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Die
Erfindung betrifft eine Fahrzeugantennenscheibe gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Eine
Fahrzeugantennenscheibe dieses Typs ist aus der
EP 0 760 537 A2 bekannt.
Im Falle der bekannten Fahrzeugantennenscheibe, die aus einer einzigen
Scheibe aus Verbundglas besteht, wird die Metalleinfassung durch
die Fahrzeugkarosserie gebildet. In der Mitte der Scheibe ist ein
leitfähiges
Feld angeordnet, das aus einer transparenten Sonnenschutzbeschichtung
ausgebildet ist. Das leitfähige Feld
umschließt
mit der Fahrzeugkarosserie einen länglichen, insbesondere rechteckigen
(trapezförmigen)
oder umgekehrt U-förmigen dielektrischen Schlitz.
Die metallene Fahrzeugkarosserie und nötigenfalls grenznahe virtuelle
Erdleiter auf der einen Seite und das leitfähige Feld auf der anderen Seite bilden
die entscheidenden Bauteile der HF-leitenden Rahmen einer oder mehrerer
Schlitzantennen für den
UKW-Bereich (30–300
MHz), den normalen Frequenzbereich für den Radio-(FM-) und Fernsehempfang.
Der HF-leitende Rahmen umschließt
in jedem Fall den dielektrischen abstrahlenden Bereich jeder Schlitzantenne.
Bei den Schlitzantennen der bekannten Fahrzeugantennenscheibe begrenzen
Abschlussleiter die abstrahlenden Bereiche dieser Antennen an ihren
Enden in Längsrichtung
und definieren dadurch die effektive Länge der Schlitzantennen. Die
Abschlussleiter werden entweder durch die metallene Fahrzeugkarosserie
selbst oder durch separate Leiter gebildet, die sich über den
dielektrischen Schlitz erstrecken, beispielsweise durch Heizfeld- oder
Antennenverbindungsleitungen. Jede Schlitzantennen weist einen Anschlussbereich
auf, in dem der Erdleiter und der Signalleiter einer unsymmetrischen Verbindungsleitung,
insbesondere eines Koaxialkabels, an quer zur Längserstreckung der abstrahlenden
Bereiche nebeneinander liegenden Anschlusspunkten mit den beiden
gegenüberliegenden
Kantenleitern der Schlitzantennen verbunden sind. Die Koaxialkabel
sind in jedem Fall auf eine Weise über ihren Erdleiter HF-leitend
mit der Fahrzeugkarosserie oder den grenznahen virtuellen Erdleitern
und über
ihren Signalleiter mit dem leitfähigen
Feld verbunden, bei der bei sämtlichen
Schlitzantennen der bekannten Fahrzeugantennenscheibe der Erdleiter
durch die metallene Fahrzeugkarosserie oder die grenznahen virtuellen
Erdleiter und der Signalleiter durch das leitfähige Feld gebildet werden.
Die Verbindungsleitungen verbinden die Schlitzantennen mit einer
Sende- oder Empfangsvorrichtung, insbesondere einem Radio- oder
Fernsehempfänger,
die bzw. der in einem geeigneten Teil des Fahrzeugs angeordnet ist.
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Die
bekannte Fahrzeugantennenscheibe hat sich als effektiv für den Breitband-
und Mehrwegempfang elektromagnetischer Wellen über einen breiten Frequenzbereich
erwiesen. Ein Nachteil ist jedoch, dass die Schlitzantennen einander
unter Last beeinträchtigen
können.
Die Anordnung mehrerer Verbindungsleiter quer zum Schlitz führt zu einer
effektiven Verkürzung
(Beendigung) einer Schlitzantenne durch den Verbindungsleiter der
anderen und verringert unerwünscht
die verfügbare
Empfangsleistung und die maximale Länge der einzelnen Schlitzantennen.
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Eine
weitere Fahrzeugantennenscheibe mit einer oder zwei Schlitzantennen
für den
Fernsehempfang ist aus der
JP-A
59-196 606 bekannt. Auch hier wird die Metalleinfassung
durch die Fahrzeugkarosserie gebildet, während das von der Metalleinfassung
beabstandete leitfähige
Feld von mindestens einer U-förmigen
Metallplatte gebildet wird, und nötigenfalls ist auch ein Heizfeld
in der Mitte der Scheibe vorgesehen. Das Ende jedes Schenkels des
U der U-förmigen
Metallplatte weist einen zur Fahrzeugkarosserie gebogenen Abschnitt
auf, und die U-förmige Metallplatte
ist so angeordnet, dass sie zu sammen mit der Fahrzeugkarosserie
den HF-leitenden Rahmen einer Schlitzantenne bildet, deren abstrahlender Bereich
die Form eines auf der Seite liegenden U annimmt. Sind zwei Schlitzantennen
vorgesehen, sind diese in einem Abstand zueinander auf der linken und
rechten Seite der Fahrzeugantennenscheibe angeordnet. Die möglichen
Anwendungen der bekannten Antennenanordnung sind begrenzt. Normalerweise
ist auf Fahrzeugscheiben nicht ausreichend Platz zur Unterbringung
der erforderlichen Antennenstrukturen vorhanden.
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Fahrzeugantennenscheiben
mit einer oder mehreren Schlitzantennen für verschiedene Frequenzbereiche
sind in einer großen
Anzahl von weiteren Veröffentlichungen
zu finden, beispielsweise in der
DE 37 14 979 A1 , der
US 5 831 580 , der
US 5 739 794 , der
US 5 610 618 , der
WO 99-66587 A1 , der
EP 1 076 375 A2 ,
der
EP 0 899 811 A2 ,
der
EP 0 897 198 A2 und
der
EP 0 332 898 A1 .
Im theoretischen Idealfall sind Schlitzantennen aus schmalen dielektrischen
Schlitzen in einem sich unendlich erstreckenden leitfähigen Feld
ausgebildet. In jedem Fall sind sie über den Schlitz auf beiden
Seiten an gegenüberliegenden
Punkten an ihren Kanten angeschlossen, meist in der Mitte des Schlitzes.
Da Schlitzantennen asymmetrische Antennen sind, sind sie mittels
unsymmetrischer Verbindungsleitungen angeschlossen, insbesondere
mittels eines Koaxialkabels.
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Neben
den vorstehend erwähnten
Veröffentlichungen,
die teilweise Mehrwegempfangsanwendungen betreffen, existiert ebenso
eine große
Anzahl an Veröffentlichungen
zu Mehrwegantennen im Allgemeinen. Die
EP 0 866 514 B1 sollte als
nur ein Beispiel zur Erläuterung
der technischen Prinzipien von Mehrwegantennen im UKW-Bereich erwähnt werden.
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Um
gut zu funktionieren, benötigen
Schlitzantennen ein so ausgedehntes leitfähiges Feld wie möglich um
den dielektrischen, schlitzartigen, abstrahlenden Bereich, der als
Antenne verwendet wird. Ihre optimale geometrische Länge ist
ca. die Hälfte
der mittleren Wellenlänge
des relevanten Frequenzbereichs multipliziert mit dem dielektrischen Verkürzungsfaktor
des in dem dielektrischen Schlitz vorhandenen dielektrischen Mediums.
Bei Glasscheiben, bei denen der Verkürzungsfaktor abhängig von
der Dicke der Scheibe ca. 0,6–0,7
beträgt,
erfordern Schlitzantennen für
den UKW-Bereich (30–300 MHz)
Schlitzlängen
von typischerweise zwischen ca. 30 cm and 3 m. Diese Schlitzlänge kann
bei normalen Fahrzeugscheiben mit Breiten von typischerweise 1–1,5 m und
Höhen von
typischerweise ca. 0,50–1 m
im Allgemeinen erreicht werden.
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Eine
Doppelschlitzantennenstruktur für
den Mobiltelefonempfang, die aus zwei nebeneinander angeordneten
rechteckigen Leiterstrukturen mit unterschiedlicher Breite und identischer
Länge besteht, ist
in der
EP 0 643 437 B1 erwähnt. Die
Doppelschlitzantenne, die für
den Empfang im Bereich von ca. 860 MHz ausgelegt ist, weist nur
eine einzige Verbindungsleitung auf, deren Erdleiter mit dem unteren Kantenleiter
des unteren Leiterrechtecks und deren Signalleiter mit den übrigen horizontalen
Kantenleitern verbunden ist. Eine Anordnung dieser Art ist für einen
Mehrweg- oder Mehrfachempfang im UKW-Bereich nicht geeignet.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeugantennenscheibe des
Eingangs erwähnten
Typs zu spezifizieren, die eine bessere Nutzung des begrenzten Raums
zwischen dem leitfähigen
Feld und der Begrenzung der Scheibe (der Metalleinfassung) für einen
Mehrweg- und/oder Mehrbereichsempfang im UKW-Bereich (30–300 MHz)
mit Hilfe von Schlitzantennen ermöglicht. Die Erfindung soll überdies weitere
Antennensysteme für
höhere
Frequenzbereiche bis in den Gigahertzbereich, aber auch die Unterbringung
von AM-Antennen
oder anderen sich zweidimensional erstreckenden metallischen Strukturen ohne
eine wesentliche Störung
der Funktion der Schlitzantennen ermöglichen. Die Schlitzantennen sollten
das Potential haben, weitgehend voneinander entkoppelt zu werden,
und so insbesondere für
Mehrweganwendungen gut geeignet sein.
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Erfindungsgemäß sind mindestens
zwei der Schlitzantennen über
zumindest einen Teil ihrer Länge
parallel nebeneinander angeordnet. Vorzugsweise überlappen ihre abstrahlenden
Bereiche einander in der Projektion auf der Ebene der Scheibe nicht.
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Überraschender
Weise können
erfindungsgemäß mehrere
Schlitzantennen mit großer
Länge in Bezug
aufeinander weitgehend entkoppelt parallel nebeneinander in einem
schmalen Schlitz auf einer Fahrzeugantennenscheibe mit normalen
Abmessungen im Meterbereich angeordnet werden, wobei der Schlitz
zwischen einem in der Mitte der Scheibe angeordneten leitfähigen Feld
und der Fahrzeugkarosserie oder einer anderen Metalleinfassung angeordnet
ist. Die erfindungsgemäße Anordnung
beruht auf dem Prinzip, dass für
jede der Schlitzantennen eine separate HF-Schaltung mit ihrem eigenen
Anschlussbereich vorgesehen ist, wobei bei einer Anordnung sämtlicher
Schlitzantennen auf einer Ebene sämtliche HF-Schaltungen nebeneinander
angeordnet sind und einander nicht überlappen. Es liegt im Rahmen
der Erfindung, zumindest eine der Schlitzantennen in einer anderen
Ebene als eine andere Schlitzantenne anzuordnen. In diesem Fall
ist es auch möglich,
die Schlitzantennen mit ihren HF-Schaltungen
so zu konfigurieren, dass ihre abstrahlenden Bereiche übereinander
angeordnet sind, so dass sie einander in der Projektion auf der
Ebene der Scheibe teilweise oder sogar vollständig überlappen.
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Vorzugsweise
sind die Anschlussbereiche der Schlitzantennen entlang der Länge des
Schlitzes in Abständen
zueinander angeordnet. Je größer der Abstand,
desto mehr unterscheiden sich die jeweiligen Empfangssignale mit
der Zeit voneinander, wenn sich das Fahrzeug bewegt und je besser
die Mehrwegeignung der Antennen ist. Ein großer Abstand zwischen den Anschlussbereichen
der beiden Schlitzantennen ist insbesondere dann vorzuziehen, wenn sich
die geometrischen Formen der abstrahlenden Bereiche der Schlitzantennen
und ihre Positionen auf den Fahrzeugantennenscheiben nur geringfügig voneinander
unterscheiden.
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Ebenso
ist es vorzuziehen, wenn die abstrahlenden Bereiche der Schlitzantennen
unterschiedliche geometrische Formen aufweisen. In diesem Zusammenhang
werden die geometrischen Formen als unterschiedlich beschrieben,
wenn sie einander in einem geometrischen Sinn nicht ähnlich sind.
Dies ist beispielsweise der Fall, wenn einer L-förmig und der andere U-förmig oder
einer L-förmig mit
dem Schnittpunkt der Schenkel in der oberen linken Ecke der Scheibe
und der andere L-förmig
mit dem Schnittpunkt der Schenkel in der oberen rechten Ecke der
Scheibe ist. Hierbei sind die unterschiedlichen angestrebten Empfangsqualitäten das
Ergebnis der Unterschiede der Geometrien der abstrahlenden Bereiche
der Schlitzantennen. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn die
Anschlussbereiche der Schlitzantennen nebeneinander liegen, um den
Verbindungsaufwand zu begrenzen.
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Für einen
Mehrbereichsempfang ist eine Konstruktion besonders geeignet, bei
der die abstrahlenden Bereiche der Schlitzantennen unterschiedliche
Längen
aufweisen.
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Im
Rahmen der Erfindung kann der HF-leitende Rahmen mindestens einer
der Schlitzantennen mindestens ein festes oder umschaltbares, kapazitives,
induktives oder ohmisches Unterbrecherelement umfassen. Dies bedeutet,
dass seine ansonsten kontinuierliche Leiterstruktur an mindestens
einer Stelle am Rahmen unterbrochen ist und die benachbarten Leiterenden
durch einen kapazitiven, einen induktiven oder einen ohmischen Widerstand
HF-leitend miteinander verbunden sind. Dies gestattet einen Impedanzabgleich
und ermöglicht
eine freiere Konstruktion der Leiterstrukturen in der Nachbarschaft
elektrischer Anordnungen, wie beispielsweise Heizgittern oder heizbaren
Beschichtungen, zum Ermöglichen
einer Vermeidung unerwünschter
Gleichströme.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Unterbrechung beispielsweise
durch die Verwendung eines elektronischen oder elektromechanischen
Relais umschaltbar zu gestalten. Dadurch ist es möglich, die Antennencharakteristika
zu verändern
oder die Kantenleiter einer Schlitzantenne bei Vorhandensein eines
Heizfelds galvanisch von dem benachbarten Heizfeld zu trennen.
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Bei
einer besonders leicht zu fertigenden Ausführungsform der Erfindung ist
mindestens einer der Kantenleiter der Schlitzantennen so aus der
Metalleinfassung oder dem leitfähigen
Feld ausgebildet, dass auf einen separaten Kantenleiter in der Nähe der Metalleinfassung
und/oder in der Nähe
des leitfähigen
Felds verzichtet werden kann.
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Es
ist jedoch normalerweise vorteilhafter für die Antennenfunktion, wenn
mindestens einer der Kantenleiter der Schlitzantennen als parallel
zu der Metalleinfassung oder dem leitfähigen Feld und neben dieser
bzw. diesem angeordneter separater Erdkantenleiter oder Signalkantenleiter
auf bzw. in der Fahrzeugantennenscheibe angeord net ist. Ist an der Grenze
der Scheibe in der Nähe
der Metalleinfassung ein separater Erdkantenleiter vorgesehen, sind die
Schlitzantennen beim Einpassen der Fahrzeugantennenscheibe in die
Karosserie funktional unabhängiger
von Abmaßen.
Separate Leiter sind Leiter, die zusätzlich zu der Metalleinfassung
oder dem leitfähigen
Feld auf bzw. in die Fahrzeugantennenscheibe gepasst, beispielsweise
aufgedruckt oder aufgebrannt oder anderweitig auf eine Glasoberfläche aufgebracht
werden können
und normalerweise galvanisch von diesen getrennt sind. Hierbei kann
im Rahmen der Erfindung dafür
gesorgt werden, dass der separate Erdkantenleiter eine galvanische
Verbindung zu der Metalleinfassung aufweist, um eine gute Erdverbindung
herzustellen. Das Vorsehen eines separaten Signalkantenleiters neben
dem leitfähigen Feld
ist insbesondere bei leitfähigen
Feldern mit einer geringen Leitfähigkeit
oder zum Vermeiden eines galvanischen Kontakts praktisch, wenn das
leitfähige Feld
von einem Heizgitter oder einer anderen, elektrisch versorgten Anordnung
gebildet wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die HF-leitenden Rahmen mindestens einer der Schlitzantennen,
vorzugsweise jedoch sämtlicher Schlitzantennen,
vollständig
aus separaten Leiterstrukturen gefertigt, die in einer „Schlitz-in-Schlitz-Anordnung" auf bzw. in die
Fahrzeugantennenscheibe gepasst sind. In diesem Fall sind die HF-Schaltungen
(die HF-leitenden Rahmen) der einzelnen Schlitzantennen zur Schaffung
guter Mehrwegeigenschaften besonders gut voneinander getrennt.
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In
dem Bereich, in dem sie parallel und nebeneinander verlaufen, sind
die Schlitzantennen gewöhnlich
sehr nahe beieinander angeordnet, so dass die nebeneinander liegenden
Kantenleiter HF-leitend miteinander
gekoppelt sind. Bei einer besonderen Ausfüh rungsform der Erfindung sind
die abstrahlenden Bereiche von zwei Schlitzantennen so nebeneinander
angeordnet, dass die beiden Schlitzantennen zumindest teilweise
einen gemeinsamen Kantenleiter teilen. Dies ermöglicht eine besonders gute
Ausnutzung des für
die Schlitzantennen verfügbaren Raums.
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Die
erfindungsgemäße Fahrzeugantennenscheibe
kann insbesondere durch Anordnen einer zusätzlichen Monopol- oder Dipolantenne
im Anschlussbereich einer der Schlitzantennen und vorzugsweise in
ihrem abstrahlenden Bereich in eine Breitbandantennenscheibe umgewandelt
werden. Eine Antenne dieses Typs, die vorzugsweise eine lineare
Struktur aufweist und für
die keine separate Verbindungsleitung vorgesehen sein muss, ist
zum Empfang in Frequenzbereichen über dem UKW-Band, insbesondere
im Gigahertzbereich, geeignet.
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Es
hat sich als besonders effizient herausgestellt, wenn in der zusätzlichen
Antenne für
einen höheren
Frequenzbereich mindestens ein Monopol mit mindestens einem zugeordneten
virtuellen Erdleiter enthalten ist, wobei der virtuelle Erdleiter
HF-leitend mit dem Erdkantenleiter der zugeordneten Schlitzantenne
und der Monopol mit ihrem Signalkantenleiter verbunden ist.
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Alternativ
oder zusätzlich
ist es möglich,
zusätzliche
Antennen für
höhere
Frequenzen in die Verbindungsvorrichtung zu integrieren, insbesondere
in flache Verbindungskabel oder andere Arten von Verbindungselementen.
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Die
Antennensignale können
an unterschiedlichen Stellen verarbeitet und verstärkt werden.
Eine besondere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist durch den Umstand gekennzeichnet,
dass ein Impedanztransformator und/oder ein Antennenverstärker im
Anschlussbereich mindestens einer der Schlitzantennen angeordnet
ist.
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Eine
Anordnung dieser Art kann als Unterbrechungselement zwischen der
Antenne und der Zufuhrleitung fungieren und ist aufgrund ihrer Nähe zur Antenne
zur Verbesserung des Signals geeignet. Es sollte nur Sorge dafür getragen
werden, sicherzustellen, dass der Impedanztransformator und/oder Antennenverstärker ausreichend
schmal ist, damit er die Schlitzantennen nicht effektiv verkürzt.
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Ferner
kann mindestens eine sich zweidimensional (im Allgemeinen sogar
dreidimensional) erstreckende metallische Struktur vorgesehen sein, die
in einem ausreichenden Abstand zu ihrem Signalkantenleiter ins Innere
des Schlitzes und insbesondere ins Innere des abstrahlenden Bereichs
einer Schlitzantenne einzupassen ist. Hierbei kann es sich beispielsweise
um eine Spiegelbasis, einen Sensor, einen Kanalwähler, eine Signallampe, eine
Abschirmstruktur für
eine externe Mobiltelefonantenne, eine GPS-Antenne oder dergleichen
handeln. Der Abstand zwischen der Metallstruktur und dem Signalkantenleiter
der Schlitzantenne(n) muss so eingestellt sein, dass eine minimale
Schlitzbreite aufrechterhalten wird, um eine unerwünschte effektive
Verkürzung
der Schlitzantenne durch die in ihr angeordnete Metallstruktur zu
verhindern.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform der
Erfindung weist mindestens eine der Verbindungsleitungen eine auf
bzw. in der Fahrzeugantennenscheibe angeordnete Verlängerung
in Form eines HF-Leiters,
insbesondere eines Pseudo-Koaxialkabels auf. Als pseudokoaxiale
Struktur sind insbesondere eine koplanare Struktur mit einem Erdleiter
und einem Signalleiter auf einer Ebene oder eine tri-planare Struktur
mit einem auf beiden Seiten von Erdleitern begleiteten Signalleiter
besonders geeignet. Dies ermöglicht
eine Bündelung
der externen Verbindungsleitungen an einem Punkt der Fahrzeugantennenscheibe,
während
die Anschlussbereiche der einzelnen Schlitzantennen für Mehrweganwendungen vorteilhafter
Weise nach wie vor auseinander gehalten werden. Hierbei wird generell
dafür gesorgt,
dass der Erdleiter des HF-Leiters zumindest teilweise mit dem Erdkantenleiter
einer der Schlitzantennen identisch ist. Zu diesem Zweck ist der
Erdkantenleiter vorzugsweise breiter ausgelegt, und der Signalleiter
des HF-Leiters verläuft
bis zum effektiven Anschlussbereich der betreffenden Schlitzantenne
parallel neben dem erweiterten Erdleiter des HF-Leiters.
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Die
erfindungsgemäße Fahrzeugantennenscheibe
kann selbstverständlich
einen Teil einer Mehrwegantennenanordnung bilden, die weitere UKW-Antennen
enthält,
wobei die weiteren UKW-Antennen auf bzw. in andere Fahrzeugscheiben
gepasst sein oder sich an anderen Stellen im Fahrzeug befinden können.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist neben der Möglichkeit der Verwendung für Mehrweganwendungen,
dass ein und die selbe Fahrzeugantennenscheibe gegebenenfalls für Länder verwendet
werden kann, in denen unterschiedliche Frequenzbereiche oder Polarisierungen
für den
Radio- oder Fernsehempfang gelten, beispielsweise einerseits Japan und
andererseits die USA. Alles, was erforderlich ist, ist, dafür Sorge
zu tragen, dass Schlitzantennen in verschiedenen Längen, von
denen eine in einem Land und die andere in dem anderen Land verwendet wird,
parallel zueinander in die Fahrzeugantennenscheibe eingepasst werden.
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Sämtliche
vorstehenden Erläuterungen
betreffen Empfangsantennen. Es muss nicht gesondert darauf hingewiesen
werden, dass die Erfindung auch auf Sendeantennen angewendet werden
kann.
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Die
Erfindung wird nachstehend mit Hilfe schematischer Zeichnungen genauer
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
mit zwei separaten Schlitzantennen,
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2 eine
zweite Ausführungsform
mit zwei Schlitzantennen, die unmittelbar nebeneinander liegen,
und zusätzlichen
Antennen für
höhere
Frequenzen in den Anschlussbereichen der Schlitzantennen,
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3 eine
dritte Ausführungsform
mit einer sich zweidimensional erstreckenden Metallstruktur, die
in einer der Schlitzantennen angeordnet ist,
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4 eine
vierte Ausführungsform,
die der dritten ähnelt,
jedoch mit seitlich angeordneten Anschlussbereichen,
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5 eine
fünfte
Ausführungsform
mit kapazitiven Unterbrechungselementen in den HF-leitenden Rahmen
der Schlitzantennen,
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6 eine
sechste Ausführungsform,
bei der die Schlitzantennen unterschiedliche geometrische Formen
aufweisen und nur über
einen Teil ihrer Länge
parallel nebeneinander verlaufen,
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7 eine
siebte Ausführungsform
mit einer an ein aufgeteiltes Heizgitter angepassten Schlitzantennenkonfiguration,
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8 eine
achte Ausführungsform,
bei der ein Impedanztransformator und/oder Antennenverstärker in
jedem Anschlussbereich der Schlitzantennen auf der Fahrzeugantennenscheibe
vorgesehen ist,
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9 eine
neunte Ausführungsform
mit vier Schlitzantennen, die um ein Heizgitter angeordnet sind,
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10 eine
zehnte Ausführungsform
mit drei Schlitzantennen und einer Sonnenschutzbeschichtung, die
sich als leitfähiges
Feld zur unteren Grenze der Scheibe erstreckt,
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11 eine
elfte Ausführungsform
als Variante der zehnten Ausführungsform
mit nebeneinander liegenden Verbindungsleitungen im Bereich des oberen
mittleren Abschnitts der Scheibe und pseudo-koaxialen Kabelverlängerungen
auf der Fahrzeugantennenscheibe,
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12 eine
zwölfte
Ausführungsform
mit zwei Schlitzantennen und einem mittleren leitfähigen Feld,
das von einer Sonnenschutzbeschichtung auf bzw. in einer Fahrzeugantennenscheibe
gebildet wird, und
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13 eine
dreizehnte Ausführungsform
mit zwei Schlitzantennen und einem als AM-Antenne verwendbaren,
auf allen Seiten von der Metalleinfassung beabstandeten, leitfähigen Feld.
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Sämtliche
Figuren sind schematische Darstellungen und dürfen nicht als maßstabsgetreu
angesehen werden. Sie dienen der Veranschaulichung des der Erfindung
zugrundeliegenden Prinzips. Fachleute werden die Leiterstruktur
selbstverständlich
den entsprechenden spezifischen Erfordernissen entsprechend an die
tatsächliche
Geometrie und die tatsächlichen
Abmessungen der Scheibe anpassen und die Antennenanordnung innerhalb
des Rahmens der Erfindung auf die übliche Weise optimieren.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
der Erfindung. Erkennbar ist die durch eine Schraffur angezeigte
Metalleinfassung 1, normalerweise die Fahrzeugkarosserie,
die eine polygonale Öffnung aufweist,
die hier der Einfachheit halber als Rechteck dargestellt ist und
in der eine Fahrzeugantennenscheibe angeordnet ist. Die Scheibe
selbst ist nicht dargestellt. Stattdessen sind nur die für Antennenfunktion
wesentlichen Leiterstrukturen in der Projektion auf die Ebene der
Zeichnung (auf die Ebene der Scheibe) gezeigt.
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Die
Fahrzeugantennenscheibe kann insbesondere aus einer einzigen Scheibe
aus Sicherheitsglas oder aus Glas aus mehreren Scheiben, insbesondere
Sicherheitsverbundglas, gefertigt sein. Die Leiterstrukturen können vollständig auf
einer einzigen Ebene oder auf verschiedenen Ebenen angeordnet sein.
Es sind keine Komponenten der Scheibe, die nicht oder nicht wesentlich
zur Antennenfunktion beitragen, wie Schichterzeugungsfolien, nicht
leitende Beschichtungen, wie lichtundurchlässige Streifen aus durch das
Siebdruckverfahren aufgebrannter Glasur, durch die die Leiterstrukturen
ganz oder teilweise optisch verborgen werden, Montageklebstoffe, Rahmenbauteile
(beispielsweise Dichtungsprofile) und dergleichen, gezeigt. Statt
aus der metallenen Fahrzeugkarosserie kann die Metalleinfassung 1 bei Fensteröffnungen
in einer Kunststoffkarosserie oder bei rahmenlosen oder nur teilweise
eingerahmten Fensterscheiben auch aus einem geerdeten Rahmen oder
flachen oder gitterförmigen
Leitern ausgebildet sein.
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In
der Mitte der Scheibe ist ein Heizgitter dargestellt, das aus einer
Anzahl von parallelen, horizontalen Heizleitern und zwei vertikalen
Busstreifen an den Grenzen besteht und ein leitfähiges Feld 2 bildet. Um
tatsächlich
zu veranlassen, dass es als Feld fungiert, das für sämtliche Richtungen der Wellenpolarisation
HF-leitfähig
ist, sind auf die bekannte Weise eine ausreichende Anzahl an vertikalen
Leitern vorgesehen, die quer zu den Heizleitern verlaufen und in einem
ausreichenden Abstand angeordnet sind. Die Anordnung der dargestellten
Leiter ist rein schematisch. Sie kann auf die bekannte Weise auf
viele Arten variiert werden, solange die Anordnung derart ist, dass
das Heizgitter in sämtlichen
Polarisierungsrichtungen als metallisches (HF-leitendes) Feld für Wellen
im UKW-Bereich fungiert. Im Rahmen der Erfindung kann statt eines
Heizgitters mit sich kreuzenden Leitern auch eine andere Leiteranordnung,
beispielsweise eine leitende Gitternetz- oder Netzstruktur oder
eine sich zweidimensional erstreckende leitfähige Schicht, als das leitfähige Feld 2 vorgesehen
sein. Das Heizgitter kann entsprechend den Erfordernissen entweder
separat oder gemeinsam mit einer oder mehrerer der Antennen der
erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe
angeschlossen werden.
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Das
mit den zusätzlichen
vertikalen Leitern versehene Heizfeld als leitfähiges Feld 2 und die
Metalleinfassung 1 umschließen einen dielektrischen Schlitz 3 in
Form eines geschlossenen, rechteckigen Rings. Um sicherzustellen,
dass die im Folgenden genauer erläuterten Schlitzantennen und
ihre abstrahlenden Bereiche 4, 5 einwandfrei funktionieren, ist
es wesentlich, dass sich das leitfähige Feld 2 so weit
wie möglich
erstreckt und dass die Breite des Schlitzes 3 nicht zu
groß wird.
Das leitfähige
Feld 2 wird für
sämtliche
Schlitzantennen der erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe
als Gegenfläche zur
Metalleinfassung 1 benötigt.
Dies bedeutet, dass sein Abstand zu den einzelnen Schlitzantennen
nicht zu groß sein
darf. Das Gleiche gilt für
den Abstand zwischen den Schlitzantennen und der Metalleinfassung 1.
Die Breite des Schlitzes 3 sollte insbesondere deutlich
geringer als ein Fünftel
der mittleren Wellenlänge
(multipliziert mit dem dielektrischen Verkürzungsfaktor von Glas von ca.
0,6–0,7)
des relevanten Frequenzbereichs sein. Es liegt im Bereich der Erfindung,
wenn das leitfähige
Feld 2 nicht durchgehend von der Metalleinfassung 1 beabstandet
ist, sondern sich im Bereich einer oder mehrerer Seiten der Fahrzeugantennenscheibe
bis zur Grenze der Scheibe erstreckt, dadurch mit der Metalleinfassung 1 HF-gekoppelt
ist und daher den Schlitz 3 effektiv abschließt. Die
Erfindung umfasst dementsprechend auch Anordnungen mit einem rechteckigen,
L-förmigen
oder anders geformten Schlitz 3, wobei jedoch die Breite
des Schlitzes 3 stets deutlich geringer als seine Länge ist.
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In
der oberen Hälfte
des Schlitzes 3 sind zwei Schlitzantennen angeordnet, die
dielektrische abstrahlende Bereiche 4, 5 besitzen,
die von HF-leitenden Rahmen umgeben (umschlossen) sind. Die abstrahlenden
Bereiche 4, 5 der beiden Schlitzantennen sind
geometrisch jeweils wie ein umgedrehtes U geformt, wobei der abstrahlende
Bereich 4 einer Schlitzantenne innerhalb der Schenkel und
der Basis des U des abstrahlenden Bereichs 5 der anderen Schlitzantenne
angeordnet ist. Die innere Schlitzantenne enthält eine rahmenartige, durchgehende Struktur
aus linearen Leitern, nämlich
einem Erdkantenleiter 6 in Form eines umgedrehten U, das
in etwa durch die Mitte des Schlitzes 3 verläuft, und
einem Signalkantenleiter 8 in Form eines umgedrehten U,
das neben dem Heizgitter verläuft,
und zwei horizontalen Abschlussleitern 10, die in etwa
durch die vertikale Mitte der Scheibe verlaufen. Die Leiterstruktur
der äußeren Schlitzantenne
enthält
einen Erdkantenleiter 7 in Form eines umgedrehten U, der
in der Nähe der
Metalleinfassung 1 angeordnet ist, einen Signalkantenleiter 9 in
Form eines umgedrehten U, das in etwa durch die Mitte des Schlitzes 3 verläuft, und zwei
horizontale Abschlussleiter 11, die in etwa durch die vertikale
Mitte der Scheibe verlaufen und mit den Abschlussleitern 10 der
inneren Schlitzantenne fluchten. Der Signalkantenleiter 9 der äußeren Schlitzantenne
und der Erdkantenleiter 6 der inneren Schlitzantenne verlaufen über ihre
gesamte Länge
auf eine Weise parallel und nebeneinander, durch die sie HF-leitend
miteinander gekoppelt sind. Mit dem Ausdruck „Kantenleiter" sind die Teile des
Leiters gemeint, die an ihren Längsseiten
an die abstrahlenden Bereiche 4, 5 der Schlitzantennen
angrenzen. Der Erdkantenleiter 6, 7 ist der Kantenleiter,
mit dem der Erdleiter 19, 22 der später beschriebenen
Verbindungsleitung 18, 21 verbunden ist. Entsprechend
repräsentiert
der Signalkantenleiter 8, 9 den mit dem Signal leiter 19, 22 der
Verbindungsleitung 18, 21 zu verbindenden Kantenleiter.
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Die
Breite der abstrahlenden Bereiche 4, 5 der Schlitzantennen
ist an keinem Punkt je geringer als das Minimum von ca. 1 cm, das
für eine
fehlerfreie Funktion als Schlitzantenne im UKW-Bereich erforderlich
ist. Bei dem dargestellten Beispiel weisen die abstrahlenden Bereiche 4, 5 der
beiden Schlitzantennen in etwa die gleiche Breite auf. Sie könnten bei
Berücksichtigung
der vorstehend erwähnten
Mindestbreite jedoch auch unterschiedliche Breiten aufweisen. Auf
der Oberseite wird die Breite der abstrahlenden Bereiche 4, 5 durch
die spezifizierte Breite des Schlitzes 3 begrenzt. Die
Breite der abstrahlenden Bereiche 4, 5 der Schlitzantennen
beeinflusst die Bandbreite des empfangbaren Frequenzbereichs. Nimmt
die Breite der Schlitzantenne zu, geschieht das Gleiche mit der
Bandbreite.
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Die
Länge der
abstrahlenden Bereiche 4, 5 der Schlitzantennen
wird von der Position der Abschlussleiter 10, 11 bestimmt.
Diese können
von Leitern gebildet werden, die für diesen Zweck gesondert vorgesehen
sind, oder die (hier nicht dargestellten) Verbindungsleiter des
Heizgitters können
ebenfalls als Abschlussleiter 10, 11 für die Schlitzantennen
fungieren, wenn sie in der Nähe
der Scheibe über
den Schlitz verlaufen. Für
einen guten Empfang im UKW-Bereich sollte die Länge der abstrahlenden Bereiche 4, 5 der
Schlitzantennen in jedem Fall in der Nähe der Hälfte der mittleren Wellenlänge (multipliziert
mit dem dielektrischen Verkürzungsfaktor
von Glas) des relevanten Frequenzbereichs liegen. Die Erfindung
ermöglicht
dies durch den derartigen parallelen Verlauf von zwei Schlitzantennen über zumindest
einen Teil ihrer Länge,
dass selbst dann, wenn der zwischen dem Heizgitter als leitfähiges Feld 2 mit Verbindungen
in etwa in der vertikalen Mitte der Scheibe und der Metalleinfassung 1 für Anten nenzwecke
verfügbare
Raum begrenzt ist, zwei oder mehr Schlitzantennen von ausreichender
Länge und Breite
mit nichtsdestotrotz adäquat
unterschiedlichen Richtkennlinien konstruiert werden können.
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Die
einzelnen Leiter, aus denen die HF-leitenden Rahmen der Schlitzantennen
aufgebaut sind, können
auf verschiedene Art auf bzw. in der Fahrzeugantennenscheibe installiert
werden. So können bei
Verbundglasscheiben beispielsweise drahtförmige oder bandförmige Metallleiter
in dem Raum zwischen den Scheiben verlegt werden. Normalerweise ist
jedoch zumindest der größte Teil
der Leiter aus einer gedruckten, aufgebrannten und durch Siebdruck aufgedruckten
Silberfritte ausgebildet. Das Gleiche gilt für die übrigen Leiterstrukturen der
Fahrzeugantennenscheibe.
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Bei
dem dargestellten Beispiel sind die HF-leitenden Rahmen der Schlitzantennen
als durchgehende, Gleichstrom leitende Leiterstrukturen konstruiert.
Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, dass die Rahmenbauteile
nicht vollständig
galvanisch miteinander verbunden sind, sondern dass mindestens ein
festes oder umschaltbares, Gleichstrom blockierendes oder ohmisches
Unterbrechungselement vorgesehen ist, das die relevanten Frequenzen
im UKW-Bereich leitet.
Insbesondere durch paralleles Anordnen einzelner Leitersegmente des
Rahmens kann in kurzer Entfernung ihre kapazitive Kopplung sichergestellt
werden. Alternativ oder zusätzlich
ist auch eine induktive Kopplung durch spulenartige Leiteranordnungen
oder das Vorsehen ohmischer Widerstände denkbar. Beispiele für HF-leitende Unterbrechungselemente
sind nachstehend im Zusammenhang mit den entsprechenden Zeichnungen
beschrieben.
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Die
innere Schlitzantenne weist in der Nähe des linken Endes des horizontal
mittleren Abschnitts ihres abstrahlenden Bereichs 4 einen
Anschlussbereich 12 auf, währen der Anschlussbereich 13 der äußeren Schlitzantenne
auf der rechten Seite des horizontal mittleren Abschnitts ihres
abstrahlenden Bereichs 5 und damit in einem relativ großen Abstand zum
Anschlussbereich 12 angeordnet ist. Diese Beabstandung
der jeweiligen Anschlussbereiche 12, 13 verleiht
den beiden Schlitzantennen trotz einer identischen geometrischen
Form und nebeneinander liegenden Positionen deutlich unterschiedliche
Richtkennlinien und macht sie für
einen Mehrwegempfang verwendbar. In den Anschlussbereichen 12, 13 sind unsymmetrische
Verbindungsleitungen 18, 21 (Koaxialkabel) galvanisch
mit den Leiterstrukturen der Schlitzantennen verbunden. Der Signalleiter 20 (der Kern)
der Verbindungsleitung 18 ist mit dem Signalkantenleiter 8 und
ihr Erdleiter 19 (ihre Abschirmung) mit dem Erdkantenleiter 6 der
inneren Schlitzantenne verbunden, während der Signalleiter 23 der
anderen Verbindungsleitung 21 mit dem Signalkantenleiter 9 und
ihr Erdleiter 22 mit dem Erdkantenleiter 7 der äußeren Schlitzantenne
verbunden ist.
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Anstelle
einer galvanischen Verbindung der Verbindungsleitungen 18, 21 mit
den HF-leitenden Rahmen der Schlitzantennen kann den Erfordernissen
entsprechend, beispielsweise wenn die zu verbindenden Leiterstrukturen
nicht auf einer leicht zugänglichen äußeren Scheibenoberfläche angeordnet sind
oder wenn ein Gleichstromfluss verhindert werden soll, auch eine
kapazitive oder induktive Verbindung vorgesehen sein.
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Um
einen Kurzschluss der Verbindungsleitung 18 der in der
Nähe des
leitfähigen
Felds 2 angeordneten inneren Schlitzantenne und damit ein
unabsichtliches Kurzschließen
der in der Nähe
der Metalleinfassung 1 angeordneten äußeren Schlitzantenne zu verhindern,
muss dafür
Sorge getragen werden, dass die Verbindungsleitung 18 in
einem ausreichenden vertikalen Abstand über den abstrahlenden Bereich 5 der
zweiten Schlitzantenne verläuft.
Bei im UKW-Bereich betriebenen Schlitzantennen sollte der vertikale
Abstand zur Ebene des abstrahlenden Bereichs 5 nicht weniger
als ca. einen Zentimeter betragen. Diese Anforderung muss im Rahmen
der Erfindung allgemein für
sämtliche
Leiter eingehalten werden, die kein funktioneller Teil einer Schlitzantenne sind,
sondern quer zu dieser verlaufen, wenn negative Einflüsse auf
die Antennenfunktion und eine unerwünschte Verringerung der effektiven
Länge der Schlitzantenne
verhindert werden sollen, über
die sie verlaufen. In den Figuren ist der vertikale Abstand zwischen
den Verbindungsleitern gelegentlich durch eine Kurve im Verlauf
der Leiter dargestellt.
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Statt
Koaxialkabeln können
auch andere unsymmetrische Verbindungsleitungen 18, 21,
beispielsweise als Flachkabel konstruierte pseudokoaxiale Kabel,
verwendet werden.
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2 zeigt
eine Fahrzeugantennenscheibe, auf der die geometrischen Formen der
abstrahlenden Bereiche
4,
5 der Schlitzantennen
denen gemäß
1 entsprechen.
Im Gegensatz zu der dort gezeigten Ausführungsform ist jedoch der Signalkantenleiter
9 einer
Schlitzantenne bei der in
2 gezeigten
Variante identisch mit dem Erdkantenleiter
6 der anderen
Schlitzantenne. Überdies
sind in den Anschlussbereichen
12,
13 der beiden
Schlitzantennen zusätzliche
Antennen
30 vorgesehen, die dem Empfang von Wellen mit
höheren
Frequenzen, insbesondere im Gigahertzbereich, beispielsweise zum UKW-Empfang,
für Mobiltelefone,
schlüssellose Fahrzeugzugangssysteme
und dergleichen dienen. Die zusätzlichen
Antennen
30 können
viele unterschiedliche Arten von Leiterstrukturen aufweisen, solange
sie die Schlitzantennen nicht effektiv kurzschließen oder
ihre Leistung anderweitig erheblich beeinträchtigen. Bei dem dargestellten
Beispiel sind sie analog mit den aus der
EP 0 557 794 B1 bekannten Mehrband-Mobiltelefonantennen
als Breitband-Mobiltelefonantennen konstruiert, die in jedem Fall
mehrere Monopole
32 in verschiedenen Längen und zugeordnete virtuelle
Erdleiter (Radiale)
33 enthalten. Die dargestellte Anordnung
hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen
Verbindungsleitungen zum Verbinden der zusätzlichen Antennen
30 erforderlich sind,
sondern dass die Verbindungsleitungen
18,
21 der
beiden Schlitzantennen auch für
die zusätzlichen Antennen
30 verwendet
werden können.
Die zusätzlichen
Antennen
30 könnten
alternativ in die Verbindungsleitungen
18,
21 integriert
oder als separate Elemente auf der Antennenscheibe angeordnet werden.
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In
den folgenden Diagrammen sind der Einfachheit halber ebenfalls aneinandergrenzende Schlitzantennen
mit gemeinsamen Kantenleitern dargestellt, obwohl dies nicht als
einschränkend
verstanden werden darf. Bei sämtlichen
im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen
könnten,
wie in 1 gezeigt, auch in einem Abstand zueinander angeordnete
Schlitzantennen mit separaten, nebeneinander verlaufenden Kantenleitern
verwendet werden.
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3 zeigt
eine Variante der Ausführungsform
gemäß 2,
bei der im Inneren des abstrahlenden Bereichs 5 der äußeren Schlitzantenne
eine – hier
nur schematisch dargestellte – sich
zweidimensional erstreckende Metallstruktur 35 vorgesehen
ist, die beispielsweise eine Erdleiteranordnung für eine externe
Telefonantenne, ein GPS-Empfängersystem, eine
Signallampenanordnung und dergleichen enthalten kann. Es ist wesentlich,
dass die Metallstruktur 35 so angeordnet ist und dass die
Konstruktion der Kantenleiter 6, 9 der abstrahlenden
Bereiche 4, 5 so beschaffen sind, dass die erforderliche
Mindestbreite von ca. 1 cm für
die abstrahlenden Bereiche 4, 5 der beiden Schlitzantennen
durchgehend beibehalten wird, da anderenfalls die effektive Schlitzlänge unerwünscht verringert
wird. Die sich zweidimensional erstreckende Metallstruktur 35 kann
sich selbstverständlich
auch dreidimensional erstrecken.
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4 zeigt
eine Variante der Ausführungsform
gemäß 3 bei
der die Metallstruktur 35 eine größere Länge aufweist und bei der die
Anschlussbereiche 12, 13 der beiden Schlitzantennen
in den Bereich der vertikalen seitlichen Grenzen der Fahrzeugantennenscheibe
versetzt wurden. Im Gegensatz zu den Ausführungsformen gemäß den vorhergehenden
Figuren weisen die Anschlusspunkte 15, 17 überdies
keine galvanische Verbindung zu den jeweiligen Signalkantenleitern 8, 9 auf,
sondern sind stattdessen auf den Monopolstrukturen 32 der
zusätzlichen
Antennen 30 angeordnet. Die HF-Kopplung mit den Signalkantenleitern 8, 9 erfolgt
in jedem Fall kapazitiv über
einen in unmittelbarer Nähe
des jeweiligen Signalkantenleiters 8, 9 angeordneten
der Monopole 32.
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5 zeigt
eine Variante der Ausführungsform
gemäß 4,
bei der die HF-leitenden Rahmen der Schlitzantennen an mehreren,
durch gestrichelte Kreise gekennzeichneten Stellen über kapazitive
Unterbrechungselemente verfügen.
Diese Anordnung würde
ebenfalls einen Verzicht auf den separaten Signalkantenleiter 8 der
Schlitzantenne 4 und die Verwendung der äußeren Leiter
des Heizgitters als Signalkantenleiter ermöglichen.
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Bei
den bisher angegebenen Beispielen hatten die abstrahlenden Bereiche 4, 5 der
beiden Schlitzantennen in jedem Fall die gleiche geometrische Form,
nämlich
die eines umgedrehten U. 6 zeigt nun eine Variante der
bisher vorgestellten Antennenanordnungen, bei der die abstrahlenden
Bereiche 4, 5 der Schlitzantennen unterschiedliche
geometrische Formen aufweisen und nur über einen Teil ihrer Länge, nämlich im
Bereich des oberen mittleren Bereichs der Scheibe, parallel nebeneinander verlaufen.
Die HF-leitenden Rahmen der Schlitzantennen weisen bei dem gezeigten
Beispiel jeweils die Form eines auf der Seite liegenden L auf, wobei
die erste Schlitzantenne mit ihrem abstrahlenden Bereich 4 im
Bereich der oberen rechten Ecke und die zweite Schlitzantenne mit
ihrem abstrahlenden Bereich 5 in der oberen linke Ecke
der Scheibe angeordnet ist. Die Verbindungsleitung 18 der
ersten Schlitzantenne ist weit genug rechts angeschlossen, um eine
Verschiebung des abstrahlenden Bereichs 5 der Schlitzantenne
zu verhindern, so dass eine Beeinträchtigung der Funktion dieser
Antenne selbst ohne die vorstehend erläuterte Beabstandung der Verbindungsleitung 18 ebenfalls
verhindert werden kann. Obwohl in 6 und in
einigen der anderen Figuren die Erdleiter 19, 22 in
jedem Fall doppelt dargestellt sind, sollte dies als nicht einschränkende, schematische
Darstellung verstanden werden. Normalerweise reicht selbstverständlich ein
einziger Anschlusspunkt eines Erdleiters 19, 22 an
den jeweiligen Erdkantenleiter 1, 6, 7 aus.
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7 zeigt
eine Fahrzeugantennenscheibe mit einem unterteilten Heizgitter als
leitfähiges
Feld 2. Beide Verbindungselemente des Heizgitters (die durch „+" und „–" markiert sind) sind
im Gegensatz zu der normalen, zweiseitigen Anordnung auf nur einer Seite
der Scheibe angeordnet. Heizgitter dieser Art können beispielsweise bei höheren Systemspannungen
von Fahrzeugen oder in Fällen
verwendet werden, in denen aus besonderen Gründen die Stromzufuhr zum Heizfeld
von nur einer Seite erfolgen soll. Auch hier verlaufen die beiden
Schlitzantennen nur über
einen Teil ihrer Länge
parallel. Wieder weist die erste Schlitzantenne einen L-förmigen abstrahlenden Bereich 4 auf.
Sie erstreckt sich jedoch weiter nach unten, als bei den vorhergehenden
Beispielen, eine Anordnung, die aufgrund des Fehlens eines Heizgitter-Verbindungselements
auf dieser Seite möglich ist.
Der abstrahlende Bereich 5 der zweiten Schlitzantenne hat
die Form eines auf der Seite liegenden U. Er erstreckt sich von
der oberen Grenze der Scheibe über
die obere Hälfte
der rechten Grenze der Scheibe zu einem Punkt zwischen den beiden
Teilen des Heizfelds und wird vom linken Busstreifen des Heizgitters
begrenzt, der als Abschlussleiter 11 fungiert. Der große Unterschied
zwischen den geometrischen Formen der beiden abstrahlenden Bereiche 4, 5 und
der große
Abstand zwischen den Anschlussbereichen mit den Verbindungsleitungen 18, 21 macht die
dargestellte Scheibe besonders für
Mehrweganwendungen geeignet.
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Die
abstrahlenden Bereiche 4, 5 der beiden Schlitzantennen
gemäß 8 haben
wiederum im Wesentlichen die gleichen geometrischen Formen, nämlich, wie
gemäß 1,
die eines umgedrehten U. Im Gegensatz zu 1 erstreckt
sich die erste Schlitzantenne mit ihrem abstrahlenden Bereich 4 jedoch
ein wenig weiter nach unten, so dass ihre Abschlussleiter 10 etwas
tiefer als die Abschlussleiter 11 der zweiten Schlitzantenne
liegen. In dem Bereich über
dem Heizgitter sind zwei Impedanztransformator und/oder Antennenverstärker (Vorverstärker) 34 angeordnet,
mit denen die Schlitzantennen auf der Eingangsseite über kurze
Verbindungsleitungen 18, 21 verbunden sind und
aus deren Ausgangsseite Verbindungsleitungen 28, 29 in
Form von Koaxialkabeln als Fortsetzung der Verbindungsleitungen 18, 21 zu
dem Radio- bzw. Fernsehempfänger
verlaufen. Dank des geringfügigen
Unterschieds zwischen den Längen
der abstrahlenden Bereiche 4, 5 ist die gezeigte
Anordnung sowohl für
Mehrwegempfangsanwendungen als auch für einen Mehrbandempfang geeignet.
Die Anordnung des Impedanztransformators und/oder Antennenverstärkers 34 unmittelbar
in den Anschlussbereichen der Schlitzantennen trägt zur Verbesserung der Signalqualität bei.
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9 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung mit insgesamt vier Schlitzantennen, die jeweils L-förmige abstrahlende
Bereiche 4, 5, 24, 25 aufweisen.
Die vier Schlitzantennen füllen
den Schlitz 3 vollständig
aus, der zwischen der Metalleinfassung 1 und dem leitfähigen Feld 2 umläuft. In
jedem Fall verlaufen zwei von ihnen über einen Teil ihrer Länge parallel
und sind daher erfindungsgemäß paarweise
angeordnet. Jede Schlitzantenne weist ihre eigene Verbindungsleitung 18, 21, 26, 27 auf,
die erfindungsgemäß mit den
jeweiligen Leiterstrukturen verbunden ist. Die HF-leitenden Rahmen
sämtlicher vier
Schlitzantennen sind als separate Leiter konstruiert, die zusätzlich zu
der Metalleinfassung 1 und dem leitfähigen Feld 2 auf bzw.
in der Fahrzeugantennenscheibe angeordnet sind. Sie bilden daher
eine vierfache „Schlitz-in-Schlitz-Struktur", die aufgrund der im
Wesentlichen identischen Länge
der abstrahlenden Bereiche 4, 5, 24, 26 und
der unterschiedlichen geometrischen Formen sowie der Position der
Anschlussbereiche besonders für
Mehrwegempfangsanwendungen innerhalb eines UKW-Bereichs geeignet
sind.
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10 zeigt
eine weitere Ausführungsform, diesmal
mit einer elektrisch leitfähigen
Sonnenschutzbeschichtung als leitfähiges Feld 2, die
sich in der Nähe
der Metalleinfassung 1 bis zur unteren Grenze der Scheibe
erstreckt und so mit der Metalleinfassung 1 einen Schlitz 3 in
Form eines umgedrehten U von endlicher Länge umschließt. In dem Schlitz 3 sind
drei Schlitzantennen mit ihren Verbindungsleitungen 18, 21, 26 angeordnet,
wobei eine der Schlitzantennen mit ihrem abstrahlenden Bereich 24 in
Form eines umgedrehten U mittig neben dem leitfähigen Feld 2 angeordnet
ist, während
die abstrahlenden Bereiche 4, 5 der beiden seitlich
angeordneten Schlitzantennen jeweils die Form eines umgedrehten
L aufweisen, das zur horizontalen Mitte der Scheibe zeigt. Die Verbindungsleitung 26 der
mittig angeordneten Schlitzantenne in Form eines umgedrehten U mit ihrem
abstrahlenden Bereich 24 ist dort angeordnet, wo die abstrahlenden
Bereiche 4, 5 der beiden anderen Schlitzantennen
aufeinander treffen, um ihre effektive Länge nicht zu verringern.
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11 zeigt
eine Variante von 10, bei der zur Verringerung
des Ausmaßes
der Verdrahtung sämtliche
Verbindungsleitungen 18, 21, 26 der drei Schlitzantennen
nebeneinander im oberen mittleren Bereich der Scheibe angeordnet
sind. Die Verbindungsleitungen 18, 21, 26,
die im Besonderen als Bündel
oder Mehrfachleitung angeordnet sind, setzen sich jeweils auf der
Fahrzeugantennenscheibe als HF-Leiter in Form eines Pseudoaxialkabels
fort. Dies ermöglicht
eine Verschiebung der tatsächlichen Anschlussbereiche 12, 13, 36 der
Schlitzantennen an eine gewünschte
Stelle, insbesondere von der oberen Mitte der Scheibe zur linken
und/oder rechten Grenze der Scheibe. Bei den Verbindungsleitungen 18 und 21 sind
die Signalleiter 20, 23 auf der Scheibe weitergeführt und
verlaufen über
eine kurze Strecke parallel neben dem Erdkantenleiter 6, 7 der
jeweiligen Schlitzantenne, wodurch eine Pseudokoaxialkabel-Leiterstruktur gebildet
wird. Zu diesem Zweck sind die Erdkantenleiter über ihre gesamte Länge als größtenteils
erweiterte Leiter konstruiert, beispielsweise – wie dargestellt – in Bändern oder
ansonsten als sich längs
erstreckende netz- oder gitternetzartige Strukturen. Grob auf einer
Ebene mit dem unteren Drittel der Scheibe sind die Signalleiter 20, 23 scharf zu
dem leitfähigen
Feld 2 gebogen und enden dort an sich zweidimensional erstreckenden
Anschlusspunkten 15, 17. Der Bereich, der diese
Anschlusspunkte 15, 17 enthält, und die Punkte, an denen
sich die Signalleiter 20, 23 von den Erdkantenleitern 6, 7 trennen,
bilden die Anschlussbereiche 12, 13 der Schlitzantennen
mit ihren abstrahlenden Bereichen 4, 5 in der
Form eines umgedrehten L. In diesem Fall fungieren die Erdkantenleiter 6, 7 bis
zu den Anschlussbereichen 12, 13 gleichzeitig
als Fortsetzung der Erdleiter 19, 22 der Verbindungsleitungen 18, 21.
Ebenso umfasst bei der dritten Schlitzantenne mit ihrem abstrahlenden
Bereich 24 in ihrem Anschlussbereich 36 eine Pseudokoaxialkabel-Leiterstruktur
gemäß der Darstellung
dort die Abschlussleiter 10, 11, die breiter als
normal ausgelegt sind, und die zwischen ihnen angeordnete Weiterführung des
Signalleiters der Verbindungsleitung 26. Die sich zweidimensional erstreckende
Konstruktion der Anschlusspunkte 15, 17 deutet
darauf hin, dass die Verbindungsleitungen 18, 21 durch
ein Anordnen der Anschlusspunkte 15, 17 und des
leitfähigen
Felds 2 übereinander
auf unterschiedlichen Ebenen der Scheibe auch kapazitiv mit dem
leitfähigen
Feld 2 gekoppelt werden können.
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Während die
vorhergehenden Ausführungsformen
primär
für Heckscheiben
oder sogar Windschutzscheiben von Fahrzeugen anwendbar sind, zeigen
die 12 und 13 Anwendungen
der Erfindung auf Seitenfenstern (die schematisch in Dreiecksform
dargestellt sind). In jedem Fall ist ein leitfähiges Feld 2 gezeigt,
das in der Mitte der Scheibe angeordnet ist und durch einen Schlitz 3 von
der Metalleinfassung 1 getrennt ist. Gemäß 12 ist
eine Schlitzantenne mit einem winkeligen abstrahlenden Bereich 4,
der von Abschlussleitern 10 begrenzt wird, neben dem leitfähigen Feld 2 angeordnet,
während die
andere Schlitzantenne einen polygonalen (direkt umlaufenden bzw.
kreisförmigen)
abstrahlenden Bereich ohne Abschlussleiter aufweist. Gemäß 13 weisen
die abstrahlenden Bereiche 4, 5 beider Schlitzantennen
eine winkelige Form auf. Der Signalkantenleiter 9 der oberen
Schlitzantenne ist über
sein oberes rechtes Ende kapazitiv, aber nicht galvanisch mit dem
leitfähigen
Feld 2 gekoppelt. Auch im Bereich der Abschlussleiter 10, 11 im
Bereich der unteren linken Ecke der Scheibe sind die nebeneinander liegenden
Leiter in jedem Fall kapazitiv und/oder induktiv, jedoch nicht galvanisch
gekoppelt. Diese Anordnung ermöglicht
mittels der Verbindungsleitung 18 auch eine Verwendung
des leitfähigen
Felds 2 als AM-Antenne, da das leitfähige Feld 2 im niederfrequenten
Bereich rundum von der Metalleinfassung 1 abgekoppelt ist.
Das leitfähige
Feld 2 kann, wie bei den vorhergehenden Beispielen, unterschiedlich konstruiert
sein, beispielsweise als leitfähige
Oberflächenbeschichtung
(Sonnenschutzbeschichtung) oder als gitternetzartige Leiterstruktur.
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Die
in den einzelnen Diagrammen dargestellten Varianten einzelner Details
der erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe
können
ohne eine Abweichung von den Lehren der Erfindung auch auf andere
Arten als auf die dargestellten kombiniert werden. Nicht dargestellt
wurde die Möglichkeit
der Herstellung einer galvanischen Verbindung zwischen einem der
grenznahen Erdkantenleiter 6, 7 und der Metalleinfassung 1 zum
Erzielen einer besseren Erdung. Es liegt überdies gleichermaßen im Rahmen der
Erfindung, die in der Nähe
der Grenze angeordneten Erdkantenleiter auch bei anderen Varianten der
Erfindung als breite Bänder
oder als bandartige Gitternetzstruktur oder dergleichen zu konstruieren, wie
in 11 gezeigt, um eine verbesserte kapazitive Kopplung
mit der Metalleinfassung 1, insbesondere der Fahrzeugkarosserie,
zu ermöglichen.
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Eine
weitere Option innerhalb des Rahmens der Erfindung ist das Schaffen
HF-transparenter Bereiche, die (wie in den Druckschriften
WO 96/31 918 A1 ,
EP 0 531 734 B1 ,
DE 195 08 042 A1 und
EP 0 717 459 A1 offenbart)
inselartige metallische Bereiche im Bereich des dielektrischen Schlitzes
3 und insbesondere
in den abstrahlenden Bereichen
4,
5,
24,
25 der
Schlitzantennen umfassen. Wenn dies gewünscht wird, kann die gesamte,
benötigte
Leiteranordnung durch Laserstrukturierung oder durch eine andere
Nachbehandlung einer im Wesentlichen über die gesamte Oberfläche elektrisch
leitfähigen
Beschichtung zur Erzeugung eines Musters aus nicht leitenden Lini en
und HF-transparenten Bereichen hergestellt werden, wodurch die HF-leitenden
Rahmen und HF-transparenten abstrahlenden Bereiche der erfindungsgemäßen Schlitzantenne
erzeugt werden.
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„HF-transparent" bezeichnet eine
Transparenz für
elektromagnetische Wellen im Arbeitsfrequenzbereich der in der Fahrzeugantennenscheibe vorgesehenen
Antennen. Um eine derartige HF-Transparenz
zu erreichen, sollten die nicht leitfähigen Linien einer Leitung
oder eines Gittermusters erfahrungsgemäß in einem Abstand von erheblich weniger
als einem Fünftel,
vorzugsweise erheblich weniger als einem Zehntel der relevanten
Wellenlänge
angeordnet sein. Die Abstände
zwischen den Mustern können
auf einer Fahrzeugantennenscheibe lokal variiert werden. So können in
der Nähe
der zusätzlichen
Monopole oder Dipole für
höhere
Frequenzen in den abstrahlenden Bereichen 4, 5, 24, 25 der
Schlitzantennen beispielsweise feinere Muster als in Bereichen ohne
derartige zusätzliche
Antennenstrukturen vorgesehen sein. Überdies ist es möglich, nur
in einem Teilbereich Linienmuster und in einem andren Teilbereich
Gittermuster zu erzeugen.
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Es
ist auch möglich,
eine im Bereich des dielektrischen Schlitzes 3 vorgesehene
leitfähige
Beschichtung vollständig
zu entfernen oder ihre gesamte Oberfläche zu bearbeiten, statt sie
nur entlang Linien zu bearbeiten, insbesondere durch Maskieren bestimmter
Bereiche vor der Abscheidung der Beschichtung oder durch eine mechanische,
chemische oder Strahlungsnachbehandlung, um im Bereich des dielektrischen
Schlitzes 3 und insbesondere in den abstrahlenden Bereichen 4, 5, 24, 25 der
Schlitzantennen die für
die Antennenfunktion benötigte HF-Transparenz
zu erzielen.
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Ein
Beispiel einer wie vorstehend beschrieben konstruierten, erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe
umfasst eine Scheibe, die auf einer Oberfläche der Scheibe, die sich praktisch
zum Scheibenrand erstreckt, mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung,
beispielsweise einer Sonnenschutzbeschichtung, versehen ist. Die
zusätzlichen Leiterstrukturen,
die zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Schlitzantennen benötigt werden,
können auf
einer anderen Oberfläche
der Scheibe angeordnet sein. Um die Erfindung auf diesen Fall anwendbar zu
machen, wird die Beschichtung der gesamten Oberfläche gemäß den vorstehend
genannten Veröffentlichungen
durch ihre lokale Strukturierung mit einem Gitter feiner, nicht
leitfähiger
Linien zumindest im Bereich des dielektrischen Schlitzes 3 HF-transparent gestaltet.
Zudem kann die leitfähige
Beschichtung in getrennte, leitfähige,
makroskopische Bereiche unterteilt sein, insbesondere zum Trennen
grenznaher Bereiche von einem mittleren Bereich, beispielsweise
dem als erfindungsgemäßes leitfähiges Feld 2 fungierenden
mittleren leitfähigen
Bereich, ohne diese grenznahen Bereiche durch ihre Strukturierung
HF-transparent zu gestalten, vorausgesetzt jedoch, dass diese grenznahen
Bereiche nicht im Bereich der Schlitzantennen angeordnet sind.
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Obwohl
die einzelnen Elemente, aus denen die Antennen zusammengesetzt sind,
auf einer einzigen Oberfläche
der Scheibe vorgesehen sein können,
ist offensichtlich, dass die Erfindung auch auf Fahrzeugantennenscheiben
anwendbar ist, bei denen die einzelnen Elemente, die die Antennenfunktion
bereitstellen, auf unterschiedlichen Oberflächen der Scheibe angeordnet
sind. So kann beispielsweise das von der Metalleinfassung 1 beabstandete
leitfähige
Feld 2 auf einer anderen Oberfläche als eines oder mehrere
der zusätzlichen
Antennenelemente 6–11, 14–17, 30, 32–35 vorgesehen
sein, die HF-leitende
Rahmen der Schlitzantennen oder ihre Verbindungselemente oder andere
Bauteile der Antennenanordnung bilden. Die vorstehende grafische
Darstellung ist in diesen Fällen
als Projektion der Leiter strukturen oder anderer Antennenelemente
auf eine einzige Ebene zu verstehen.
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Schließlich muss
betont werden, dass die Erfindung nicht auf die in den Zeichnungen
beispielsweise als Bauteile der HF-leitenden Rahmen der Schlitzantennen
dargestellten linearen Leiter beschränkt ist. Es liegt statt dessen
im Rahmen der Erfindung, die linearen Kantenleiter oder Antennenleiter
durch gekrümmte,
wellige, fraktale oder andere nicht lineare Leiteranordnungen zu
ersetzen oder Leiterbereiche oder gitterartige Strukturen zu verwenden,
solange das in den Ansprüchen
und in der vorstehenden Beschreibung beschriebene „Schlitz-in-Schlitz-Prinzip" nicht aufgegeben
wird. Auf diese Weise können
zusätzliche
Vorteile einschließlich
einer höheren
Bandbreite der Antennen erzielt werden.