(11) PL B1 (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (13)B1. Fig.3 B60R 11/02 H01Q 1/32. (54) Zespół sprzęgający anteny samochodowej

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13)B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl6: B60R 11/02 H01Q 1/32 (54) Zespół sprzęgający anteny samochodowej (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 24/92 (73) Uprawniony z patentu: PANORAMAANTENNAS LTD., Londyn, GB (72) Twórcy wynalazku: Andrew Jesman, Guildford, GB Christopher Jesman, Twickenham, GB (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 06/95 (74) Pełnomocnik: Ludwicka Izabella, PATPOL Spółka z 0.0. PL B1 (57) 1. Sposób sprzęgający anteny samochodowej, zwłaszcza anteny przymocowanej do szyby pojazdu samochodowego, zawierający płytkę z obwodem, wykonaną z materiału dielektrycznego i wyposażoną w układ wzorów z przewodzącego materiału okładzinowego na obu swych powierzchniach, przy czym układ wzoru na powierzchni płytki przymocowanej do powierzchni szyby zawiera okładzinę kondensatora stanowiącego pojemnościowe sprzężenie z podstawą anteny, która jest przymocowana do drugiej strony szyby, a układy wzorów z przewodzącego materiału okładzinowego w połączeniu z okładziną kondensatora tworzą końcowy obwód sprzęgający antenę z kablem koncentrycznym, którego przewody dołączone są do zacisków układów wzorów z przewodzącego materiału okładzinowego, znamienny tym, że na tej powierzchni płytki z obwodem ( 1), na której znajduje się okładzina kondensatora (2), umieszczony jest dodatkowo pierwszy okładzinowy obszar indukcyjny (14), przy czym pierwszy przewód (5) kabla koncentrycznego(4)dołączonyjest do zacisku (6)okładziny kondensatora(2), a drugi przewód kabla koncentrycznego (4) dołączony jest do dwóch zacisków (15, 16) pierwszego okładzinowego obszaru indukcyjnego (14), natomiast druga powierzchnia płytki z obwodem (1) zawiera drugi okładzinowy obszar indukcyjny (3) oraz trzeci okładzinowy obszar indukcyjny (12) pokrywający się z pierwszym okładzinowym obszarem indukcyjnym (14) i zawierający dwa zaciski (8,1 3 ) połączone z drugim przewodem kabla koncentrycznego (4), a ponadto drugi okładzinowy obszar indukcyjny (3) ma zacisk (7) połączony z pierwszym przewodem (5) kabla koncentrycznego (4). Fig.3

2 Zespól sprzęgający anteny samochodowej Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób sprzęgający anteny samochodowej, zwłaszcza anteny przymocowanej do szyby pojazdu samochodowego, zawierający płytkę z obwodem, wykonaną z materiału dielektrycznego i wyposażoną w układ wzorów z przewodzącego materiału okładzinowego na obu swych powierzchniach, przy czym układ wzoru na powierzchni płytki przymocowanej do powierzchni szyby zawiera okładzinę kondensatora stanowiącego pojemnościowe sprzężenie z podstawą anteny, która jest przymocowana do drugiej strony szyby, a układy wzorów z przewodzącego materiału okładzinowego w połączeniu z okładziną kondensatora tworzą końcowy obwód sprzęgający antenę z kablem koncentrycznym, którego przewody dołączone są do zacisków układów wzorów z przewodzącego materiału okładzinowego, znamienny tym, że na tej powierzchni płytki z obwodem (1), na której znajduje się okładzina kondensatora (2), umieszczony jest dodatkowo pierwszy okładzinowy obszar indukcyjny (14), przy czym pierwszy przewód (5) kabla koncentrycznego (4) dołączony jest do zacisku (6) okładziny kondensatora (2), a drugi przewód kabla koncentrycznego (4) dołączony jest do dwóch zacisków (15, 16) pierwszego okładzinowego obszaru indukcyjnego (14), natomiast druga powierzchnia płytki z obwodem (1) zawiera drugi okładzinowy obszar indukcyjny (3) oraz trzeci okładzinowy obszar indukcyjny (12) pokrywający się z pierwszym okładzinowym obszarem indukcyjnym (14) i zawierający dwa zaciski (8,13) połączone z drugim przewodem kabla koncentrycznego (4), a ponadto drugi okładzinowy obszar indukcyjny (3) ma zacisk (7) połączony z pierwszym przewodem (5) kabla koncentrycznego (4). 2. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi okładzinowy obszar indukcyjny (3) zawiera część obwodową (9) i skierowany do wewnątrz występ (10), przy czym część obwodowa (9) jest połączona z zaciskami (8, 13) dołączonymi do drugiego przewodu kabla koncentrycznego (4), a zacisk (7) połączony z pierwszym przewodem (5) kabla koncentrycznego (4) znajduje się na występie (10). 3. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy okładzinowy obszar indukcyjny (14) i trzeci okładzinowy obszar indukcyjny (12) mają powierzchnię przewodzącą w kształcie litery U, której ramiona obejmują płytkę kondensatora (2) i odpowiednio część obwodową (9) drugiego okładzinowego obszaru indukcyjnego (3). 4. Zespół według zastrz. 2, znamienny tym, że przewód zewnętrzny kabla koncentrycznego (4) dołączony jest do dwóch zacisków (15,16) pierwszego okładzinowego obszaru indukcyjnego (14) oraz do dwóch zacisków (8,13) trzeciego okładzinowego obszaru indukcyjnego (12), a środkowy przewód kabla koncentrycznego (4) dołączony jest do zacisku (6) okładziny kondensatora (2) i do zacisku (7) trzeciego okładzinowego obszaru indukcyjnego (3). * * * Przedmiotem wynalazku jest zespół sprzęgający anteny samochodowej, zwłaszcza anteny przymocowanej do szyby pojazdu samochodowego. Znana antena tego typu składa się z elementu promieniującego anteny, który jest przyklejony do zewnętrznej strony szyby oraz płytki sprzęgającej przyklejonej do wewnętrznej strony szyby w ten sposób, by obydwie części anteny pokrywały się wzajemnie. Pojemnościowe sprzężenie pomiędzy zewnętrzną anteną i wewnętrzną płytką jest realizowane poprzez wzajemnie pokrywające się przewodzące okładziny zewnętrzną i wewnętrzną, umieszczone z obu stron szyby. Wewnętrzna płytka sprzęgająca zawiera również obwód, który dopasowuje oporność anteny do standardowego 50-omowego kabla koncentrycznego. Dotychczas znane rozwiązania obwodu dopasowującego ukształtowane są przez elektrycznie przewodzącą obudowę płytki sprzęgającej, która tworzy obwód masy względem płytki

3 wewnętrznej kondensatora sprzęgającego. Przez połączenie zewnętrznego przewodu kabla koncentrycznego do obudowy oraz podłączenie przewodu środkowego poprzez zaczepy do obudowy i jednocześnie do wewnętrznej płytki kondensatora sprzęgającego, zostaje utworzony pojemnościowo-indukcyjny obwód, który zapewnia wymagane dopasowanie. Niezbędna jest tu dokładna regulacja położenia obudowy w stosunku do płytki kondensatora oraz długości zaczepów do przewodu środkowego kabla koncentrycznego, w celu uzyskania właściwie dostrojonego obwodu. Wykonanie takiego zespołu jest trudne w masowej produkcji, jeżeli wymagane jest utrzymanie stałych parametrów zespołu sprzęgającego. Ponadto, ponieważ dielektryczny ośrodek dla strojonego kondensatora tworzy powietrze, obwód dopasowania oporności może nie działać, na przykład ze względu na obecność wilgoci w powietrzu. Jest to szczególny problem ze względu na tendencję do kondensacji pary wodnej w pobliżu wewnętrznych powierzchni szyb w pojazdach samochodowych. Zespół sprzęgający według wynalazku, dla anteny samochodowej, zwłaszcza anteny przymocowanej do szyby pojazdu samochodowego, zawiera płytkę z obwodem wykonaną z materiału dielektrycznego i wyposażoną w układ wzorów z przewodzącego materiału okładzinowego na obu swych powierzchniach. Układ wzoru na powierzchni płytki przymocowanej do powierzchni szyby zawiera okładzinę kondensatora stanowiącego pojemnościowe sprzężenie z podstawą anteny, która jest przymocowana do przeciwnej strony szyby. Układy wzorów z przewodzącego materiału okładzinowego w połączeniu z okładziną kondensatora tworzą końcowy obwód sprzęgający antenę z kablem koncentrycznym, którego przewody dołączone są do zacisków układu wzorów z przewodzącego materiału okładzinowego. Zespół tego rodzaju charakteryzuje się tym, że na tej powierzchni płytki z obwodem, na której znajduje się okładzina kondensatora, umieszczony jest dodatkowo pierwszy okładzinowy obszar indukcyjny. Pierwszy przewód kabla koncentrycznego dołączony jest do zacisku okładziny kondensatora, a drugi przewód kabla koncentrycznego dołączony jest do dwóch zacisków pierwszego okładzinowego obszaru indukcyjnego. Natomiast druga powierzchnia płytki z obwodem zawiera drugi okładzinowy obszar indukcyjny oraz trzeci okładzinowy obszar indukcyjny, pokrywający się z pierwszym okładzinowym obszarem indukcyjnym i zawierający dwa zaciski połączone z drugim przewodem kabla koncentrycznego. Ponadto, drugi okładzinowy obszar indukcyjny ma zacisk połączony z pierwszym przewodem kabla koncentrycznego. Drugi okładzinowy obszar, indukcyjny zawiera część obwodową i skierowany do wewnątrz występ. Część obwodowa jest połączona z zaciskami dołączonymi do drugiego przewodu kabla koncentrycznego, a na skierowanym do wewnątrz występie znajduje się zacisk połączony z pierwszym przewodem kabla koncentrycznego. Pierwszy okładzinowy obszar indukcyjny i trzeci okładzinowy obszar indukcyjny mają powierzchnię przewodzącą w kształcie litery U, której ramiona obejmują płytkę kondensatora i odpowiednio część obwodową drugiego okładzinowego obszaru indukcyjnego. Przewód zewnętrzny kabla koncentrycznego dołączony jest do dwóch zacisków pierwszego okładzinowego obszaru indukcyjnego oraz do dwóch zacisków trzeciego okładzinowego obszaru indukcyjnego. Środkowy przewód kabla koncentrycznego dołączony jest do zacisku okładziny kondensatora i do zacisku trzeciego okładzinowego obszaru indukcyjnego. W zespole według wynalazku dielektryk kondensatora obwodu łączącego stanowi materiał podłoża płytki z obwodem i wobec tego zespół sprzęgający jest odporny na działanie wilgoci. Przy wyborze materiału i grubości podłoża, jak również rozmiaru i kształtu okładzinowych powierzchni przewodzących wymaga się, aby charakterystyki każdego z obwodów dopasowywały i balansowały antenę o długości jednej ósmej długości fali. Korzystnie stanowi go pojedynczy układ scalony, który jest łatwy do wykonania. Rozwiązanie według wynalazku jest bliżej objaśnione w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zespół sprzęgający w przekroju bocznym, fig. 2 - widok płytki z obwodem zespołu sprzęgającego z fig. 1 od strony szyby, fig. 3 - widok przeciwnej strony płytki z obwodem, a fig, 4 przedstawia schemat zastępczy zespołu sprzęgającego z fig. 1 do 3. Jak przedstawiono na rysunku, zespół sprzęgający anteny samochodowej zawiera płytkę z obwodem 1 wykonaną z materiału dielektrycznego, na której obu powierzchniach znajdują się

4 układy wzorów z okładzinowego materiału przewodzącego. Układ wzoru na powierzchni płytki przymocowanej do powierzchni szyby samochodowej zawiera okładzinę kondensatora 2 oraz pierwszy okładzinowy obszar indukcyjny 14, który jest elementem dopasowania i zbalansowania anteny. Okładzina kondensatora 2 zapewnia pojemnościowe sprzężenie z podstawą anteny, która przymocowana jest do drugiej strony szyby. Na przeciwległej powierzchni płytki 1 znajduje się drugi okładzinowy obszar indukcyjny 3 oraz trzeci okładzinowy obszar indukcyjny 12, uzupełniające obwód dopasowujący. Do elementów układu wzorów dołączony jest kabel koncentryczny 4. Środkowy przewód 5 tego kabla dołączony jest, korzystnie przez lutowanie, do zacisku 6 okładziny kondensatora 2 oraz do zacisku 7 drugiego okładzinowego obszaru indukcyjnego 3. Zewnętrzny ekranujący oplot kabla koncentrycznego 4 dołączony jest, również przez lutowanie, do dwóch zacisków 8 i 13 trzeciego okładzinowego obszaru indukcyjnego 12. Przewodzący element 17 łączy trzeci okładzinowy obszar indukcyjny 12 z drugim okładzinowym obszarem indukcyjnym 3, który zawiera część obwodową 9 oraz dwa, skierowane do wewnątrz występy 10 i 19. Na dłuższym występie 10 znajduje się zacisk 7 drugiego okładzinowego obszaru indukcyjnego 3. Kabel koncentryczny 4 jest przylutowany do łączących zacisków 6, 7, 8 i 13 tak, że każda przewodząca ścieżka płytki z obwodem 1 zawarta pomiędzy łączącymi zaciskami 6 i 7 oraz 7 i 8, ma określoną długość, co ma związek z przedstawionym kształtem i połączeniem okładziny kondensatora 2 i drugiego okładzinowego obszaru indukcyjnego 3, zapewniając w efekcie sprzężenie indukcyjne pomiędzy kablem koncentrycznym 4 i anteną poprzez obwód elektryczny, który zawiera rozproszoną indukcyjność i pojemność, jak ogólnie przedstawiono na fig. 4, która prezentuje schemat obwodu zastępczego zespołu sprzęgającego. Zewnętrzny przewód kabla koncentrycznego 4 jest także elektrycznie dołączony do pierwszego okładzinowego obszaru indukcyjnego 14 w dwóch zaciskach 15 i 16. Jak przedstawiono na fig. 1, płytka z obwodem 1, od strony szyby jest przykryta samoprzylepną podkładką 11, umożliwiającą przymocowanie do szklanej szyby, gdy jednocześnie przeciwległa powierzchnia płytki z obwodem 1 i kabel koncentryczny 4 są zamknięte w obudowie 18 z tworzywa sztucznego. Przedstawione rozwiązanie umożliwia ekonomiczne wytwarzanie zespołu sprzęgającego w masowej produkcji, zapewniając jednocześnie utrzymanie dokładnej tolerancji parametrów elementów składowych obwodu zastępczego z fig. 4. Na fig. 4 oznaczenia C1, C2, C3, C4 i C5 odpowiadają pojemnościom rozproszonym, oznaczenia L 1, L2, L3 i L4 odpowiadają rozproszonym indukcyjnościom. Oznaczenie L t przedstawia cewkę dławikową zapobiegającą występowaniu prądu w przewodzie zewnętrznym kabla koncentrycznego 4. Pozostałe oznaczenia odpowiadają elementom z fig. 1 do 3. Sposób w jaki konstrukcja zespołu sprzęgającego przedstawionego na fig. 1-3 realizuje obwód zastępczy z fig. 4 zostanie objaśniony w odniesieniu do zestawienia elementów obwodu zastępczego z fig. 4, w powiązaniu z fizycznymi elementami z fig. 1 do 3 : L1, L2 - rozproszona indukcyjność okładzinowych obszarów indukcyjnych 12 i 14, C1, C2 - rozproszona pojemność wytworzona przez trzeci okładzinowy obszar 12 i element przewodzący 17, pokrywające się z pierwszym okładzinowym obszarem 14, Lt - transformacja uzyskana w związku z fizycznym kształtem i rozmiarami drugiego okładzinowego obszaru indukcyjnego 3, L2 - rozproszona indukcyjność przewodu łączącego zaciski 7 i 6 poprzez płytkę, C4 - rozproszona pojemność wytworzona przez występ 10 pokrywający się z okładziną kondensatora 2, C3 - rozproszona pojemność wytworzona przez część obwodową 9 częściowo pokrywającą się z okładziną kondensatora 2, L3 - rozproszona indukcyjność części obwodowej 9, C5 - rozproszona pojemność wytworzona między występem 10 i elementem przewodzącym 17. Możliwe są odmiany i modyfikacje wprowadzane do przedstawionego rozwiązania. Na przykład element dopasowujący i balansujący obwód, przedstawiony jako część obwodowa 9, może nie mieć kształtu pełnego pierścienia, zakładając że przewodzące połączenie pomiędzy zaciskami 7,8 i 13 jest zachowane. Ponadto, inny łącznik koncentryczny może być elektrycznie

5 dołączony do obwodu dopasowującego i balansującego antenę, zamiast kabla koncentrycznego 4, o ile tylko połączenia wewnętrznego i zewnętrznego przewodu wykonane są prawidłowo, tak jak pokazano na fig. 1, 2 i 3, w przypadku podłączenia kabla. Pierwszy i trzeci okładzinowy obszar indukcyjny 14 i 12 mogą ulec zmianie, dla zmiany częstotliwości pracy, co umożliwia stosowanie rozwiązania według wynalazku przy różnych częstotliwościach. Bezpośrednie podłączenie do obwodu dopasowującego i balansującego antenę poprzez łącznik koncentryczny lub kabel koncentryczny, można zastąpić odpowiednią dwuzaciskową anteną z jednym zaciskiem elektrycznie dołączonym do zacisków 8 i 16 łub 13 i 15, a z drugim elementem elektrycznie dołączonym do zacisków 6 i 7. Taka konstrukcja pozwala stosować rozwiązanie według wynalazku jako zamontowany na szybie bierny powtarzacz, dla uzyskania poprawy warunków pracy, gdy wewnątrz samochodu używane jest ręczne przenośne urządzenie nadawczo-odbiorcze. Fig 4

6 Fig.1 Fig.2 Fig. 3 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.