DE69824086T2

DE69824086T2 - Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE69824086T2
Application number: DE69824086T
Authority: DE
Inventors: Shigeki Nakahara-ku Kudo; Hiroshi Ota-ku Endo; Masatoshi Saito
Original assignee: Harada Industry Co Ltd
Current assignee: Harada Industry Co Ltd
Priority date: 1997-07-14
Filing date: 1998-07-10
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2018-07-11
Also published as: EP0892458B1; DE69824086D1; EP0892458A3; JPH1188026A; US5977919A; EP0892458A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge, die für gewöhnlich eine stablose Antenne genannt wird, die keine vom Fahrzeug abstehenden Stäbe, sondern eine Flächenantenne zum Empfang einer Fernsehübertragungswelle aufweist.
In jüngster Zeit gibt es eine hohe Nachfrage nach dem Einsatz von stablosen Antennenvorrichtungen als Fernsehantennenvorrichtungen für Fahrzeuge.
21 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Breitband-Fernsehantennenvorrichtung 20 zeigt, die herkömmlicherweise zum Empfang einer Fernsehübertragungswelle verwendet wird. Wie in 21 gezeigt ist, weist die Vorrichtung 20 ein gebogenes Antennenelement 21 auf, das durch Biegen eines Metallrohrs mit einem Durchmesser von ca. 10 mm in Form eines Ovals oder einer Schleife erhalten wird. Ein Zuführabschnitt 23 ist im Mittelteil des Antennenelements 21 vorgesehen und mit einem Feeder 25, der aus einem Koaxialkabel besteht, über einen Symmetriertransformator 24 (Anpassungstransformator zur Wahl zwischen symmetrischen und asymmetrischen Leitungen) verbunden.
Das gebogene Antennenelement 21 ist aus einem sogenannten starren Element gebildet, seine Länge beträgt ca. 1.300 mm und seine Breite ca. 50 mm, wenn es im VHF (Very High Frequency; Höchstfrequenz)-Band (in Japan zwischen 90 MHz und 222 MHz liegend) verwendet wird. Da das so aufgebaute Antennenelement 21 zu groß und starr ist, kann es sich nicht besonders gut an ein Objekt anpassen. Aus diesem Grund eignet sich das Antennenelement 21 nicht als stablose Antennenvorrichtung, die an einem Kunstharzelement eines Fahrzeugs angebracht wird.
Das Antennenelement 21, das wie in 21 gezeigt aufgebaut ist und im VHF-Band verwendet wird, kann eine Radiowelle des UHF (Ultra High Frequency; Ultrahochfrequenz)-Bands nicht effizient empfangen. Um sowohl Radiowellen des UHF-Bands als auch Radiowellen des VHF-Bands zufriedenstellend empfangen zu können, muss ein kleinformatiges Antennenelement für das UHF-Band, das ca. ein Fünftel des Antennenelements 21 ausmacht, hinzugefügt werden, und in diesem Fall wird, um zu vermeiden, dass das Antennenelement 21 für das VHF-Band und das Antennenelement für das UHF-Band einander beeinträchtigen, eine Frequenzweiche zum Trennen der Radiowellen beider Antennenelemente benötigt.
Als Beispiele für eine stablose Antennenvorrichtung gibt es eine Antennenvorrichtung, die an einer Fensterscheibe eines Fahrzeugs eingesetzt wird. Bei dieser Antennenvorrichtung wird ein dünner, schmaler Streifenleiter, der an der Heckscheibe vorgesehen ist, als Antennenelement verwendet.
Die Fahrzeugfensterscheiben-Antennenvorrichtung ist als stablose Antennenvorrichtung geeignet, weil keine Teile übermäßig vom Fahrzeug vorstehen. Jedoch kann, obwohl beispielsweise ein Vierkanal Space Diversity Empfangsverfahren angewendet wird, keine gute Space Diversity Wirkung erzielt werden.
Um eine gute Space Diversity Wirkung zu erzielen, müssen die Antennenelemente in Abständen von ca. λ/4 (λ: Wellenlänge) angeordnet werden. Unter der Annahme, dass die Frequenz f der empfangenen Welle 100 MHz ist, ist λ/4 75 cm. Daher müssen die Antennenelemente vertikal und horizontal an der Heckscheibe eines Fahrzeugs (insbesondere eines Autos) in Abständen von 75 cm angeordnet werden. Es ist jedoch physikalisch schwierig, die Antennenelemente in der oben beschriebenen Art und Weise an der Heckscheibe anzuordnen.
Die Radiowellen kommen je nach Bewegung des Fahrzeugs ständig aus unterschiedlichen Richtungen. Daher können die Antennenelemente der Fahrzeugfensterscheiben-Antennenvorrichtung, wenn sie sich an der Heckscheibe des Fahrzeugs befinden, eine Welle, die aus einer zur Fensteroberfläche senkrechten Richtung kommt, gut empfangen, jedoch nicht diejenigen Wellen, die auf die Seiten und die Front des Fahrzeugs treffen, weil sie vom Fahrzeugkörper behindert werden.
Weitere Antennen des Standes der Technik sind in den Dokumenten EP 0383017 , WO 92/21161 und US 4860019 offenbart.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge zur Verfügung mit:
einer Vielzahl von Flächenantennen, von denen jede ein Antennenelement mit einem spezifischen Folienmuster auf einer Grundfläche enthält, die aus einer flexiblen Isolierschicht besteht;
Befestigungsvorrichtungen, die die Vielzahl der Flächenantennen an jeweiligen Positionen von vorderen und hinteren nichtleitenden Teilen eines Fahrzeugkörpers befestigen; und
Feedern, die die Vielzahl der Flächenantennen mit einem Fernsehgerät verbinden;
dadurch gekennzeichnet, dass jede Flächenantenne aufweist:
Hauptantennenelemente mit einem Paar von Folienmustern, die sich entlang einer geraden Linie in beiden Richtungen von einem Punkt erstrecken, der als Zuführabschnitt dient, und sich allmählich erweitern, und die wie rechtwinklige Dreiecke geformt sind, deren Längsseiten der geraden Linie entsprechen; und
eine Gruppe von Unterantennenelementen, deren eines Ende mit dem Spitzenabschnitt eines der Hauptantennenelemente verbunden ist, und deren anderes Ende U-förmig gebogen ist, und die sich im allgemeinen parallel zu der geraden Linie in einen Bereich erstrecken, in dem sich schräge Linien der Hauptantennenelemente gegenüberliegen.
Diese Fernsehantennenvorrichtung hat folgende Vorteile:

1) Die Antennenvorrichtung ist klein und leicht und dann daher einfach an einer vorgegebenen Position der Innenseite eines nichtleitenden Elements, beispielsweise einer Stoßstange aus Kunstharz, so befestigt werden, dass sie nicht nach außen vorsteht.
2) Die Antennenvorrichtung kann eine gute Space Diversity Wirkung und Richtwirkung aller Teile erzielen.
3) Die Antennenvorrichtung hat einen einfachen Aufbau und kann sowohl Wellen des VHF-Bands als auch des UHF-Bands zufriedenstellend empfangen.

Die Flächenantennen werden vorzugsweise an den Innenflächen der rechten und linken Seite der vorderen und hinteren nichtleitenden Elemente befestigt.
Die Erfindung wird durch die nachstehende detaillierte Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen noch besser verständlich. Es zeigt:
1 eine schematische Draufsicht auf den Aufbau einer Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Flächenantennen an nichtleitenden Stoßstangen eines Fahrzeugkörpers montiert sind;
2 ist eine Ansicht des Aufbaus einer Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die dritten und vierten Flächenantennen an der rechten und linken Seite der hinteren Stoßstange des Fahrzeugkörpers montiert sind;
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III der 2;
4 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus jeder der Flächenantennen der Fernsehantennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Draufsicht, die den Aufbau einer der Flächenantennen der Fernsehantennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Kurvendiagramm eines Smith Charts im VHF-Band, das Versuchsergebnisse der Fernsehantennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist ein Kurvendiagramm von VSWR (Voltage Standing Wave Ratio; Spannungs-Stehwellenverhältnis)-Charakteristiken im VHF-Band, das Versuchsergebnisse der Fernsehantennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist ein Kurvendiagramm einer Smith Chart im UHF-Band, das Versuchsergebnisse der Fernsehantennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist ein Kurvendiagramm von VSWR-Charakteristiken im UHF-Band, das Versuchsergebnisse der Fernsehantennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist ein Kurvendiagramm einer Smith Chart im VHF-Band und im UHF-Band, das Versuchsergebnisse der Fernsehantennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ist ein Kurvendiagramm von VSWR-Charakteristiken im VHF-Band und im UHF-Band, das Versuchsergebnisse der Fernsehantennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ist eine Ansicht des Dipolverhältnisses (dipole ratio) (horizontal polarisierte Welle) einer Antenne, die Versuchsergebnisse der Fernsehantennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ist eine Ansicht des Dipolverhältnisses (vertikal polarisierte Welle) einer Antenne, die Versuchsergebnisse der Fernsehantennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 ist eine Ansicht gemessener Richtwirkungsergebnisse der an der linken Seite der vorderen Stoßstange des Fahrzeugkörpers befestigten Flächenantenne in Bezug auf die horizontal polarisierte Welle in der Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 ist eine Ansicht gemessener Richtwirkungsergebnisse der an der rechten Seite der vorderen Stoßstange des Fahrzeugkörpers befestigten Flächenantenne in Bezug auf die horizontal polarisierte Welle in der Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16 ist eine Ansicht gemessener Richtwirkungsergebnisse der an der linken Seite der hinteren Stoßstange des Fahrzeugkörpers befestigten Flächenantenne in Bezug auf die horizontal polarisierte Welle in der Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 ist eine Ansicht gemessener Richtwirkungsergebnisse der an der rechten Seite der hinteren Stoßstange des Fahrzeugkörpers befestigten Flächenan tenne in Bezug auf die horizontal polarisierte Welle in der Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 ist ein Diagramm, das die Versuchsergebnisse der Richtwirkung der vier Flächenantennen auf überlagerte Weise in der Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
19 ist ein Diagramm der Ergebnisse direkter Messungen von Richtwirkungs-Gesamtdaten der obengenannten vier Flächenantennen in der Fernsehantennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
20 ist eine schematische Draufsicht, die eine Abänderung der Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
21 ist eine Ansicht des Aufbaus einer Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge des Standes der Technik.
Ausführungsform
1 ist eine schematische Draufsicht einer Fernsehantennenvorrichtung 10 für Fahrzeuge gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die an Stoßstangen aus einem nichtleitenden Material montiert ist.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Fahrzeugkörper, das Bezugszeichen 2 eine vordere Stoßstange, und das Bezugszeichen 3 eine hintere Stoßstange. Beide Stoßstangen 2 und 3 bestehen aus einem nichtleitenden Material, beispielweise Kunstharz. Die ersten und zweiten Flächenantennen 10A und 10B sind an der rechten und linken Seite der vorderen Stoßstange 2 befestigt, während die dritten und vierten Flächenantennen 10C und 10D an der rechten und linken Seite der hinteren Stoßstange 3 befestigt sind. Die ersten bis vierten Flächenantennen 10A bis 10D sind über Feeder 19A bis 19D, jeweilige Koaxialkabel, mit einem Vierkanal Diversity Fernsehgerät 4 verbunden.
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht der dritten und vierten Flächenantennen 10C und 10D, die an der rechten und linken Seite der hinteren Stoßstange 3 des Fahrzeugkörpers 1 befestigt sind, und 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III der 2. Wie in 2 und 3 dargestellt ist, sind die dritten und vierten Flächenantennen 10C und 10D an der Innenseite der rechten und linken Eckabschnitte der hinteren Stoßstange 3 mittels eines Befestigungsmittels, beispielsweise eines doppelseitigen Bandes, befestigt. Wie in 2 gezeigt ist, sind die dritten und vierten Flächenantennen 10C und 10D, wenn die Wellenlänge der empfangenen Welle λ ist, so befestigt, dass der Abstand zwischen ihren Zuführabschnitten ca. λ/4 beträgt.
Wie in 3 gezeigt ist, weist jede der Flächenantennen ein Antennenelement 10-2 auf, das ein spezifisches Folienmuster auf einer Grundfläche 10-1 enthält, und das Antennenelement 10-2 ist mit einer Schutzfläche 10-3 bedeckt.
4 ist eine schematische Ansicht der Struktur der Flächenantenne, wobei die Flächenantenne 10A als Beispiel verwendet wird. Die Flächenantenne 10A weist einen Symmetriertransformator 17 und einen rauscharmen Verstärker (Low Noise Amplifier; LNA) 18 (die beide später beschrieben werden) nahe eines Zuführabschnitts 16 auf, um dem Vierkanal Diversity Fernsehgerät 4 über einen Feeder 19 ein verstärktes Empfangssignal zuzuführen. Die anderen Flächenantennen 10B bis 10D sind auf dieselbe Art und Weise aufgebaut und mit dem Fernsehgerät 4 verbunden.
5 zeigt den Aufbau der Flächenantenne 10A im Detail. Sowohl die Grundfläche 10-1 als auch die Schutzfläche 10-3 sind nicht in 5 enthalten. In 5 bezeichnen die Bezugszeichen 11 bis 15 erste bis fünfte Antennenelemente. Jedes der Antennenelemente ist aus Folie gebildet (z. B. Kupferfolie), und hat eine Stärke von ca. 100 μm.
Die ersten und zweiten Antennenelemente 11 und 12 bilden einen Hauptantennenelement-Abschnitt, und die dritten bis fünften Antennenelemente 13 bis 15 bilden einen Unterantennenelement-Abschnitt.
Die ersten und zweiten Antennenelemente 11 und 12 erstrecken sich von einem Punkt des Zuführabschnitts 16 aus und erweitern sich allmählich. Daher sind die ersten und zweiten Antennenelemente 11 und 12 wie rechtwinklige Dreiecke geformt, deren Längsseiten 11a und 12a der geraden Linie X entsprechen.
Ein Ende des Unterantennenelement-Abschnitts, der aus den dritten bis fünften Antennenelementen 13 bis 15 besteht, ist mit dem Spitzenabschnitt des zweiten Antennenelements 12 des Hauptantennenelement-Abschnitts verbunden, und das andere Ende ist entlang der geraden Linie X U-förmig gebogen. Das andere Ende des Unterantennenelement-Abschnitts ist in einen Bereich E geführt, in dem schräge Linien 11c und 12c der ersten und zweiten Antennenelemente 11 und 12 einander gegenüberliegen. Im Folgenden werden die ersten bis fünften Antennenelemente 11 bis 15 im einzelnen beschrieben.
Das erste Antennenelement 11 erweitert sich allmählich, während es sich in einer Richtung (nach links in 5) vom Punkt des Zuführabschnitts 16 aus erstreckt, und ist wie ein rechtwinkliges Dreieck geformt, dessen Längsseite 11a der geraden Linie X entspricht. Anders ausgedrückt weist das erste Antennenelement 11 eine Längsseite 11a mit vorgegebener Länge (L1 = 190 mm) auf, eine kurze Seite 11b mit vorgegebener Länge (L3 = 95 mm), die zur Längsseite senkrecht ist, und eine schräge Linie 11c, die die Längsseite und die kurze Seite miteinander verbindet.
Das zweite Antennenelement 12 erweitert sich allmählich in geringerem Umfang als das erste Antennenelement 11, während es sich in entgegengesetzter Richtung zum ersten Antennenelement 11 (nach rechts in 5) vom Punkt des Zuführabschnitts 16 aus erstreckt, und ist ebenfalls wie ein rechtwinkliges Dreieck geformt, dessen Längsseite 12a der geraden Linie X entspricht. Anders ausgedrückt weist das zweite Antennenelement 12 eine Längsseite 12a mit vorgegebener Länge (L2 = 190 mm) auf, eine kurze Seite 12b mit vorgegebener Länge (L4 = 48 mm), die zur Längsseite 12a senkrecht ist, und eine schräge Linie 12c, die die Längsseite und die kurze Seite miteinander verbindet.
Eine Lücke G von ca. 5 mm befindet sich zwischen den ersten und zweiten Antennenelementen 11 und 12.
Das dritte Antennenelement 13 ist aus einem Streifenleiter gebildet, dessen Breite ca. 10 mm beträgt, und dessen eines Ende mit der Spitze des zweiten Antennenelements 12 verbunden ist, während das andere Ende sich zu einer vorgegebenen Größe in einem Zickzackmuster entlang der Geraden Linie X erstreckt.
Das vierte Antennenelement 14 hat die Form einer länglichen Karte und ist neben dem dritten Antennenelement 13 vorgesehen. Ein Ende (ein Eckabschnitt) 14a des vierten Antennenelements 14 ist mit dem anderen Ende des dritten Antennenelements 13 verbunden, und das andere Ende 14b (ein anderer Eckabschnitt diagonal entgegengesetzt zum Eckabschnitt 14a) ist mit dem fünften Antennenelement 15 verbunden.
Das längliche vierte Antennenelement 14 ist so angeordnet, dass sich seine Außenkante (auf der rechten Seite in 5) in einem vorgegebenen Abstand (L5 = 84 mm) von der Spitze des ersten Antennenelements 11 befindet und seine Höhe eine vorgegebene Größe hat (L6 = 100 mm).
Ein Ende des fünften Antennenelements 15 ist mit dem anderen Ende 14b des vierten Antennenelements 14 verbunden, und das andere Ende ist in den Bereich E geführt, in dem die schrägen Linien 11c und 12c der ersten und zweiten Antennenelemente 11 und 12 einander gegenüberliegen, und erstreckt sich darin mäanderförmig. Die auseinandergezogenen Mäander weisen einen distalen Endabschnitt 15a von vorgegebener Länge (L7 = 410 mm), einen Mittelabschnitt 15b, und einen Spitzenabschnitt 15c auf.
Ein Ende des ersten Antennenelements 11 und das Ende des zweiten Antennenelements 12 sind miteinander verbunden, und der Verbindungsabschnitt dient als Zuführabschnitt 16 (Eingangsimpedanz Za = ca. 300 Ω). Der Zuführabschnitt 16 ist mit dem Fernsehgerät 4 (in 5 nicht gezeigt) durch den Symmetriertransformator 17 (Anpassungstransformator zur Wahl zwischen symmetrischen und asymmetrischen Leitungen, Impedanztransformatorverhältnis 1 : 4), den rauscharmen Verstärker (LNA) 18 und den Feeder 19 (charakteristische Impedanz Z₀ = 75 Ω) verbunden.
Die oben beschriebene Fernsehantennenvorrichtung 10 für Fahrzeuge hat folgende Vorteile. Da die ersten bis fünften Antennenelemente 11 bis 15 jeweils aus Folie (Kupferfolie) mit einer Stärke von ca. 100 μm bestehen und auf der flexiblen Grundfläche 10-1 ausgebildet sind, sind die Flächenantennen 10A bis 10D extrem biegsam. Daher passen die Flächenantennen 10A bis 10D sehr gut auf die Innenfläche (einschließlich gebogenen Flächen) der aus Kunstharz bestehenden Stoßstangen 2 und 3; anders ausgedrückt können die Flächenantennen 10A bis 10D nahezu komplett mit den Stoßstangen 2 und 3 vereinigt werden.
Die Gesamtlänge der Antennenelemente (L1 + L2 + L5 + G) beträgt nur 470 mm und ist somit 830 mm kürzer als die Gesamtlänge (1.300 mm) des in 21 gezeigten Antennenelements 21 des Standes der Technik. Obwohl die Antennenelemente klein sind, können sie Fernsehübertragungswellen sowohl im UHF-Band (470 MHz bis 770 MHz in Japan) als auch im VHF-Band (90 MHz bis 222 MHz in Japan) empfangen, wodurch eine kleinformatige Breitband (very wide band)-Fernsehantennenvorrichtung erreicht wird.
Somit können die Antennenelemente an den Kunstharz-Stoßstangen 2 und 3 und an nichtleitenden Elementen, die für Teile des Fahrzeugkörpers 1 verwendet werden (Kunstharzelemente wurden in jüngerer Zeit häufig eingesetzt, um den Körper leichter zu machen), beispielsweise einer Motorhaube aus Kunstharz, einem Kofferraumdeckel aus Kunstharz, und einem Rückspoiler aus Kunstharz, befestigt, darin eingebaut oder einstückig daran angeformt werden.
Folglich kann die Antennenvorrichtung 10 so an dem Fahrzeugkörper 1 montiert werden, dass ihr Vorhandensein von außerhalb des Körpers 1 nicht erkennbar ist. Dem Design oder der Harmonie zwischen der Antennenvorrichtung 10 und dem Fahrzeugkörper 1 muss keine besondere Beachtung geschenkt werden, und es gibt nur wenige Fälle, in denen die Vorrichtung gestohlen oder Unfug damit getrieben wird.
Da bei der erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung 10 die Gesamtlänge der Antennenelemente nur 470 mm beträgt und wesentlich kürzer ist, als die Gesamtlänge des Antennenelements des Standes der Technik, kann sie leicht an einem kompakten Auto, einem leichten Auto, usw. montiert werden. Außerdem sind die Flä chenantennen 10A bis 10D so angeordnet, dass zwei von ihnen an beiden Seiten der aus Kunstharz bestehenden vorderen Stoßstange 2 und die anderen beiden an beiden Seiten der hinteren Stoßstange 3 befestigt werden. Daher kann das Vierkanal Space Diversity Empfangssystem zum Empfang von Fernsehübertragungswellen einfach erzielt werden. Aus diesem Grund kann der Fernsehübertragungswellen-Empfang in Fahrzeugen drastisch verbessert werden.
Versuch
6 bis 13 sind Diagramme von Ergebnissen gemessener Antennencharakteristiken jedes Prototyps von Flächenantennen der Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der vorstehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 und 7 sind ein Smith Chart und ein VSWR-Charakteristiken-Diagramm im VHF-Band, 8 und 9 sind ein Smith Chart und ein VSWR-Charakteristiken-Diagramm im UHF-Band, 10 und 11 sind ein Smith Chart und ein VSWR-Charakteristiken-Diagramm im VHF-Band und im UHF-Band, und 12 und 13 sind Diagramme, die jeweils das Dipol-Verhältnis des Gewinns einer Antenne (ohne Verstärker) zum Gewinn (0 dBd) des Standard-Dipols zeigen.
Wie aus 6 bis 11 hervorgeht, ist das Spannungs-Stehwellenverhältnis (VSWR) im VHF-L-Band (90 MHz bis 108 MHz in Japan) 4 oder kleiner, und im VHF-H-Band (170 MHz bis 222 MHz) 7 oder kleiner, was bedeutet, dass der Prototyp der Flächenantenne in der Praxis in geeigneter Weise verwendet werden kann. Das Spannungs-Stehwellenverhältnis (VSWR) ist über das gesamte UHF-Band (470 MHz bis 770 MHz) 4 oder kleiner. Es wurde daher bestätigt, dass die Fernsehantennenvorrichtung 10 sowohl Wellen des VHF-Bands als auch Wellen des UHF-Bands zufriedenstellend empfangen kann.
Wie in 12 gezeigt ist, ist das Dipol-Verhältnis bei der horizontal polarisierten Welle im VHF-L-Band (90 MHz bis 108 MHz) nur –26 dBd, aber sowohl im VHF-H-Band (170 MHz bis 222 MHz) als auch im UHF-Band (470 MHz bis 770 MHz) höher als –15 dBd ist, was in einen erlaubten Bereich von Gewinndifferenz fällt. In 13 ist das Dipol-Verhältnis bei der vertikal polarisierten Welle im UHF-Band (470 MHz bis 770 MHz) höher als –22 dBd.
12 und 13 zeigen die Charakteristiken einer Antenne (ohne Verstärker). Wenn der Verstärker 18 wie in dem Fall, in dem die Antenne tatsächlich benutzt wird, eingesetzt wird, werden die Charakteristiken mehr als die in den Figuren gezeigten verbessert. Es wurde bestätigt, dass der Gewinn in einem solchen Umfang verbessert wurde, dass in der Praxis keine Probleme auftreten.
14 bis 17 sind Ansichten, die gemessene Ergebnisse von Antennencharakteristiken (Antennen-Richtwirkung bei horizontal polarisierter Welle) zeigen, wenn die vier obengenannten Prototypen von Flächenantennen an der rechten und linken Seite der vorderen und hinteren Stoßstangen 2 und 3 des Fahrzeugkörpers 1 montiert sind.
Wie in 14 gezeigt ist, hat die Flächenantenne 10A, die an der vorderen linken Seite des Fahrzeugkörpers 1 befestigt ist, eine Richtwirkung auf die vordere linke Seite des Fahrzeugkörpers 1, wie durch den Pfeil angedeutet ist, unabhängig von der Position der Antenne (in rechte und linke Richtung). Ähnlich hat, wie in 15 bis 17 gezeigt ist, die an der vorderen rechten Seite befestigte Flächenantenne 10B eine Richtwirkung auf die vordere rechte Seite, wie durch den Pfeil angedeutet ist, die Flächenantenne 10C, die an der hinteren linken Seite befestigt ist, hat eine Richtwirkung auf die hintere linke Seite, wie durch den Pfeil angedeutet ist, und die Flächenantenne 10D, die an der hinteren rechten Seite befestigt ist, hat eine Richtwirkung auf die hintere rechte Seite, wie durch den Pfeil angedeutet ist.
18 ist ein Diagramm, das die Antennencharakteristiken der Richtwirkung der Flächenantennen 10A und 10D in überlagerter Form zeigt. In 18 repräsentiert die äußere Kurve, die durch die starke Linie als MAXIMUM-Wert gekennzeichnet ist, den maximalen Empfangspegel an jeweiligen Winkeln der Flächenantennen 10A bis 10D, die jeweils eine in 15 bis 17 gezeigte Richtwirkung haben. Wenn daher der Vierkanal Diversity Empfang unter Verwendung der erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung 10 durchgeführt wird, kann dies mit dem obigen maximalen Pegel erfolgen. Folglich ist die Gesamt-Richtwirkung in allen Richtungen von 360° nahezu uniform (Nicht-Richtwirkung), und eine Antennenvorrichtung 10 mit hochsensiblen Empfangspegel-Charakteristiken kann erzielt werden.
19 ist eine Ansicht von Ergebnissen direkter Messungen von Richtwirkungs-Gesamtcharakteristiken der vier obigen Prototypen von Antennen. In 19 repräsentiert die als MAXIMUM-Wert gegebene Charakteristikenkurve den maximalen Empfangspegel an jeweiligen Winkeln der vier Flächenantennen 10A bis 10D, wenn die vier Prototypen von Antennen an beiden Seiten der vorderen und hinteren Stoßstangen 2 und 3 des Körpers 1 montiert sind, und wenn der Fahrzeugkörper 1 in Richtung der ankommenden Welle um 360° gedreht wird.
Theoretisch müssen die in 19 gezeigten Richtwirkungs-Gesamtcharakteristiken dieselben sein, wie die in 18 gezeigten, und tatsächlich sind beide Charakteristiken einander sehr ähnlich.
In 19 ist der maximale Empfangspegelwert MAX 90,8 dBμ, der minimale Empfangspegelwert MIN 80,8 dBμ, und der durchschnittliche Empfangspegelwert AVE 86,0 dBμ.
Abänderungen

i) Wenigstens ein Teil des fünften Antennenelements 15 ist in demselben Zickzackmuster ausgebildet wie das dritte Antennenelement 13.
ii) Die Antennenelemente sind aus einer anderen Folie als aus Kupferfolie, beispielsweise aus Aluminium, gebildet.
iii) Die Länge L2 des zweiten Antennenelements 12 ist kürzer, als die Länge L1 des ersten Antennenelements 11.
iv) Die Flächenantennen sind an anderen nichtleitenden Elementen als den Stoßstangen montiert.
v) Wie in 20 gezeigt ist, sind die beiden Flächenantennen 10A und 10B an der linken (oder rechten) Innenseite der nichtleitenden vorderen Stoßstange 2 des Fahrzeugkörpers 1 montiert, und die beiden anderen Flächenantennen 10C und 10D sind an der rechten (oder linken) Innenseite der nichtleitenden hinteren Stoßstange 3 montiert. Die beiden Flächenantennen 10A und 10B sind mit dem Fernsehgerät 4 über den rauscharmen Verstärker 18M und den Feeder 19M verbunden, während die beiden anderen Flächenantennen 10C und 10D über den rauscharmen Verstärker 18N und den Feeder 19N mit dem Fernsehgerät 4 verbunden sind.

Vorzüge der Ausführungsform und der Abänderungen
Die Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der Ausführungsform und der Abänderungen weist die folgenden Strukturen und Vorteile auf.

[1] Die Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der Ausführungsform weist eine Vielzahl von Flächenantennen 10A bis 10D auf, die als Antennenelement 10-2 dienen, das durch Ausbilden einer Folie mit einem spezifischen Muster auf einer Grundfläche 10-1 erhalten wird, die aus einer flexiblen Isolierschicht besteht, Befestigungsvorrichtungen, die die Vielzahl der Flächenantennen 10A bis 10D an jeweiligen Positionen von vorderen und hinteren nichtleitenden Teilen 2 und 3 eines Fahrzeugkörpers 1 befestigen, und Feeder 19A bis 19D, die die Vielzahl der Flächenantennen 10A bis 10D, die von den Befestigungsvorrichtungen befestigt worden sind, mit einem Fernsehgerät 4 verbinden.

Bei der obigen Fernsehantennenvorrichtung 10 sind die Flächenantennen 10A bis 10D sehr biegsam. Diese Antennen können daher leicht an den vorderen und hinteren nichtleitenden Elementen des Fahrzeugkörpers 1, beispielsweise den Innenflächen von Stoßstangen 2 und 3 aus Kunstharz, durch Befestigungsmittel wie dop pelseitige Bänder so befestigt werden, dass sie sich der Form der Innenflächen (einschließlich der gebogenen Flächen) der Stoßstangen 2 und 3 gut anpassen. Das heißt, die Flächenantennen 10A bis 10D können so befestigt werden, dass sie mit den Stoßstangen nahezu komplett einstückig als ein Bestandteil vorliegen. Somit kann eine sogenannte stablose Antennenvorrichtung, die keine Stäbe aufweist, die vom Fahrzeugkörper vorstehen, leicht erzielt werden.
Die Flächenantennen 10A bis 10D können relativ einfach als Antennenelement 10-2 durch Ausbilden einer Folie mit einem spezifischen Muster auf der Grundfläche 10-1 durch Ätzen oder dergleichen ausgebildet werden.

[2] Bei der oben in [1] beschriebenen Fernsehantennenvorrichtung werden die Flächenantennen 10A bis 10D an der Innenfläche der rechten und linken Seite der vorderen und hinteren nichtleitenden Elemente (Stoßstangen 2 und 3) befestigt. Gemäß der obigen Fernsehantennenvorrichtung stehen, weil die Vielzahl von Flächenantennen 10A bis 10D an den Innenseiten der Elemente (Stoßstangen) 2 und 3 befestigt werden, diese weder vom Fahrzeugkörper ab, noch sind sie überhaupt von außen sichtbar, so dass von außen nicht erkennbar ist, ob die Fernsehantennenvorrichtung montiert ist oder nicht. Folglich hat die Antennenvorrichtung den Vorteil, dass das Design des Fahrzeugkörpers 1 nicht verloren geht, und dass es unwahrscheinlich ist, dass die Vorrichtung gestohlen oder Unfug damit getrieben wird.
[3] Die Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der Ausführungsform weist vier Flächenantennen 10A bis 10D auf, die als Antennenelement 10-2 dienen, das durch Ausbilden einer Folie mit einem spezifischen Muster auf einer Grundfläche 10-1 erhalten wird, die aus einer flexiblen Isolierschicht besteht, Befestigungsvorrichtungen, die die vier Flächenantennen 10A bis 10D an jeweiligen Positionen von vorderen und hinteren nichtleitenden Teilen 2 und 3 eines Fahrzeugkörpers 1 befestigen, und Feeder 19A bis 19D, die die vier Flächenantennen 10A bis 10D, die von den Befestigungsvorrichtungen befestigt worden sind, mit einem Fernsehgerät 4 eines Vierkanal Diversity Systems verbinden, um den Empfang von Wellen im Vierkanal Diversity System zu ermöglichen. Bei der vorgenannten Fernsehantennenvorrichtung werden die vier Flächenantennen 10A bis 10CD an ihren jeweiligen Positionen der vorderen und hinteren nichtleitenden Elemente eines Fahrzeugkörpers 1 (z. B. den rechten und linken Innenseiten der vorderen und hinteren Stoßstangen 2 und 3) montiert. Die vier Flächenantennen 10A bis 10D können somit mit einem Abstand von λ/4 zwischen Zuführabschnitten der Flächenantennen 10A bis 10D angeordnet werden. Wenn die vier Flächenantennen 10A bis 10D daher mit einem Vierkanal Diversity Fernsehgerät 4 ver bunden werden, können sie Wellen im Vierkanal Space Diversity Empfangssystem empfangen. Daher kann eine sehr gute Diversity Empfangswirkung erwartet werden.
[4] Bei der oben in [1] oder [3] beschriebenen Fernsehantennenvorrichtung weist jede der Flächenantennen 10A bis 10D Hauptantennenelemente 11 und 12 mit einem Paar von Folienmustern auf, die sich entlang einer geraden Linie X in beiden Richtungen von einem Punkt aus erstrecken, der als Zuführabschnitt 16 dient, und die sich allmählich erweitern und wie rechtwinklige Dreiecke geformt sind, deren Längsseiten 11a und 11b der geraden Linie X entsprechen, und Unterantennenelemente 13 bis 15, deren eines Ende mit einem Spitzenabschnitt eines 12 der Hauptantennenelemente verbunden ist, und deren anderes Ende entlang der geraden Linie U-förmig gebogen und in einen Bereich E geführt ist, in dem schräge Linien 11c und 12c der Antennenelemente 11 und 12 einander gegenüberliegen. Gemäß der oben beschriebenen Fernsehantennenvorrichtung ist eines der Unterantennenelemente 13 bis 15 U-förmig gebogen und in einen Raum der Hauptantennenelemente geführt. Daher wird der sogenannte Raumfaktor in der Grundfläche 10-1 so verbessert, dass er die Vorrichtung kompakt macht, und die Gesamtlänge (L1 + L2 + L5 + G) der Antennenelemente kann auf 70 mm oder weniger gesetzt werden. Da die Flächenantennen 10A bis 10D biegsam sind und mit der Form der Antennenmontierabschnitte übereinstimmen, können sie stabil und zuverlässig montiert werden. Wie aus den Versuchsergebnissen hervorgeht, können die Antennenelemente, obwohl sie klein sind, sowohl Wellen des VHF-Bands als auch Wellen des UHF-Bands sehr zufriedenstellend empfangen, und eine Breitband very wide band)-Fernsehantennenvorrichtung kann erzielt werden.
[5] Bei der in [4] beschriebenen Fernsehantennenvorrichtung weisen die Hauptantennenelemente ein erstes Antennenelement 11 auf, das sich entlang einer geraden Linie X in einer Richtung von einem Punkt erstreckt, der als Zuführabschnitt 16 dient, und erweitert sich allmählich zur Form eines rechtwinkligen Dreiecks, dessen Längsseite 11a der geraden Linie X entspricht, und ein zweites Antennenelement 12, das sich in entgegengesetzter Richtung zum ersten Antennenelement 11 erstreckt und sich zur Form eines rechtwinkligen Dreiecks erweitert, dessen Längsseite 12a der geraden Linie X entspricht, und die Unterantennenelemente weisen ein drittes Antennenelement 13 auf, dessen eines Ende mit dem Spitzenabschnitt des zweiten Antennenelements 12 verbunden ist, und dessen anderes Ende sich in einem Zickzackmuster entlang der geraden Linie X erstreckt, ein viertes Antennenelement 14, das wie eine längliche Karte geformt ist, deren eines Ende mit dem anderen Ende des dritten Antennenelements 13 verbunden ist, und ein fünftes Antennenelement 15, dessen eines Ende mit dem anderen Ende des vierten Antennenelements 14 verbunden ist, und dessen anderes Ende in einen Bereich E geführt ist, in dem 11c und 12c der ersten und zweiten Antennenelemente 11 und 12 einander gegenüberliegen, wobei sich das fünfte Antennenelement 15 mäanderartig in den Bereich E erstreckt. Bei der oben beschriebenen Fernsehantennenvorrichtung sind alle Antennenelemente, da das fünfte Antennenelement 15 U-förmig gebogen und mäanderartig in den Bereich E geführt ist, im Montagebereich außerordentlich verkleinert und können somit kompakt in einem engen Bereich, beispielsweise den Rückflächen der Stoßstangen 2 und 3, angeordnet werden.
[6] Bei der in [5] beschriebenen Fernsehantennenvorrichtung erstreckt sich das zweite Antennenelement 12 entlang der geraden Linie X und erweitert sich allmählich in geringerem Umfang als das erste Antennenelement 11. Gemäß der vorgenannten Fernsehantennenvorrichtung ist, da sich das zweite Antennenelement 12 allmählich in geringerem Umfang erweitert als das erste Antennenelement 11, die Breite des zweiten Antennenelements 12 kleiner als die Breite des ersten Antennenelements 11. Es ist somit einfach, einen Raum zum Biegen der Unterantennenelemente in U-Form bereitzuhalten. Folglich können die Unterantennenelemente, die mit den Hauptantennenelementen kommunizieren, gleichmäßig in den Bereich E geführt werden, in dem die schrägen Linien 11c und 12c der Hauptantennenelemente einander gegenüberliegen, und ein gewünschtes Muster kann einfach geformt werden.
[7] Die Fernsehantennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform weist vier Flächenantennen 10A bis 10D auf, die als Antennenelement 10-2 dienen, das durch Ausbilden einer Folie mit einem spezifischen Muster auf einer Grundfläche 10-1 erhalten wird, die aus einer flexiblen Isolierschicht besteht, eine erste Befestigungsvorrichtung, die zwei 10A und 10B der vier Flächenantennen 10A bis 10D an den linken oder rechten Ecken einer vorderen Stoßstange 2 eines Fahrzeugkörpers 1 aus nichtleitendem Material befestigt, einen ersten rauscharmen Verstärker 18M, der gemeinsam mit den beiden Flächenantennen 10A und 10B vorgesehen ist, die von der ersten Befestigungsvorrichtung befestigt werden, einen ersten Feeder 19M, der den ersten rauscharmen Verstärker 18M mit einem Fernsehgerät 4 verbindet, eine zweite Befestigungsvorrichtung, die die beiden anderen Flächenantennen 10C und 10D an den rechten oder linken Ecken einer hinteren Stoßstange 3 des Fahrzeugkörpers 1 aus nichtleitendem Material befestigt, und einen zweiten Feeder 19N, der den zweiten rauscharmen Verstärker 18N mit dem Fernsehgerät 4 verbindet.

Bei der vorgenannten Fernsehantennenvorrichtung werden die Flächenantennen an zwei Abschnitten befestigt, und es sind nur zwei rauscharme Verstärker erforderlich. Daher kann die Antennenvorrichtung einfach und mit geringen Kosten befestigt und hergestellt werden.

Claims

Fernsehantennenvorrichtung für Fahrzeuge mit: einer Vielzahl von Flächenantennen (10A bis 10D), von denen jede ein Antennenelement (10-2) mit einem spezifischen Folienmuster auf einer Grundfläche (10-1) enthält, die aus einer flexiblen Isolierschicht besteht; Befestigungsvorrichtungen, die die Vielzahl der Flächenantennen (10A bis 10D) an jeweiligen Positionen von vorderen und hinteren nichtleitenden Teilen (2, 3) eines Fahrzeugkörpers (1) befestigen; und Feedern (19A bis 19D), die die Vielzahl der Flächenantennen (10A bis 10D) mit einem Fernsehgerät (4) verbinden; dadurch gekennzeichnet, dass jede Flächenantenne (10A bis 10D) aufweist: Hauptantennenelemente (11, 12) mit einem Paar von Folienmustern, die sich entlang einer geraden Linie (X) in beiden Richtungen von einem Punkt erstrecken, der als Zuführabschnitt (16) dient, und sich allmählich erweitern, und die wie rechtwinklige Dreiecke geformt sind, deren Längsseiten (11a, 12a) der geraden Linie (X) entsprechen; und eine Gruppe von Unterantennenelementen (13, 14, 15), deren eines Ende mit dem Spitzenabschnitt eines (12) der Hauptantennenelemente verbunden ist, und deren anderes Ende U-förmig gebogen ist, und die sich im allgemeinen parallel zu der geraden Linie (X) in einen Bereich (E) erstrecken, in dem sich schräge Linien (11C, 12C) der Hauptantennenelemente gegenüberliegen.
Fernsehantennenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hauptantennenelemente ein erstes Antennenelement (11) aufweisen, das sich entlang der geraden Linie (X) in einer Richtung von dem Punkt erstreckt, der als Zuführabschnitt (16) dient, und sich allmählich zur Form eines rechtwinkligen Dreiecks erweitert, dessen Längsseite (12a) der geraden Linie (X) entspricht, und ein zweites Antennenelement (12), das sich in einer zum ersten Antennenelement (11) entgegengesetzten Richtung erstreckt und sich zu der Form eines rechtwinkligen Dreiecks erweitert, dessen Längsseite (12a) der geraden Linie (X) entspricht, und wobei die Unterantennenelemente ein drittes Antennenelement (13) aufweisen, dessen eines Ende mit dem Spitzenabschnitt des zweiten Antennenelements (12) verbunden ist, und dessen anderes Ende sich in einem Zickzackmuster in Richtung der geraden Linie (X) erstreckt, ein viertes Antennenelement (14) in der Form einer länglichen Karte, deren eines Ende mit dem anderen Ende des dritten Antennenelements (13) verbunden ist, und ein fünftes Antennenelement (15), dessen eines Ende mit dem anderen Ende des vierten Antennenelements (14) verbunden ist, und dessen anderes Ende in den Bereich (E) geführt ist, in dem sich die ersten und zweiten Antennenelemente (11, 12) gegenüberliegen, wobei sich das fünfte Antennenelement (15) mäanderförmig in den Bereich (E) erstreckt.
Fernsehantennenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei sich das zweite Antennenelement (12) entlang der geraden Linie (X) erstreckt und sich allmählich in geringerem Umfang als das erste Antennenelement (11) erweitert.