JP4191481B2

JP4191481B2 - Integrated multi-service car antenna

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Publication number: JP4191481B2
Application number: JP2002538519A
Authority: JP
Inventors: カルレス・プエンテ・バリアルダ; エドゥアール・ジャン・ルイ・ロザン
Original assignee: Advanced Automotive Antennas SL
Current assignee: Advanced Automotive Antennas SL
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2020-10-26
Also published as: CN1511356A; ES2264941T3; KR100871233B1; DE60028840T2; WO2002035646A1; ATE330338T1; AU2001213881A1; JP2004512755A; EP1338058A1; DE60028840D1; KR20030060920A; CN100334777C; EP1338058B1

Abstract

This invention relates a multiservice antenna system integrated in a plastic cover fixed in the inner surface of the transparent windshield of a motor vehicle. The invention includes miniaturized antennas for the basic services currently required in a car, namely, the radio reception, preferably within the AM and FM or DAB bands, the cellular telephony for transmitting and receiving in the GSM 900, GSM 1800 and UMTS bands and for instance and the GPS navigation system. The antenna shape and design are based on combined miniaturization techniques which permit a substantial size reduction of the antenna making possible its integration into a vehicle component such as, for instance, a rearview mirror. At least a first antenna of the antenna system includes a conducting strip or wire, being shaped by a space-filling curve.

Description

【０００１】
発明の目的
本発明は、自動車の透明フロントガラスの内側表面内に固定されプラスチックカバー内に統合されたマルチサービスアンテナシステムに関する。
【０００２】
本発明は、自動車内で現在求められている基本サービス、即ち、ＡＭ及びＦＭ若しくはＤＡＢ周波数帯の範囲内が好ましいラジオ受信、ＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００及びＵＭＴＳ周波数帯で伝送及び受信する携帯電話、更に、例えばＧＰＳナビゲーションシステムのための、小型化アンテナを含む。
【０００３】
アンテナの形状及び設計は、例えばバックミラーのような自動車部品の中に統合することを可能とする実質的なサイズ減少を許す組立て小型化技術を基にする。
【０００４】
発明の背景
最近まで、自動車内に含まれる遠隔通信サービスは、少数のシステムに限定されており主として類似のラジオ受信（ＡＭ／ＦＭ周波数帯）であった。これらのシステムに対する最も共通の解決策は、自動車の天井に装備される通常のホイップアンテナである。自動車分野での最近の傾向は、アンテナシステムを車両構造内に埋め込むことによりそのようなホイップアンテナの美的上の及び空気力学上の影響を減少させることである。更に、幾つかの遠隔通信サービスを単一のアンテナに殆ど統合することは、製作コスト、即ち汚損や車洗浄システムを原因とする損傷を減少させるためには、特に魅力がある。
【０００５】
情報化社会への深い文化変動をアシストするにあたり、アンテナの統合は益々必要になりつつある。インターネットは、地球上の人々が情報を期待し要求しそして受け取る情報化時代を喚起した。自動車のドライバーは、ｅメールや電話通話を処理しｗｗｗ上でアクセス可能な方向、スケジュール及び他の情報を獲得しながら、安全運転可能なことをあてにできる。
【０００６】
テレマティックス装置は、事故関連当局に自動通知し自動車、つまり道に迷った自動車へ救助者をガイドし、ドライバにナビゲートの手助けを与え、緊急の道路救援やエンジン機能の遠隔診断に電話をするために、利用され得る。
【０００７】
自動車や他のモーター車両への先端遠隔通信装備やサービスの搭載は、非常に最近のものであり、当初それはトップレベルの高級自動車のために考えられた。しかしながら、装備及びサービスの両面のコストが早期に減少しているため、テレマティックス製品は中程度価格の自動車両に導入されている。そのような新しいシステムが広い範囲で大量に導入されるとなると、アンテナの統合化に係る解決策が用いられることなしに、美的上及び空気力学上の傾向とは正反対に、自動車の車体上へのアンテナの増殖を招くことになる。
【０００８】
今年、特許ＰＣＴ／ＥＰ００／００４１１は、空間充填カーブという名の曲線に基づく小アンテナのファミリーを提唱した。アンテナが動作波長と比較して小さい空間の中に納まる場合、小アンテナ（小型化アンテナ）と言われる。小アンテナは、外部のマッチ／ロード回路若しくは構造により通常補償されねばならない（容量性若しくは誘導性の）大きいインプットリアクタンスを特色とする、ということが知られている。小アンテナの他の特長は、その小さい放熱抵抗、小さい周波数帯、及び低効率である。これは、共振波長の点において小さい空間内に共振アンテナをパックすることを高度に要求する手段である。小アンテナの設計及び構造のために導入される空間充填カーブは、（線形単極アンテナ、ダイポールアンテナ、及び、環状若しくは矩形ループアンテナのような）先行技術で示される他の古典的アンテナの性能を改良する。
【０００９】
ミラーの内側へのアンテナの統合は、既に開示されている。米国特許（ＵＳ）４１２３７５６は、伝導性シートをミラー内部でアンテナとして利用することを開示する最初のものの一つである。米国特許（ＵＳ）５５０４４７８は、ワイヤレス自動車アパチャーのためのアンテナとしてミラーの金属側部を利用することを開示した。モーター車両のミラー内部に、ワイヤレス自動車アパチャー、ガレージ開き、若しくは自動車アラームを閉じ込める他の構成（米国特許（ＵＳ）５７９８６８８）も開示されている。これらの解決策は特定のシステムのための特定の解決策を開示したものであり、非常に狭い周波数帯のアンテナを一般的に要求し基本サービスアンテナの完全な統合を提示するものではないことは明白である。
【００１０】
後方防風ガラスの熱グリッド内にＡＭ／ＦＭアンテナを統合する他の解決策が提示された（特許番号ＷＯ９５／１１５３０）。しかしながら、この構成は、交流ソースからラジオ信号を区別する無線周波数アンプ及びフィルタを含む、高価な電子調整ネットワークを要求し、低アンテナ効率のために通話信号のような伝送には十分とはいえない。
【００１１】
本発明にて紹介される主要な実質的刷新点の一つは、ラジオ放送、ＧＰＳ及びセルラーネットワークへのワイヤレスアクセスなどの、自動車内で要求される基本的なサービスを全て統合するために、例えばバックミラーを利用する点にある。先行技術に対して本発明の主要な利点は、次の通りである。第一に、美的上若しくは空気力学上何ら影響を与えない完全アンテナ統合体であることである。第二に、偶発的損傷若しくは汚損からの完全な保護である。第三に、相応なコスト減少である。
【００１２】
マイクロストリップアンテナの利用は、自動車電話器にて、特にＰＩＦＡ（平面インバートＦアンテナ）と称される構成にて既に公知である（１９９７年１０月のマイクロウエーブ理論及び技術に関するＩＥＥＥ会報内で公表されたＫ．Ｖｉｒｇａ及びＹ．Ｒａｈｍａｔ−Ｓａｍｉｉによる論文“Ｌｏｗ−ＰｒｏｆｉｌｅＥｎｈａｎｃｅｄ−ＢａｎｄｗｉｄｔｈＰＩＦＡＡｎｔｅｎｎａｓｆｏｒＷｉｒｅｌｅｓｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＰａｃｋａｇｉｎｇ”）。マイクロストリップＰＩＦＡアンテナを利用する理由は、その低プロファイル、低製作コスト、及び電話器構造内部への統合の容易さにある。しかしながら、このアンテナ構成は、モータ自動車両内で利用することが提示されていない。車内バックミラーの内部のような、マルチサービスアンテナシステムを統合するための本発明により主張される幾つかのアンテナ構成は、ＰＩＦＡアンテナの利用を含む。
【００１３】
本発明で利用される小型化技術の一つは、前述したように、空間充填カーブに基づく。本発明で提示されるアンテナ構成のある特定のケースでは、アンテナ形状は、マルチレベル構造としても記述され得る。マイクロストリップアンテナの物理的寸法を減少するマルチレベル構造は、既に提示されている（ＰＣＴ／ＥＳ／００２９６）。
【００１４】
特許（ＵＳ）５７９８６８８は、キーレスエントリ装置、ＧＰＳ、ナビゲーションシステム又は遠隔ガレージ開扉器のような、通信システムを有する自動車両の車内ミラーに対するアセンブリを記す。アセンブリは更に、反射エレメントの配置を調整する手動アクチュエータと、手動アクチュエータにより箱で支持される電磁気通信モジュールとを含む。
【００１５】
国際出願ＷＯ９６／２９７５５には、セルラー電話アンテナ及び／又はラジオアンテナからなり従来の手段で車両アンテナハウジングに固定される自動車内アンテナを含む自動車アンテナシステムが記述される。好適な実施の形態では、車両アンテナハウジングは、バックミラーハウジングからなる自動車内アンテナハウジングアセンブリである。
【００１６】
統合マイクロウエーブレシーバを伴うバックミラーは、公開ＷＯ００／４９６０８０にて開示され、そこではマイクロウエーブアンテナは、自動車の前面防風ガラスを経由して衛星からの伝送を受信するように設定される。マイクロウエーブアンテナは、伝導性接地面を形成する伝導性材料層が一側面に設定される絶縁基板を含むパッチアンテナとして、構成されるのが好ましい。
【００１７】
上述の文献のどれもが、縮小領域での幾つかのタイプの小アンテナの特定構成の組み合わせを提示し、自動車内で求められるマルチサービスアンテナシステムを設置することで同時稼動を可能にする。即ち、ラジオ受信、ＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００及びＵＭＴＳ周波数帯で伝送し受信するセルラー電話、更にＧＰＳナビゲーションシステムの、マルチサービスアンテナシステムである。
【００１８】
発明の概要
本発明は、以下の部品及び特性を含む、統合マルチサービスアンテナシステムを記す。
【００１９】
ａ）上記アンテナシステムの少なくとも第１のアンテナは、伝導性ストリップ若しくはワイヤを含み、上記伝導性ストリップ若しくはワイヤは空間充填カーブにより形状付けられ、上記空間充填カーブは少なくとも２００の接続する線分により構成され、上記セグメントは個々の隣接する線分と殆ど直角を形成し、上記線分は自由空間動作波長の１００分の１よりも小さく、上記第１のアンテナはＡＭ及びＦＭ若しくはＤＡＢラジオ放送信号受信のために利用される。
【００２０】
ｂ）アンテナシステムは、ＧＳＭ９００（８７０−９６０ＭＨｚ）、ＧＳＭ１８００（１７１０−１８００ＭＨｚ）及びＵＭＴＳ（１９００−２１７０ＭＨｚ）のようなワイヤレスセルラーサービスのための、小型化アンテナを含んでもよい。
【００２１】
ｃ）アンテナシステムは、ＧＰＳ受信（１５７５ＭＨｚ）のための小型化アンテナを含んでもよい。
【００２２】
ｄ）アンテナセットは、プラスチック若しくは絶縁体カバーの内部で統合され、上記カバーはモーター車両の透明防風ガラスの内側表面上に固定される。
【００２３】
ｅ）このプラスチックカバーの上方端部は上記防風ガラスのフレームの上方、側方、若しくは下方に配置され、伝導性ターミナルケーブルが、システムの内部のアンテナのグラウンド伝導体を接地するためにモーター車両の金属構成物に電気的に接続される。
【００２４】
本発明では、マルチサービスアンテナシステムを閉じ込めるプラスチックカバーのための好適な実施の形態の一つは、内側のバックミラーのハウジングであり、バックミラー支持体及び／又はミラーそれ自身を含む。この設置により、最適なアンテナ動作、即ち良好なインピーダンス適合、（ラジオ若しくはセルラー電話のような）地上通信システムをカバーするための水平面での殆ど全方向輻射パターン、及び例えばＧＰＳのような衛星通信システムのケースのための高度における広範なカバレッジが、保証される。
【００２５】
本発明にて紹介されるアンテナの重要なサイズの減少は、空間充填形状を利用することにより得られる。空間充填カーブは、物理的な長さの点では大きいが含有される領域の点では小さいカーブとして、記され得る。より詳しく言うと、一般的な空間充填カーブに対し本明細書にて以下のように定義する。少なくとも１０の線分から構成されるカーブであり、それら線分は個々の隣接する線分と直角を形成する。その空間充填カーブのデザインが何であろうとも、始点と終点とを除いてはどの点においても自身と交わることが無い（即ち、曲線全体は閉じた曲線即ちループとして形成されるが、カーブのどの一部も閉じたループとはならない）。空間充填カーブは平坦な若しくは湾曲した表面を覆って配置され得るが、線分間に角度があるためにカーブの物理的な長さは、上記空間充填カーブとして同じ領域（表面）内に配置され得るどの直線ラインの長さよりも、常に長いものになる。更に、本発明に係る小型アンテナの構造を適切に形状付けるために、空間充填カーブの線分は、自由空間動作波長の１０分の１よりも短くなくてはならない。
【００２６】
本発明では、空間充填カーブにより幾分記述されるアンテナの少なくとも一つは、より限定的な特性により特徴付けられる。上記カーブは少なくとも２００の線分により構成される。上記線分は個々の隣接する線分と直角を形成し、上記線分は自由空間動作主要波長の１００分の１よりも短い。可能なアンテナ構成は、単極アンテナとしての上記空間充填アンテナを利用することであり、その場合、上記単極アンテナの伝導性アームが実質的に上記空間充填カーブを記す。更に、アンテナは、同軸ケーブルのような２つの伝導体構造で与えられ、伝導体の一つは多重レベル構造の下方チップに接続し、他方の伝導体はグラウンドカウンタポイズとして作用する自動車の金属構造と接続する。もちろん、主要特性空間充填カーブとしてダイポールアンテナ即ちループ構成を特徴とするような、他のアンテナ構成も、利用可能である。このアンテナは、当業者には明白であるように最終的なアンテナサイズに依拠するが、例えばアナログ（ＡＭ／ＦＭ）若しくはデジタル放送ラジオ受信に適合的である。上記アンテナは、従来の外部のクオーター波ホイップアンテナの通常のサイズと比べて２０％のサイズの減少を特徴とする。例えば低コストの絶縁基板内にプリントされ得るアンテナの小プロファイルを伴うというこの特性により、アンテナ構造の簡素でコンパクトな統合物を内部バックミラーの装着物のような自動車部品に入れ込むことができる。上記空間充填カーブの形状を適切に選択することにより、アンテナがセルラー電話周波数帯での少なくとも在る利用例の伝送及び受信においても使用され得る。
【００２７】
ラジオ放送サービスをカバーするアンテナエレメントを縮小させるという重要点以外に、アンテナシステムの統合物を小パッケージ即ち自動車部品の中に入れ込むという別の重要な形態が、ワイヤレスセルラーサービスをカバーする輻射エレメントのサイズを減少させる。このことは、例えばプラナー・インバーテッド・エフ・アンテナ（ＰＩＦＡ）を利用することにより達成可能である。プラナー・インバーテッド・エフ・アンテナは、２枚の平行な伝導性シート上を繋いで形成され、該シートは、空気、又は絶縁体、磁性体若しくは磁性絶縁体材料のいずれかにより分離され、該シートは、シートのコーナーの一つの近傍にて両シートに直交して配置される接続ストリップを介して、接続する。アンテナには同軸ケーブルが与えられ、上記同軸ケーブルは第１のシートに接続する外側の伝導体を有し、第２のシートは上記同軸ケーブルの内側の伝導体に、直接接触か容量結合かにより結合する。ＰＩＦＡアンテナの利用はハンドセットのワイヤレス端末に対して知られているが、本発明では上記構成が車両内のワイヤレスサービスを統合するのに利用されてもよい。主要な利点は以下の通りである。小サイズ、低プロファイル及び特徴的な輻射パターンのために、ＰＩＦＡアンテナは内部のバックミラーのハウジング即ち土台の中へ入れ込むという好適な構成にて完全に統合され、ワイヤレスネットワークに対する最適なカバレッジを得、車両外観に何ら影響せず、ミラー表面の保護による自動車ドライバの頭部及び身体への輻射を減少できる。
【００２８】
マルチサービスアンテナシステムの内部のＰＩＦＡアンテナを更に縮小させることは、アンテナの少なくとも１枚のシートの少なくとも縁を空間充填カーブの形状とする好適な実施の形態により、得られ得る。ＰＩＦＡアンテナの共振周波数はその外辺部に依拠することが知られている。上記ＰＩＦＡアンテナの外辺部の少なくとも一部を空間充填カーブの形状とすることにより、上記の好適な実施形態のワイヤレスセルラーサービスのためのアンテナが縮小するのと同様に、共振周波数は減少する。この組み合わせられたＰＩＦＡ空間充填構成を利用することにより得られるサイズ減少分は、同材料を利用する従来の平面マイクロストリップアンテナと比較して４０％以上となりうる。サイズ減少は、自動車産業に係る重量及びコスト減少に直接に関係する。
【００２９】
ＧＰＳのような衛星システムのカバレッジは、自動車ウインドウガラスに付随するアンテナシステムのハウジングの表面に近接して小型アンテナを配置することにより得られる。本発明では、空間充填技術即ちマルチレベルアンテナ技術は、上記衛星アンテナのサイズ、コスト及び重量を減少させるのに利用されるのが好ましい。好適な実施の形態では、高誘電率絶縁基板を伴うマイクロストリップパッチアンテナが上記アンテナのために利用され、パッチの少なくとも一部が空間充填カーブとして若しくはマルチレベル構造として、形状付けされる。
【００３０】
本発明の重要な利点は、空間充填技術を利用する包括的アンテナシステムに関して得られるサイズの減少である。このサイズの減少により、バックミラーの内部にて、今日のそして将来の自動車にて要求される最新利用例（ラジオ、モバイル電話及びナビゲーション）のためにアンテナを完全統合することができる。この統合により、自動車市場におけるラジオ若しくはセルラー電話の受信及び伝送にて利用される従来の単極アンテナにつき、外観的視覚的影響に関し重要な改良が想定される。
【００３１】
本発明に係る他の重要な利点は、アンテナの材料のみならず、モーター車両の組立て製造においても、コストが減少されることである。従来のホイップ単極アンテナを本発明に係るシステムで代用することにより、車両本体に穴をあけるような生産ラインでの装着動作を排除し、さらには、高い空気圧に晒される従来のホイップアンテナをがっしりと防水して固定することを保証する余分な機械部品を排除することが、想定される。自動車内部のバックミラーの内側にアンテナシステムを配置することにより、最終的な組立てライン内での余分な動作が要求されなくなる。また、従来の重い機械的な固定物を除くことにより、重量減少を得ることができる。
【００３２】
自動者業界での最新の実施例によると、同じバックミラーが幾つかの自動車モデル更には自動車ファミリー全体で利用され得る。従って、本発明の更なる利点は、統合化されたアンテナシステムはそれら自動車モデルやファミリーに対しても同様に標準化されるということである。同じ部品は、自動車のタイプにかかわりなく、即ち、標準車、モノボリューム、クーペ若しくは屋根無しキャブリオレであっても、利用可能である。
【００３３】
好適な実施の形態の詳細な説明
本発明は、空間充填カーブを特徴とする少なくとも一つの小型化アンテナを含む自動車のための統合マルチサービスアンテナシステムを述べる。
【００３４】
図１は、本発明の好適な実施の形態を記す。アンテナシステムは、内部のバックミラーベース支持体（１）及び内側バックミラーハウジング（２）の内部に統合される。システムは、ミラー（３）及びミラーフレーム（４）により完成し、閉じられるように維持する。この構成では、ミラーベース支持体（１）は、以下の鉛直伸展のようになる。このような特定のミラーアセンブリは本発明の理解のために示されるが、本発明の本質的部分を構成するものではない。当業者には容易に理解されるが、他のベース支持体形状が、本発明の同一の範囲と精神の内側にて、利用され得る。
【００３５】
アンテナは、ラジオ放送信号受信、ＡＭ及びＦＭ若しくはＤＡＢ周波数帯に適切な空間充填アンテナ（５）と、セルラー電話信号、ＧＭＳ９００、ＧＳＭ１８００及びＵＭＴＳ周波数帯の伝送及び受信に適切な小型化アンテナのセット（６）と、ＧＰＳ信号受信に適切な小型化パッチアンテナ（７）とを含む。空間充填アンテナ（５）は、空間充填カーブを示す伝導性ストリップ（９）を特徴とする。この空間充填カーブは、少なくとも２００の線分で構成され、それら線分では個々の近接する線分にて直角を形成し、それら線分は自由空間動作の主要波長の１００分の１よりも短い。伝導性ストリップ（９）は、可撓性の即ち透明のボードを含む低損失絶縁体材料のどの部類のものによっても、支持され得る。この実施の形態では、伝導性ストリップの一つのアームは２伝導体伝送ラインの第１の伝導体に接続し、第２の伝導体は車両の金属構造に接続し、その金属構造は金属カウンタポイズとして作用する。アンテナの空間充填形状と、それをラジオ放送受信に利用することとは、本発明の本質の一部であるが、空間充填カーブの長さは従来技術を利用してスケールされＶＨＦ周波数帯にて最適なマッチインピーダンスを得ることができる、ということは当業者には明白である。選択したスケールに依拠するが、上記アンテナはＦＭ／ＡＭ受信若しくはＤＡＢ／ＡＭ受信の何れにも適合され得る。外部の４分の１波長の単極アンテナの習慣的な長さと比べて上記の空間充填アンテナのサイズは、少なくとも約数５により縮小される。即ち、最終サイズは従来アンテナの２０％より小さい。単極アンテナとして与えられると、このアンテナは、従来の基本の単極アンテナと同様の輻射パターンを、即ち、アンテナの直交方向への明瞭な全方向単極アンテナを、維持する。ミラーベース支持体（１）内部の配置は広いオープン領域があり、全方向からの正確な受信を保証する。他のどの受信システムとも同様に、信号品質は、（同じ信号のための幾つかの同様のアンテナを利用する）空間ダイバーシティ若しくは（同じアンテナ構成の内部で直交流モードを励磁する）分極ダイバーシティを基にしたダイバーシティ技術を利用して改良され得る。
【００３６】
空間充填アンテナ（５）と共に、マルチサービスアンテナシステムの好適な実施の形態に係る本例は、セルラー電話信号、ＧＭＳ９００、ＧＳＭ１８００及びＵＭＴＳを伝送及び受信する小型化セルラー電話アンテナサブシステムを含む。アンテナ（６）は、動作波長の４分の１より小さい第１の平面伝導性シート（１０）とグラウンドカウンタポイズとして作用する第２の平行伝導性シート（８）とを特徴とする。本実施の形態では、アンテナは同じグラウンドカウンタポイズ（８）を共有し、そのグラウンドカウンタポイズはミラーと並置される、若しくは近接する。伝導性シート（１０）及びグラウンドカウンタポイズ（８）の両方は伝導性ストリップを介して接続する。伝導性シート（１０）は、直接のオーム接触若しくは容量性結合のいずれかにより結合する鉛直伝導性ピンによって、与えられる。アンテナ分極は主として鉛直であり、よって自動車内部に信号が十分浸透する。アンテナにダイプレクサ若しくはトリプレクサが結合し、単一の伝送ラインがダイプレクサ若しくはトリプレクサのインプットに接続してもよい。上記のダイプレクサ若しくはトリプレクサは、凝集エレメント即ちスタブを利用して実現されるが、いずれにせよ同一のグラウンドカウンタポイズ（８）により支持される。更に、同じボード上にて、例えばエレクトロクロミックシステム即ち降雨検出器のような、付加的な電子回路が含まれてもよい。そのようなアンテナの輻射パターンは従来のパッチアンテナと同様であり、水平面での殆ど全方向のパターンを保証する。しかしながら、前面防風ガラスに向くアンテナ（６）とグラウンドカウンタポイズ（８）の配置は、ミラー（３）と並置するが、自動車の内部で輻射されるパワーを特にドライバの頭部の方向にて限定し、人体との可能な相互作用若しくは生体効果を減少させ、同時に他の電子装置との干渉も減少させる。
【００３７】
アンテナシステムは、ＧＰＳアンテナ（７）のような衛星アンテナにより完成する。上記ＧＰＳアンテナ（７）は、円形分極を備えるマイクロストリップアンテナを形成する（高誘電率絶縁材料により間隔をあけられた）２つの平行の伝導性シートからなる。円形分極は、２フィーダスキームによるか、上位の伝導性シート（１１）の外辺部に摂動を起こさせることによるかで、得られる。ＧＰＳアンテナ（７）は低ノイズ高ゲインプリアンプ（１２）も含む。このアンプは、例えばＡｇｉｌｅｎｔ若しくはＭｉｎｉ−Ｃｉｒｃｕｉｔｓにより提示されているようなチップ（例えば、ｓｅｒｉｅｓＨＰ５８５０９ＡやＨＰ５８５０９Ｆ）上に含まれる。チップは、アンテナと回路が同じ伝導性グラウンド面を共有するように、マイクロストリップＧＰＳアンテナと並ぶマイクロストリップ回路上に、設置される。ラジオやセルラー電話とのＧＰＳシステムの主な相違点は、ＧＰＳアンテナは鉛直方向のオープンワイドの輻射パターンを求めることにある。このアンテナをミラーベース支持体（１）の中に実質的に水平位置に配置することが、十分な配置である。アンテナの配置が水平に対して僅かな傾きを示していたとしても、そのマイクロストリップアンテナの輻射パターンは、十分に全方向性を備え広範囲の配置に渡る多重衛星信号からの良好な受信を保証する。
【００３８】
当業者には明白なように、アンテナシステムの発明の新規性は、非常に小さく、低コストの、フラットな、ラジオ受信のための空間充填アンテナを選択することに基づいている。上記の空間充填アンテナは、ワイヤレスセルラーサービスや衛星サービスのための他の小型化アンテナと組み合わされ、それらアンテナは全てガラスウインドウに装着された小さいプラスチック若しくは絶縁体のハウジングの内部にパッキングされる。この特定の実施の形態では、内部のバックミラーは、（信号を伝送及び受信するためのワイドオープンな視感度、自動車の制御パネルへの近接など）位置として自動車内では特別な優位さがあり自動車デザインへは殆ど視覚的な影響を与えないので、全体のアンテナシステムのためのハウジングとして選択されるのが好ましい。にもかかわらず、例えば後方のブレーキライトのような他の自動車構成部品内に、同一の基本アンテナシステムが統合されてもよいということは、当業者には明白であり、その場合、本発明の新規性の本質部分に何ら影響を与えることはない。
【００３９】
図２では、本発明の範囲内で利用される別の同様な構成が示され、例えば、以下のような要素を含む。ミラー支持体（１）内部の主要のラジオ放送空間充填アンテナ（９）周りにワイヤレスセルラーアンテナ（６）を配置すること、ワイヤレスセルラーサービスの２つを標準的な２重周波数帯アンテナに統合しミラーハウジング（２）若しくはミラー支持体（１）内部に配置すること、特定の自動車モデルや自動車ファミリに対してサービスのうちの一つ又は複数のものが要求されない場合に、アンテナシステムのためのアンテナ構成部品から少なくとも一つを除去すること、又は、従来のスケール技術を利用する（例えば、イリジウム、グローバルスター若しくは他の衛星電話、又はワイヤレスデータサービスのような）ＧＰＳ以外の周波数及び衛星利用例のため、円形分極衛星アンテナ（７）を再設計すること、である。
【００４０】
図３は、ＡＭ／ＦＭ信号受信部として利用される空間充填アンテナ（５）のための好適な実施の形態を記す。この場合、伝導性ストリップ（９）は、本発明での定義に係る空間充填カーブを記す。伝導性ストリップ（９）は、アンテナの支持として作用するグラスファイバやポリエステルのような低コストの薄い絶縁材料上にて、標準的技術を利用して例えばプリントされ得る。好適な実施の形態では、この構成は、同軸ケーブルのような２つの伝導体構造で与えられ、伝導体の一つ（１３）は空間充填アンテナの伝導性ストリップ（１３）に接続し、他方の伝導体（１４）はグラウンドカウンタポイズとして作用する自動車の金属構造（１５）と接続する。伝導性ストリップ（９）の他方の側部は、接続無しに残されてもよく、特定の負荷物や同一の車両構造（１５）に接続してそのインピーダンス適合特性を変更してもよい。要するに本発明の核としての同一の本質的な空間充填構成を維持すればよい。アンテナはバックミラー支持部（１）内に配置され、防風ガラスと平行となり、よって鉛直に近接する方向を保証する。このアンテナは動作波長と比較して小さいので、輻射パターンはアンテナ方向に直交する面、この場合では水平面で最大限の輻射が見られる。そうすると、地上波のラジオ放送信号を受信するための最適なカバレッジを生成する。
【００４１】
図４は、ＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００、及びＵＭＴＳのための小型化アンテナのセットが共通の伝導性グラウンドカウンタポイズ上に分配されている別の好適な実施の形態を示す。伝導性シート（１０）のサイズ及び形状は、所望の周波数帯の範囲内への良好なインピーダンス適合を保証する標準的な公知技術を利用して、設計される。個々の伝導性シート（１０）は、動作周波数の４分の１波長より小さい大きさを示す。この注目すべきサイズの減少は、伝導性シート（１０）とグラウンドカウンタポイズ（８）との間の伝導性ストリップの存在のためである。この構成は、伝導性シート（１０）への、直接のオーム接触若しくは容量性結合のいずれかにより結合する鉛直伝導性ピンによって、与えられる。そのアンテナの輻射パターンは、従来のパッチアンテナの輻射パターンと同様であり、伝導性シート（１０）に直交する方向、この場合水平方向に、主要なワイドオープンローブを示す。更に、グラウンド面（８）の減少した大きさのため、輻射が反対方向に発生し、殆ど全方向のパターンを保証する。アンテナの相対位置は重要ではなく本発明の本質に影響することなく変更し得る、ということは当業者には明白である。
【００４２】
図５に示されるように、伝導性シート（１０）の外辺部の少なくとも一部を空間充填カーブにより形状付けることにより、先行の実施の形態を改良することができる。その構成の共振周波数は外辺部の全体長さに依拠するのだから、空間充填外辺部を利用して外辺部長さを改良すると、伝導性シート（１０）の全体サイズを減少させることになる。図５に表示されるもの以外の他の空間充填カーブが、本発明の同一の射程と精神の範囲内で外辺部長を増加させるのに利用され得る。空間充填外辺部を利用することの重要な利点は、共振周波数が変化しても（輻射パターンやアンテナゲインのような）残りのアンテナパラメータを実際上同じに保持することである。よって、前述の実施の形態に関して（コスト及び重量の減少とともに）サイズを減少させることができる。
【００４３】
前述のように、図６に示されるような、他の空間充填カーブが本発明の精神の範囲内にて利用され得る。
【００４４】
図７から図１０では、衛星アンテナ（７）の更なる小型化のための幾つかの好適な実施の形態が示されている。この場合、マイクロストリップアンテナを特徴とするパッチの外辺部は、空間充填カーブにより形状付けられるのが好ましい。
【００４５】
図７はＧＰＳアンテナのための好適な実施の形態を示し、２０の線分により構成される空間充填外辺部を特徴とする。５つの結合した矩形により形成されるマルチレベル構造としても、形状は見られ得る。パッチの形状を持つ伝導性シート（１１）を除いては、アンテナデザインは依然従来のパッチの矩形アンテナと同様である。円形分極は、２フィーダスキームによるか、アンテナの上位の伝導性シート（１１）の外辺部に摂動を起こさせることによるかで得られるが、矩形の伝導性シート（１１）としては同一の従来技術を利用する。アンテナは、低ノイズ高ゲインのプリアンプ（１２）も含み、アンテナと回路が同じ伝導性グラウンド面を共有するように、マイクロストリップＧＰＳアンテナと並ぶマイクロストリップ回路上に設置される。アンテナは、殆ど水平の配置のミラーベース支持体（１）内に配置され、多数の衛星のリンクに対する広域の、殆ど半球の受信可能範囲を保証する。
【００４６】
他の好適な実施の形態が図８に示される。この場合、先行の実施の形態で利用されるものと同様の空間充填スキームが、コーナーの４つの正方形の各々に対して利用される。このアンテナのサイズの減少は５０％を越え、マイクロストリップアンテナ構成を支持する高誘電率絶縁材料の領域が減少するためアンテナコストを減少させる。そのアンテナの輻射パターンは、従来のマイクロストリップアンテナと同じ基本形状で保持され、上部半空間にて殆ど半球の受信可能範囲を保証する。
【００４７】
図９及び図１０では、他の空間充填かーぶが、衛星アンテナの伝導性シート（１１）の外辺部を形状付けるのに利用される。上述と同様の技術が本発明の射程の範囲内としてワイヤレスセルラーアンテナにも利用され得る、ということは当業者には明白である。
【００４８】
図９では、外側の外辺部が、別の空間充填カーブによって形成される。図１０では、アパチャーが伝導性シート（１１）の中央部に実現されている。上記アパチャーの長さは、図９のものと同じパターンに従う空間充填カーブにより増加する。両方の場合において、アンテナサイズは減少するが、円形分極及び輻射パターを維持する。
【００４９】
図１１では、別の好適な実施の形態が示される。アンテナシステムは、ミラー支持体（１）内部の殆ど鉛直配置に、若しくはその支持体（１）の厚さを最小限とするためガラスウインドウに平行に、設置される。この好適な実施の形態では、一つの空間充填アンテナは、少なくとも２００の線分で構成される伝導性ストリップ（９）を特徴とする。それらセグメントは各々近接するセグメントと殆ど直交し、自由空間動作の主要波長の１００分の１よりも短い。このアンテナは、例えばＡＭ及びＦＭ若しくはＤＡＢ周波数帯のようなラジオ放送信号受信に適切である。伝導性ストリップ（９）は、可撓性の即ち透明のボードを含む低損失絶縁体材料のどの部類のものによっても支持され得る。前述のものよりも線分の数は少なくされるが、システムは、空間充填カーブを描く伝導性ストリップ（９）を伴う、他の空間充填アンテナにより完成する。これらの他の空間充填アンテナは、ＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００及びＵＭＴＳの伝送及び受信に対して設計される。この実施の形態では、２伝導体インプット伝送ラインの第１の伝導体は各々の伝導性ストリップ（９）に接続し、第２の伝導体は車両の伝導構造に接続し、その伝導構造は単極アンテナ構成の金属カウンタポイズとして作用する。波長と比べて非常に短いが、これらのアンテナは従来の基本の単極アンテナのものと同様の輻射パターン、即ち、水平面での殆ど全方向性のパターンを示す。ミラーベース支持体（１）の内部の配置により、有用なワイドオープンな視感度が示され、よって実質上どの方位の方向からも正確な受信が保証される。本発明で開示される同じ新しい空間充填形状が、多重経路伝播環境のためにフェードする信号を補償することを目指して（分極ダイバーシティの空間のような）ダイバーシティ技術にて利用され得るのが好ましい、ということは当業者には明確である。上記空間充填アンテナが小さいサイズであるため、例えば、後方ウインドウ上に装備される後方ブレーキライトハウジング、若しくは広範囲の自動車モデルでウインドウにはめ込む暗い日光除けバンドのようなモーター車両の多数の部品内で容易にアンテナを統合できる。これら構成のどれもが、本発明で示された好適な実施の形態に関して互換可能であり同じ本質的に新しい形態を共有できる。
【００５０】
ＧＰＳアンテナ（７）の別の配置が、図１２に示される。伝導性シート（１１）の外辺部を空間充填カーブ内に限定することで達成されるサイズの減少という重要事により、図１に示されるのとは別の配置が可能となる。図１２では、ＧＰＳアンテナ（７）は外部のバックミラーハウジング（１６）内に殆ど水平配置で設置される。ハウジング（１６）の頂部部分に配置されることで、アンテナの鉛直視感度を妨げる障害物は無い。自動車の車体の金属部品というアンテナの側に存在すると、信号が反射してもＧＰＳ信号の良好な受信に影響を与えてしまう。ＧＰＳアンテナの右円形分極は、異なる分極により同じ周波数で受信される全ての他の信号をキャンセルしてしまう。特に、反射した衛星信号は強い分極変化を被り、よって円形に分極した直接の入射信号と干渉しない。アンテナと共に、低ノイズプリアンプが、アンテナと回路が同じ伝導性グラウンド面を共有するように、マイクロストリップＧＰＳアンテナと並ぶマイクロストリップ回路上に設置されてもよい。
【００５１】
図１３は、ＡＭ／ＦＭ受信のために利用される別の好適な実施形態を示す。この場合、伝導性ストリップ（９）は、本発明の定義に係る別の空間充填カーブを示す。この構成は、同軸ケーブルのような２つの伝導体構造で与えられ、伝導体の一つ（１３）は空間充填アンテナの伝導性ストリップ（１３）に接続し、他方の伝導体（１４）はグラウンドカウンタポイズとして作用する自動車の金属構造（１５）と接続する。伝導性ストリップ（９）の他方の側部は、接続無しに残されてもよく、特定の負荷物や同一の車両構造（１５）に接続してそのインピーダンス適合特性を変更してもよい。要するに本発明の核としての同一の本質的な空間充填構成を維持すればよい。アンテナはバックミラー支持部（１）内に配置され、防風ガラスと平行となり、よって鉛直に近接する方向を保証する。このアンテナは動作波長と比較して小さいので、輻射パターンはアンテナ方向に直交する面、この場合では水平面で最大限の輻射が見られる。そうすると、地上波のラジオ放送信号を受信するための最適なカバレッジを生成する。
【００５２】
本発明の目的物たる、統合マルチサービスアンテナシステムの中に組み込まれるアンテナの各々は、個別に枚挙され、前述の特性を保持してそれ自身実施され得るが、この可能性はアンテナのうち一つのみが設置される低クラス若しくは中クラスの自動車に特に適合的であることは明白である。
【００５３】
我々の発明の原則を幾つかの好適な実施の形態で示し且つ記したが、その原則から乖離することなく本発明が整理の上詳細に修正され得る、ということは当業者には即座に明白である。添付の請求項の精神及び射程の範囲内で、全ての修正を主張するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】バックミラー内部のアンテナシステムの好適な実施形態の全体図を示す。バックミラーは、前面防風ガラス上に固定されるベース支持体（１）、ＡＭ／ＦＭ受信のための空間充填アンテナ（５）、ＧＭＳ９００（８７０−９６０ＭＨｚ）、ＧＳＭ１８００（１７１０−１８８０ＭＨｚ）及びＵＭＴＳ（１９００−２１７０ＭＨｚ）信号を伝送若しくは受信するワイヤレスセルラーシステム電話のための小型化アンテナセット（６）、及びＧＰＳアンテナ（７）を含む。
【図２】本発明の別の好適な実施形態である。前面防風ガラス上に固定されるバックミラーベース支持体（１）は、ＡＭ／ＦＭ受信のための空間充填アンテナ（５）、ＧＭＳ９００（８７０−９６０ＭＨｚ）、ＧＳＭ１８００（１７１０−１８８０ＭＨｚ）及びＵＭＴＳ（１９００−２１７０ＭＨｚ）信号を伝送若しくは受信するワイヤレスセルラーシステム電話のための小型化アンテナセット（６）、及びＧＰＳアンテナ（７）を含む。
【図３】ＡＭ／ＦＭ周波数帯の受信のための空間充填構造アンテナの詳細である。アンテナは単極アンテナとして与えられ、バックミラー支持体内部に配置される。アンテナは、波長減少に比例してスケールすることによりＤＡＢシステムに対して容易に調整される。
【図４】ＧＭＳ９００（８７０−９６０ＭＨｚ）、ＧＳＭ１８００（１７１０−１８８０ＭＨｚ）及びＵＭＴＳ（１９００−２１７０ＭＨｚ）信号を伝送するセルラー電話システムのための小型化アンテナセット（６）の小型化の例である。この構成ではアンテナは、２面の伝導性シートにより構成され、第１の面（１０）は動作波長の４分の１より短く、第２の面（８）はグラウンドカウンタポイズである。この場合、独立の伝導性シート（１０）は３つのモバイルシステムのために利用され、カウンタポイズは３つのアンテナ全てに共通である。伝導性シート（１０）とカウンタポイズの両方は、伝導性ストリップを介して接続する。個々の伝導性シート（１０）は独立のピンにより与えられる。
【図５】移動電話アンテナ（６）の最適小型化を達成する、伝導性シート（１０）の空間充填外辺部の例である。
【図６】移動電話アンテナ（６）の最適小型化を達成する、伝導性シート（１０）の空間充填外辺部の別の例である。
【図７】空間充填、即ちマルチレベルアンテナ技術を利用する衛星ＧＰＳパッチアンテナの小型化の例である。ＧＰＳアンテナは、高誘電率絶縁材料により間隔を置かれた２枚の平行伝導性シートにより形成され、円形分極でマイクロストリップアンテナを形成する。円形分極は、２フィーダスキームによるか、パッチの外辺部に摂動を起こさせることによるかで、得られる。上位の伝導性シート（１１）の外辺部は、空間充填カーブ内に制限することにより増加する。
【図８】上位の伝導性シート（１１）が空間充填カーブであるＧＰＳパッチアンテナの小型化の別の例である。
【図９】上位の伝導性シート（１１）が空間充填カーブであるＧＰＳパッチアンテナの小型化の別の例である。
【図１０】上位の伝導性シート（１１）の内部ギャップが空間充填カーブであるＧＰＳパッチアンテナの小型化の別の例である。
【図１１】少なくとも２つの空間充填アンテナが同一面で支持される別の好適な実施形態を示し、一つの空間充填アンテナは、ＡＭ及びＦＭ若しくはＤＡＢ周波数帯の範囲内が好ましい、ラジオ放送信号を受信するためのものであり、もう一方の第２の空間充填アンテナは、例えばＧＳＭのようなセルラー電話周波数帯で伝送及び受信するためのものである。全ての空間充填アンテナは、例えば同軸ケーブルのような２伝導体伝送ラインのワイヤの一つに、端部にて接続し、一方、伝送ラインの他方の伝導体は金属の車両構造に接続する。
【図１２】ＧＰＳアンテナ（７）の別の配置を示す。アンテナは、外部バックミラーの外部ハウジング（１６）の内部に、水平配置で設置される。
【図１３】ＡＭ／ＦＭ受信のための、ＳＺカーブを基にした、空間充填アンテナの別の例である。アンテナは単極アンテナとして与えられ、バックミラー支持体の内部に配置される。
【符号の説明】
１・・・ベース支持体、３・・・ミラー、４・・・ミラーフレーム、５・・・空間充填アンテナ、６・・・移動電話アンテナ、７・・・ＧＰＳアンテナ、９・・・伝導性ストリップ。[0001]
Object of the invention
The present invention relates to a multi-service antenna system fixed in the inner surface of a transparent windshield of an automobile and integrated in a plastic cover.
[0002]
The present invention provides the basic services currently required in automobiles, ie radio reception, preferably in the AM and FM or DAB frequency bands, mobile phones transmitting and receiving in the GSM 900, GSM 1800 and UMTS frequency bands, , Including miniaturized antennas, for example for GPS navigation systems.
[0003]
The shape and design of the antenna is based on assembly miniaturization technology that allows for substantial size reduction that can be integrated into automotive components such as rearview mirrors.
[0004]
Background of the Invention
Until recently, telecommunications services contained within automobiles were limited to a small number of systems and were primarily similar radio reception (AM / FM frequency bands). The most common solution for these systems is the usual whip antenna mounted on the automobile ceiling. A recent trend in the automotive field is to reduce the aesthetic and aerodynamic effects of such whip antennas by embedding the antenna system in the vehicle structure. Furthermore, almost integrating several telecommunications services into a single antenna is particularly attractive in order to reduce manufacturing costs, i.e. damage caused by fouling and car wash systems.
[0005]
Antenna integration is becoming increasingly necessary to assist deep cultural changes in the information society. The Internet has sparked an information age where people around the globe expect, request and receive information. Automobile drivers can rely on being able to drive safely while processing email and phone calls and gaining directions, schedules and other information accessible on the www.
[0006]
Telematics equipment automatically notifies accident-related authorities, guides rescuers to cars, or lost cars, provides drivers with navigation assistance, and calls for emergency road rescue and remote diagnosis of engine functions. Can be used to
[0007]
The installation of advanced telecommunications equipment and services in cars and other motor vehicles is very recent and was initially considered for top-class luxury cars. However, telematics products are being introduced into moderately priced motor vehicles due to the early decline in both equipment and service costs. When such new systems are introduced in large quantities in large areas, the solution for antenna integration is not used and, as opposed to aesthetic and aerodynamic trends, onto the car body. Will increase the number of antennas.
[0008]
This year, the patent PCT / EP00 / 00411 proposed a family of small antennas based on a curve named space-filling curve. When the antenna fits in a small space compared to the operating wavelength, it is said to be a small antenna (miniaturized antenna). It is known that small antennas feature large input reactance (capacitive or inductive) that must normally be compensated by an external match / load circuit or structure. Other features of the small antenna are its small heat dissipation resistance, small frequency band, and low efficiency. This is a highly demanding means to pack the resonant antenna in a small space at the resonant wavelength. The space-filling curves introduced for the small antenna design and structure are the performance of other classic antennas shown in the prior art (such as linear monopole antennas, dipole antennas, and annular or rectangular loop antennas). Improve.
[0009]
The integration of the antenna inside the mirror has already been disclosed. U.S. Pat. No. 4,123,756 is one of the first to disclose the use of a conductive sheet as an antenna inside a mirror. US Pat. No. 5,504,478 disclosed utilizing the metal side of a mirror as an antenna for a wireless automobile aperture. Other configurations (US Pat. No. 5,798,688) have also been disclosed for confining a wireless car aperture, garage opening, or car alarm within a motor vehicle mirror. These solutions disclose specific solutions for specific systems, and generally require very narrow frequency band antennas and do not present a complete integration of basic service antennas. It is obvious.
[0010]
Another solution has been presented that integrates AM / FM antennas in the rear windshield glass thermal grid (Patent No. WO 95/11530). However, this configuration requires an expensive electronic conditioning network that includes radio frequency amplifiers and filters that distinguish radio signals from AC sources and is not sufficient for transmissions such as speech signals due to low antenna efficiency. .
[0011]
One of the major substantial innovations introduced in the present invention is to integrate all the basic services required in the car, such as radio broadcasting, GPS and wireless access to cellular networks, for example The point is to use the rearview mirror. The main advantages of the present invention over the prior art are as follows. First, it is a complete antenna integration that has no aesthetic or aerodynamic impact. Second, full protection from accidental damage or fouling. Third, there is a corresponding cost reduction.
[0012]
The use of microstrip antennas is already known in car telephones, especially in a configuration called PIFA (planar invert F antenna) (published in the IEEE bulletin on microwave theory and technology in October 1997). K. Virga and Y. Rahmat-Samii, “Low-Profile Enhanced-Bandwidth PIFA Antenna for Wireless Communication Packaging”). The reason for using a microstrip PIFA antenna is its low profile, low manufacturing cost, and ease of integration inside the telephone structure. However, this antenna configuration has not been proposed for use in motor vehicles. Some antenna configurations claimed by the present invention for integrating multi-service antenna systems, such as the interior of an in-vehicle rearview mirror, include the use of PIFA antennas.
[0013]
One of the miniaturization techniques used in the present invention is based on the space filling curve as described above. In certain cases of antenna configurations presented in the present invention, the antenna shape may also be described as a multi-level structure. Multi-level structures that reduce the physical dimensions of microstrip antennas have already been presented (PCT / ES / 00296).
[0014]
US 5798688 describes an assembly for an in-vehicle mirror of a motor vehicle having a communication system, such as a keyless entry device, GPS, navigation system or remote garage door opener. The assembly further includes a manual actuator that adjusts the placement of the reflective elements and an electromagnetic communication module that is supported on the box by the manual actuator.
[0015]
International application WO 96/29755 describes an automotive antenna system comprising an in-vehicle antenna which consists of a cellular telephone antenna and / or a radio antenna and is secured to the vehicle antenna housing by conventional means. In a preferred embodiment, the vehicle antenna housing is an in-vehicle antenna housing assembly consisting of a rearview mirror housing.
[0016]
A rearview mirror with an integrated microwave receiver is disclosed in the publication WO 00/494080, where the microwave antenna is set to receive transmissions from satellites via the front windshield of the car. The microwave antenna is preferably configured as a patch antenna including an insulating substrate in which a conductive material layer forming a conductive ground plane is set on one side.
[0017]
All of the above-mentioned documents present a combination of specific configurations of several types of small antennas in a reduced area and allow simultaneous operation by installing a multi-service antenna system required in a car. That is, a radio service, a GSM 900, a GSM 1800, and a cellular telephone that transmits and receives in the UMTS frequency band, and a multi-service antenna system of a GPS navigation system.
[0018]
Summary of the Invention
The present invention describes an integrated multi-service antenna system that includes the following components and characteristics.
[0019]
a) At least a first antenna of the antenna system comprises a conductive strip or wire, the conductive strip or wire being shaped by a space filling curve, the space filling curve being constituted by at least 200 connecting line segments And the segment forms an almost right angle with each adjacent line segment, the line segment being smaller than one hundredth of the free space operating wavelength, and the first antenna receives AM and FM or DAB radio broadcast signals. Used for.
[0020]
b) The antenna system may include miniaturized antennas for wireless cellular services such as GSM 900 (870-960 MHz), GSM 1800 (1710-1800 MHz) and UMTS (1900-2170 MHz).
[0021]
c) The antenna system may include a miniaturized antenna for GPS reception (1575 MHz).
[0022]
d) The antenna set is integrated inside a plastic or insulator cover, which is fixed on the inner surface of the transparent windproof glass of the motor vehicle.
[0023]
e) The upper end of this plastic cover is located above, side or below the windshield frame and the conductive terminal cable is connected to the ground of the motor vehicle's antenna to ground the ground conductor of the motor vehicle. Electrically connected to the metal component.
[0024]
In the present invention, one preferred embodiment for the plastic cover that encloses the multi-service antenna system is the inner rearview mirror housing, which includes the rearview mirror support and / or the mirror itself. This installation allows for optimal antenna operation, ie good impedance matching, almost omnidirectional radiation patterns in the horizontal plane to cover terrestrial communication systems (such as radio or cellular telephones), and satellite communication systems such as GPS Extensive coverage at an altitude for the case is guaranteed.
[0025]
The significant size reduction of the antenna introduced in the present invention is obtained by utilizing the space-filling shape. The space filling curve can be described as a curve that is large in terms of physical length but small in terms of contained areas. More specifically, it is defined in this specification as follows for a general space filling curve. A curve composed of at least 10 line segments that form a right angle with each adjacent line segment. Whatever the design of the space filling curve, it does not intersect with itself at any point except the start and end points (ie, the entire curve is formed as a closed curve or loop, but Some are not closed loops). The space filling curve can be placed over a flat or curved surface, but because of the angle between the line segments, the physical length of the curve can be placed in the same region (surface) as the space filling curve It is always longer than the length of any straight line. Further, in order to properly shape the structure of the small antenna according to the present invention, the line segment of the space filling curve must be shorter than 1/10 of the free space operating wavelength.
[0026]
In the present invention, at least one of the antennas somewhat described by the space filling curve is characterized by more restrictive characteristics. The curve is composed of at least 200 line segments. The line segments form a right angle with each adjacent line segment, and the line segments are shorter than one hundredth of the free-space operating dominant wavelength. A possible antenna configuration is to use the space-filling antenna as a monopole antenna, in which case the conductive arm of the monopole antenna substantially marks the space-filling curve. In addition, the antenna is provided with two conductor structures such as coaxial cables, one of which is connected to the lower chip of the multilevel structure and the other conductor is the metal structure of the car that acts as a ground counterpoise. Connect with. Of course, other antenna configurations are also available that feature a dipole antenna or loop configuration as the main characteristic space filling curve. This antenna depends on the final antenna size, as will be apparent to those skilled in the art, but is suitable for analog (AM / FM) or digital broadcast radio reception, for example. The antenna is characterized by a 20% reduction in size compared to the normal size of a conventional external quarter wave whip antenna. This property, for example, with a small antenna profile that can be printed in a low cost insulating substrate allows a simple and compact integration of the antenna structure to be incorporated into an automotive component such as an internal rearview mirror attachment. By appropriately selecting the shape of the space-filling curve, the antenna can be used in transmission and reception of at least some applications in the cellular telephone frequency band.
[0027]
In addition to the importance of reducing the antenna elements that cover radio broadcast services, another important form of integrating the antenna system into a small package or car part is that of the radiating elements that cover wireless cellular services. Reduce the size. This can be achieved, for example, by utilizing a planar inverted F antenna (PIFA). The planar inverted F antenna is formed by connecting two parallel conductive sheets, and the sheets are separated by air or any of an insulator, a magnetic body, or a magnetic insulator material, The sheets are connected via connecting strips arranged perpendicular to both sheets in the vicinity of one of the sheet corners. The antenna is provided with a coaxial cable, the coaxial cable having an outer conductor connected to the first sheet, and the second sheet is connected to the inner conductor of the coaxial cable by direct contact or capacitive coupling. Join. Although the use of PIFA antennas is known for handset wireless terminals, in the present invention the above configuration may be used to integrate in-vehicle wireless services. The main advantages are as follows. Due to its small size, low profile and characteristic radiation pattern, the PIFA antenna is fully integrated in a preferred configuration that fits into the interior rearview mirror housing or base to obtain optimal coverage for wireless networks. The radiation to the head and the body of the automobile driver can be reduced by protecting the mirror surface without affecting the appearance of the vehicle.
[0028]
Further reduction of the PIFA antenna inside the multi-service antenna system can be obtained by a preferred embodiment in which at least the edge of at least one sheet of the antenna is shaped into a space-filling curve. It is known that the resonance frequency of a PIFA antenna depends on its outer edge. By forming at least a portion of the outer edge of the PIFA antenna in the shape of a space-filling curve, the resonant frequency is reduced in the same manner as the antenna for the wireless cellular service of the preferred embodiment is reduced. The size reduction obtained by using this combined PIFA space filling configuration can be over 40% compared to a conventional planar microstrip antenna using the same material. Size reduction is directly related to weight and cost reduction for the automotive industry.
[0029]
The coverage of a satellite system such as GPS is obtained by placing a small antenna close to the surface of the housing of the antenna system associated with the car window glass. In the present invention, space filling or multi-level antenna technology is preferably utilized to reduce the size, cost and weight of the satellite antenna. In a preferred embodiment, a microstrip patch antenna with a high dielectric constant insulating substrate is utilized for the antenna, and at least a portion of the patch is shaped as a space filling curve or as a multilevel structure.
[0030]
An important advantage of the present invention is the size reduction obtained with a comprehensive antenna system that utilizes space-filling techniques. This reduction in size allows the antenna to be fully integrated inside the rearview mirror for the latest applications (radio, mobile phone and navigation) required in today and future vehicles. This integration envisages significant improvements in terms of visual and visual impact for conventional monopole antennas used in the reception and transmission of radio or cellular telephones in the automotive market.
[0031]
Another important advantage of the present invention is that the cost is reduced not only in the antenna material, but also in the assembly production of the motor vehicle. By substituting the conventional whip monopole antenna with the system according to the present invention, it eliminates the mounting operation on the production line that makes a hole in the vehicle body, and moreover, the conventional whip antenna exposed to high air pressure is solid. It is envisaged to eliminate extra mechanical parts that guarantee waterproofing and fixing. Placing the antenna system inside the rearview mirror inside the car eliminates the need for extra motion in the final assembly line. Also, weight reduction can be obtained by removing conventional heavy mechanical fixtures.
[0032]
According to the latest examples in the auto industry, the same rearview mirror can be used in several car models and even across the car family. Therefore, a further advantage of the present invention is that the integrated antenna system is standardized for those car models and families as well. The same parts can be used regardless of the type of car, ie standard car, monovolume, coupe or roofless cabriolet.
[0033]
Detailed Description of the Preferred Embodiment
The present invention describes an integrated multi-service antenna system for a vehicle that includes at least one miniaturized antenna characterized by a space-filling curve.
[0034]
FIG. 1 describes a preferred embodiment of the present invention. The antenna system is integrated inside the internal rearview mirror base support (1) and the inner rearview mirror housing (2). The system is completed and maintained closed by the mirror (3) and the mirror frame (4). In this configuration, the mirror base support (1) has the following vertical extension. Such specific mirror assemblies are shown for understanding of the invention, but do not form an essential part of the invention. As will be readily appreciated by those skilled in the art, other base support configurations may be utilized within the same scope and spirit of the present invention.
[0035]
The antenna is a space-filling antenna (5) suitable for radio broadcast signal reception, AM and FM or DAB frequency bands, and a miniaturized antenna suitable for transmission and reception of cellular telephone signals, GMS 900, GSM 1800 and UMTS frequency bands. A set (6) and a miniaturized patch antenna (7) suitable for receiving GPS signals are included. The space-filling antenna (5) features a conductive strip (9) that exhibits a space-filling curve. This space-filling curve is composed of at least 200 line segments that form a right angle at each adjacent line segment, which is shorter than 1 / 100th of the primary wavelength of free space operation. . The conductive strip (9) can be supported by any class of low loss insulator material including flexible or transparent boards. In this embodiment, one arm of the conductive strip is connected to the first conductor of the two conductor transmission line, the second conductor is connected to the metal structure of the vehicle, and the metal structure is a metal counterpoise. Acts as The space-filling shape of the antenna and its use for radio broadcast reception are part of the essence of the present invention, but the length of the space-filling curve is scaled using the prior art and in the VHF frequency band. It will be apparent to those skilled in the art that an optimal match impedance can be obtained. Depending on the scale chosen, the antenna can be adapted for either FM / AM reception or DAB / AM reception. Compared to the customary length of an external quarter-wave monopole antenna, the size of the space-filling antenna is reduced by at least about 5. That is, the final size is less than 20% of the conventional antenna. When given as a monopole antenna, this antenna maintains a radiation pattern similar to that of a conventional basic monopole antenna, i.e. a clear omnidirectional monopole antenna in the orthogonal direction of the antenna. The arrangement inside the mirror base support (1) has a wide open area, ensuring accurate reception from all directions. As with any other receiving system, the signal quality is based on spatial diversity (utilizing several similar antennas for the same signal) or polarization diversity (exciting cross-flow mode within the same antenna configuration). Improved diversity techniques can be used.
[0036]
In conjunction with the space-filling antenna (5), this example of a preferred embodiment of a multi-service antenna system includes a miniaturized cellular telephone antenna subsystem that transmits and receives cellular telephone signals, GMS 900, GSM 1800, and UMTS. The antenna (6) is characterized by a first planar conductive sheet (10) that is less than a quarter of the operating wavelength and a second parallel conductive sheet (8) that acts as a ground counterpoise. In this embodiment, the antennas share the same ground counterpoise (8), and the ground counterpoise is juxtaposed or close to the mirror. Both the conductive sheet (10) and the ground counterpoise (8) are connected via a conductive strip. The conductive sheet (10) is provided by vertical conductive pins that are coupled either by direct ohmic contact or capacitive coupling. The antenna polarization is mainly vertical, so that the signal penetrates well inside the car. A diplexer or triplexer may be coupled to the antenna and a single transmission line may be connected to the input of the diplexer or triplexer. The diplexer or triplexer described above is realized using agglomeration elements or stubs, but in any case supported by the same ground counterpoise (8). In addition, additional electronic circuitry, such as an electrochromic system or rain detector, may be included on the same board. The radiation pattern of such an antenna is similar to a conventional patch antenna, ensuring a pattern in almost all directions on a horizontal plane. However, although the antenna (6) and ground counterpoise (8) facing the front windshield glass are juxtaposed with the mirror (3), the power radiated inside the automobile is limited especially in the direction of the driver's head. This reduces the possible interaction or biological effects with the human body and at the same time reduces interference with other electronic devices.
[0037]
The antenna system is completed with a satellite antenna such as a GPS antenna (7). The GPS antenna (7) consists of two parallel conductive sheets (spaced by a high dielectric constant insulating material) that form a microstrip antenna with circular polarization. Circular polarization is obtained by a two-feeder scheme or by perturbing the outer edge of the upper conductive sheet (11). The GPS antenna (7) also includes a low noise high gain preamplifier (12). This amplifier is included on a chip (eg, series HP58509A or HP58509F) such as that presented by Agilent or Mini-Circuits. The chip is placed on a microstrip circuit alongside a microstrip GPS antenna so that the antenna and circuit share the same conductive ground plane. The main difference between a GPS system and a radio or cellular phone is that the GPS antenna determines an open wide radiation pattern in the vertical direction. It is sufficient to place this antenna in a substantially horizontal position in the mirror base support (1). Even if the antenna arrangement shows a slight inclination with respect to the horizontal, the radiation pattern of the microstrip antenna is sufficiently omnidirectional to ensure good reception from multiple satellite signals over a wide range of arrangements. .
[0038]
As will be apparent to those skilled in the art, the novelty of the antenna system invention is based on selecting a very small, low cost, flat, space-filling antenna for radio reception. The space filling antennas described above are combined with other miniaturized antennas for wireless cellular and satellite services, all of which are packed inside a small plastic or insulator housing mounted on a glass window. In this particular embodiment, the internal rearview mirror has a special advantage in the car as a position (such as wide open visibility for transmitting and receiving signals, proximity to the car control panel). It is preferably selected as the housing for the entire antenna system since it has little visual impact on the design. Nevertheless, it will be clear to the person skilled in the art that the same basic antenna system may be integrated in other automotive components, for example the rear brake lights, in which case the present invention There is no impact on the essence of novelty.
[0039]
FIG. 2 shows another similar configuration utilized within the scope of the present invention, including, for example, the following elements. Locating the wireless cellular antenna (6) around the main radio broadcast space-filling antenna (9) inside the mirror support (1), mirroring two of the wireless cellular services into a standard dual frequency band antenna Antenna configuration for the antenna system when it is located inside the housing (2) or mirror support (1) and one or more of the services are not required for a particular car model or car family For non-GPS frequency and satellite applications (e.g., iridium, global star or other satellite phone, or wireless data service) that remove at least one from the part or use conventional scale technology Redesigning the circularly polarized satellite antenna (7).
[0040]
FIG. 3 describes a preferred embodiment for a space-filling antenna (5) utilized as an AM / FM signal receiver. In this case, the conductive strip (9) marks the space filling curve according to the definition in the present invention. The conductive strip (9) can be printed, for example, using standard techniques on a low-cost thin insulating material such as glass fiber or polyester that acts as a support for the antenna. In a preferred embodiment, this configuration is provided with two conductor structures, such as coaxial cables, one of the conductors (13) connected to the conductive strip (13) of the space-filling antenna and the other The conductor (14) connects to the automobile metal structure (15) which acts as a ground counterpoise. The other side of the conductive strip (9) may be left unconnected or connected to a specific load or the same vehicle structure (15) to change its impedance matching characteristics. In short, it is only necessary to maintain the same essential space filling structure as the core of the present invention. The antenna is arranged in the rearview mirror support (1) and is parallel to the windproof glass, thus ensuring a vertically approaching direction. Since this antenna is small compared to the operating wavelength, the radiation pattern shows maximum radiation on the plane orthogonal to the antenna direction, in this case the horizontal plane. Then, an optimum coverage for receiving a terrestrial radio broadcast signal is generated.
[0041]
FIG. 4 shows another preferred embodiment in which a set of miniaturized antennas for GSM 900, GSM 1800, and UMTS are distributed over a common conductive ground counterpoise. The size and shape of the conductive sheet (10) is designed utilizing standard known techniques that ensure good impedance matching within the desired frequency band. Individual conductive sheets (10) exhibit a size that is less than a quarter wavelength of the operating frequency. This remarkable size reduction is due to the presence of a conductive strip between the conductive sheet (10) and the ground counterpoise (8). This configuration is provided by vertical conductive pins that are coupled to the conductive sheet (10) by either direct ohmic contact or capacitive coupling. The radiation pattern of the antenna is the same as that of a conventional patch antenna, and shows a main wide open lobe in a direction orthogonal to the conductive sheet (10), in this case, in the horizontal direction. Furthermore, due to the reduced size of the ground plane (8), radiation is generated in the opposite direction, guaranteeing a pattern in almost all directions. It will be apparent to those skilled in the art that the relative position of the antenna is not critical and can be changed without affecting the nature of the invention.
[0042]
As shown in FIG. 5, the previous embodiment can be improved by shaping at least a part of the outer edge of the conductive sheet (10) with a space filling curve. Since the resonance frequency of the configuration depends on the entire length of the outer side, if the outer side length is improved using the space filling outer side, the overall size of the conductive sheet (10) is reduced. Become. Other space filling curves other than those displayed in FIG. 5 can be utilized to increase the perimeter length within the same range and spirit of the present invention. An important advantage of using the space-filling perimeter is that the remaining antenna parameters (such as radiation pattern and antenna gain) remain practically the same as the resonant frequency changes. Thus, the size can be reduced (as well as cost and weight) with respect to the previously described embodiments.
[0043]
As mentioned above, other space filling curves, such as that shown in FIG. 6, may be utilized within the spirit of the present invention.
[0044]
7 to 10, several preferred embodiments for further miniaturization of the satellite antenna (7) are shown. In this case, it is preferable that the outer side of the patch featuring the microstrip antenna is shaped by a space filling curve.
[0045]
FIG. 7 shows a preferred embodiment for a GPS antenna, featuring a space-filling outer perimeter composed of 20 line segments. The shape can also be seen as a multilevel structure formed by five connected rectangles. Except for the conductive sheet (11) having the patch shape, the antenna design is still the same as the rectangular antenna of the conventional patch. The circular polarization can be obtained by a two-feeder scheme or by perturbing the outer side of the upper conductive sheet (11) of the antenna. However, the rectangular conductive sheet (11) is the same as the conventional one. Use technology. The antenna also includes a low noise, high gain preamplifier (12) and is placed on a microstrip circuit alongside the microstrip GPS antenna so that the antenna and circuit share the same conductive ground plane. The antenna is placed in a mirror base support (1) in an almost horizontal arrangement, ensuring a wide, almost hemispheric coverage for multiple satellite links.
[0046]
Another preferred embodiment is shown in FIG. In this case, a space filling scheme similar to that used in the previous embodiment is used for each of the four squares at the corners. This reduction in antenna size exceeds 50%, reducing antenna cost due to the reduction in the area of high dielectric constant insulating material that supports the microstrip antenna configuration. The radiation pattern of the antenna is held in the same basic shape as that of a conventional microstrip antenna, and the almost hemispheric receivable range is guaranteed in the upper half space.
[0047]
In FIGS. 9 and 10, another space-filling head is used to shape the outer edge of the satellite antenna conductive sheet (11). It will be apparent to those skilled in the art that techniques similar to those described above may be utilized for wireless cellular antennas within the scope of the present invention.
[0048]
In FIG. 9, the outer periphery is formed by another space filling curve. In FIG. 10, the aperture is realized in the central portion of the conductive sheet (11). The length of the aperture increases with a space filling curve that follows the same pattern as in FIG. In both cases, the antenna size decreases, but maintains circular polarization and radiation patterns.
[0049]
In FIG. 11, another preferred embodiment is shown. The antenna system is installed almost vertically inside the mirror support (1) or parallel to the glass window to minimize the thickness of the support (1). In this preferred embodiment, one space-filling antenna is characterized by a conductive strip (9) composed of at least 200 line segments. Each of these segments is almost orthogonal to adjacent segments and is shorter than one hundredth of the dominant wavelength of free space operation. This antenna is suitable for receiving radio broadcast signals such as AM and FM or DAB frequency bands. The conductive strip (9) can be supported by any class of low loss insulator material including flexible or transparent boards. Although there are fewer line segments than the previous one, the system is completed with other space-filling antennas with conductive strips (9) that draw a space-filling curve. These other space-filling antennas are designed for GSM 900, GSM 1800 and UMTS transmission and reception. In this embodiment, the first conductor of the two-conductor input transmission line is connected to each conductive strip (9), the second conductor is connected to the vehicle's conductive structure, and the conductive structure is a single conductor. Acts as a metal counterpoise with a pole antenna configuration. Although very short compared to the wavelength, these antennas exhibit a radiation pattern similar to that of a conventional basic monopole antenna, i.e. an almost omnidirectional pattern in the horizontal plane. The internal arrangement of the mirror base support (1) shows useful wide open visibility, thus ensuring accurate reception from virtually any orientation. Preferably, the same new space-filling shape disclosed in the present invention can be utilized in diversity techniques (such as polarization diversity space) with the aim of compensating for signals that fade due to a multipath propagation environment. That is clear to those skilled in the art. Due to the small size of the space-filling antenna, it can easily be used in many parts of a motor vehicle, such as a rear brake light housing mounted on the rear window, or a dark sunshade band that fits into the window on a wide range of car models. Can integrate antenna. Any of these configurations are interchangeable with respect to the preferred embodiment shown in the present invention and can share the same essentially new form.
[0050]
Another arrangement of the GPS antenna (7) is shown in FIG. Due to the important size reduction achieved by limiting the outer edge of the conductive sheet (11) within the space filling curve, an arrangement different from that shown in FIG. 1 is possible. In FIG. 12, the GPS antenna (7) is installed almost horizontally in the external rearview mirror housing (16). By being arranged at the top portion of the housing (16), there is no obstacle that hinders the vertical visibility of the antenna. If it exists on the antenna side, which is a metal part of an automobile body, even if the signal is reflected, good reception of the GPS signal is affected. The right circular polarization of the GPS antenna cancels all other signals received at the same frequency due to different polarizations. In particular, the reflected satellite signal suffers a strong polarization change and thus does not interfere with the direct incident signal polarized in a circle. Along with the antenna, a low noise preamplifier may be installed on the microstrip circuit alongside the microstrip GPS antenna so that the antenna and circuit share the same conductive ground plane.
[0051]
FIG. 13 shows another preferred embodiment utilized for AM / FM reception. In this case, the conductive strip (9) exhibits another space filling curve according to the definition of the invention. This configuration is given by two conductor structures such as coaxial cables, one of the conductors (13) connected to the conductive strip (13) of the space-filling antenna and the other conductor (14) being grounded. Connect with the metal structure (15) of the car that acts as a counterpoise. The other side of the conductive strip (9) may be left unconnected or connected to a specific load or the same vehicle structure (15) to change its impedance matching characteristics. In short, it is only necessary to maintain the same essential space filling structure as the core of the present invention. The antenna is arranged in the rearview mirror support (1) and is parallel to the windproof glass, thus ensuring a vertically approaching direction. Since this antenna is small compared to the operating wavelength, the radiation pattern shows maximum radiation on the plane orthogonal to the antenna direction, in this case the horizontal plane. Then, an optimum coverage for receiving a terrestrial radio broadcast signal is generated.
[0052]
Each of the antennas incorporated in the integrated multi-service antenna system that is the object of the present invention is individually enumerated and can be implemented by itself with the aforementioned characteristics, but this possibility is one of the antennas. It is clear that it is particularly suitable for low-class or medium-class vehicles in which only the vehicle is installed.
[0053]
While the principles of our invention have been shown and described in several preferred embodiments, it will be readily apparent to those skilled in the art that the present invention may be modified in detail without departing from the principles. It is. We claim all modifications within the spirit and scope of the appended claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an overall view of a preferred embodiment of an antenna system inside a rearview mirror. The rearview mirror consists of a base support (1) fixed on the front windshield, a space filling antenna (5) for AM / FM reception, GMS 900 (870-960 MHz), GSM 1800 (1710-1880 MHz) and UMTS Includes a miniaturized antenna set (6) for wireless cellular system phones that transmit or receive (1900-2170 MHz) signals, and a GPS antenna (7).
FIG. 2 is another preferred embodiment of the present invention. The rearview mirror base support (1) fixed on the front windshield is a space-filling antenna (5) for AM / FM reception, GMS 900 (870-960 MHz), GSM 1800 (1710-1880 MHz) and UMTS ( 1900-2170 MHz) including a miniaturized antenna set (6) for wireless cellular system telephones that transmit or receive signals, and a GPS antenna (7).
FIG. 3 is a detail of a space-filling structure antenna for reception in the AM / FM frequency band. The antenna is provided as a single pole antenna and is placed inside the rearview mirror support. The antenna is easily tuned for a DAB system by scaling in proportion to wavelength reduction.
FIG. 4 is an example of miniaturization of a miniaturized antenna set (6) for a cellular telephone system transmitting GMS 900 (870-960 MHz), GSM 1800 (1710-1880 MHz) and UMTS (1900-2170 MHz) signals. . In this configuration, the antenna is composed of two conductive sheets, the first surface (10) is shorter than a quarter of the operating wavelength, and the second surface (8) is a ground counterpoise. In this case, a separate conductive sheet (10) is utilized for the three mobile systems and the counterpoise is common to all three antennas. Both the conductive sheet (10) and the counterpoise connect via a conductive strip. Individual conductive sheets (10) are provided by independent pins.
FIG. 5 is an example of a space-filling outer edge of a conductive sheet (10) that achieves optimal miniaturization of the mobile phone antenna (6).
FIG. 6 is another example of a space-filling outer edge of a conductive sheet (10) that achieves optimal miniaturization of the mobile phone antenna (6).
FIG. 7 is an example of space filling, ie miniaturization of a satellite GPS patch antenna that utilizes multilevel antenna technology. The GPS antenna is formed by two parallel conductive sheets spaced by a high dielectric constant insulating material and forms a microstrip antenna with circular polarization. Circular polarization can be obtained by a two-feeder scheme or by perturbing the outer edge of the patch. The outer edge of the upper conductive sheet (11) is increased by limiting it to the space filling curve.
FIG. 8 is another example of downsizing of a GPS patch antenna in which the upper conductive sheet (11) is a space filling curve.
FIG. 9 is another example of miniaturization of a GPS patch antenna in which the upper conductive sheet (11) is a space filling curve.
FIG. 10 is another example of downsizing of the GPS patch antenna in which the internal gap of the upper conductive sheet (11) is a space filling curve.
FIG. 11 illustrates another preferred embodiment in which at least two space-filling antennas are supported on the same plane, where one space-filling antenna is preferably in the AM and FM or DAB frequency bands, and is suitable for radio broadcast signals. The other second space filling antenna is for receiving and transmitting and receiving in a cellular telephone frequency band such as GSM. All space-filling antennas are connected at one end to one of the wires of a two-conductor transmission line, such as a coaxial cable, while the other conductor of the transmission line is connected to a metal vehicle structure.
FIG. 12 shows another arrangement of the GPS antenna (7). The antenna is installed in a horizontal arrangement inside the external housing (16) of the external rearview mirror.
FIG. 13 is another example of a space-filling antenna based on an SZ curve for AM / FM reception. The antenna is provided as a single pole antenna and is arranged inside the rearview mirror support.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base support body, 3 ... Mirror, 4 ... Mirror frame, 5 ... Space filling antenna, 6 ... Mobile telephone antenna, 7 ... GPS antenna, 9 ... Conductivity strip.

Claims

Especially designed to be easily installed in any type of motor vehicle,
Two or more radio receiving antennas in AM, FM and / or DAB frequency bands, cellular telephone transmission receiving antennas in GSM and / or UMTS frequency bands, and satellite signal antennas, preferably satellite navigation systems such as GPS In combination with
The combination is integrated inside an inductive cover that can be installed in any type of motor vehicle,
In an integrated multi-service antenna system that is hidden as a whole,
The radio receiving antenna consists of a space-filled small antenna formed by a space-filling curve and set in at least part of a metal strip or wire that forms the arm of the antenna, this arm being at one end Connected to one of the wires of two conductor transmission lines, such as a coaxial cable, the other conductor of the transmission line is connected to a metal car structure, which metal car structure is for the whole system Acts as a ground counterpoise,
The telephone antenna comprises a small cellular telephone antenna system, each of the antennas being formed by a first planar conductive sheet that is smaller than a quarter of the operating wavelength, wherein the first planar conductive sheet is a ground counter. Parallel to the second conductive sheet acting as a poise, both sheets connect one end of the conductive strip to one end of the first conductive sheet and the other end to the round counter. Connected to the tip of the poise and connected through a conductive strip, the antenna is provided by a vertical conductive pin that is coupled either by direct ohmic contact or capacitive coupling to the first conductive sheet. ,
The satellite signal antenna consists of two parallel conductive sheets spaced by a high dielectric constant insulating material, and the conductive sheet and the insulating material are perturbed by a two-feeder scheme or on the outer edge of the patch Forming a microstrip antenna with circular polarization obtained by causing
An integrated multi-service antenna system characterized by that.

A space-filling curve is composed of at least 200 connecting line segments, which form almost right angles to individual adjacent line segments, which are more than 1 / 100th the dominant wavelength of free space operation. Characterized by shortness,
The integrated multi-service antenna system according to claim 1.

For example, a GPS satellite signal antenna is a small microstrip patch antenna characterized by an outer edge, and at least a part of the outer edge is shaped as a space-filling curve or a multi-level structure. ,
The integrated multi-service antenna system according to claim 1.

Insulator cover is attached to the corner, top or bottom of the inner surface of the front or rear window,
The integrated multi-service antenna system according to claim 1.

The insulator cover also features a warning light, a rain detector, a collision avoidance sensor, or a combination thereof,
The integrated multi-service antenna system according to claim 1.

The telephone antenna is formed by a first planar conductive sheet shorter than a quarter of the operating wavelength, the first planar conductive sheet is characterized by its outer edge, at least a portion of the outer edge being Shaped by a space-filling curve, the sheet is parallel to a second conductive sheet that acts as a ground counterpoise, both sheets leading one end of the conductive strip to one of the first conductive sheets. Connected to one end and connected to the tip of the round counterpoise through a conductive strip, the antenna can be in direct ohmic contact or capacitively coupled to the first conductive sheet Characterized by being provided by a vertical conductive pin coupled by any of the
The integrated multi-service antenna system according to claim 1.

At least one telephone antenna consists of a space-filled small antenna formed by a space-filling curve and set in at least a part of a metal strip or wire that forms the arm of the antenna, this arm at one end Connected to one of the wires of two conductor transmission lines, such as coaxial cables, etc., the other conductor of the transmission line is connected to a metal automobile structure, which metal automobile structure is for the whole system It acts as a ground counterpoise of
The integrated multi-service antenna system according to claim 1.

The cover is provided for an internal or external rearview mirror,
The integrated multi-service antenna system according to claim 1.