, verbunden mit einer Dreiteilung, erwiesen. Man kann dann zur Karosse und zum Heizfeld jeweils einen Abstand von 100 mcm vorsehen und hat genügend Freiheit für die Konfiguration einer auf die Verhältnisse und die Feldbildung am speziellen Fahrzeug abgestimmten Empfangsstruktur.The reception quality that can be achieved with such conductor structures for the AM range depends heavily on the space available in the window. This means that a conductor that runs parallel to the metal border of the window (body or rear hatch) and parallel to the heating conductors and is used as an AM antenna should have a distance of at least 50 mm from the other two metal components so that coupling losses are not too great and so that a significant signal level can be tapped at the connection point. This also means that it is possible to improve reception if more than these 2 x 50 mm, measured along the axis of symmetry of the window, are available; for example, two parallel antenna conductors can then be arranged within the free area instead of the one separate conductor. A surface with a dimension between the edge of the window and the nearest heating conductor of around 300 mm, combined with a three-part division, has proven to be advantageous for a wide range of vehicle types. A distance of 100 mcm can then be provided from the body and the heating field, giving sufficient freedom to configure a reception structure that is tailored to the conditions and field formation on the specific vehicle.

Das Problem ist, daß die 300 mm in vielen Fällen nicht zur Verfügung stehen. So ist denn der Antennenentwickler, der über die Kenntnisse und Mittel des bis dato bekannten Stands der Technik verfügt, auf Kompromisse angewiesen.The problem is that the 300 mm are not available in many cases. So the antenna developer, who has the knowledge and resources of the current state of the art, has to make compromises.

Solche Kompromisse reichen erfahrungsgemäß vom gänzlichen Verzicht auf die Ausbildung einer besonderen, von der Geraden abweichenden Antennengeometrie bis hin zu phantasievoll zu nennenden Strukturen aus kurzen und längeren parallelen Leiterabschnitten und aus sie verbindenden, orthogonalen Teilen sowie zur Verwendung von Maßnahmen der kapazitiven und der induktiven Kopplung an das Heizfeld, um von dort zusätzliche Signalenergie zu gewinnen.Experience has shown that such compromises range from completely dispensing with the design of a special antenna geometry that deviates from a straight line to what can only be described as imaginative structures made up of short and long parallel conductor sections and orthogonal parts connecting them, as well as the use of capacitive and inductive coupling measures to the heating field in order to obtain additional signal energy from there.

Aus dem Heizfeld kommen jedoch dabei nicht nur Nutzsignalanteile, sondern man muß u.a. auch die Fahrzeug-eigenen HF-Störungen in Kauf nehmen, die z.B. zusammen mit dem Heizgleichstrom über das Bordnetz tranportiert werden.However, not only useful signal components come from the heating field, but one must also accept the vehicle's own HF interference, which is transported, for example, together with the direct heating current via the on-board network.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Möglichkeiten zu finden, um Flächen in einer Fahrzeugscheibe, die nicht mit Leiterstrukturen für die Scheibenheizung versehen sind, effektiver für den AM-Empfang zu nutzen.The invention is based on the object of finding ways to use areas in a vehicle window that are not provided with conductor structures for the window heating more effectively for AM reception.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungsvarianten und -details.This object is achieved according to the invention with the features specified in the characterizing part of the main claim. The subclaims contain preferred embodiments and details.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß von den Endpunkten der abgewinkelten Leiterabschnitte nur ein vergleichsweise geringer Anteil der mit der Antennenstruktur empfangenen Signalenergie als Verlust durch kapazitive oder induktive Kopplung an die metallische Umrandung der Scheibe oder an den nächstliegenden Heizleiter abfließt.The particular advantage of the invention is that only a comparatively small proportion of the signal energy received by the antenna structure flows away from the end points of the angled conductor sections as a loss due to capacitive or inductive coupling to the metallic border of the pane or to the nearest heating conductor.

Der für diese Kopplung wirksame Bereich und der Kopplungseffekt sind im Falle der Geraden, die in einem Winkel zu einer anderen Geraden oder zu einer Flächenkante verläuft und in deren Nähe endet, sehr viel kleiner, als wenn zwei Geraden mit dem gleichen Abstand über eine Strecke parallel zueinander verlaufen. Das hat zur Folge, daß die abgewinkelten Leiterabschnitte viel näher an die Scheibenumrandung und an die Heizfläche herangeführt werden können und daß dadurch in der freien Scheibenfläche mehr wirksame Antennenstruktur vorgesehen werden kann oder, anders gesagt, die zur Verfügung stehende freie Fläche kann besser genutzt werden und man erzielt ohne zusätzliche Maßnahmen einen höheren Gewinn aus der Leiterstruktur.The effective area for this coupling and the coupling effect are much smaller in the case of a straight line that runs at an angle to another straight line or to a surface edge and ends near it than if two straight lines with the same distance run parallel to each other over a distance. This means that the angled conductor sections can be brought much closer to the edge of the pane and to the heating surface and that a more effective antenna structure can be provided in the free surface of the pane or, in other words, the available free surface can be used better and a higher gain is achieved from the conductor structure without additional measures.

Aus dem gleichen Grund ist der Anteil an Störsignalen, die aus den Heizleitern in die abgewinkelten Leiterabschnitte der Antennenstruktur eingekoppelt werden, geringer als bei den Leiteranordnungen des bekannten Stands der Technik.For the same reason, the proportion of interference signals coupled from the heating conductors into the angled conductor sections of the antenna structure is lower than in the conductor arrangements of the known state of the art.

Bei den Messungen mit erfindungsgemäßen Antennenstrukturen hat sich gezeigt, daß die Empfangsleistung auch noch aus einem anderen Grund höher als bei vergleichbaren Anordnungen des Stands der Technik ist: Die bisher im wesentlichen waagerechten Antennenleiter stellen an sich keine gute Voraussetzung für den Empfang des vertikal polarisierten Felds im AM-Bereich dar. Die Strahlerfunktion ist dort trotzdem vorhanden, weil das AM-FeId in seiner Ausrichtung durch die metallische Karosserie in bestimmtem Maß verzerrt wird und so auch in waagerechte Strukturen innerhalb der Fensteröffnung einkoppeln kann.During the measurements with antenna structures according to the invention, it has been shown that the reception performance is higher than with comparable arrangements of the state of the art for another reason: the antenna conductors, which have so far been essentially horizontal, do not in themselves represent a good prerequisite for the reception of the vertically polarized field in the AM range. The radiator function is nevertheless present there because the AM field is distorted in its orientation to a certain extent by the metallic bodywork and can thus also couple into horizontal structures within the window opening.

Dennoch wird der Empfang durch Antennenleiter, die der Polarisation des AM-Felds zumindest angenähert sind, deutlich verbessert. Solche Antennenleiter sind durch die erfindungsgemäßen abgewinkelten Leiter gegeben.Nevertheless, reception is significantly improved by antenna conductors that at least approximate the polarization of the AM field. Such antenna conductors are provided by the angled conductors according to the invention.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung
Figur 1. Ausgeführte und getestete AM-Antennenstruktur in derThe invention is explained in more detail below using exemplary embodiments. The accompanying drawing shows a schematic representation
Figure 1. Designed and tested AM antenna structure in the

Heckscheibe eines Pkw
Figur 2. Heckscheibe mit oberhalb der Heizfläche angeordneter AM-Rear window of a car
Figure 2. Rear window with AM-

Struktur
Figur 3. Heckscheibe mit AM-Struktur unterhalb der Heizflächestructure
Figure 3. Rear window with AM structure below the heating surface

Dabei sindThe

1 Fensterscheibe1 window pane

2 Scheibenumrandung2 Disc border

3 Heizfeld3 Heating field

4 Sammelleiter4 Collector

5 Heizleiter5 heating conductors

6 AM-Leiterzweig6 AM conductor branch

7 abgewinkelter Leiterabschnitt7 angled conductor section

8 Anpaß- und Verstärkerschaltung8 Matching and amplifier circuit

Die Zeichnungen sprechen für sich. Charakteristisch für die Erfindung sind die abgewinkelten Leiterabschnitte 7, die an die Stelle der bisher üblichen AM-Strukturen aus z.B. mehreren, parallel zu den Heizleitern 5 verlaufenden Antennenleitern treten. Die Leiterabschnitte 7 sind galvanisch mit dem parallel zu den Heizleitern 5 verlaufenden Leiterzweig 6 verbunden. Der Leiterzweig 6 stellt die Verbindung zu weiterführenden Netzwerken, z.B. zu der Anpaß- und Verstärkerschaltung 8, dar.The drawings speak for themselves. Characteristic of the invention are the angled conductor sections 7, which replace the previously usual AM structures consisting of, for example, several antenna conductors running parallel to the heating conductors 5. The conductor sections 7 are galvanically connected to the conductor branch 6 running parallel to the heating conductors 5. The conductor branch 6 represents the connection to further networks, e.g. to the matching and amplifier circuit 8.

Die Konfiguration nach Figur 1 ist dadurch entstanden, daß tatsächlich im unteren linken Bereich der Scheibe eine größere Fläche frei von Heizleitern 5 war, die sich in der dargestellten günstigen Weise für die Anordnung mehrerer langer abgewinkelter Leiterabschnitte 7 eignet. Der Winkel &agr; beträgt dabei 45°, und die anderen Maße sind:The configuration according to Figure 1 was created because in the lower left area of the pane there was actually a larger area free of heating conductors 5, which is suitable for the arrangement of several long angled conductor sections 7 in the manner shown. The angle α is 45° and the other dimensions are:

A= 5 mmA= 5mm

B= 20 mmW= 20 mm

C = 100 mmC = 100 mm

D= 5 mmD= 5mm

Bei diesem wie bei auch den Ausführungsbeispielen nach Figur 2 und 3 ist zu erkennen, daß die zur Verfügung stehende Fläche zwischen der Scheibenumrandung 2 und dem nächstliegenden der Heizleiter 5 besser genutzt wird, als wenn man versucht, dort etwa waagerechte Leiter mit einem Abstand nach beiden Seiten von jeweils möglichst mindestens 50 mm anzuordnen.In this example, as in the embodiments according to Figures 2 and 3, it can be seen that the available area between the pane border 2 and the nearest heating conductor 5 is used better than if one tries to arrange horizontal conductors there with a distance of at least 50 mm on both sides.

Welche der hier als Auswahl dargestellten Varianten der Zuordnung der abgewinkelten Leiterabschnitte 7 zum Leiterzweig 6 oder der weiteren denkbaren, unter das Prinzip der Erfindung fallenden Varianten man im konkreten Fall wählt, hängt von den Spezifika des jeweiligen Fahrzeugs ab, vor allem von der Position und der Größe der von Heizleitern freien Fläche. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß die erfindungsgemäßen Antennenstrukturen auch in Scheiben angeordnet werden können, in denen sich keine Heizflächen befinden, wie feststehende Seitenscheiben von Kombi oder Caravan. Die wesentlichen Vorteile der Erfindung - die bessere Nutzung der Scheibenfläche und die bessere Anpassung an die vertikale Polarisation des AM-Felds - kommen hier genau so zum Tragen wie im Falle einer Heckscheibe.Which of the variants shown here as a selection of the assignment of the angled conductor sections 7 to the conductor branch 6 or the other conceivable variants covered by the principle of the invention is chosen in the specific case depends on the specifics of the respective vehicle, especially on the position and size of the area free of heating conductors. It should be noted that the antenna structures according to the invention can also be arranged in windows in which there are no heating surfaces, such as fixed side windows of a station wagon or caravan. The main advantages of the invention - the better use of the window surface and the better adaptation to the vertical polarization of the AM field - come into play here just as in the case of a rear window.

Claims

Protection claims

1. Window antenna structure for AM reception, which is arranged in a window of a motor vehicle provided with a heating field, wherein

- the heating field consists of a number of essentially horizontal conductor tracks which are connected at the sides to busbars, via which the heating current supply and the earth connection are made, and

- the AM structure is arranged separately within an area in the disk that is not covered by the heating field,

characterized by the following features:

- the AM structure consists of a conductor branch (6) which runs parallel to the heating conductors (5) in the vicinity of the preferably metallic disk border (2), as well as several conductor sections (7) which run at an angle α of at least 30°, preferably greater than 45°, against the heating conductors (5) and against the disk border (2) and are electrically connected to the conductor branch (6),

- the conductor branch (6) running parallel to the heating conductors (5) is provided with a connection to further networks (8) and its distance (A) to a metallic pane border (2) is at least about 50 mm,

- the distance (C) between each two of the angled conductor sections (7) is at least 50 mm, preferably 70 to 100 mm, and the distances (D) and (E) between the end point of an angled conductor section (7) and the conductive component (2, 5) adjacent to the end point are at least 5 mm.

2. Window antenna structure according to claim 1, characterized in that the AM structure (6, 7) is arranged above the heating field (3).

3. Window antenna structure according to claim 1, characterized in that the AM structure (6, 7) is arranged below the heating field (3).

4. Window antenna structure according to claim 1, characterized in that the AM structure (6, 7) is arranged within an area in the pane (1) which is free from other conductor structures and whose height is at least 100 mm, preferably at least 150 mm and whose width is at least twice its height.

5. Window antenna structure according to claim 1, characterized in that the angled conductor sections (7) run from the conductor branch (6) in the direction of the window frame (2).

6. Window antenna structure according to claim 1, characterized in that the angled conductor sections (7) run from the conductor branch (6) in the direction of the heating field (3).

7. Window antenna structure according to claim 1, characterized in that the angled conductor sections (7) extend in both directions starting from the conductor branch (6).