АНТЕННА ДЛЯ ПРИЕМНОГО И/ИЛИ ПЕРЕДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, В ЧАСТНОСТИ, В КАЧЕСТВЕ АНТЕННЫ ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ, УСТАНОВЛЕННОЙ НА ЕГО КРЫШЕ Российский патент 2007 года по МПК H01Q1/32 

ОПИСАНИЕ

Изобретение относится к антенне для приемного или передающего устройства, в частности, в качестве антенны для автомобиля, установленной на его крыше, согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения. К примеру, из патента ФРГ № DE 197A1 известно приемное устройство, в частности, для радиоприемника, предназначенного для вмонтирования в автомобили. Оно включает приемный блок по меньшей мере с одним выводом, посредством которого можно подключать другие компоненты. Над приемным блоком можно подключать стержневую антенну.

Антенна для автомобилей известна, к примеру, из патента ФРГ № DE 298 21 723 U1. Антенна содержит основание антенны, которое состоит из имеющего форму корпуса или колпака защитного прикрытия и смонтированной на крыше автомобиля плиты основания. Между колпаком и плитой основания во внутреннем пространстве размещены различные электрические устройства. Среди прочего провод 12 ведет к собственно излучающим устройствам, выступающим наружу из основания. Для этого используется так называемый комбинированный излучатель, который на своем нижнем конце снабжен выступом с резьбой, чтобы затем можно было ввернуть излучатель с резьбой в резьбовую втулку и вывернуть из нее.

При этом в основании антенны можно разместить также другие устройства, чтобы можно было с помощью одного или нескольких высокочастотных проводников принимать различные диапазоны частот. Такие антенны должны быть пригодными, например, для диапазона мобильной радиосвязи в различных сетях (например, D-сети или E-сети, но также для нового диапазона частот UMTS (Универсальной мобильной телекоммуникационной системы) от примерно 1900 МГц до 2170 МГц). Кроме того, должен быть возможным прием и обработка при необходимости также сигналов GPS (Глобальной системы позиционирования) и/или прием программ УКВ.

Имеющиеся до сих пор на рынке антенны в принципе оправдали себя, несмотря на различные принципы преобразования.

Исходя из названных последними образующих тип антенн, существует, однако, проблема, состоящая в том, что такая антенна с так называемым комбинированным излучателем кроме нормального диапазона мобильной радиосвязи в DoCoMo-диапазоне, в AMPS-диапазоне и/или в GSM 900-диапазоне (т.е. в диапазоне 810-960 МГц), и/или в GSM 1800, и/или в GSM 1900-диапазоне (т.е. в диапазоне 1710-1990 МГц) теперь также должна быть пригодной для стандарта UMTS. Антенна, пригодная для этой общей области, характеризуется тем, что при более высоких передаваемых частотах излучатель и излучающие элементы, предназначенные для этого высокого диапазона частот, должны быть заданы меньшими по размерам, т.е. более короткими, что также действительно для антенного бугеля. Это привело бы затем, однако, к тому, что антенну следовало бы изменить в целом, включая существующий излучатель. Это находится, однако, в противоречии к концепции унификации деталей, согласно которой, к примеру, следует применять один тип излучателя для различных целей применения.

Двухдиапазонная антенна известна, среди прочего, из патента США № 6747B1. Речь идет о многодиапазонной антенне с использованием катушек для вращения фаз для создания монопольного излучателя с усилением.

Из WO 0A1 известна двухдиапазонная автомобильная антенна того же типа, что и в изобретении, с основанием антенны, соединительный проводник которого посредством промежуточного проводящего элемента соединен с излучающим устройством.

Задачей данного изобретения является поэтому исходя из типового решения, известного из уровня техники, создать улучшенное многодиапазонное антенное устройство.

Согласно изобретению задача решается в соответствии с признаками, приведенными в пункте 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Оказалось совершенно неожиданным, что в принципе весьма испытанная автомобильная антенна может применяться, например, также для UMTS-стандарта, т.е., вообще говоря, для явно более высокого диапазона частот, и это без снижения высоты конструкции или габаритов конструкции. Это стало возможным благодаря тому, что электрический проводник, ведущий к излучателю для более высокого диапазона частот, или бугель, ведущий к излучателю для более высокого диапазона частот, снабжен удлинительным элементом. Удлинительный элемент может перемещаться таким образом, что подводящие проводники удлиняются за пределы точки соединения или контакта, посредством которых излучатель электрически контактирует с подводящим проводником и предпочтительно заканчивается свободно. Если электрический подводящий проводник образуется электропроводным бугелем, то бугель может быть продлен за точку контактирования с первым излучателем, причем точка контактирования здесь одновременно служит в качестве точки соединения или даже крепления для излучателя. Удлинительный элемент не требуется выполнять обязательно непрерывно проходящим на электрическом проводе или бугеле, а он может быть выполнен также в форме обратно направленного участка проводника. Возможным является также удлинительный элемент, выполняемый в направлении вниз через точку соединения между электрическим подводящим проводником или бугелем и электрическим излучателем, предусмотренным для более высокого диапазона частот, который также заканчивается вблизи крыши автомобиля.

Пригодны, к примеру, также удлинительные элементы, которые выполнены, например, в форме диска или тарелки и предусмотрены предпочтительно в точке соединения между электрическим подводящим проводником или бугелем и излучателем, предназначенным для более высокого диапазона частот.

Обычно, однако, используется не только излучатель, предусмотренный для более высокого диапазона частот, предпочтительно в форме штыря, но и в удлинительном элементе этого излучателя используется еще катушка и подсоединенный к ней другой излучающий элемент.

При этом следует учитывать, что для низких диапазонов частот, т.е. для длинных волн, средних волн, коротких волн и диапазона УКВ, все излучающее устройство, включая антенный бугель, действует в качестве излучателя. Для DoCoMo-, AMPS-, а также GSM 900-диапазона (соответствует 810-960 МГц) в качестве излучателя действует еще и антенный бугель и нижняя часть собственно устройства излучателя, т.е., как правило, предусмотренного для этого излучающего штыря вместе с частью упомянутой катушки. Если частоту увеличить еще больше, а именно, к примеру, в GSM 1800- и GSM 1900-диапазоне (соответствует 1710 МГц до 1990 МГц), в качестве излучателя действует еще лишь антенный бугель и нижний антенный штырь. В UMTS-диапазоне (1900-2170 МГц) в качестве излучателя действует в этом случае еще лишь антенный бугель и его удлинительный элемент.

Изобретение далее поясняется более подробно на основе чертежей для нескольких примеров выполнения. На чертежах показано:

фиг.1 - схематичный вид сбоку первого примера выполнения согласно изобретению;

фиг.2-схематичный вид сверху на продленный бугель в примере выполнения согласно фиг.1;

фиг.3 - соответствующий фиг.2 вид сверху для заданного более коротким, но зато более широкого удлинительного элемента бугеля;

фиг.4 - отличающийся от фиг.1 и 2 пример выполнения;

фиг.5 - другой отличающийся пример выполнения в схематичном виде сбоку и

фиг.6 - еще один отличающийся пример выполнения.

На фиг.1 показан на схематичном виде сбоку в поперечном сечении расположенный предпочтительно в области крыши по соседству с задним стеклом контур листового материала 1 кузова автомобиля, на котором должна быть смонтирована соответствующая антенна.

Передающее и/или приемное устройство согласно фиг.1 включает в себя также основание 3 антенны, которое выполнено по типу корпуса 5.

Корпус 5 включает в себя также предпочтительно выполненное в форме колпака защитное прикрытие 5а и плиту 5b основания, которые с помощью соответствующих мер могут быть закреплены на листовом материале 1 кузова, например, при использовании слоя клея, изоляционных материалов и т.д.

Далее, в листовом материале 1 кузова, как правило, предусмотрено по меньшей мере одно отверстие 9, через которое из внутренней части автомобиля к антенне могут быть проложены электрические соединительные провода, коаксиальный кабель и т.д. Для этого плита основания корпуса антенны соответственно также устанавливается на крышу автомобиля, причем обычно (что в чертежах не показано более подробно, однако является достаточно известным) применяется выполненный в виде полого стержня с резьбой резьбовой колпак, который закреплен в плите основания и выступает во внутрь автомобиля через отверстие 9 в крыше автомобиля. Через внутреннюю часть резьбового колпака проложены во внутрь провода. Со стороны внутренней части машины можно на резьбовой колпак навинтить центральную гайку, чтобы таким образом закрепить антенну на крыше автомобиля.

От предусмотренного в основании 3 антенны места 11 подсоединения соединительный проводник 13 ведет к собственно антенному устройству 15, которое в показанном примере выполнения состоит из первого излучателя 17, блокирующей катушки 19, установленной предпочтительно в осевом удлинении первого излучателя 17, и второго излучателя 21, подключающегося в осевом удлинении блокирующей катушки 19.

Первый излучатель 17 может, к примеру, состоять из металлического электропроводного штыря или иметь структуру штыря. Второй излучатель 21 должен быть, по возможности, упругим и может, к примеру, состоять из стержня из стекловолокна, который обмотан соответствующей, имеющей форму катушки электропроводной структурой. Допустимы все возможные антенные конструкции, которые пригодны для соответствующей цели применения.

При этом следует учитывать, что для низких диапазонов частот, т.е. таким образом, для длинных волн, средних волн, коротких волн и для диапазона УКВ, все излучающее устройство, включая антенный бугель, действует как излучатель. Для DoCoMo-, AMPS-, а также GSM 900-диапазона (соответствует 810-960 МГц) в качестве излучателя действует еще антенный бугель и нижняя часть собственно излучающего устройства, т.е., как правило, предусмотренного для этого излучающего штыря вместе с частью упомянутой катушки. Если, однако, частота увеличивается далее, а именно, к примеру, в GSM 1800- и GSM 1900-диапазоне (соответствует 1710 Мгц до 1990 МГц), то в качестве излучателя действует еще только антенный бугель и нижний антенный штырь. В UMTS-диапазоне (1900-2170 МГц) в качестве излучателя действует еще только антенный бугель и его удлинительный элемент.

Для диапазонов высоких частот, например, E-сети (примерно 180 МГц) или, прежде всего, также для стандарта UMTS (примерно 1900-2170 МГц) катушка 19 находится в состоянии запирания, так что в качестве излучающего элемента при этом действует только первый излучатель 17 вместе с электрическим соединительным проводником 13.

Упомянутый соединительный проводник 13 может при этом предпочтительно также состоять по меньшей мере из слегка упругого или частично упругого бугеля 13', который предпочтительно предварительно напряжен в направлении излучателя. То есть антенный бугель при монтаже излучателя имеет тенденцию под действием предварительного натяжения примыкать к нижней точке подключения излучателя (внутри корпуса), так что здесь без проблем может быть создан длительный электрический контакт. Излучающее устройство 15 при этом обычно установлено с возможностью соединения с корпусом 5 антенны с помощью винтового соединения, так что антенну, в частности, если автомобили въезжают в мойку, вначале без проблем можно отвинтить, а затем снова можно привинтить. Собственно излучающее устройство 15, которое установлено с возможностью привинчивания к корпусу, в конечном итоге удерживается и подпирается самим корпусом.

Для того чтобы это антенное устройство также можно было использовать для диапазонов высоких частот, следовало бы, настроившись на диапазон высоких частот, соответственно уменьшить не только первый излучатель предпочтительно в форме штыря 17, но также электрический соединительный проводник 13.

Так как это противоречит концепции унификации деталей, согласно которой, к примеру, в данном случае должно применяться уже имеющееся в наличии излучающее устройство, которое также используется для других целей применения, то следует искать другие решения.

В соответствии с изобретением для этого в примере выполнения согласно фиг.1 и 2 предусмотрен удлинительный элемент 25. Этот удлинительный элемент 25 в этом примере выполнен в виде удлинения соединительного проводника 13 и тем самым предпочтительно в виде удлинительного элемента бугеля 13'. Он проходит предпочтительно за точку 27 соединения, крепления и/или контактирования, в которой предусмотренный для диапазона более высоких частот излучатель 17 и тем самым все излучающее устройство, при необходимости с помощью шунтирующего отрезка, закрепляется и удерживается на электрическом соединительном проводнике или бугеле 13'.

Длина и ширина удлинительного элемента 25 должна быть рассчитана такой, чтобы антенна в целом была правильно настроена на желательный диапазон более высоких частот. Эта настройка может осуществляться различным способом, как указано ниже.

На фиг.2 схематично показан вид сверху фрагмента удлинительного элемента 25 на своем участке, продленном за точку соединения и крепления и/или точку 27 контактирования. Можно видеть, что этот удлинительный элемент в принципе может быть выполнен в форме провода, также если он образован в виде прежде более жесткого, обладающего стабильной формой и, возможно, упругого бугеля 13'.

Помимо выполнения удлинительного элемента в соответствии с примером выполнения по фиг.1 и 2 удлинительный элемент 25 может быть выполнен также более коротким, если он, как показано, в частности, на виде сверху на фиг.3, выполняется с более широкими размерами, чем в примере выполнения по фиг.1 и 2.

В примере выполнения по фиг.4 удлинительный элемент 25 предусмотрен как бы в виде отдельной детали в форме дуги, предпочтительно исходящей из места 27 соединения или крепления, и своим свободным концом проходит все больше параллельно излучателю 17. Длина и ширина этого удлинительного элемента 25 могут также выбираться различными, чтобы осуществить желательную настройку для соответственно желательного диапазона более высоких частот. Общим в примерах выполнения по фиг.1-4 является то, что удлинительный элемент 25 имеет электрически свободный конец.

В примере выполнения по фиг.5 удлинительный элемент 25 воспроизведен в "квазивырожденной" форме. Удлинительный элемент 25 выполнен по типу диска или тарелки 25'. Этот диск или тарелка 25' может отводиться теперь не только в направлении от соединительного проводника 13, т.е. от бугеля 13', но и может выполняться почти в окружном направлении в виде плоской детали.

Наконец, на фиг.6 показано, что удлинительный элемент 25 может толковаться и выполняться в виде удлинительного элемента 25 относительно первого излучателя 17. Согласно этому примеру выполнения удлинительный элемент 25 образован именно в форме осевого удлинительного элемента 25" по отношению к первому излучателю 17, выполненному предпочтительно в форме штыря, как удлинение относительно короткого электропроводного шунтирующего элемента, осуществляющего электрическое соединение от точки 27 соединения соединительного проводника 13 к первому излучателю 17.

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат заключается в создании многодиапазонного антенного устройства с улучшенными характеристиками. Сущность изобретения состоит в том, что в антенне для приемного и/или передающего устройства для автомобилей, содержащей основание (3) и предусмотренный в основании соединительный проводник (13) для электрического подключения излучающего устройства (17, 21), соединительный проводник (13), ведущий к излучающему устройству (17, 21), и/или само излучающее устройство (17) снабжены электропроводным удлинительным элементом (25; 25', 25"), который предусмотрен в области основания (3) или в области корпуса основания антенны, причем удлинительный элемент (25; 25', 25") выполнен в виде ответвления от электрической цепи, включающей соединительный проводник (13) и первое излучающее устройство (17). При этом излучающее устройство (17, 21) включает в себя по меньшей мере первое излучающее устройство (17) и предпочтительно связанное с ним с помощью блокирующей катушки (19) второе излучающее устройство (21). 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Антенна для приемного и/или передающего устройства для автомобилей, содержащая основание (3) антенны, предусмотренный в основании (3) антенны соединительный проводник (13) для электрического подключения излучающего устройства (17, 21), при этом излучающее устройство (17, 21) включает в себя по меньшей мере первое излучающее устройство (17), а также излучающее устройство (17, 21) включает в себя предпочтительно наряду с первым излучающим устройством (17) второе излучающее устройство (21), связанное с первым излучающим устройством (17) с помощью блокирующей катушки (19), причем при низких частотах блокирующая катушка (19) разблокируется, и первое и второе излучающие устройства (17, 21) действуют как общее излучающее устройство, а при более высоких частотах блокирующая катушка (19) осуществляет блокирующее действие, отличающаяся тем, что соединительный проводник (13), ведущий к излучающему устройству (17, 21), и/или само первое излучающее устройство (17) снабжены электропроводным удлинительным элементом (25; 25', 25"), при этом электропроводный удлинительный элемент (25; 25', 25") предусмотрен в области основания (3) антенны или в области корпуса, относящегося к основанию (3) антенны, причем электропроводный удлинительный элемент (25; 25', 25") выполнен в виде ответвления от электрической цепи, включающей в себя соединительный проводник (13) и первое излучающее устройство (17).2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что электропроводный удлинительный элемент (25; 25', 25") расположен в основании (3) антенны, предпочтительно в корпусе (5) основания антенны.3. Антенна по п.1 или 2, отличающаяся тем, что электропроводный удлинительный элемент (25, 25') выполнен в виде непосредственно ответвленного удлинения электрического соединительного проводника (13), причем электрический соединительный проводник (13) удлинен за пределы места (27) соединения, крепления и/или контактирования, причем место (27) соединения, крепления и/или контактирования представляет собой электрическое соединение с первым излучающим устройством (17) или с шунтирующим элементом (31), ведущим к первому излучающему устройству (17).4. Антенна по п.1 или 2, отличающаяся тем, что электропроводный удлинительный элемент (25) выполнен в виде отдельной детали и/или сформирован с образованием места перегиба как удлинение к соединительному проводнику (13), предпочтительно в форме бугеля (13').5. Антенна по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что электропроводный удлинительный элемент (25, 25') относительно первого излучающего устройства (17) расположен на той же стороне по отношению к нему, что и соединительный проводник (13).6. Антенна по п.4, отличающаяся тем, что электропроводный удлинительный элемент (25) выполнен в форме дуги, которая своим свободным концом заканчивается, приближаясь к направлению, параллельному первому излучающему устройству (17).7. Антенна по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что электропроводный удлинительный элемент (25, 25') и электрический соединительный проводник (13) расположены с противоположных сторон относительно излучающего устройства (17).8. Антенна по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что электропроводный удлинительный элемент (25) выполнен в виде плоского элемента (25"), предпочтительно в форме диска или тарелки.9. Антенна по п.1 или 2, отличающаяся тем, что электропроводный удлинительный элемент (25) выполнен как удлинение (25") первого излучающего устройства (17), которое удлинено в направлении плиты (5b) основания (3) антенны от места (27) соединения, крепления и/или контактирования.10. Антенна по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что электропроводный удлинительный элемент (25) выполнен из проволоки, стержня или пластины.11. Антенна по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что электропроводный удлинительный элемент (25) выполнен более коротким и более широким по сравнению с соответствующими размерами удлинительного элемента из проволоки, стержня или пластины.12. Антенна по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что соединительный проводник (13) выполнен по типу бугеля (13').13. Антенна по п.12, отличающаяся тем, что электропроводный удлинительный элемент (25; 25', 25") с соединительным проводником (13) выполнен по типу общего бугеля (13').