DK167635B1 - Automobilantenneanlaeg med hoejfrekvenspick-up - Google Patents

Description

i DK 167635 B1

Opfindelsen angår et automobilantenneanlæg af den i krav 1's indledning angivne art til at detektere høj frekvente udsendelsessignaler.

5 Moderne automobiler kræver antenneanlæg for at indbyggede modtagere sikkert kan modtage forskellige TV- og radioudsendelsessignaler eller kommunikationssignaler til biltelefoner. Sådanne antennesystemer er også vigtige for borger-båndforbindelser imellem automobiler og andre be-10 vægelige eller stationære stationer.

Der kendes stavantenner, som strækker sig ud fra et bilkarosseri. Selv om stavantennen har gode modtageregenskaber, ødelægger den altid bilens æstetiske fremtræden.

15

En sådan stavantenne kan også let blive beskadiget eller stjålet. Desuden frembringer stavantennen en ubehagelig støj, når et automobil, hvorpå stavantennen er monteret, kører med høj hastighed.

20

Med de stigende antal frekvensbånd er det ønskeligt at kunne modtage forskellige bølgelængder, hvilket kræver en tilsvarende forøgelse af antallet af stavantenner. Dette virker yderligere uæstetisk på automobilets udseende.

25 Desuden er der det problem, at modtagelsesegenskaberne forringes af elektrisk interferens imellem de mange antenner .

Der har været gjort nogle forsøg på at eliminere eller 30 skjule stavantennerne. Ved et af forsøgene blev der anbragt en antennetråd på bilens bagrude.

Et andet forsøg beror på at detektere overfladestrømme, som af radiobølger induceres på karosseriet. Det viser 35 sig i teorien, at udnyttelsen af sådanne overfladestrømme burde være sikker og effektiv, men forsøg har vist det modsatte.

2 DK Ί67635 Bl

En af årsagerne til, at overfladeinducerede strømme på karosseriet ikke kan udnyttes fordelagtigt er, at størrelsen af overfladestrømmene ikke er så stor som forventet. Man forsøgte hovedsagelig at anvende overfladestrøm-5 me, som blev induceret på automobilets tag. Alligevel kunne man ikke detektere tilstrækkeligt kraftige udgangssignaler.

En anden årsag er, at et meget stort støjforhold er til-10 stede i overfladestrømmene. Støjen stammer primært fra bilmotorens tændings- og reguleringssystemer og kan ikke elimineres, så længe motoren er i gang.

Der har været nogle forslag til at overvinde sådanne pro-15 blemer. Et af forslagene er kendt fra US patentnr.

3 961 330, hvor en elektrisk isolator er anbragt i en strømkoncentrerende del på karosseriet, idet strømniveauet detekteres af sensorer ved isolatorens modstående en der. Et sådant arrangement er i stand til at detektere 20 anvendelige signaler, som har et bedre signalstøjforhold.

Der skal imidlertid udføres en kompliceret ændring af karosseriet efter dets fremstilling, f.eks. adskillelse af en stolpe og genfremstilling af denne del med andre materialer. Dette er ikke egnet til normal masseproduk-25 tion af automobiler.

Japansk brugsmodel publikation Sho 53-34826 viser et andet forslag, som angiver en antenne inklusiv en pick-up spole til at detektere strømme på en af karosseriets 30 stolper. Et sådant arrangement er fordelagtigt ved, at antennen kan skjules inden i karosseriet. Forslaget er imidlertid ikke anvendeligt, fordi pick-up spolen skal anbringes i nærheden af karosseriets stolpe i en retning vinkelret på stolpens længderetning. Desuden tilveje-35 bringer et sådant arrangement ikke et pick-up organ, som kan opnå anvendelige udgangssignaler fra antennen. Dette forslag synes derfor blot at være en idé.

DK 167635 B1 3

De tidligere kendte antennesystemer var hovedsagelig beregnet til at modtage AM-radiobølger. Som følge heraf blev der ikke opnået god modtagelseskvalitet, eftersom bølgelængden for AM-radiobølger, som blev modtaget ved de 5 tidligere kendte antennesystemer, er for lang.

Det er derfor et formål med opfindelsen at tilvejebringe et automobilantenneanlæg, hvor overf ladestrømme, som induceres på karosseriet af udsendte højfrekvenssignaler 10 ved en frekvens på over 50 MHz effektivt kan detekteres og sendes til indbyggede modtagere.

DE-A-1949828 beskriver et automobilantennesystem omfattende en pick-up monteret på en hul karosseristolpe for 15 at detektere højfrekvente overfladestrømme induceret i stolpen af udsendte højfrekvente signaler; nævnte pick-up omfattede en aflang rammeantenne anbragt i stolpens længderetning.

20 I det system er pick-upen monteret på stolpens yderside, og anlægget er ikke egnet til modtagelse af FM-signaler.

Opfindelsen tilsigter at tilvejebringe et automobil-25 antenneanlæg, der afhjælper disse ulemper, og som også kan modtage radiobølger inden for FM-frekvensbåndene, dvs. normalt 50 MHz eller derover.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved en antenneudformning 30 af den i krav l’s kendetegnende del angivne art.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, hvor; 35 fig. 1 er en skematisk afbildning af et bilkarosseris forreste- og midterstolpe i hvilke der skal monteres en højfrekvenspick-up i et bilantenneanlæg ifølge opfindel-

LMv 10/000 b I

4 sen, fig. 2 er et tværsnit igennem en første udførelsesform for opfindelsen, hvor en højfrekvenspick-up med elektro-5 magnetisk kobling er monteret i den forreste stolpe på fig. 1, fig. 3 er et længdesnit gennem den primære del af pick-upen på fig. 2, 10 fig. 4 er et tværsnit igennem en anden udførelsesform for opfindelsen, hvor en pick-up med elektromagnetisk kobling er monteret i midterstolpen på fig. 1, 15 fig. 5 viser de af ydre elektromagnetiske bølger W indu-cerede overfladestrømme i køretøjets karosseri B, fig. 6 viser en sonde og dennes behandlingskredsløb til bestemmelse af overfladestrømmens fordeling i karosseri-20 et, hvilken sonde har samme funktion som højfrekvenspick-upen ifølge opfindelsen, fig. 7 viser den elektromagnetiske kobling mellem overfladestrømmene I og pick-upens rammeantenne, 25 fig. 8 viser et retningsdiagram for rammeantennen på fig.

7, fig. 9 viser intensitetsfordelingen af overfladestrømme-30 ne, og fig. 10 viser orienteringen af overfladestrømmene.

Fig. 5-10 viser en fremgangsmåde til undersøgelse af 35 højfrekvente strømmes fordeling til bestemmelse af et sted på karosseriet, hvor en antenne kan anbringes mest effektivt.

DK 167635 B1 5

Fig. 5 viser, at når ydre elektromagnetiske bølger W, såsom radiobølger, passerer gennem køretøjets karosseri B af et elektrisk ledende metal, induceres der overfladestrømme I i karosseriet på forskellige steder, hvor stør-5 reisen af overfladestrømmene svarer til intensiteten af de elektromagnetiske bølger. Opfindelsen omfatter kun anvendelsen af frekvensbånd af elektromagnetiske bølger hørende til forholdsvis høje frekvensbånd eller over 50 MHz, såsom FM-radiobølger, TV-bølger og lignende.

10

For disse frekvensbånd måles fordelingen af de inducerede strømme i karosseriet til bestemmelse af et punkt med en stor strømtæthed og et lille støjsignal, hvor en pick-up bør placeres.

15

Fordelingen af overfladestrømmene kan bestemmes ved at benytte en datamat til simulering og til at måle de aktuelle overfladestrømintensiteter i forskellige punkter af karosseriet. Ifølge opfindelsen anvendes der hertil en 20 sonde, der fungerer efter det samme princip som en høj-frekvenspick-up lokaliseret ved et ønsket sted af karosseriet. Sonden bevæges hen over karosseriets overflade under ændring af dens orientering i hvert punkt. Derved kan målingen af overfladestrømmene foretages over hele 25 karosseriets areal.

Fig. 6 viser en sonde P opbygget ifølge samme princip som for en høj frekvenspick-up og omfattende et hus 10 af et elektrisk ledende materiale og en i huset monteret ramme-30 antenne 12. Huset 10 forhindrer eksterne elektromagnetis ke bølger i at trænge ind i rammeantennen 12. Huset 10 omfatter en åbning 10a, gennem hvilken en del af rammeantennen 12 strækker sig udad. Det blotlagte parti af rammeantennen 12 er lokaliseret tæt op imod overfladen af 35 karosseriet B for at detektere en af overfladestrømme i karosseriet induceret magnetisk kraftliniestrøm. Et andet parti af rammeantennen 12 er forbundet med huset 10 via

LUV I O / DoO D I

6 en kortslutningsledning 14. Udgangen 16 fra rammeantennen 12 er forbundet med en leder 20 i et koaksialkabel 18. Rammeantennen 12 omfatter endvidere en kondensator 22 til at tilvejebringe en resonans mellem frekvensen i ramme-5 antennen 12 og en ønsket frekvens, der skal måles. Herved kan man forøge pick-upens virkningsgrad.

Fordelingen og orienteringen af overfladestrømmene i karosseriet B kan bestemmes nøjagtigt ved at bevæge sonden 10 P langs hele overfladen af karosseriet B og ved også at dreje sonden ved de forskellige målesteder.

Som vist på fig. 6 forstærkes udgangssignalet fra sonden P af en højfrekvensspændingsforstærker 24, hvor sondens 15 udgangsspændinger måles. Antennens udgangsspænding aflæses på et voltmeter 26 og registreres også af en X-Y-op-tager 28 til angivelse af overfladestrømmenes fordeling i karosseriet. Indgangen af X-Y-optageren 28 modtager signaler fra et potentiometer 30, der repræsenterer de for-20 skellige punkter på karosseriet. På denne måde kan de højfrekvente overfladestrømme i de respektive punkter på karosseriet bestemmes.

Fig. 7 viser en vinkelafvigelse e mellem de højfrekvente 25 overfladestrømme I og pick-upens rammeantenne 12. En af strømmene I induceret magnetisk kraftliniestrøm Φ skærer rammeantennen 12 til frembringelse af en detekteringsspænding V i antennen. Når afvigelsen e bliver nul, dvs., at overfladestrømmene I kommer til at forløbe parallelt 30 med rammeantennen 12, som vist på fig. 8, kan den maksimale spænding opnås. Ved de forskellige punkter af karosseriet kan derfor orienteringen af overfladestrømmene I bestemmes ud fra vinkelstillingen af den drejede sonde P, ved hvilken den maksimale spænding detekteres.

35

Fig. 9 og 10 viser størrelsen og orienteringen af de højfrekvente overfladestrømme, der induceres i karosseriet i DK 167635 B1 7 forskellige punkter af dette af en radiobølge med en frekvens på 80 MHz, hvilke resultater bestemmes ud fra målinger opnået ved anvendelse af sonden P og ved simulering af en datamat. Det ses på fig. 9, at overfladestrøm-5 tætheden er forøget ved yderkanterne af de plane karos-seripartier, hvorimod den er meget formindsket ved midten af hvert af de plane karosseripartier.

På fig. 10 ses det også, at overfladestrømmene koncentre-10 rer sig i karosseriet i en retning parallelt med karosseriets yderkanter eller i en retning langs forbindelserne mellem de plane karosseripartier.

Det ses, at overfladestrømmene koncentreres i karosseriet 15 ved stolperne, der understøtter karosseriets loft. Disse stolper udnyttes ved hjælp af opfindelsen. Det ses altså, at for FM-frekvensbåndene har overfladestrømmene tætheder i stolperne, der er lig med eller større end tæthederne i de andre partier. Denne tendens forøges med en forøgelse 20 af frekvensniveauet.

Fig. 1 viser et antenneanlæg ifølge opfindelsen, omfattende en højfrekvenspick-up 32 eller 132 monteret i henholdsvis den forreste stolpe 34 eller midterstolpen 35, 25 som bærer karosseriets loftspanel. I den viste udførelsesform er pick-upen af typen med en elektromagnetisk kobling indbefattende en rammeantenne.

Fig. 2-3 viser konstruktionen af højfrekvenspick-upen 30 32 monteret i den forreste stolpe 34.

Som vist på fig. 2 omfatter den forreste stolpe 34 en stolpefodplade 36 i form af en hul eller firkantet søjle. Stolpefodpladen 36 omfatter et vindafskærmende formstykke 35 38 stift monteret på fodpladens ydervæg. Formstykket 38 understøtter et forrudeglas 40.

8 DK Tb/b3b bl

Stolpefodpladen 36 omfatter også en pakstrinunel 42 af kautsjuk, der er stift fastgjort på fodpladens indervæg. Strimmelen 42 tætlukker imellem stolpefodpladen 36 og bilens siderude 44.

5

Stolpefodpladen 36 omfatter desuden en pynteliste 46 monteret på den mod passagererne vendende side for at skjule overfladen af stolpefodpladen 36 og tilvejebringe et æstetisk udseende.

10 I den viste udførelsesform er høj frekvenspick-upen 32 indsat i det hule parti af stolpefodpladen 36. Som vist på fig. 2 og 3 omfatter pick-upen 32 et hus 48 af et elektrisk ledende materiale og en i huset monteret ramme-15 antenne 50. Huset 48 tjener til at afskærme de elektromagnetiske felter fra omverdenen. Huset 48 omfatter en smal aflang åbning 48a ved den ene side. Rammeantennes 50 ene langside strækker sig udad gennem åbningen 48a og er lokaliseret tæt op imod stolpen, på hvilken de højfre-20 kvente overfladestrømme koncentreres, især ved stolpefodpladen 36.

Stolpefodpladen 36 har en åbning 36a, gennem hvilken høj-frekvenspick-upen 32 indsættes i stolpens hule parti for-25 ud for påmonteringen af pyntelisten 46 på fodpladen.

Til at fastgøre huset 48 for pick-upen 32 på stolpefodpladen 36 omfatter huset 48 konsoller 52 og 54, der er stift fastgjort på huset ved modstående husender, eksem-30 pelvis ved punktsvej sning. Konsollerne 52 og 54 er stift fastgjort på stolpefodpladen 36 ved hjælp af skruer.

Når pick-upens hus 48 er stift monteret på stolpefodpladen 36, positioneres rammeantennen 50 tæt op mod åb-35 ningen 36a i fodpladen 36 således, at en magnetisk kraft-liniestrøm, der induceres af de højfrekvente overfladestrømme, der forløber koncentrisk i stolpefodpladen 36, DK 167635 B1 9 virksomt vil skære rammeantennen 50.

I huset 48 er en kredsløbsenhed 56 med en forforstærker med mere, monteret bag rammeantennen 50. Kredsløbsenheden 5 56 rummer en kraftkilde og et kredsløb svarende til det til bestemmelse af fordelingen af overfladestrømmene benyttede kredsløb. Kredsløbet modtager signaler gennem et kabel 58. De af rammeantennen 50 detekterede højfrekvente signaler udtages fra kredsløbet 56 gennem et koaksial-10 kabel 60.

I den viste udførelsesform er rammeantennen 50 fortrinsvis en antenne med en enkelt vinding af en sådan konstruktion, at vindingen er overtrukket med et elektrisk 15 isolationsmateriale og den ene langside er presset mod fodpladens 36 kanthjørne således, at rammeantennen 50 vil være i kontakt med fodpladen 36 samtidigt med, at rammeantennen kan isoleres elektrisk fra stolpefodpladen. På denne måde vil den inducerede magnetiske kraftliniestrøm 20 skære rammeantennen 50 virksomt.

Efter indmonteringen af pick-upen 32 i den forreste stolpe 34 monteres pyntelisten 46 på stolpen 34 for at tilvejebringe det samme udseende som for den konventionelle 25 stolpekonstruktion.

I den først udførelsesform for opfindelsen kan de højfrekvente overfladestrømme, der forløber koncentrisk i karosseriets forreste stolpe, derfor detekteres effektivt 30 af den rammeantenne, der er anbragt i stolpen vinkelret på dennes længderetning, uden nogen udragende antenne.

Fig. 4 viser en anden udførelsesform for opfindelsen, hvor én høj frekvenspick-up 132 er monteret i midterstol-35 pen 35 på fig. 1.

LUV I O/OoO b I

10

Midterstolpen 35 omfatter en stolpefodplade 62, der er udformet som en hul og firkantet søjle ligesom den forreste stolpe 34. Vandtætte strimler 64 og 66 er stift monteret på de modstående sider af stolpefodpladen 62 til 5 at danne vandtætte pakninger mellem stolpefodpladen 62 og bilens forrude eller siderude (68, 70). Stolpefodpladens 62 ydervæg understøtter stift en forreste pynteliste 72, medens dens indervæg er dækket af en pynteliste 74.

10 Pick-upen 132 er af typen med elektromagnetisk kobling med i det væsentlige samme konstruktion som den første udførelsesform. Pick-upen 132 omfatter et hus 148 af e.t elektrisk ledende materiale, en rammeantenne 150 i huset 148 og en i huset monteret kredsløbsenhed 156. Huset 148 15 omfatter også konsoller 152, som er punktsvejset på huset, og som er fastgjort til kanten af en åbning i stolpefodpladen 62 ved hjælp af skruer.

Også i den anden udførelsesform for opfindelsen indsættes 20 høj frekvenspick-upen 132 i og fastgøres til det indre af stolpefodpladen 62 gennem dennes åbning. Rammeantennen 150 anbringes tæt ved den korte kant af stolpefodpladen 62.

25 I den anden udførelsesform kan de højfrekvente overfladestrømme, der forløber koncentrisk i midterstolpen, således opfanges sikkert af rammeantennen for højfrekvensbånd med en større frekvens end 50 MHz, uden at antennen er blottet udadtil som i den første udførelsesform.

30

Den anvendte højfrekvenspick-up ifølge opfindelsen kan også være af typen med elektrostatisk kobling, når blot den kan detektere de i karosseriets stolper af eksterne radiobølger inducerede overfladestrømme. I så fald an-35 bringes der detektorelektroder i længderetningen af en stolpe og adskilt fra denne af et luftgab eller en isolerende plade, som danner en elektrostatisk kondensator.

DK 167635 B1 11 Højfrekvente overfladestrømme kan opfanges af detektorelektroderne gennem den elektrostatiske kondensator til at detektere højfrekvente signaler i et ønsket frekvensbånd.

5 10 15 20 25 30 35

Claims (5)

1. Automobilantenneanlæg omfattende en pick-up (32,132), 5 der er anbragt på en af automobilets hule stolper (34, 35. for at detektere højfrekvente overfladestrømme, som af udsendte højfrekvenssignaler induceres i stolpen, hvilken pick-up omfatter en aflang rammeantenne (50,150), som er anbragt i stolpens længderetning, kendete g- 10 net ved, at - for at være egnet til at detektere højfrekvente strømme ved en frekvens over 50 MHz 15. den hule stolpe (34,35) har en åbning (36a) i en side væg; - nævnte pick-up omfatter et hus (48,148) af elektrisk ledende materiale, som er anbragt i den hule stolpe og 20 har en smal aflang åbning (48a) i nærheden af stolpe åbningen (36a) og - den aflange rammeantenne (50,150) er anbragt inden i huset (48,148) med den ene langside liggende i det væ- 25 sentlige i og langs med husets smalle aflange åbning (48a), således at denne langside ligger tæt ved siden af en kant af stolpeåbningen (36a) og den øvrige del af rammeantennen er afskærmet imod ydre elektromagnetiske felter af huset (48,148). 30

2. Automobilantenneanlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den aflange rammeantenne (50,150) består af en enkelt vikling.

3. Automobilantenneanlæg ifølge krav 1 eller 2, ken detegnet ved, at den aflange rammeantenne (50,150) er belagt med elektrisk isolerende materiale, og DK 167635 B1 dens nævnte langside er trykket imod stolpeåbningens (36a) nævnte kant.

4. Automobilantenneanlæg ifølge ethvert af kravene 1 til 5 3, kendetegnet ved, at den hule stolpe (34,35) omfatter en stolpefodplade (36,62) i form af en hul søjle med hovedsagelig firkantet tværsnit og monteringsorganer (52,152) til pick-upens montering inden i den hule søjle.

5. Automobilantenneanlæg ifølge krav 4, kendeteg net ved, at monteringsorganet (52,152) omfatter et par konsoller (53,54,152), som hver er fastgjort til huset og til nævnte stolpefodplade (36,62). 15 20 25 30 35