DE29808904U1

DE29808904U1 - Kopplungsvorrichtung für eine Mehrfrequenzantenne

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Publication number: DE29808904U1
Application number: DE29808904U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1998-05-07
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2008-05-08
Also published as: GB2330693B; ZA983519B; AU7219298A; WO1999022418A1; GB9722450D0; GB2330693A; US5995684A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung für eine an einer Scheibe anbringbare Mehrfrequenzantenne, insbesondere zur Verwendung mit einem Funktelefon.

In der GB 9700859.3 ist eine Doppel frequenzantenne offenbart, die bei PCN- (&Egr;-Netz) und GSM- (D-Netz) Funktelefonnetzen Verwendung findet. Eine derartige Antenne, bei der zur Trennung der beiden Strahlungselemente eine Phasenspule verwendet wird, kann zusammen mit einer üblichen Fahrzeug-Aufbaumontageeinrichtung verwendet werden. Jedoch kann eine derartige Antenne nicht wirksam mit einer solchen, an einer Glasscheibe anbringbaren Aufbaumontagebasis verwendet werden, die mit einer herkömmlichen Kopplungsvorrichtung versehen ist.

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Es sind Kopplungsvorrichtungen bekannt, die die erforderliche Kompatibilität zwischen einer Antenne und einem sich in einem Fahrzeug befindlichen Telefon bewirken, wobei diese Kopplungsvorrichtungen zusammen mit einer an einer Glasscheibe anbringbaren Aufbaumontagebasis verwendet werden können. Insbesondere die EP 0 456 350 beschreibt eine solche Kopplungsvorrichtung bzw. Anpassungsvorrichtung zur Verwendung mit einer an einer Glasscheibe zu montierenden Antenne. Diese Vorrichtung enthält einen Leiterplatten-Träger aus einem geeigneten dielektrischen Material, wobei der Träger auf beiden Flächen davon mit Mustern aus einem leitfähigen Beschichtungsmaterial versehen ist, um die erforderlichen Anpassungs- und Ausgleichsfunktionen zu bewirken. Diese Vorrichtung ist jedoch nur zur Verwendung mit einer Einfrequenzantenne geeignet.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine an einer Glasscheibe anbringbare Kopplungsvorrichtung zu schaffen, die zusammen mit einer Mehrfrequenzantenne und einem Funktelefon verwendet werden kann.

Erfindungsgemäß ist eine an einer Glasscheibe anbringbare Antennenkopplungsvorrichtung des vorstehend beschriebenen Typs vorgesehen, die zusammen mit einer Antenne verwendet wird, die bei mehr als einer Frequenz betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß eine kapazitive Kopplung mit einer Montagebasis der Antennen vorgesehen ist und daß das leitfähige Material so ausgebildet und angeordnet ist, um einen Schaltkreis zu bilden, der Hochpaß- und Tiefpaßfilter enthält, die jeweils bei einer der Frequenzen eine Resonanz haben.

Die Kopplungsvorrichtung ist dazu vorgesehen, um bei den jeweiligen Frequenzen die maximale Leistungsübertragung zu bewirken. Daher kann der Schaltkreis ein oder mehrere der nachfolgenden Schaltkreiselemente enthalten. Erstens: passive Leiterplatten-Filter, die eine Kombination aus induktiven und kapazitiven Leiterbahnen enthalten, um dadurch die Frequenz-

auswahlschaltkreise zu bilden. Zweitens: Streifenleiter-Resonatoren, die aus abgestuften Impedanzen, direkt und parallel gekoppelten Resonatoren, Stichleitungsanordnungen und geerdeten Stichleitungen (direkt gekoppelt) gebildet sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben:

Figur 1 ist eine seitliche Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung;

Figur 2 ist eine Ansicht der Leiterplatte aus Figur 1 von der Scheiben-Seite der Leiterplatte aus gesehen;

Figur 3 ist eine Ansicht der gegenüberliegenden Fläche der Leiterplatte;

Figur 4 ist eine überlagerte Ansicht von beiden Flächen der

Leiterplatte von der Scheiben-Seite aus gesehen; und
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Figur 5 ist ein entsprechendes Schaltkreisdiagramm der in den vorhergehenden Figuren gezeigten Kopplungsvorrichtung;

Figur 6 ist eine seitliche Querschnittsansicht der einzelnen Komponenten einer Mehrfrequenzantenne zur Verwendung mit der Kopplungsvorrichtung aus Figuren 1 bis 5;

Figur 7 ist eine seitliche Querschnittsansicht der Antenne aus

Figur 6 in einer Zwischenstufe der Montage;
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Figur 8 ist eine ähnliche Ansicht zu der aus Figur 7 in einer späteren Stufe der Montage;

Figur 9 ist eine ähnliche Ansicht in einer noch späteren Stufe der Montage;

Figur 10 ist eine Seitenansicht der montierten Antenne aus Figur 6 zusammen mit einer Aufbaumontagebasis; und

Figur 11 ist eine auseinandergezogene Ansicht einer an einer Glasscheibe anbringbaren Montagebasis für die Antenne aus Figur 6.

Die in Figuren 1 bis 5 gezeigte Kopplungsvorrichtung 1 hat einen Leiterplatten-Träger 2 aus einem geeigneten isolierenden Material, der auf beiden Flächen mit leitfähigen Leiterbahnelementen beschichtet ist. Diese Elemente sind dazu ausgestaltet, um eine Anzahl von kapazitiven, induktiven und widerstandsbehafteten Elementen zu bilden, die bewirken, daß die Vorrichtung sowohl bei GSM- als auch bei PCN-Frequenzen Resonanzen hat, während gleichzeitig eine kapazitive Kopplung mit der Basis einer Zweifrequenzantenne 3 geschaffen wird.

Wie in Figur 1 zu sehen, ist die Vorrichtung 1 auf einem geeigneten Dielektrikum angebracht ist, wie beispielsweise der Glasscheibe 4 eines Fahrzeugs (nicht gezeigt), wobei eine erste Fläche 5 des Trägers 2 mit Hilfe von Klebstoff daran befestigt ist. Der Träger 2 befindet sich in einem leitfähigen Gehäuse 6, das eine Öffnung 7 hat, um ein Koaxialkabel 8 aufzunehmen, das mit der Vorrichtung 1 gekoppelt wird. Das Kabel 8 ist an der gegenüberliegenden bzw. zweiten Fläche 9 des Trägers 2 angelötet oder auf eine andere Weise mit dem Träger 2 verbunden. Die Zweifrequenzantenne 3 ist der ersten Fläche 5 des Trägers 2 zugewandt und mit Hilfe von Klebstoff an der gegenüberliegenden Fläche der Scheibe 4 befestigt.

Die genaue Anordnung der Leiterbahnelemente, durch die der Kopplungs- und Resonanzschaltkreis gebildet ist, hängen von dem Material, das für den Träger 2 verwendet wird, und von den Frequenzen ab, bei denen eine Resonanz stattfinden soll. Es ist daher offensichtlich, daß im Rahmen der Ansprüche zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen erfolgen können.

Der Schaltkreis wird nun unter Bezugnahme auf das äquivalente Schaltkreisdiagramm aus Figur 5 erläutert, wobei auf verschiedene kapazitive und induktive Elemente Bezug genommen wird, die physikalischen Elementen entsprechen, einschließlich den Leiterbahnen, die in Figuren 1 bis 4 gezeigt sind:

Ll, L2 - Induktivitäten, die durch die Leiterbahnen

10, 11 auf dem Träger 2 gebildet sind.

L3 - Induktivität, die durch die Zuführung 20 von

dem Innenleiter des Koaxialkabels 8 gebildet ist.

L4, L6 - Induktivitäten, die durch sich überlappende Elemente 13 und 14 auf gegenüberliegenden

Flächen des Trägers gebildet sind.

L5 - Weitere Induktivität, die durch die sich überlappenden Elemente 13 und 14 gebildet ist.

Cl - Kapazität, die durch die sich überlappenden

Elemente 13 und 14 gebildet ist.

C2 - Kapazität, die durch sich überlappende Elemente 15 und 14 gebildet ist.

C3 - Kapazität, die durch sich überlappende Elemente 16 und 14 gebildet ist.
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C4 - Weitere Kapazität, die durch die sich überlappenden Elemente 15 und 14 gebildet ist.

C5 - Kapazität, die durch sich überlappende EIemente 17 und 14 gebildet ist.

CS, C7 - Kapazitäten, die durch Elemente 18 und 19

gebildet sind, die das Element 14 umgeben.

C8 - Verteilte Kapazität, die durch das Metallgehäuse 6 gebildet ist.

C9 - Kapazität, die durch die Scheibe 4 des Fahrzeugs gebildet ist.

Aus den obigen Erläuterungen wird deutlich, daß die Felder all dieser leitfähigen Elementen dazu beitragen, die Kopplungsvorrichtung für die Antenne zu bilden. Aus dem äquivalenten Schaltkreisdiagramm wird daher deutlich, daß einige der Leiterbahnelemente zusammenwirken, um in verschiedenen Teilen des Schaltkreises verschiedene Blind-Größen zu bilden.

Es sei weiter angemerkt, daß die Induktivität des Zuführpunktes minimiert werden kann (falls erforderlich), indem in dem Träger 2 eine nicht-geerdete Aussparung 21 vorgesehen ist, durch die eine Gegenkapazität gebildet wird. Obwohl der Spalt 22 zwischen den Elementen 13 und 15 so dargestellt ist, als würde er konisch zulaufen, wurde herausgefunden, daß eine konstante Spaltbreite in der Praxis entsprechend funktioniert. Durch Veränderung der Länge des Elementes 19 kann die Resonanz des Schaltkreises verändert werden.

Wie in den Figuren 6 bis 10 dargestellt ist, enthält die Antenne 110 ein mit einem unteren Crimp-Anschluß kombiniertes, erstes Strahlungselement 102, eine schraubenförmig gewickelte Feder bzw. Phasenspule 103 aus Metall, einen oberen Crimp-Anschluß 104 und einen Edelstahl-Stab bzw. zweites Strahlungselement 105. Der untere Crimp-Anschluß 102 ist mit einem Endanschluß versehen, der praktischerweise mit einem Gewinde versehen oder auf andere Art ausgestaltet ist, um mit einer Montagebasis 107 verbunden zu werden, die an dem Dach 108 oder einer anderen Fläche eines Fahrzeugs angebracht ist. Antennen-

Signale werden den Anschlüssen (nicht gezeigt) in der Montagebasis 107 zugeführt, wobei die Anschlüsse mit einem Koaxialkabel oder einer anderen geeigneten Antennenleitung 106 verbunden sind.

Die Antenne wird in einer Reihe von Montagestufen zusammengebaut, die in Figuren 7 bis 9 der Zeichnungen dargestellt sind. Zunächst wird ein freies Ende 109 der Spule 103 an einem Crimp-Punkt 110 des unteren Crimp-Anschlusses bzw. des ersten Strahlungselementes 102 befestigt. Das andere freie Ende 111 der Spule 103 wird dann an dem oberen Crimp-Anschluß 104 befestigt, wobei in dem Crimp-Anschluß 104 ausreichend Platz für das zweite Strahlungselement 105 verbleibt, das auf ähnliche Art und Weise eingesetzt und befestigt wird. Um die Basisanordnung zu vervollständigen, wird ein gepreßtes Flügelbauteil 112 an dem anderen freien Ende 113 des Strahlungselementes 105 befestigt, um das Anbringen einer Kunststoffmaterial-Einkapselung zu erleichtern.

In Figuren 8 und 9 ist ein zweistufiger Formungsprozeß dargestellt, bei dem zunächst (Figur 8) um die Spule 103 herum ein schwarzes Kunststoffmaterial 114 ausgebildet wird. Dann folgt ein zweiter Formungsschritt (Figur 9), bei dem ein schwarzes Kunststof fmaterial 115 um den unteren Crimp-Anschluß 102 und die zuvor eingekapselte Spule 103, 114 herum ausgebildet wird. Durch einen solchen zweistufiger Prozeß wird die Oberflächengüte der fertigen Form verbessert, bei der sonst die Kontour der eingekapselten Spule zu sehen wäre. Eine separate Endspitze 116 aus Kunststoff wird an dem freien Ende des Strahlungselementes 105 um das Flügelbauteil 112 herum ausgebildet.

In Figur 10 ist gezeigt wie die zusammengebaute Antenne an der Aufbaumontagebasis 107 des Fahrzeugs angebracht ist, in dem sich das Funktelefon und/oder die GPS-Ausstattung befindet. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, das mit der Kopplungsvorrichtung 1 verwendet werden soll, ist die Antenne (nicht gezeigt) durch eine Schraubverbindung mit einer Montagebasis 207 verbunden, wie in Figur 11 dargestellt ist. Wie aus Figur 11 deutlich

wird, ist in der Montagebasis kein Schaltkreis erforderlich, um die kapazitive Verbindung mit der Kopplungsvorrichtung 1 herzustellen, da die erforderliche Kapazität durch das Bauteil 208 erzeugt wird.
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Für den Fachmann ist offensichtlich, daß die obige Antenne anstatt aus mehreren einzelnen Elementen als ein einteiliger Gegenstand hergestellt werden kann, wodurch vorteilhafterweise die Leistungsfähigkeit verbessert und der Zusammenbau der Antenne erleichtert wird. Jedoch erkennt der Fachmann die Schwierigkeit der Herstellung einer solchen Antenne, und dabei insbesondere das Problem, daß bei der Herstellung das ersten und das zweite Strahlungselemente koaxial zur Phasenspule bleiben.

Schließlich sei angemerkt, daß jede Bezugnahme auf Glas in der obigen Beschreibung sich auch auf einen Kunststoffkörper beziehen kann, der dielektrische Eigenschaften hat.

Claims

Ansprüche

1. Antennenkopplungsvorrichtung (1) zur kapazitiven Kopplung mit einer Mehrfrequenzantenne (3), die an einem Dielektrikum, wie einer Windschutzscheibe (4), angebracht ist, wobei die Kopplungsvorrichtung (1) einen Träger (2) aus einem geeigneten dielektrischen Material enthält, der auf zwei seiner Flächen (5, 9) mit Mustern aus leitfähigem Leiterbahnmaterial versehen ist, um eine Antennenanpassung und einen Antennenausgleich zu bewirken, wobei das leitfähige Material außerdem angeordnet und ausgestaltet ist, um einen Schaltkreis zu bilden, der Hochpaß- und Tiefpaß-Filter enthält, und wobei der Schaltkreis bei einer Anzahl von Antennen-Betriebsfrequenzen eine Resonanz haben kann.

2. Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Schaltkreis bei sowohl GSM- als auch bei PCN-Frequenzen Resonanz hat.

3. Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das leitfähige Material zumindest eine Anzahl von induktiven und kapazitiven Leiterbahnen hat.

4. Kopplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das leitfähige Material eine Anzahl von Leiterbahn-Resonatoren enthält.

5. Kopplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Träger (2) eine nicht-geerdete Aussparung enthält.