DE3423205C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ankopplung eines Hochfrequenz-Sende- und/oder Empfangsgeräts an ein zugleich als Antenne dienendes, in der Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs angebrachtes Heizfeld, bestehend aus 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 und hochfrequent mit der Fahrzeugkarosserie verbunden sind, und einer Hochfrequenzanschlußstelle, die über eine Antennenanschlußleitung mit einer Antennenanschlußstelle des Hochfrequenzgeräts verbunden ist.

Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist z. B. bekannt aus der DE-OS 26 50 044. Dabei dient das Heizfeld als Antenne für den Empfang der LMK- und der UWK-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 bei dieser bekannten Anordnung über eine bifilar ausgeführte Drossel zugeführt, wobei diese Drossel dem Antennenelement bezüglich der hochfrequenten Signale parallel geschaltet ist. Hierbei zeigt sich, daß die galvanische Ankopplung 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.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Schaltungsanordnung 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 Schaltungsanordnung nach DE-OS 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 Heizströme (bis zu 30 A) erheblich.

Eine ähnlich aufgebaute Schaltungsanordnung zur Ankopplung an ein als Antenne dienendes Heizfeld in der Heckscheibe des Kraftfahrzeuges ist aus der US-PS 44 22 077 bekannt. Auch hier erfolgt in einem Ausführungsbeispiel die Ankopplung des Hochfrequenzsende-/Empfangsgerätes zwischen einer Bifilarwicklung, die vom Heizstrom durchflossen wird, und dem Heizfeld, und zwar galvanisch an den einen Verbindungsdraht. Hier ist auch ein Anpassungsübertrager vorgesehen, dem ein abstimmbarer Kondensator parallel geschaltet ist. Dieser Übertrager ist aber von der Bifilarwicklung räumlich und magnetisch völlig getrennt.

Bei der Heckscheibenantenne nach der US-PS 34 84 584 sind an den beiden Adern der Heizleitung zur Entkopplung zwischen Heizkreis und Antennenkreis Spulen oder auch Parallelschwingkreise angeordnet, die indes magnetisch nicht miteinander gekoppelt sind. Die Ankopplung des Hochfrequenzgerätes erfolgt ebenfalls galvanisch an die eine Ader der Heizleitung.

Schließlich ist aus der US und PS 44 39 771 eine Heckscheibenantenne mit einer Haupt- und einer eine andere Richtcharakteristik besitzenden Hilfsantenne für ein Diversity-Verfahren bekannt. Als Hilfsantenne ist das Heizfeld verwendet, welches zur Entkopplung zwischen Antennenkreis und Heizkreis über eine bifilar gewickelte Spule gespeist wird. Das Hochfrequenzgerät ist aber nicht an die Heizleiter des Heizfeldes angekoppelt, sondern über einen Verstärker direkt an einen Draht des Heizfeldes.

Bei all diesen bekannten Ankopplungsschaltungen läßt sich weder im Empfangsfall ein möglichst guter Empfang mit einem guten Signal-Störverhältnis erreichen noch die Einkopplung von hochfrequenten Störungen, z. B. aus dem Bordnetz des Fahrzeugs, verhindern. Im Sendefall wird eine verlustarme Leistungsanpassung an das Speisekabel nicht erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß in einem breiten Frequenzband, auch bei niedrigen Frequenzen, im Empfangsfall ein gutes Signal-Störverhältnis und eine Siebung der hochfrequenten Störungen im Heizkreis ohne großen Aufwand erzielt wird, während im Sendefall eine verlustarme Leistungsanpassung des Senders an die Antennen-Speiseleitung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen dargestellt und näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 Grundprinzip einer Heckscheibenantenne mit einer Ankopplungsschaltung nach der Erfindung,

Fig. 2 elektrisches Ersatzschaltbild einer Antenne mit einer Ankopplungsschaltung nach der Erfindung,

Fig. 3 elektrisches Ersatzschaltbild einer Antenne mit einer Ankopplungsschaltung nach der Erfindung für nicht zu große Frequenzbereiche bei nicht zu niedrigen Frequenzen, z. B. für Autotelefon,

Fig. 4 elektrisches Ersatzschaltbild einer aktiven Empfangsantenne mit einer Ankopplungsschaltung nach der Erfindung, z. B. für den UKW-Rundfunkempfang,

Fig. 5 elektrisches Ersatzschaltbild einer Antenne mit Ankopplungsschaltung nach der Erfindung für den Empfang breiter Frequenzbänder niedriger Frequenz (z. B. LMK-Empfang) mit einem Autoradio mit kapazitivem Eingangswiderstand,

Fig. 6 einfaches elektrisches Ersatzschaltbild einer Antenne mit einer Ankopplungsschaltung nach der Erfindung für ein breites Frequenzband niedriger Frequenz und einen fest gekoppelten Übertrager,

Fig. 7 typische Frequenzabhängigkeit der Signalspannung U für ein breites Frequenzband niedriger Frequenz und eine kapazitive Belastung der Sekundärspule des Übertragers,

Fig. 8 elektrisches Ersatzschaltbild einer aktiven Antenne mit einer Ankopplungsschaltung nach der Erfindung für den Empfang breiter Frequenzbänder niedriger Frequenz und einem Verstärker kleiner Eingangskapazität,

Fig. 9 Heckscheibenantenne mit einer Ankopplungsschaltung für zwei Frequenzbereiche,

Fig. 10 Fahrzeugheckscheibe mit zwei Heizfeldern, von denen das eine für eine Antenne mit Ankopplungsschaltung nach der Erfindung verwendet wird.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in einem besseren Empfang, der sogar auch in einem breiten niederfrequenten Frequenzbereich 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.

Anhand der Fig. 1 wird das Grundprinzip der Schaltungsanordnung 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 Übertrager 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.

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 Netzwerk 12 und die Antennenanschlußleitung 13 angeschlossen ist, ein gutes Signal-Rauschverhältnis für die Empfangsfrequenz entsteht.

Das Netzwerk 12 kann im Empfangsteil wahlweise als passives verlustarmes Transformationsnetzwerk oder als aktives Verstärker- und Transformationsnetzwerk ausgeführt werden. Bei Ausführung des Netzwerks 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.

Im Fall eines passiven Transformationsnetzwerkes werden dieses Netzwerk 12 und die Sekundärspule 11 so aufgeführt, 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.

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 Netzwerks 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 Klemmpaar 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.

E ist die Empfangsfeldstärke und heff die effektive Höhe des Heizfeldes. An dieses Klemmenpaar 5, 6 ist die bifilar ausgeführte Primärwicklung 9 des Übertragers 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 einfachen verlustarmen Netzwert 12 am Ende der Antennenanschlußleitung die geforderte Impedanzanpassung an den Empfänger bzw. Sender 14 einstellt.

Im Gegensatz zu der aus DE-OS 26 50 044 bekannten Schaltungsanordnung 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.

Die Anordnung aus Heizfeld 2 und Übertrager 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 Netzwerk 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 minimaler Drahtaufwand verbunden, mit dem auch minimale Verluste an Heizleistung einhergehen.

Ein entscheidender Vorteil der transformatorischen Ankopplung des Netzwerks 12 an das Heizfeld 2 ist die Tatsache, daß 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 Fahrzeugaggregate (z. B. Zündung, Lichtmaschine, digitale Motorelektrik u. a.) verursacht. Diese Störströme durchfließen die beiden Drähte der Primärwicklung 9 des Übertragers 10 auf Grund der großen Eigeninduktivität der bifilar ausgeführten Wicklung zweimal 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. Dagegen führt die galvanische Auskopplung des Empfangssignals an einem Draht der Heizleitung, wie sie bei der aus der DE-OS 26 50 044 bekannten Auskopplungsanordnung vorgesehen ist, 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 Störspannung ist dabei nur unwesentlich kleiner als die gesamte, der Gleichspannungsquelle der Heizung von den störenden Fahrzeugaggregaten überlagerte Störspannung.

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 Übertragers 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.

Insbesondere bei niedrigen Frequenzen ist es im Interesse einer möglichst kleinen Streuinduktivität des Übertragers 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.

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.

Bei passiven Sende- bzw. Empfangsantennen, bei nicht zu niedrigen Frequenzen und innerhalb eines nicht zu großen Frequenzbereichs (z. B. für Autotelefon) kann die Hochfrequenzanschlußstelle 18, 19 direkt an die Antennenanschlußstelle angeschaltet sein (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 Z 1 nahezu gleich dem Eingangswiderstand ZL der Antennenanschlußleitung ist.

Durch Einfügung eines auf an sich bekannte Weise geeignet gestalteten Netzwerks 12 wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die an den Anschlußklemmen der Sekundärwicklung 18 und 19 auftretende, in der Nähe des Wellenwiderstands der Antennenanschlußleitung liegende Impedanz praktisch in den Wellenwiderstand dieser Leitung transformiert.

In einer besonders vorteilhaften Weiterführung der Erfindung in Anwendung einer aktiven Empfangsantenne (z. B. für den UKW-Rundfunkempfang) enthält das direkt an die Sekundärwicklung des Übertragers 10 angeschlossene Netzwerk 12 zusätzlich einen verstärkenden Transistor 24 (Fig. 4). 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.

Für den Empfang breiter Frequenzbänder niedriger Frequenzen, wie z. B. dem Lang-, Mittel- und Kurzwellenbereich (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 ein Netzwerk 12 nicht verwendet wird. Damit ist die an den Anschlußklemmen der Sekundärwicklung 18 und 19 auftretende Impedanz gleich 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 Übertragers 10 erreicht.

Für den besonders vorteilhaften Fall einer festen magnetischen Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung des Übertragers 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 des Übertragers, der an seinem Ausgang mit der Kapazität Cp belastet ist. Die Signalspannung U an der Parallelkapazität kann mit folgender Formel ermittelt werden:

Hierin ist fr die Resonanzfrequenz der aus der Heizfeldkapazität Ca parallel zu der auf der Primärseite des Übertragers wirksamen Kapazität Cp*ü ² und der Eigeninduktivität der Primärspule Lp gebildeten Schaltungsanordnung und

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:

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) ² ab. Sehr vorteilhaft wird die Induktivität Lp derart gewählt, daß die Resonanzfrequenz fr um den Faktor 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.

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 Netzwerks 12 einen kapazitiv hochohmigen Breitbandverstärker anzuschalten (s. Fig. 8). 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 Verstärker mit kleiner Eingangskapazität, kleinem Eigenrauschen und hoher Linearität sind z. B. bekannt aus DE-PS 21 15 657, DE-PS 20 21 331, DE-AS 25 54 828 und DE-AS 25 54 829.

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 restliche Teil der zu beheizenden Fläche kann dann mit einem Heizfeld bedeckt werden, das nicht als Antenne verwendet wird. Dieses wird dann über gesonderte Heizdrähte 29, 30, die an Gleichstromanschlüsse 27, 28 geführt sind, mit Heizstrom versorgt.

Häufig ist es erwünscht, mehrere verschiedene 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 Anordnung aus mehreren Schaltungsanordnungen nach der Erfindung vorteilhaft in der Weise möglich, wie dies für den Fall zweier Frequenzbereiche Fig. 9 zeigt.

In Fig. 9 sind zwei Bifilarwicklungen als Primärwicklungen zweier Übertrager 10, zur Unterscheidung im folgenden mit 10 a und 10 b bezeichnet, zur Auskopplung zweier unterschiedlicher Frequenzbereiche vorhanden, wobei die Primärwicklungen beider Spulen 9 a und 9 b auf Grund der gleichstrommäßigen Serienschaltungen vom Heizgleichstrom sowie von den hochfrequenten Störströmen nacheinander durchflossen werden und dadurch die oben beschriebenen Vorteile hinsichtlich der unterbleibenden Einkopplung von Störungen des Bordnetzes ins Empfangssystem für beide Frequenzbereiche erhalten bleiben. Entsprechend sind die Anschlüsse 18 a und 19 a bzw. 18 b und 19 b der beiden Sekundärwicklungen 11 a und 11 b der Übertrager 10 a und 10 b an das gemeinsame Netzwerk 12 mit der Antennenanschlußstelle 20, 21 angeschlossen. In diesem Fall ist zweckmäßigerweise eine Frequenzweiche 32 im Netzwerk 12 enthalten (Fig. 9).

Weitere Dimensionierungsgesichtspunkte für eine derartige Schaltungsanordnung 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 10 a für den UKW-Frequenzbereich, wie oben z. B. anhand der Fig. 4 erläutert, dimensioniert. Die hochfrequenzmäßig niederohmige Verbindung der zweiten Seite der Primärwicklung 9 a des Übertragers 10 a 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 des Heizfeldes ergibt, so daß der Serienresonanzkreis nicht unnötig niederohmig dimensioniert werden darf.

Der Übertrager 10 b 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 9 b im Übertrager 10 b erfolgt dann zweckmäßigerweise am einfachsten über hinreichend große Kapazitäten (Fig. 9).

Da die Primärinduktivität der Spule 9 a im Übertrager 10 a für den Übertrager 10 b eine Streuinduktivivät darstellt, die die wirksame Kopplung reduziert, ist es vorteilhaft, wenn die Primärinduktivität der Spule 9 a im Übertrager 10 a im Vergleich zur Eigeninduktivität der Spule 9 b im Übertrager 10 b klein ist. Dies ist dann in der Regel in ausreichendem Maße erfüllt, wenn am Übertrager 10 a das höherfrequente Signal und am Übertrager 10 b das niederfrequente Signal und am Übertrager 10 b das niederfrequente Signal ausgekoppelt wird, wie dies im obigen Beispiel vorgesehen war.

Bei einer sinngemäßen Erweiterung einer Schaltungsanordnung 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.

Claims (14)

1. Schaltungsanordnung zur Ankopplung eines Hochfrequenz-Sende- und/oder Empfangsgeräts an ein zugleich als Antenne dienendes, in der Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs angebrachtes Heizfeld, bestehend aus 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 und hochfrequent mit der Fahrzeugkarosserie verbunden sind, und einer Hochfrequenzanschlußstelle, die über eine Antennenanschlußleitung mit einer Antennenanschlußstelle des Hochfrequenzgeräts verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule die Primärwicklung (9) eines Übertragers (10) bildet, der eine von der Primärwicklung (9) getrennte magnetisch angekoppelte Sekundärwicklung (11) aufweist, deren Enden als Hochfrequenzanschlußstelle (18, 19) dienen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (9) des Übertragers (10) auf der ersten Seite (4) der Spule über kurze leitende Verbindungen (16, 17) mit den Gleichstromanschlüssen (5, 6) des Heizfeldes verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (9) und die Sekundärwicklung (11) des Übertragers (10) auf einem gemeinsamen Ferritkern (15) aufgebracht sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität der Primärwicklung (9) klein gewählt ist und durch die Wahl der Windungszahl der Sekundärwicklung (11) innerhalb des Nutzfrequenzbereichs die an der Sekundärwicklung (11) vorliegende Impedanz nahezu gleich dem Eingangswiderstand der unmittelbar anschließenden Antennenanschlußleitung (13) ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hochfrequenzanschlußstelle (18, 19) und der Antennenanschlußstelle (20, 21) ein Netzwerk (12) eingefügt ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität der Primärwicklung (9) klein gewählt ist und durch die Wahl der Windungszahl der Sekundärwicklung (11) innerhalb des Nutzfrequenzbereichs die an der Sekundärwicklung (11) vorliegende Impedanz näherungsweise gleich dem Eingangswiderstand der Antennenanschlußleitung (13) ist und das Netzwerk (12) durch eine verlustarme Anpassungsschaltung gebildet ist, welche an ihrem Ausgang eine Impedanz aufweist, die nahezu gleich dem Eingangswiderstand der Antennenanschlußleitung (13) ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, zur Ankopplung eines Hochfrequenz-Empfangsgerätes, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (12) als Transistorverstärker ausgebildet ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität der Primärwicklung (9) klein gewählt ist, daß an die Sekundärwicklung (11) ein Verstärkertransistor des Transistorverstärkers angeschlossen ist und durch die Wahl der Windungszahl der Sekundärwicklung (11) innerhalb des Nutzfrequenzbereichs nahezu Rauschanpassung erzielt ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sekundärwicklung und einem Verstärkertransistor (24) des Verstärkers ein verlustarmes Transformationsnetzwerk (23) angeordnet ist, wobei durch die Wahl der Ausgangsimpedanz nahezu Rauschanpassung erzielt ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bei Verwendung in einem breiten Frequenzbereich niedriger Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sekundärwicklung (11) des Übertragers (10) die Antennenanschlußleitung (13) direkt angeschlossen ist und daß die Eingangsimpedanz der Antennenanschlußleitung (13) mit nachgeschaltetem Empfänger (14) durch eine Kapazität Cp dargestellt ist und durch die Wahl des Übersetzungsverhältnisses ü des Übertragers (10) am oberen Ende des Nutzfrequenzbereiches im Empfänger (14) ein großes Signal-Rauschverhältnis besteht.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 7 bei Verwendung in einem breiten Frequenzbereich niedriger Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsimpedanz des Netzwerks (12) mit daran angeschlossener Antennenanschlußleitung (13) und daran angeschlossenem Empfänger (14) eine Kapazität Cp darstellt und durch die Wahl des Übersetzungsverhältnisses ü des Übertragers (10) am oberen Ende des Nutzfrequenzbereiches im Empfänger (14) ein großes Signal-Rauschverhältnis erzielt ist.

12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kapazität Ca des Heizfeldes (2) angenähert gewählt ist, wobei ü das Verhältnis der Sekundärspannung zur Primärspannung des Übertragers (10) ist.

13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Kapazität Ca des Heizfeldes (2), der Induktivität Lp der Primärwicklung (9) und der auf der Primärseite des Übertragers (10) wirksamen Kapazität Cp ·ü ² bestimmte Resonanzfrequenz fr durch die Wahl der Induktivität Lp ca. mal größer als die niedrigste Nutzfrequenz des breiten Frequenzbereichs ist.

14. Schaltungsanordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aus- bzw. Einkopplung in mehreren unterschiedlichen Frequenzbereichen eine der Zahl der Frequenzbereiche entsprechende Anzahl von Schaltungsanordnungen angeordnet ist, von denen nur die Drähte auf der ersten Seite der Spule (9 a) der ersten Schaltungsanordnung (10 a) an die beiden Gleichstromanschlüsse (5, 6) des Heizfeldes (10 a, 10 b) angeschlossen sind, während die Drähte auf der ersten Seite der Spule (9 b) der weiteren Schaltungsanordnungen (10 b) mit den entsprechenden Drähten auf der zweiten Seite der Spule der jeweils vorangehenden Schaltungsanordnung (10 a) verbunden sind, daß die beiden Drähte auf der zweiten Seite der Spule (9 a, 9 b) jeder Schaltungsanordnung frequenzselektiv für den jeweilig aus- bzw. einzukoppelnden Frequenzbereich niederohmig mit der Fahrzeugkarosserie (3) verbunden sind.