VEHICLE WINDSHIELD ANTENNA

Abstract: The invention relates to a transmitting and/or receiving antenna in the rear window of a motor vehicle, consisting of the heating panel and a coil which is constructed with the aid of two parallel wires as a bifilar winding and via which the DC heater current is supplied. To provide good reception and transmission characteristics with such an antenna within the useful reception band, and to minimise the cost of filtering out the low-frequency interference in the heater circuit for reception, the coil, which is constructed as a bifilar winding, is designed as the primary winding of a transformer. With the aid of a secondary winding which is isolated from the primary winding in terms of direct electrical connection, but is magnetically coupled thereto, to which secondary winding an antenna network containing the antenna connection point is connected, by selecting a suitable transformation ratio for the transformer, optimum antenna characteristics can be achieved. The advantages provided by the invention consist in particular of better reception which can even be achieved in a wide low-frequency band as well, and of a reduction in interference which is coupled into the receiver system via the DC supply, and of a simple capability to extend the arrangement for other transmission and/or reception frequency bands. <IMAGE>

Description: Beschreibung Antenne in der Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft eine Antenne zum Senden und/oder Empfangen in der Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus dem Heizfeld und einer Spule, die mit Hilfe zweier parallel geführter Drähte als Bifilarwicklung ausgeführt ist und deren beide Drähte auf der ersten Seite der Spule an die beiden Gleichstromanschlüsse des Heizfeldes und auf der zweiten Seite an die Pole der Gleichspannungsquelle angeschlossen sind. Eine Empfangsantenne dieser Art ist z.B. bekannt aus P 26 50 044. Bei dieser Antenne dient das Heizfeld als Antenne für den Empfang der LMK- und der UKW-Signale. Ein besonderes Problem stellt hierbei die Gleichstromzuführung für das Heizfeld dar. Insbesondere im LMK-Bereich, in dem das Heizfeld aufgrund der niedrigen Frequenz ein hochohmiges Antennenelement bildet, ist die Zuführung der grossen, für die Heizung des Feldes notwendigen Gleichströme stets mit einer erheblichen Bedämpfung der Empfangssignale verbunden. Die Heizströme werden nach der dort angegebenen Erfindung über eine bifilar ausgeführte Drossel zugeführt, wobei diese Drossel dem Antennenelement bezüglich der hochfrequenten Signale parallel geschaltet ist. Hierbei zeigt sich, dass der direkte Anschluss des Antennenkreises eines Rundfunkempfängers über einen Abzweiganschluss an die als Empfangsantenne dienenden Heizelemente nur zu nicht zufriedenstellenden Empfangseigenschaften führt und eine Optimierung der Empfangseigenschaften auch nicht ermöglicht. Hinzu kommt, dass es bei niedrigen Frequenzen nicht möglich ist, den Blindwiderstand dieser Drossel breitbandig für den LMK-Bereich so gross zu gestalten, dass die Parallelschaltung dieses Elements zur Antenne das Empfangssignal nicht merklich beeinträchtigt. Im UKW-Bereich, in dem das Heizfeld ein wesentlich niederohmigeres Antennenelement bildet, kann die Verdrosselung der Gleichstromzuführung wesentlich einfacher und ohne grossen technischen Aufwand durchgeführt werden. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Antenne nach dem Stande der Technik ist die grosse Störeinkopplung in den Empfängereingang, insbesondere bei niedrigen Frequenzen. Diese hochfrequenten Störungen sind durch die elektrischen Aggregate im Fahrzeug verursacht, wie z.B. durch Zünd- und durch Einspritzimpulse und durch digital arbeitende Komponenten im Fahrzeug wie z.B. durch eine digitale Motorelektrik. Da bei einer Antenne nach P 26 50 O1I# das Antennenelement sowohl mit dem Empfängereingang als auch, bei eingeschalteter Heckscheibenheizung, mit der hochfrequent gestörten Gleichspannungsversorgung verbunden ist, sind zur Vermeidung von Empfangsstörungen Siebmassnahmen in der Gleichspannungsversorgung mit hoher Wirksamkeit vor allem für den niederfrequenten LMK-Bereich erforderlich. Der technische Aufwand für diese Siebung ist u.a. auf Grund der hohen Heizstöme (bis zu 30 A) erheblich. Im Empfangsfall ist es bei derartigen Antennen erforderlich, einen möglichst guten Empfang mit einem guten Signal-Störverhältnis zu erreichen und also auch die Einkopplung von hochfrequenten Störungen z.B. aus dem Bordnetz des Fahrzeugs zu verhindern. Im Sendefall muss eine verlustarme Leistungsanpassung an das Speisekabel erreicht werden. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einer Antenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gute Empfangs- und Sendeeigenschaften innerhalb des Nutz-Empfangsbandes zu schaffen und dabei für den Empfangsfall den Aufwand, der zur Siebung der niederfrequenten Störungen im Heizkreis erforderlich ist, so gering wie möglich zu halten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die als Bifilarwicklung ausgeführte Spule 9 die Primärwicklung eines Transformators 10 bildet und die beiden Drähte der zweiten Seite der Spule hochfrequent mit der Fahrzeugkarosserie 3 verbunden sind und eine von der Primärwicklung 9 getrennte magnetisch angekoppelte Sekundärwicklung 11 vorhanden ist, an die ein Antennennetzwerk 12 mit der Antennenanschlussstelle 20,21 angeschlossen ist. Im Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen dargestellt und näher beschrieben. Es zeigen: Fig.1: Grundprinzip einer Antenne nach der Erfindung Fig.2: Elektrisches Ersatzschaltbild einer Antenne nach der Erfindung Fig.3: Antenne nach der Erfindung für nicht zu grosse Frequenzbereiche bei nicht zu niedrigen Frequenzen, z.B. für Autotelefon Fig.4: Aktive Empfangsantenne nach der Erfindung, z.B. für den UKW-Rundfunkempfang Fig.5: Antenne nach der Erfindung für den Empfang breiter Frequenzbänder niedriger Frequenz (z.B. dem LMK-Empfang) mit einem Autoradio mit kapazitivem Eingangswiderstand. Fig.6: einfaches elektrisches Ersatzschaltbild einer Antenne nach der Erfindung für ein breites Frequenzband niedriger Frequenz und einen fest gekoppelten Transformator Fig.7: typische Frequenzabhängigkeit der Signalspannung U für ein breites Frequenzband niedriger Frequenz und eine kapazitive Belastung der Sekundärspule des Transformators. Fig.8: aktive Antenne nach der Erfindung für den Empfang breiter Frequenzbänder niedriger Frequenz und einem Verstärker kleiner Eingangskapazität. Fig.9: Erweiterung für zwei Frequenzbereiche Fig.1O:Fahrzeugheckscheibe mit zwei Heizfeldern, von denen das eine für eine Antenne nach der Erfindung verwendet wird Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in einem besseren Empfang, der sogar auch in einem breiten niederfrequenten Frequenzbereichs erreicht wird, und in einer Reduktion der Störungen, die über die Gleichstromeinspeisung in das Empfangssystem eingekoppelt werden sowie in einer einfachen Möglichkeit, die Anordnung für andere Sende- und/oder Empfangsfrequenzbereiche zu erweitern. Anhand der Fig.1 wird das Grundprinzip der Antenne nach der Erfindung beschrieben. Auf der Heckscheibe 1 befindet sich ein Heizfeld 2, das als Antennenelement dient. Die Zuführung der Heizströme erfolgt über die beiden Gleichstromanschlüsse 5 und 6 des Heizfeldes, an die die erste Seite 4 der Primärwicklung 9 angeschlossen ist. Diese besteht aus bifilaren eng benachbarten Drähten und bildet zusammen mit der Sekundärwicklung 11 einen Transformator 10 . Die beiden anderen Anschlüsse auf der zweiten Seite 7 der Primärwicklung 9 sind an die Gleichstromquelle 8 für die Heizung der Heizelemente angeschlossen. Diese Anschlüsse sind hochfrequenzmässig mit der Fahrzeugkarosserie 3, im Beispiel der Fig.1 durch zwei Kondensatoren 22, verbunden. An die Primärwicklung 9 ist die Sekundärspule 11 magnetisch angekoppelt. Die Windungszahl der Sekundärspule ist dabei geeignet gewählt, dass im Empfangsfall im Empfänger 14 , der über ein Antennennetzwerk 12 und die Antennenanschlussleitung 13 angeschlossen ist, ein gutes Signal-Rauschverhältnis für die Empfangsfrequenz entsteht. Das Antennennetzwerk 12 kann im Empfangsfall wahlweise als passives verlustarmes Transformationsnetzwerk oder als aktives Verstärker- und Transformationsnetzwerk ausgeführt werden. Bei Ausführung des Antennennetzwerks 12 als Verstärker- und Transformationsnetzwerk wird die Sekundärspule 11 geeignet gestaltet, dass sich an der Antennenanschlussstelle, also am Ausgang des Netzwerks 12 an den Klemmen 20 und 21, im vorgegebenen Frequenzbereich ein möglichst gutes Signal-Rauschverhältnis einstellt. Im Fall eines passiven Transformationsnetzwerks werden dieses Netzwerk 12 und die Sekundärspule 11 so ausgeführt, dass am Eingang des Empfängers 14 Widerstandsanpassung vorliegt. Eine derartige Anordnung kann auch zum Senden verwendet werden. In diesem Fall tritt an Stelle des Empfängers 14 ein Sender 14. Die Impedanzanpassung am Senderausgang erfolgt hierbei für maximale Ausgangsleistung. Die Wirkungsweise der beschriebenen Antenne bei niedrigen Frequenzen, (d.h. bei Wellenlängen, die wesentlich grösser als die Abmessungen des Fahrzeugs sind) wird anhand des elektrischen Ersatzschaltbildes in Fig.2 für den Fall eines passiven Antennennetzwerks 12 deutlich. Bezüglich des Gleichstromanschlussklemmenpaares 5 und 6 kann das Heizfeld 2 als Signalspannungsquelle mit der Leerlaufspannung E*heff und der Impedanz des Heizfeldes Za zwischen diesem Klemmenpaar 5,6 und der Fahrzeugkarosserie 3 dargestellt werden. Bei niedrigen Frequenzen ist Za im wesentlichen durch die KapazitAt Ca beschreibbar. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Sammelschienen des Heizfeldes nicht mit hochfrequent verlustbehafteten Materialien (Gummiberandung, Klebemittel) in Berührung kommen. E ist die Empfangsfeldstärke und heff die effektive Höhe des Heizfeldes. An dieses Klemmenpaar 5,6 ist die bifilar ausgeführte Primärwicklung 9 des Transformators 10 angeschlossen und an ihrem anderen Ende 7 hochfrequent niederohmig mit der Fahrzeugkarosserie 3 verbunden. Die Sekundärwicklung 11 wird dabei so ausgeführt, dass sich mit einem möglichst wenig aufwendigen verlustarmen Antennennetzwerk 12 am Ende der Antennenanschlussleitung die geforderte Impedanzanpassung an den Empfänger bzw. Sender 14 einstellt. Im Gegensatz zu der aus P 26 50 044 bekannten Antenne kann durch die Wahl einer geeigneten Sekundärspule 11 das Impedanzniveau an ihrem Ausgang (Klemmen 18,19) in weiten Grenzen frei wählbar eingestellt werden und damit auf einfache Weise an die weiterführende Sender- bzw. Empfängerschaltung angepasst werden. Das transformatorische Prinzip ist zudem sehr breitbandig, so dass die Wirkungsweise der Antenne auch für breite Frequenzbänder optimiert werden kann. Die Anordnung aus Heizfeld 2 und Transformator 10 führt bei niedrigen Frequenzen zu einem Hochpassverhalten mit einer Resonanzüberhöhung bei der Resonanzfrequenz, die sich aus der Antennenkapazität Ca und der Primärinduktivität des Übertragers sowie der wechselstrommässigen Belastung der Sekundärwicklung 11 durch das Antennennetzwerk 12 ergibt. Legt man diese Resonanzfrequenz ans untere Frequenzbandende des Betriebsfrequenzbereichs, so wird auch am unteren Frequenzbandende die Signalübertragung der Antenne ausreichend. Diese Dimensionierung erlaubt eine Minimierung der Primärinduktivität des Übertragers 10. Damit ist ein minimalen Drahtaufwand verbunden, mit dem auch minimale Verluste an Heizleistung einhergehen. Ein entscheidender Vorteil der transformatorischen Ankopplung des Antennennetzwerks 12 an das Heizfeld 2 ist die Tatsache, da die der Heizgleichstromquelle 8 des Fahrzeugs überlagerten hochfrequenten Störströme, die ebenfalls durch das Heizfeld fliessen, nicht in das Empfangssystem eingekoppelt werden und damit auch nicht den Empfang beeinträchtigen können. Diese hochfrequenten Störströme sind durch die elektrischen Fahrzeugagregate (z.B. Zündung, Lichtmaschine, digitale Motorelektrik u.a.) verursacht. Diese Störströme durchfliessen die Primärwicklung 9 des Übertragers 10 auf Grund der grossen Eigeninduktivität der bifilar ausgeführten Wicklung zwei Mal in gleicher Grösse in gegensinniger Richtung, so dass sich ihre magnetischen Wirkungen aufheben und auf die Sekundärwicklung kein Signal übertragen wird und daher auch keine Störungen ins Empfangssystem eingekoppelt werden. Die Auskopplung des Empfangssignals über einen Abzweiganschluss der Heizelemente, wie in P 26 50 044 vorgesehen, führt dagegen zwangsweise zu einer Einkopplung der Störspannungen, die über die Störströme an dem durch die Heizelemente gebildeten hochfrequenten Widerstand entstehen, ins Empfangssystem. Die am Heizfeld abgegriffene Störpannung ist dabei nur unwesentlich kleiner als die gesamte, der Gleichspannungsquelle der Heizung von den störenden Fahrzeugaggregaten überlagerte Störspannung. Bekanntlich reduziert die Kapazität parallel zu einer kapazitiven Antenne die Antennenbandbreite und damit die Leistungsfähigkeit der Antenne. Aus diesem Grund ist die wirksame Parallelkapazität zwischen dem Klemmenpaar 5,6 und dem Masseanschluss (Fahrzeugkarosserie 3) so klein wie möglich zu halten. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zur Vermeidung einer Zuleitungskapazität die Primärwicklung des Transformators 10 auf der ersten Seite 4 der bifilaren Spule 9 über möglichst kurze leitende Verbindungen 16 und 17 (Fig.1) mit den Gleichstromanschlüssen 5 und 6 des Heizfeldes verbunden. Insbesondere bei niedrigen Frequenzen ist es im Interesse einer möglichst kleinen Streuinduktivität des Transformators 10 notwendig, die magnetische Kopplung zwischen der Primärwicklung 9 und der Sekundärwicklung 11 möglichst gross zu wählen. Dies geschieht am einfachsten durch Wahl eines für die Primär- und Sekundärwicklung gemeinsamen Wickelkörpers mit einem gemeinsamen Ferritkern 15. Durch die erhöhte Permeabilität des Ferritkerns wird die erforderliche Windungszahl und damit der Drahtbedarf und die Verluste an Heizleistung so klein wie möglich gehalten. Um die zweite Seite 7 der Spule 9 im Betriebsfrequenzbereich hochfrequent niederohmig mit der Fahrzeugkarosserie zu verbinden, werden sehr vorteilhaft frequenzselektive Schaltungen aus Blindelementen mit Gleichstromtrennung zur Karosserie verwendet. Solche Schaltungen werden vorzugsweise durch hinreichend grosse Kapazitäten (Fig.1), durch Serienresonanzkreise oder durch ähnlich wirkende Schaltungen realisiert. Zur Realisierung einer passiven Sende- bzw. Empfangsantenne kann bei nicht zu niedrigen Frequenzen und innerhalb eines nicht zu grossen Frequenzbereichs (z.B. für Autotelefon) in einem besonders einfachen Fall das Antennennetzwerk 12 als Durchschaltung ausgeführt (Fig.3). Hierfür ist es erforderlich, die Primärwicklung und die Sekundärwicklung des Übertragers so zu gestalten, dass durch Transformation der Heizfeldimpedanz Za die an der Sekundärwicklung zwischen ihren Anschlüssen 18 und 19 messbare Impedanz Z1 nahezu gleich dem Eingangswiderstand ZL der Antennenanschlussleitung ist. Durch Einführung eines auf an sich bekannte Weise geeignet gestalteten Antennennetzwerks 12 wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die an den Anschlussklemmen der Sekundärwicklung 18 und 19 vorliegende Impedanz mit kleinerer Abweichung in die Nähe des Wellenwiderstands der Antennenanschlussleitung transformiert. In einer besonders vorteilhaften Weiterführung dieser Antenne als aktive Empfangsantenne (z.B. für den UKW-Rundfunkempfang) enthält das direkt angeschlossene Antennennetzwerk 12 zusätzlich einen verstärkenden Transistor 24 (Fig4). Vorteilhaft wird dieser mit Hilfe des verlustarmen Transformationsnetzwerks 23 eingangsseitig für optimales Signal-Rauschverhältnis angepasst. Die Ausgangsimpedanz dieses Transistors wird vorteilhaft mit Hilfe eines Anpassungsnetzwerks 25 in den Wellenwiderstand ZL der Antennenanschlussleitung transformiert. Für den Empfang breiter Frequenzbänder niedriger Frequenzen, wie z.B. dem Lang-, Mittel- und Kurzwellenbereichs (LMK), ist die oben beschriebene Impedanzanpassung nicht möglich. In diesem Frequenzbereich werden vielfach elektronisch abstimmbare Empfänger (Autoradio) mit kapazitiv hochohmigem Eingangswiderstand mit Feldeffekttransistor mit Ansteuerung am Gate verwendet. Die Eingangsimpedanz solcher Empfänger kann durch die Eingangskapazität Ce beschrieben werden (Fig.5). Die für derartige Empfänger verwendete Antennenanschlussleitung (13) ist kapazitätsarm und wirkt auf Grund ihrer im Vergleich zur Betriebswellenlänge geringen Länge als Parallelkapazität CL. In diesen Fällen ist die Eingangsimpedanz der Antennenanschlussleitung kapazitiv und kann durch die Kapazität Ce+CL beschrieben werden. Besonders einfach wird die Anordnung, wenn das Antennennetzwerk 12 als Durchschaltung ausgeführt wird. Damit ist Cp=Ce+CL. Optimales Signal-Rauschverhältnis im Empfänger entsteht dann, wenn die Signalspannung U an der Parallelkapazität Cp möglichst gross ist. Dies wird durch geeignete Ausgestaltung des Transformators 10 erreicht. Für den besonders vorteilhaften Fall einer festen magnetischen Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung des Transformators 10 wird das elektrische Verhalten der Empfangsantenne durch das elektrische Ersatzschaltbild in Fig.6 angenähert beschrieben. Hierin ist Lp die Induktivität der Primärspule und ü das Spannungsübersetzungsverhältnis ü des Transformators, der an seinem Ausgang mit der Kapazität Cp belastet ist. Die Signalspannung U an der Parallelkapazität kann mit folgender Formel ermittelt werden: EMI9.1 Hierin ist fr die Resonanzfrequenz, gebildet aus der Heizfeldkapazität Ca parallel zu der auf der Primärseite des Transformators wirksamen Kapazität Cp*üss und der Eigeninduktivität der Primärspule Lp: EMI9.2 Aus der Formel (1) geht hervor, dass bei Frequenzen, die wesentlich grösser als fr sind, die Spannung U breitbandig konstant bleibt. Diese Spannung wird dann maximal (Um), wenn das Übersetzungsverhältnis ü ungefähr zu: EMI9.3 gewählt ist. Diese Spannung ergibt sich dann aus (1) zu: EMI10.1 Für Frequenzen am unteren Bandende bedämpfen die unvermeidbaren Spulenverluste das Signal. Dieses Absinken der Signalspannung mit kleiner werdender Frequenz kann durch Ausnutzung des Resonanzeffekts kompensiert oder überkompensiert werden. Unterhalb der Resonanzfrequenz fr fällt die Spannung U gemäss (f/fr) ab. Sehr vorteilhaft wird die Induktivität Lp derart gewählt, dass die Resonanzfrequenz fr um den Faktor EMI10.2 höher liegt als die niedrigste Frequenz fu des Empfangsbereichs (Fig. 7), weil dadurch im gesamten Betriebsfrequenzbereich die Spannung U nicht unter den Wert Um absinkt. Die Eigeninduktivität kann in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung damit zu: Lp 1/(4 (2 fu) Ca > (5) p gewählt werden. Bei dieser Dimensionierung ergibt sich sehr vorteilhaft der kleinstmögliche Wert für Lp. Ist die Antennenanschlussleitung an ihrem Eingang direkt mit den Anschlussklemmen 18 und 19 der Sekundärwicklung 11 verbunden, wird diese somit mit der Kapazität Cp=CL+Ce belastet. Durch geeignete Wahl der Induktivität der Primärwicklung und der Windungszahl der Sekundärwicklung gemäss der in den Gleichungen (1) mit (5) dargestellten Zusammenhänge wird somit im Empfänger 14 im gesamten Frequenzbereich ein gutes 3Signal-Rauschverhältnis erzielt. Nachteilig bei dieser Konzeption ist die verhältnismässig grosse Kapazität Cp, die sich hauptsächlich aus der Kapazität CL der Antennenanschlussleitung ergibt und zu einer verhältnismässig kleinen Spannung Um führt. Wesentlich günstiger ist es deshalb, am Eingang des Antennennetzwerks 12 einen kapazitiv hochohmigen Breitbandverstärker anzuschalten. Die Signalspannung U sowie damit auch der Signal-Rauschabstand wird durch diese Massnahme gemäss Gleichung (4) um den Faktor EMI11.1 angehoben, wenn CF die Eingangskapazität des verwendeten Verstärkers ist. Solche Verstärker mit kleiner Eingangskapazität, kleinem Eigenrauschen und hoher Linearität sind z.B. bekannt aus DPS 21 15 657, DPS 20 21 331, DAS 25 54 828 und DAS 25 514 829 (s. Fig.8). Häufig ist es erwünscht, mehrere verschiedene Empfangsfrequenzbereiche (z.B. LMK- und UKW-Rundfunkempfang im Fahrzeug) sowie z.B. einen oder mehrere Sende-Empfangsfrequenzbereiche (z.B. Autotelefon) mit einer einzigen Antennenstruktur zu realisieren. Dies ist mit einer Antenne nach der Erfindung vorteilhaft in der Weise möglich, wie dies für den Fall zweier Frequenzbereiche Fig.9 zeigt. In Fig.9 sind zwei Bifilarwicklungen als Primärwicklungen zweier Transformatoren 10, zur Unterscheidung im folgenden mit 10a und 10b bezeichnet, zur Auskopplung zweier unterschiedlicher Frequenzbereiche vorhanden, wobei die Primärwicklungen beider Spulen 9a und 9b auf Grund der gleichstrommässigen Serienschaltung vom Heizgleichstrom sowie von den hochfrequenten Störströmen nacheinander durchflossen werden und dadurch die oben beschriebenen Vorteile hinsichtlich der unterbleibenden Einkopplung von Störungen des Bordnetzes ins Empfangssystem für beide Frequenzbereiche erhalten bleiben. Entsprechend sind die Anschlüsse 18a und 19a bzw. 18b und 19b der beiden Sekundärwicklungen 11a und 11b der Übertrager 10a und 10b an das gemeinsame Antennennetzwerk 12 mit der Antennenanschlussstelle 20,21 angeschlossen. In diesem Fall ist zweckmässigerweise eine Frequenzweiche 32 im Antennennetzwerks 12 enthalten (Fig.9). Weitere Dimensionierungsgesichtspunkte für eine derartige Antenne nach der Erfindung für zwei Frequenzbereiche sollen am Beispiel einer kombinierten LMK- UKW-Rundfunkempfangsantenne erläutert werden. Im Beispiel der Fig.9 ist dann der Übertrager 1Oa für den UKW-Frequenzbereich, wie oben z.B. anhand der Fig.4 erläutert, dimensioniert. Die hochfrequenzmässig niederohmige Verbindung der zweiten Seite der Primärwicklung 9a des Übertragers 1Oa ist dann wegen der relativ geringen Bandbreite des UKW-Bereichs mit Hilfe von Serienresonanzkreisen oder mit Schaltungen mit dem Charakter von Serienresonanzkreisen einfach realisierbar. Die Resonanzfrequenz dieser Serienresonanzkreise liegt zweckmässigerweise innerhalb des UKW-Bereichs und der Resonanzblindwiderstand der Resonanzkreise wird so gewählt, dass die Niederohmigkeit im gesamten UKW-Frequenzbereich ausreichend ist. Gleichzeitig ist zu beachten, dass sich durch diese Serienresonanzkreise bei tiefen Frequenzen, hier dem LMK-Bereich, eine kapazitive Belastung der Heizscheibe ergibt, so dass der Serienresonanzkreis nicht unnötig niederohmig dimensioniert werden darf. Der Übertrager 10b ist in diesem Beispiel für die Auskopplung des niederfrequenten, breiten LMK-Frequenzbereichs vorgesehen. Die niederohmige Verbindung der beiden Drähte auf der zweiten Seite der Spule 9b im Übertrager 10b erfolgt dann zweckmässigerweise am einfachsten über hinreichend grosse Kapazitäten (Fig.9). Da die Primärinduktivität der Spule 9a im Übertrager 1Oa für den Übertrager 10b eine Streuinduktivität darstellt, die die wirksame Kopplung reduziert, ist es vorteilhaft, wenn die Primärinduktivität der Spule 9a im Übertrager 1Oa im Vergleich zur Eigeninduktivität der Spule 9b im übertrager 10b klein ist. Dies ist dann in der Regel in ausreichenden Masse erfüllt, wenn am Übertrager 1Oa das höherfrequentere Signal und am Übertrager 10b das niederfrequentere Signal ausgekoppelt wird, wie dies im obigen Beispiel vorgesehen war. Bei einer sinngemässen Erweiterung einer Antenne nach der Erfindung auf mehr als auf 2 Frequenzbereiche wird man daher vorteilhaft den übertrager für den höchsten Frequenzbereich unmittelbar an die Gleichstromanschlüsse des Heizfeldes und den übertrager für den niederfrequentesten Frequenzbereich am entferntesten von den Gleichstromanschlüssen des Heizfeldes anschliessen und die hochfrequenzmässige Verbindung der zweiten Seiten der bifilaren Primärwicklungen 9 mit der Fahrzeugkarosserie 3 jeweils so ausführen, dass die Beeinflussung für die anderen Frequenzbereiche möglichst gering ist. Bei Antennen nach der Erfindung kann der Drahtbedarf für die Primärwicklungen der Übertrager minimal gewählt werden. Trotzdem kann bei sehr grossen Heizleistungen und grossen zu beheizenden Flächen die thermische Belastung der Übertrager unzulässig hoch werden, vor allem wenn die Wicklungen auf einem Ferritkern aufgebracht sind. In solchen Fällen ist es vorteilhaft, die Grösse der über die Primärwicklungen 9 mit dem Heizgleichstrom beheizten Fläche kleiner als die insgesamt zu beheizende Fläche zu wählen (Fig.10) und nur diesen Teil des Heizfeldes als Antenne zu verwenden. Der restlichen Teil der zu beheizenden Fläche kann dann mit einem Heizfeld bedeckt werden, das nicht als Antenne verwendet wird.

Claims: Patentansprüche 1. Antenne zum Senden und/oder Empfangen in der Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus dem Heizfeld und einer Spule die mit Hilfe zweier parallel geführter Drähte als Bifilarwicklung ausgeführt ist und deren beide Drähte auf der ersten Seite der Spule an die beiden Gleichstromanschlüsse des Heizfeldes und auf der zweiten Seite an die Pole der Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, ¯ dadurch gekennzeichnet dass die als Bifilarwicklung ausgeführte Spule (9) die Primärwicklung eines Transformators (10) bildet und die beiden Drähte der zweiten Seite der Spule hochfrequent mit der Fahrzeugkarosserie (3) verbunden sind und eine von der Primärwicklung (9) getrennte magnetisch angekoppelte Sekundärwicklung (11) vorhanden ist, an die ein Antennennetzwerk (12) mit der Antennenanschlussstelle (20,21) angeschlossen ist. 2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Primärwicklung (9) des Transformators (10) auf der ersten Seite (4) der Spule (9) über möglichst kurze leitende Verbindungen (16,17) mit den Gleichstromanschlüssen (5,6) des Heizfelds verbunden ist. 3. Antenne nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet dass die Primärwicklung und die Sekundärwicklung des Übertragers (10) auf einem gemeinsamen Ferritkern (15) aufgebracht sind 4. Antenne nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass die hochfrequente Verbindung zwischen den beiden Drähten der zweiten Seite der Spule (9) und der leitenden Karosserie (3) auf an sich bekannte Weise frequenzselektiv durch Filtermassnahmen realisiert ist, die innerhalb des Frequenzbereichs, für den die Antenne vorgesehen ist, niederohmig sind. 5. Antenne nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass die Induktivität der Primärwicklung (9) so klein wie möglich gewählt ist und die Windungszahl der Sekundärwicklung (11) derart gewählt ist, dass in einem vorgegebenen kleineren Frequenzbereich die an der Sekundärwicklung vorliegende Impedanz nahezu gleich dem Wellenwiderstand der Antennenanschlussleitung (13) ist und das Antennennetzwerk (12) als Durchschaltung ausgeführt ist. 6. Antenne nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass die Induktivität der Primärwicklung so klein wie möglich gewählt ist und die Windungszahl der Sekundärwicklung (11) derart gewählt ist, dass in einem vorgegebenen kleineren Frequenzbereich die an der Sekundärwicklung vorliegende Impedanz in der Nähe des Wellenwiderstands der Antennenanschlussleitung ist und das Antennennetzwerk (12) auf an sich bekannte Weise mit Hilfe einer verlustarmen Anpassungsschaltung derart gestaltet ist, dass an seinem Ausgang die Impedanz gleich dem Wellenwiderstand der Antennenanschlussleitung (13) ist. 7. Antenne zum Empfangen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass das Antennennetzwerk (12) direkt an die Sekundärwicklung (11) des Transformators (10) angeschaltet ist und einen Transistorverstärker enthält. 18. Antenne zum Empfangen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass die Induktivität der Primärwicklung (9) so klein wie möglich gewählt ist und die Windungszahl der Sekundärwicklung (11) derart gewählt ist, dass in einem vorgegebenen kleineren Frequenzbereich die an der Sekundärwicklung vorliegende Impedanz möglichst nahe dem für optimales Signal-Rauschverhältnis des Transistorverstärkers im Antennennetzwerk (12) nötigen Wert ist. 19. Antennen zum Empfangen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass dem Antennentransistor (214) ein verlustarmes Transformationsnetzwerk (23) vorgeschaltet ist, dessen Ausgangsimpedanz gleich dem für optimales Signal-Rauschverhältnis nötigen Wert des Transistorverstärkers ist. 10. Antenne zum Empfangen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass bei einem Antennennetzwerks (12), dessen Eingangsimpedanz im Nutzfrequenzbereich durch eine Kapazität beschrieben werden kann, das Übersetzungsverhältnis ü des übertragers (10) derart gewählt ist, dass am oberen Ende des Frequenzbandes eines breiten Frequenzbereich niedriger Frequenz (z.B. dem LMK-Bereich) im Empfänger (14) ein optimales Signal-Rauschverhältnis besteht. 11. Antenne zum Empfangen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet dass an die Sekundärwicklung des Übertragers die Antennenanschlussleitung (13) direkt angeschlossen ist und die Eingangsimpedanz der Antennenanschlussleitung mit nachgeschaltetem Empfänger durch eine Kapazität Cp gebildet ist und das übersetzungsverhältnis des Übertragers ü derart gewählt ist, dass am oberen Ende des Frequenzbandes eines breiten Frequenzbereichs niedriger Frequenz (z.B. dem LMK-Bereich) im Empfänger ein optimales Signal-Rauschverhältnis besteht. 12. Antenne zum Empfangen nach den Ansprüchen 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet dass bei einer Kapazität Ca des Heizfeldes (2) das Verhältnis ü der Sekundärspannung zur Primärspannung des Transformators (10) ca. ü = Ca/Cp gewählt ist. 13. Antenne zum Empfangen nach den Ansprüchen 10 mit 12, ¯ dadurch gekennzeichnet dass in einem breiten Frequenzbereich niedriger Frequenz (z.B. dem LMK-Bereich) die aus der Kapazität des Heizfeldes, der Primärwicklung und der Eingangskapazität-des Antennennetzwerks gebildete Resonanzfrequenz derart gewählt ist, dass das Signal-Rauschverhältnis im Empfänger an den Enden des breiten Frequenzbands etwa gleich gross ist 114. Antenne zum Empfangen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet dass die Resonanzfrequenz so gewählt ist, dass sie ca. 2 mal grösser als die niedrigste Frequenz (fu) des breiten Frequenzbereichs ist. 15. Antenne zum Empfangen nach den Ansprüchen 12 bis 14, ¯ dadurch gekennzeichnet dass das Antennennetzwerk (12) am Eingang einen an sich bekannten rauscharmen, linearen, kapazitiv hochohmigen Breitbandverstärker mit der Eingangskapazität CF enthält. 16. Antenne nach den Ansprüchen 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet dass zwei Bifilarwicklungen als Primärwicklungen zweier Transformatoren (10a) und (1Ob) für die Auskopplung zweier unterschiedlicher Frequenzbereiche vorhanden sind und die erste Seite der ersten Spule (9a) des Übertragers (1pa) an die beiden Gleichstromanschlüsse des Heizfeldes angeschlossen ist und die beiden Drähte der zweiten Seite der ersten Spule (9a) für den ersten Frequenzbereich frequenzselektiv niederohmig mit der Fahrzeugkarosserie verbunden sind und die beiden Drähte der ersten Seite der zweiten Spule (9b) des Übertragers (1Ob) mit den beiden Drähten der zweiten Seite der ersten Spule (9a) verbunden sind und die beiden Drähte der zweiten Seite der zweiten Spule (9b) mindestens für den zweiten Frequenzbereich hochfrequent niederohmig mit der Fahrzeugkaaosserie verbunden sind sind und an die Pole der Gleichspannungsquelle (8) angeschlossen sind und für jede Primärwicklung eine getrennte mit ihr magnetisch gekoppelte Sekundärwicklung (11a) und (11b) vorhanden ist, die das Antennennetzwerk (12) speisen. 17. Antenne nach den Ansprüchen 1 mit 16, dadurch gekennzeichnet dass die Grösse des über die bifilare Wicklung gespeisten Heizfeldes (2) so gewählt ist, dass der für den Transformator zulässige thermische Belastung nicht überschritten ist.

Inventors: FLACHENECKER, GERHARD, PROF. DR.-ING., HOPF, JOCHEN, DR. ING., LINDENMEIER, HEINZ, PROF. DR.-ING.
Applicants: HANS KOLBE & CO.
Application year: 1985
Main classification: H01Q1
IPC codes: H01Q1