Die Erfindung bezieht sich auf eine aktive Antennenanordnung für den

Rundfunkempfang in einem im wesentlichen rechteck- bzw. trapezförmigen

Ausschnitt einer elektrisch leitenden Fahrzeugkarosserie.

Die Erfindung geht aus von einer Antennenanordnung, wie sie z.B. in der DE 195 35 250 A1 in Bild 4a am Beispiel eines Dachsegments für ein kleines Fahrzeug beschrieben ist. Die dort angegebenen passiven Antennen 5, 6 für Frequenzen bis zum Meterbereich sind vorzugsweise als Leiterstrukturen aus dünnem Draht gebildet. Aufgrund der im Fahrzeugbau beschränkt verfügbaren Bauräume kommen für die dort beschriebenen Segmente in erster Linie Dachsegmente oder Segmente im leitenden Kofferraumdeckel in Frage, wobei die Ausschnittlänge L durch die

Fahrzeugbreite und ihre Ausschnittbreite B durch andere fahrzeugtechnisch vorgegebene Rahmenbedingungen, wie z.B. das Schiebedach, die Überrollsicherheit etc. eingeschränkt ist. Dies führt insbesondere im Bereich der Meterwellen dazu, dass die Ausschnittlänge L oft kleiner als die Hälfte der Betriebswellenlänge λ ist und die Ausschnittbreite B kleiner als 1/10 der Betriebswellenlänge gewählt werden muss. In diesem Fall kann mit den in der DE 195 35 250 A1 in Bild 4a

vorgeschlagenen Antennen 5,6 die Aufgabe einer verlustarmen Anpassung an die im Fahrzeugbau üblichen Impedanz Z0= 50 Ohm bei größtmöglicher Bandbreite nicht zufriedenstellend realisiert werden. Auch bei größeren Personenkraftfahrzeugen stehen für die Ausschnittlänge L mehr als 90 cm kaum zur Verfügung. Dies bedeutet im UKW-Bereich bei einer Mittenfrequenz von f _m = 97 MHz eine auf die Wellenlänge dieser Frequenz bezogene relative Ausschnittlänge L von L/λ = 0,3 bei einer relativen Bandbreite des UKW-Bereichs von (f _m ax-fmin)/fm = 0,21 1 . Für das FM-Band in Japan mit seiner Mittenfrequenz von f _m = 83 MHz bedeutet dies eine auf die Wellenlänge dieser Frequenz bezogene relative Ausschnittlänge L von L/λ = 0,25 bei einer relativen Bandbreite des UKW-Bereichs von (f _m ax-fmin)/fm = 0,17. Die

vorgeschlagenen Antennen haben bei Anpassung an Z0 den Nachteil der

Schmalbandigkeit, oder die Bandbreite der Anpassung muss über Verluste erzielt werden. Z.B. können die Betriebsfrequenzbereiche in Form der o.g. Frequenzbänder bei der vorgegebenen kleinen relativen Ausschnittlänge L von L/λ = 0,3 bzw. von L/λ = 0,25 nicht hinreichend verlustarm abgedeckt werden, d.h. das Produkt aus

Wirkungsgrad und Bandbreite ist zu klein.

Antennenstrukturen, welche in die Apertur eingebracht sind, unterliegen bei diesen Frequenzen hinsichtlich ihres eigenen Strahlungsbeitrags der durch die Berandung des Ausschnitts gegebenen Dominanz der Randströme, welche bei der

Resonanzfrequenz des Ausschnitts resonanzartig überhöht sind. Aus der EP 1 487 052 A1 ist es bekannt, zur Abstimmung der Resonanzfrequenz des Ausschnitts z.B. auf die Mittenfrequenz des UKW-Frequenzbereichs ein kapazitives Abstimmelement zwischen den Rändern des Ausschnitts in der Weise einzubringen, dass an der Antennenanschlussstelle die im Fahrzeugbau übliche Impedanz Z0= 50 Ohm vorliegt. Die üblichen Fahrzeugabmessungen erlauben eine Ausschnittlänge L von etwa 90 cm bei einer Ausschnittbereite B von ca. 20 cm. Mit den in der EP 1 487 052 A1 vorgeschlagenen Maßnahmen wird die relative Bandbreite des Ausschnitts von br = 8% auf br =20% erweitert, so dass das Frequenzband des UKW-Bereichs abgedeckt ist.

Häufig besteht im Fahrzeugbau jedoch die Forderung, mehrere Rundfunkdienste zu empfangen, wodurch eine wesentlich größere Frequenzbandbreite gefordert ist. Nach dem oben geschilderten Stand der Technik können Antennen für mehrere Rundfunkdienste in einem Ausschnitt der geschilderten Abmessung in einer elektrisch leitenden Fahrzeugkarosserie nicht zufriedenstellend realisiert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einer Antennenanordnung der im

Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art den Nachteil der zu kleinen

Frequenzbandbreite zu vermeiden und insbesondere im Frequenzbereich des UKW- Rundfunks jedoch auch darüber hinaus den Empfang mehrerer Rundfunkdienste zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Antennenanordnung mit den Merkmalen des

Anspruchs 1 gelöst. Offenbart ist eine aktive Antennenanordnung 1 mit einem im Wesentlichen recht- eck-bzw. trapezförmigen Karosserie-Ausschnitt 3 einer elektrisch leitenden, die elektrische Masse bildenden Fahrzeugkarosserie 2 mit der Ausschnittlänge L in der Richtung quer zum Fahrzeug und der Ausschnittbreite B in der Längsrichtung des Fahrzeugs für den Rundfunkempfang im Meter- und Dezimeterwellenbereich gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

- der Karosserie-Ausschnitt 3 ist mit einem flächenhaften dielektrischen Kunststoffträger 4 abgedeckt

- auf dem Kunststoffträger 4 ist ein flächiges Antennenelement 5 als

elektrisch leitende Schicht aufgebracht, welche mit ihrer Berandung 6 bis auf einen Randabstand R an den Ausschnittrand 7 heranreicht

- an mindestens einer Massestelle 8 am Antennenelement 5 ist ein Masseleiter 9 vorhanden, welcher durch kurze Überbrückung 10 des Randabstands R das Antennenelement 5 hochfrequenzmäßig mit dem Ausschnittrand 7 verbindet

- an mindestens einer Verstärkeranschlussstelle 1 1 am Antennenelement 5 ist in einem Anschlussabstand A - längs des Ausschnittrands 7 - entfernt von der Massestelle 8 ein Antennenverstärker 12 vorhanden, der mit seinem signalführenden Verstärker-Eingangsanschluss 18 mit der Verstärkeranschlussstelle 1 1 und mit seinem Verstärker-Masseanschluss 19 mit dem Ausschnittrand 7 elektrisch verbunden ist und dessen Verstärker-Ausgang 20 für den Anschluss einer weiterführenden Empfangsschaltung vorgesehen ist.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung beschrieben.

Zur Erhöhung der Bandbreite kann der der mindestens eine Antennenverstärker 12 eine hochohmige Eingangsimpedanz ZE (14) mit ZE > 3 ^* Z0 = 150 Ohm besitzen.

In der aktiven Antennenanordnung 1 können zur Ermöglichung des Rundfunkempfangs im UKW-Frequenzbereich und bei Frequenzen darüber die Ausschnittlänge L > 70 < 130 cm, die Ausschnittbreite B > 10 < 35cm und der Randabstand R > 1 < 5 cm gewählt sein, und der Antennenverstärker 12 kann in einem Anschlussabstand A > 10 cm längs des Ausschnittrands 7 entfernt von der Massestelle 8 angebracht sein.

Die insbesondere hochohmige Eingangsimpedanz ZE 14 des Antennenverstärkers 12 kann durch einen am Eingang des Antennenverstärkers 12 befindlichen, im Source-Zweig gegengekoppelten Feldeffekttransistor (FET) mit kleiner Gate-Source- Kapazität gegeben sein.

Zur Gestaltung der hochfrequent wirksamen Verbindung der Massestelle 8 des Antennenelements 5 mit dem Ausschnittrand 7 der Fahrzeugkarosserie 2 kann ein kapazitiv leitendes Element 15 vorhanden sein, welches als eine auf die Fahrzeugkarosserie 2 isoliert aufgebrachte, kapazitiv wirksame Massefläche 16 hergestellt ist und über die kurze Überbrückung 10 mit dem Antennenelement 5 verbunden ist.

Für Antennendiversity-Empfang kann zur Gestaltung einer weiteren Antenne neben dem ersten Antennenverstärker 12 ein zu diesem gleicher weiterer Antennenverstärker 13 mit insbesondere hochohmiger Eingangsimpedanz ZE 14 vorhanden sein, dessen Verstärkeranschlussstelle 1 1 a - wie die des ersten Antennenverstärkers 12 - im gleichen Anschlussabstand A entfernt von der Massestelle 8 entfernt, jedoch in Bezug auf letztere gespiegelt am Ausschnittrand 7 angebracht ist.

Die Massestelle 8 kann etwa in der Mitte der Querabmessung L des Ausschnitts 3 gestaltet sein und zur Gestaltung der hochfrequent wirksamen Verbindung des Antennenelements 5 mit dem Ausschnittrand 7 der Fahrzeugkarosserie 2 kann das kapazitiv leitende Element 15 als eine auf diese isoliert aufgebrachte kapazitiv wirksame Massefläche 16 hergestellt sein.

Für den zusätzlichen Rundfunkempfang im Lang-Mittel-und Kurzwellenbereich (LMK) kann der Masseleiter 9 in diesem Frequenzbereichen über ein kapazitiv leitendes Element 15 mit dem Ausschnittrand 7 hochfrequenzmäßig verbunden sein, welches im UKW-Frequenzbereich hinreichend niederohmig, jedoch im LMK- Frequenzbereich ausreichend hochohmig ist. Der flächenhafte dielektrische Kunststoffträger 4 kann als elektrisch leitend beschichtete Kunststofffolie 22 gestaltet sein und in Länge und Breite größer gewählt sein als der Karosserie-Ausschnitt 3 und auf der Kunststofffolie 22 kann ein das Antennenelement 5 im Randabstand R - mit seinem inneren Rand kongruent zum Ausschnittrand 7 - als umlaufender elektrisch leitender Rahmen 21 gebildet sein, durch dessen Kapazität zur Fahrzeugkarosserie 2 der hochfrequent wirksame Masseanschluss sowohl für den Masseleiter 9 an der Massestelle 8 als auch für den Verstärker-Masseanschluss 19 gebildet ist.

Entlang dem elektrisch leitenden Rahmen 21 und unter dessen Einbeziehung als Masseleiter kann zur Überbrückung des Anschlussabstands A eine vorzugsweise koplanare elektrische Leitung 23 zwischen der Massestelle 8 und dem Ort der Verstärkeranschlussstelle 1 1 auf den Kunststoffträger 4 gedruckt sein und die elektrische Leitung 23 kann an dieser Stelle mit einem Blindelement 24 in der Weise abgeschlossen sein, dass an der Massestelle 8, also am anderen Ende der Leitung 23, ein niedriger Blindwiderstand zur hochfrequenzmäßigen Verbindung des

Antennenelements 5 - über den Masseleiter 9 - mit dem Ausschnittrand 7 vorhanden ist.

An Stelle des Blindelements 24 kann eine Schaltung aus mehreren Blindelementen vorhanden sein und die kurze Überbrückung 10 kann durch Blindelemente in der Weise gestaltet sein, dass sowohl im Frequenzbereich des UKW- Rundfunks im Frequenzbereich ca. 76MHz - 108MHz als auch in den Frequenzbereichen des Digital Audio Broadcast DAB (VHF) im Frequenzbereich ca. 174MHz- 240MHz und des terrestrischen Fernsehrundfunks TV (UHF) im Frequenzbereich ca. 450MHz- 800MHz an der Massestelle 8 - also am anderen Ende der Leitung 23 - ein niedriger Blindwiderstand zur hochfrequenzmäßigen Verbindung der Massestelle 8 am Antennenelement 5 über den Masseleiter 9 mit dem Ausschnittrand 7 gegeben ist.

Zur Anbringung des Antennenverstärkers 12 an einem von der Verstärkeranschlussstelle 1 1 , 1 1 a um den Versetzungsabstand V entlang dem elektrisch leitenden Rahmen 21 versetzten Ort der Verstärkeranbringung 25 am Ausschnittrand 7 kann zur Überbrückung des Versetzungsabstands V eine koplanare kapazitätsarme elektrische Leitung 23 unter Einbeziehung des elektrisch leitenden Rahmens 21 als Masseleiter gebildet sein, welche an ihrem einen Ende mit dem Verstärker- Eingangsanschluss 18 und am anderen Ende mit der Verstärkeranschlussstelle 1 1 , 1 1 a verbunden ist.

Am Ort der Verstärkeranbringung 25 kann eine an dem dielektrischen

Kunststoffträger 4 befestigte Leiterplatte 26 als Träger des Antennenverstärkers 12 und des Blindelements 24 bzw. der aus mehreren Blindelementen bestehenden Schaltung vorhanden sein.

Das Antennenelement 5 kann an einem seiner langen Enden verkürzt sein und in der verbleibenden Fläche kann eine von dem Antennenelement 5 getrennte, flächige, auf dem dielektrischen Kunststoffträger 4 aufgebrachte Monopolantenne 27 mit daran angeschlossenem Antennenverstärker 28b für den TV-Rundfunk als leitende Struktur gebildet sein, deren Fußpunktanschluss 17b und deren TV- Antennenverstärker 28b auf der Leiterplatte 26 ausgeführt sind.

Zur Gestaltung einer weiteren Monopolantenne 27a für den TV-Rundfunk, deren Fußpunktanschluss 17b und deren TV-Antennenverstärker 28b auf der Leiterplatte 26 gestaltet sind, kann das Antennenelement 5 einen entsprechenden

Flächenausschnitt 29 besitzen, innerhalb dessen die Monopolantenne 27a auf dem dielektrischen Kunststoffträger 4 als leitende Struktur aufgebracht ist.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele in den Figuren weiter erläutert. Es zeigen:

Fig.1 : Aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung in einem Karosserie- Ausschnitt 3 mit der Ausschnittlänge L und der Ausschnittbreite B einer elektrisch leitenden Fahrzeugkarosserie 2 . Der dielektrische Kunststoffträger 4 ist in den Karosserie-Ausschnitts 3 eingebracht und trägt das flächige Antennenelement 5, welches den Ausschnitt bis auf den Randabstand R ausfüllt. Das Antennenelement 5 ist an der Massestelle 8 mit der Fahrzeugkarosserie 2 verbunden. Im Abstand A ist der Antennenverstärker 12 als aktiver Teil der aktiven Antennenanordnung 1 eingangsseitig an der Verstärkeranschlussstelle 1 1 mit einer insbesondere hochohmigen Eingangsimpedanz ZE 14 angeschlossen.

Fig.2: Aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung ähnlich wie in Figur 1 , jedoch mit Bildung des Masse-Anschlusses des Antennenelements 5 bei der Massestelle 8 an die Fahrzeugkarossehe 2 durch ein kapazitiv leitendes Element 15. Dieses ist durch eine kapazitiv wirksame und von der Fahrzeugkarosserie 2 isolierte Massefläche 16 gestaltet.

Fig.3: Aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung ähnlich wie in Figur 2 jedoch mit einem weiteren Antennenverstärker 13 mit hochohmiger

Eingangsimpedanz ZE 14 für Antennendiversity. Der Kunststoffträger 4 ist in Länge und Breite größer gewählt als der Karosserie-Ausschnitt (3) und auf der

Kunststofffolie (22) ist ein das Antennenelement (5) im Randabstand R - mit seinem inneren Rand im Wesentlichen kongruent zum Ausschnittrand (7) - umlaufender elektrisch leitender Rahmen (21 ) mit ausreichender Rahmenbreite RB und mit ausreichender Rahmenlänge RL gebildet. Der auf dem Kunststoffträger 4 das Antennenelement 5 im Randabstand R umlaufende elektrisch leitende Rahmen 21 ist durch die so entstandene Überdeckung mit der Fahrzeugkarosserie 2 kapazitiv verbunden.

Der weitere Antennenverstärker 13 ist in einem etwa gleichen Anschlussabstand A von der Massestelle 8, jedoch in Bezug auf letztere gespiegelt am Ausschnittrand 7 angebracht. Beide Antennenverstärker 12, 13 sind jeweils auf einer Leiterplatte 26 aufgebaut, auf welcher der Verstärker-Masseanschluss 19 über die elektrische Verbindung mit der Fahrzeugkarosserie 2 gestaltet ist.

Fig.4: Aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung ähnlich wie in Figur 3 jedoch mit Herstellung der elektrisch niederohmigen Masseverbindung an der Massestelle 8 mithilfe der niederohmigen Eingangsimpedanz einer elektrischen Leitung 23. Der Anschlussabstands A ist durch die - entlang dem inneren Rand des Rahmens 21 als Masse geführte - unsymmetrische koplanare elektrische Leitung 23 zwischen der Massestelle 8 und dem Ort der Verstärkeranschlussstelle 1 1 überbrückt, welche auf den Kunststoffträger 4 gedruckt ist. Ein kapazitives

Blindelement 24 auf der Leiterplatte 26 bewirkt am Eingang der Leitung 23 einen niederohmigen Eingangs-Blindwiderstand, welche die Massestelle 8 mit dem

Rahmen 21 und somit über dessen Kapazität mit der Fahrzeugkarosserie 2 verbindet. Mit dem induktiven Blindelement 30 - z. B. auf den dielektrischen

Kunststoffträger aufgedruckt - kann die Anbindung der Massestelle 8 z.B. im UKW- Frequenzbereich frequenzselektiv perfektioniert werden.

Fig.5: a) Aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung ähnlich wie in Figur 4 mit Breitband-Antennenverstärkern 28 und 28a zum Beispiel jeweils für die Frequenzen des UKW-, DAB-, VHF-, TV- Rundfunks und für die Anwendung für

Antennendiversity-Technologien. Für die Bildung einer zusätzlichen Antenne für den TV-Rundfunk ist das Antennenelement 5 an einem der langen Enden verkürzt und es ist eine auf den dielektrischen Kunststoffträger 4 aufgebrachte Monopolantenne 27 als leitende Struktur mit Fußpunktanschluss 17 zur Leiterplatte 26 gebildet, b) wie a), jedoch mit Einschnitt im Antennenelement 5 zur Gestaltung der geeignet niederohmigen Impedanz an der Massestelle 8 mit Hilfe der Leitung 23.

Fig.6: Aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung ähnlich wie in Figur 5 jedoch für den Fall eines durch die Fahrzeugtechnik vorgegebenen Ortes der

Verstärkeranbringung 25, 25a und einer jeweils davon abweichenden - entlang des Ausschnittrands 7 um den Versetzungsabstand V versetzten - Verstärkeranschlussstelle 1 1 , 1 1 a am Antennenelement 5. Die Überbrückung des Versetzungsabstands V erfolgt jeweils durch eine kapazitätsarme unsymmetrische koplanare elektrische Leitung 23 entlang dem inneren Rand des elektrisch leitenden Rahmens 21 und unter dessen Nutzung als Masseleiter dieser elektrischen Leitung 23.

Für die Gestaltung einer weiteren Monopolantenne 27a für den TV-Rundfunk besitzt das Antennenelement 5 einen entsprechenden Flächenausschnitt 29 , innerhalb dessen die Monopolantenne 27a auf dem dielektrischen Kunststoffträger 4 als leitende Struktur aufgebracht ist. Der Fußpunktanschluss 28a der Monopolantenne 27a an den dazugehörigen TV-Antennenverstärker 28a ist auf der Leiterplatte 26 gestaltet.

Fig.7: Beispielhafte Beschreibung der Eingangs-Schaltung eines

Antennenverstärkers 12 mit hochohmiger Eingangsimpedanz ZE 14 am Verstärker- Eingangsanschluss 18 als aktiver Teil einer aktiven Antennenanordnung 1 . Beispiele einer Eingangsschaltungen mit einem verstärkenden aktiven Dreipol - auch als möglicher Bestandteil einer integrierten Halbleiterschaltung (IC) - bestehend aus einem hochohmigen Steueranschluss G (Gate, Basis) einem Quellenanschluss S (Source, Emitter) und einem Senkenanschluss S (Drain, Kollektor).

a) mit Auskopplung der Signale am Senkenanschluss (gestrichelter Pfeil) zur weiterführenden Verstärkerschaltung und mit einer Gegenkopplungs- Impedanz GK zur Linearisierung. b) mit Auskopplung der Signale (gestrichelter Pfeil) am Quellenanschluss zur weiterführenden Verstärkerschaltung und mit einer Gegenkopplungs- Impedanz GK - dargestellt durch die Eingangsimpedanz der weiterführenden Verstärkerschaltung - zur Linearisierung.

Bei Personenkraftwagen mit den üblichen Abmessungen können Karosserie- Ausschnitte 3 in der Weise gewählt werden, dass zum Beispiel die Ausschnittlänge L > 70 cm, die Ausschnittbreite B > 15 cm und der Randabstand R > 2cm gewählt sind und der Antennenverstärker 12 in einem Anschlussabstand A > 20cm längs des Ausschnittrands 7 entfernt von der Massestelle 8 angebracht ist. Andererseits können konstruktive fahrzeugtechnische Vorgaben bedingen, dass zumindest einige der angegebenen Abmessungen nicht wesentlich größer als oben angegeben gewählt werden können. Die mit einer Antenne in einem Ausschnitt der vorgegebenen Art verbundene Strahlung ist bei Ausschnittlängen L merklich unter der Halbwellen- resonanz wesentlich durch die Ströme am Ausschnittrand 7 bestimmt. Im Frequenzbereich des UKW-Rundfunks wird deshalb aufgrund der zu kleinen Ausschnittlänge L die Eigenresonanz des Karosserie-Ausschnitts nicht erreicht. Ein mit einer aktiven Antennenanordnung 1 erreichbarer Vorteil ergibt sich aus dem in der Frequenz breit- bandigen Zusammenwirken der an der Verstärkeranschlussstelle 1 1 vorliegenden Antennenimpedanz ZA mit dem dort angeschlossenen Antennenverstärker 12, insbesondere wenn dieser eine hochohmige Eingangsimpedanz ZE 14 besitzt. Die hochohmige Eingangsimpedanz ZE 14 beschreibt hierbei den Betrag der Eingangsimpedanz ZE, welcher sich aus deren Blind- und Wirkkomponente ergibt und für eine erhöhte Bandbreite im Rahmen der vorliegenden Erfindung groß gewählt werden kann, wobei dem Verhältnis von Wirk-zu Blindanteil keine wesentliche Bedeutung zukommt. Der mit dieser Variante der Erfindung erzielbare Vorteil der größeren Frequenzbandbreite unter Anwendung eines Antennenverstärker 12 mit hochohmiger Eingangsimpedanz ZE 14 gegenüber der Anwendung eines Antennenverstärker 12 mit standardisiertem, reellem Eingangswiderstand von Z0=50Ohm zeigt sich bereits bei einer hochohmigen Eingangsimpedanz ZE 14 von ZE > 150 Ohm. Besonders große Frequenzbandbreiten lassen sich z. B. jedoch mit einer im Wesentlichen kapazitiv hochohmigen Eingangsimpedanz ZE 14 des Antennenverstärkers 12 erzielen. Vorteilhaft große Frequenzbandbreiten lassen sich erfindungsgemäß im Zusammenwirken mit dem Antennenverstärker 12 auch durch Abstimmung der oben angegebenen Abmessungen und insbesondere auch durch Wahl eines geeigneten Anschlussabstands A erzielen. Der Wahl des Anschlussabstands A zwischen der Verstärkeranschlussstelle 1 1 und der Massestelle 8, an welcher das Antennenelement 5 an die Fahrzeugkarosserie 2 über die kurze Überbrückung 10 durch den Masseleiter 9 elektrisch angebunden ist, kommt in Bezug auf das Frequenzverhalten der Antennenimpedanz ZA eine Bedeutung zu. Dabei lässt sich erreichen, dass der Blindanteil der Antennenimpedanz ZA sich über das gesamte UKW-Frequenzband nahezu wie eine von der Frequenz unabhängige Induktivität verhält und der Realteil - und daraus resultierend - die Erregung der Antenne, repräsentiert durch deren effektive Höhe, weitgehend frequenzunabhängig ist. Mit der vorliegenden Erfindung ist der besondere Vorteil verbunden, dass an dem Zusammenwirken der Antennenimpedanz ZA mit der hinreichend hochohmigen Eingangsimpedanz ZE 14 - in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung, repräsentiert z.B. durch eine entsprechend kleine Kapazität am Eingang des Antennenverstärkers 12 - die Frequenzabhängigkeit des Blindanteils der Antennenimpedanz ZA praktisch keine Wirkung auf das Empfangsverhalten der aktiven Antennenanordnung 1 hat. Hieraus ergibt sich der Vorteil der besonderen Frequenzbandbreite der aktiven Antennenanordnung 1 im Karosserie-Ausschnitt 3, auch wenn dieser Ausschnitt bei einer niedrigeren als seiner Eigenresonanzfrequenz betrieben ist. Mit den im Fahrzeugbau üblichen Antennenverstärkern mit deren Eingangsimpedanz von Z0=50 Ohm lassen sich diese Vorteile auch, jedoch mit etwas verringerter Bandbreite erreichen.

Figur 1 zeigt eine aktive Antennenanordnung 1 in der Grundform der Erfindung. Für die Bildung einer in die elektrisch leitende Fahrzeughaut integrierten aktiven Antennenanordnung 1 bietet sich bei Personenwagen fahrzeugtechnisch vor allem ein Karosserie-Ausschnitt 3 im Bereich des Daches bzw. des Kofferraumdeckels an. Der Karosserie-Ausschnitt 3 in der Fahrzeugkarosserie 2 ist mit einem dielektrischen Kunststoffträger 4 als Träger elektrisch leitender Strukturen ausgekleidet. Dieser kann den Karosserie-Ausschnitt 3 ausfüllen oder über den Ausschnittrand 7 hinausgehend überdecken. Der Träger 4 kann somit äußerst vorteilhaft zum Beispiel durch eine leitend beschichtete Kunststofffolie, aber auch durch eine Leiterplatte oder gegebenenfalls sogar als elektrisch leitend beschichtete Glasscheibe gestaltet sein. Die aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung ist als aktive Antenne konzipiert. Ihre Funktion ist maßgeblich durch das Zusammenwirken des passiven Antennenteils - umfassend das Antennenelement 5, welches an der Massestelle 8 über eine kurze Überbrückung 10 durch einen Masseleiter 9 mit der Fahrzeugkarosserie 2 elektrisch verbunden ist und die kurze Überbrückung 10 an der Verstärkeranschlussstelle 1 1 - mit dem daran angeschlossen Antennenverstärker 12 als aktiven Antennenteil bestimmt. Die Antennenimpedanz ZA des passiven Antennenteils bildet sich in der Hauptsache aus den Abmessungen des Karosserie-Ausschnitts 3 mit der Ausschnittlänge L quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs, der Ausschnittbreite B längs der Fahrtrichtung, den Abmessungen des flächenhaft elektrisch leitenden Antennenelements 5, welches mit seiner Berandung 6 bis auf einen Randabstand R an den Ausschnittrand 7 heranreicht, dem Randabstand R selbst und vor allem auch aus dem Anschlussabstand A zwischen der Massestelle 8 und der Verstärkeranschlussstelle 1 1 bei hinreichender Induktionsfreiheit des Masseleiters 9 zur Herstellung der Masseverbindung an die Fahrzeugkarosserie 2 an der Massestelle 8. Für eine besonders hohe Breitbandigkeit der aktiven Antennenanordnung 1 ist das Vorhandensein eines breitbandigen Antennenverstärkers 12 mit einer hochohmigen Eingangsimpedanz vorteilhaft. Hieraus ergibt sich im Zusammenwirken der Antennenimpedanz ZA mit dieser hochohmigen Eingangsimpedanz ZE 14 die äußerst vorteilhafte Möglichkeit, den Empfangs-Frequenzbereich zu höheren Frequenzen hin auszuweiten und z. B. den Empfang des DAB-Rundfunks im VHF-Frequenzbereich und darüber hinaus des TV-Rundfunks im UHF-Frequenzbereich zu ermöglichen. Antennenverstärker 12 mit hochohmiger Eingangsimpedanz ZE 14 und großer Frequenzbandbreite, wie sie in der vorliegenden Erfindung beispielhaft vorgesehen sind, sind zum Beispiel bekannt aus der DE101 14 769 B4. Diese Technologie erlaubt es z.B., die Eingangskapazität von < 5pF für solche Antennenverstärker 12 zu realisieren.

Der Eingangswiderstand der in der Fahrzeugtechnik üblichen Antennenverstärker ist in der Regel an den genormten Wellenwiderstand von Z0 = 50 Ohm der im Fahrzeug verwendeten Antennenleitungen angepasst. Mit solchen herkömmlichen Antennenverstärkern lässt sich die mit der Erfindung vorliegende Aufgabe der breitbandigen Abdeckung einer Vielzahl von Rundfunkdienste nicht immer zufriedenstellend errei- chen. Die Eigenschaft der hochohmig Eingangsimpedanz ZE 14 kann bei Antennenverstärkern 12 durch eine Eingangsschaltung erreicht werden, wie sie beispielhaft in den Figuren 7a bzw. 7b skizziert ist. Zur Erreichung einer möglichst kleinen Eingangskapazität ist der Verstärker-Eingangsanschluss 18 möglichst kapazitätsarm mit der Verstärker Anschlussstelle 1 1 verbunden. Hierzu ist im Antennenverstärker 12 eingangsseitig ein verstärkendes Element mit hochohmigem Steueranschluss 31 - umfassend einen Steueranschluss G (Feldeffekttransistoren=Gate, Basis), einen Quellenanschluss S (Feldeffekttransistoren=Source, Bipolartransistor=Emitter) und einen Senkenanschluss D (Feldeffekttransistoren=Drain, Bipolartransistor=Kollektor) - vorhanden und sein Steueranschluss G ist zur Erreichung der hochohmigen Eingangsimpedanz ZE 14 mit dem Verstärker-Eingangsanschluss 18 verbunden. Besonders hohe Eingangsimpedanzen ZE 14 können mit verstärkenden Elementen vom Charakter eines Feldeffekttransistors (FET) erreicht werden. Mit Feldeffekttransistoren in Gallium-Arsenid-Technologien ist eine kleine Eingangskapazität von bis zu 0,2pF erreichbar. Auch mit Bipolartransistoren als verstärkendes Element mit hochohmigem Steueranschluss 31 können hochohmige Eingangsimpedanzen ZE 14 mit ZE > 10 ^* Z0 = 600 Ohm im UKW-Frequenzbereich und Frequenzen darüber erreicht werden.

Die Weiterführung des Empfangssignals im Antennenverstärker 12 nach der Eingangsstufe ist gestrichelt angedeutet. Zur Verbesserung der bei Breitbandigkeit des Antennenverstärkers 12 häufig geforderten Linearität ist beispielhaft eine Gegenkopplung GK vorgesehen, welche in Figur 7a im Source- Zweig als linearer Widerstand GK und in Figur 7a als hochohmige Eingangsimpedanz GK der weiterführenden Verstärkerschaltung dargestellt ist. Die Gegenkopplung GK im Source-Zweig unterstützt zusätzlich in vorteilhafter Weise die Hochohmigkeit der in dieser Ausführung überwiegend kapazitven Eingangsimpedanz ZE 14 des Antennenverstärkers 12. Der Frequenzgang des Antennenverstärker 18 zwischen dem Verstärker- Eingangsanschluss 18 und dem Verstärker-Ausgang 20 kann mit modernen Halbleiterverstärkern bis zu hohen Frequenzen eben gestaltet werden. Für die kostengünstige Massenherstellung sind integrierte elektronische Schaltungen IC für solche Verstärkerschaltungen in hohem Maße geeignet. Bei Frequenzen unterhalb des UKW-Frequenzbereichs, wie zum Beispiel dem AMund KW- Frequenz-Bereich (LMK) kann - wie in Figur 2 dargestellt - das Antennenelement 5 als kapazitives Empfangselement wirken. Zur Ermöglichung des Empfangs dieser Rundfunkdienste wird vorzugsweise die elektrische Verbindung zwischen der Massestelle 8 durch ein kapazitiv leitendes Element 15 mit möglichst kleiner, jedoch für den UKW-Frequenzbereich hinreichend großer Kapazität ersetzt. Dieses Element kann vorteilhaft durch eine von der Fahrzeugkarosserie 2 isolierte kapazitiv wirksame Massefläche 16 realisiert sein. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine oft kompliziert herzustellende galvanische Verbindung des Masseleiters 9 mit der Fahrzeugkarosserie 2 entfallen. Die Masse des Antennenverstärkers 12 ist über seine Leiterplatte 26 bezogen, welche ihrerseits elektrisch mit der Fahrzeugkarosserie 2 bezüglich der Masse verbunden ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der dielektrische Kunststoffträger 4 in Figur 3 in seinen Abmessungen größer gewählt als der Karosserie- Ausschnitt 3, den dieser überdeckt. Zur Gestaltung einer hochfrequenztechnisch wirksamen Massefläche ist auf dem Kunststoffträger 4 das Antennenelement 5 im Randabstand R mit einem umlaufenden elektrisch leitenden Rahmen 21 mit hinreichender Breite versehen. Dieser ist aufgrund der Überdeckung des Karosserie- Ausschnitts 3 mit der Fahrzeugkarosserie 2 über die isolierende Eigenschaft des dielektrischen Kunststoffträgers 4 kapazitiv verbunden. Die innere Berandung 6 dieses Rahmens 21 ist somit zur Nutzung der gesamten Größe des Karosserie-Ausschnitts 3 zu diesem nahezu kongruent gestaltet. Der Rahmen 21 bietet die Möglichkeit der Gestaltung der hochfrequenztechnisch wirksamen Masseverbindung zur elektrisch leitenden Fahrzeugkarosserie 2 sowohl für alle Antennenverstärker 12, 13 als auch für die Massestelle 8 durch den Masseleiter 9 ohne fahrzeugtechnisch unerwünschte galvanische Verbindung zur Fahrzeugkarosserie 2. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der dielektrischen Kunststoffträger 4 als elektrisch leitend bedruckbare Kunststofffolie oder als Leiterplatte ausgeführt, auf welcher das Antennenelement 5, der elektrisch leitende Rahmen 21 sowie die kurzen Überbrückungen 10 des Randabstands R und auch gegebenenfalls die Leiterstrukturen der Leiterplatte 26 für den Antennenverstärker 12 zusammenhängend aufgedruckt sind. In diesem Fall kann auch die kapazitiv wirksame Massefläche 16 entfallen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die aktive Antennenanordnung 1 in Figur 3 mit einem weiteren Antennenverstärker 13 mit insbesondere hochohmiger Eingangsimpedanz ZE 14 für Antennendiversity ausgestaltet. Die Effizienz von Antennendiversity-Systemen ist maßgeblich durch den Wert der Dekorrelation der Empfangssignale an den beiden Verstärker- Ausgängen 20 der beiden Antennenverstärker 13 gegeben. Hierzu wird angestrebt, dass sich insbesondere die Phasen der an den Verstärker-Ausgängen 20

vorliegenden Richtdiagramme deutlich unterscheiden. Dies wird in der vorliegenden aktiven Antennenanordnung 1 auf vorteilhafte Weise dadurch erreicht, dass der weitere Antennenverstärker 13 in etwa gleichem Anschlussabstand A von der Massestelle 8, jedoch in Bezug auf den ersten Antennenverstärker 12 an der Massestelle 8 gespiegelt am Ausschnittrand 7 angebracht ist. Diese Anordnung der beiden Antennenverstärker 12, 13 ermöglicht aufgrund hinreichend dekorrelierte Empfangssignale die Anwendung von Antennen-Diversity-Anordnungen für den UKW-, DAB-, und den TV-Rundfunk. Beide Antennenverstärker 12, 13 sind im Beispiel der Figur 3 jeweils auf einer Leiterplatte 26 aufgebaut, durch welche der Verstärker-Masseanschluss 19 durch leitende Verbindung mit dem elektrisch leitenden Rahmen 21 und dessen kapazitive Verbindung zur Fahrzeugkarosserie 2 gegeben ist. Die Belastung einer Verstärkeranschlussstelle 1 1 , mit einer

hochohmigen Eingangsimpedanz ZE 14 ist bei hinreichender Ausprägung dieser Hochohmigkeit ohne praktischen Einfluss auf die Empfangssignale an der anderen Verstärkeranschlussstelle 1 1 a. Diese gegenseitige Entkopplung der

Empfangssignale an den beiden Verstärkeranschlussstellen 1 1 , 1 1 a qualifiziert die aktive Antennenanordnung 1 nach der Erfindung in hohem Maße für den Anschluss von unterschiedlichsten Antennen-Diversity-Systemen an den beiden Verstärker- Ausgängen 20.

Für die Gestaltung der aktiven Antennenanordnung 1 für Frequenzen oberhalb des UKW-Frequenzbereichs, zum Beispiel für DABT-VHF und TV, kann es notwendig sein, wie in Figur 4 dargestellt, zwischen der Massestelle 8 am Antennenelement 5 und dem benachbarten elektrisch leitenden Rahmen 21 in den Frequenzbereichen der Rundfunkbänder unterschiedliche niedrige Blindwiderstände zur Verfügung zu stellen. Hierfür wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Impedanz eines

Blindelements 24 am Ort der Verstärker-Anschlussstelle 1 1 mithilfe einer Leitungstransformation in einen derartig geeigneten frequenzabhängigen Blindwiderstand am Ort der Massestelle 8 zu erzielen. Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass entlang dem Innenrand des elektrisch leitenden Rahmens 21 und vorzugsweise unter dessen Einbeziehung als Masseleiter zur Überbrückung des Anschlussabstands A eine unsymmetrische koplanare elektrische Leitung 23 zwischen der Massestelle 8 und dem Ort der Verstärkeranschlussstelle 1 1 auf den Kunststoffträger 4 gedruckt ist und die elektrische Leitung 23 an dieser Stelle mit einem Blindelement 24 in der Weise abgeschlossen ist, dass am anderen Ende der Leitung 23 ein niedriger Blindwiderstand zur hochfrequenzmäßigen Verbindung des Antennenelements 5 über den Masseleiter 9 mit dem elektrisch leitenden Rahmen 21 und somit dem Ausschnittrand 7 gegeben ist. Hierbei kann es zum Beispiel vorteilhaft sein, am der Ort der Verstärkeranbringung 25 eine am elektrisch leitenden Rahmen 21 befestigte Leiterplatte 26 als Träger des Antennenverstärkers 12 und des Blindelements 24 bzw. der aus mehreren Blindelementen bestehenden Schaltung vorzusehen.

Zur Gestaltung einer weiteren Antenne für den TV-Rundfunk kann es - wie in Figur 5a dargestellt - vorteilhaft sein, dass das Antennenelement 5 an einem der langen Enden verkürzt ist und, dass in der verbleibenden Fläche eine von dem

Antennenelement 5 getrennte, flächig auf den dielektrischen Träger 4

aufgebrachte Monopolantenne 27 mit daran angeschlossenem Antennenverstärker 28b für den TV-Rundfunk, als leitende Struktur gebildet ist, deren Fußpunkt- anschluss 17 und deren TV-Antennenverstärker 28b auf der Leiterplatte 26 gestaltet sind.

Figur 5b zeigt die Anordnung wie in Figur 5a, jedoch mit Herstellung der

niederohmigen Verbindung mit der Fahrzeugkarosserie 2 an der Massestelle 8. Diese Verbindung erfolgt durch eine Serienresonanz im UKW-Frequenzbereich, gebildet aus den induktiven Eigenschaften der elektrischen Leitung 23 im

Zusammenwirken mit den kapazitiven Eigenschaften des Blindelements 24. Hierbei ist es für den Empfang im Frequenzbereich des LMK- Rundfunks vorteilhaft, die Kapazität zwischen der Massestelle 8 und der Fahrzeugkarosserie 2 durch diese Verbindung möglichst klein zu gestalten. Zur Erhöhung der induktiven Eigenschaften der elektrischen Leitung 23 ist es vorteilhaft, die Leitung mäanderförmig entlang dem elektrisch leitenden Rahmen 21 zu führen (nicht dargestellt). In Figur 6 ist eine weitere Monopolantenne 27a für den TV-Rundfunk in der Weise gestaltet, dass das Antennenelement 5 einen entsprechenden Flächenausschnitt 29 besitzt, innerhalb dessen die Monopolantenne 27a auf dem dielektrischen Kunststoffträger 4 als leitende Struktur aufgebracht ist. Deren Fußpunktanschluss 17b und der dazugehörige gesonderte TV-Antennenverstärker 28a sind auf der Leiterplatte 26 aufgebaut.

Vielfach ist aus fahrzeugtechnischen Gründen der Ort für die Anbringung der Antennenverstärker 12, 13, 28a, 28b am Fahrzeug vorgegeben.

Figur.6 zeigt in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, dass bei

fahrzeugtechnisch bedingtem Ort der Verstärkeranbringung 25, 25a der

Versetzungsabstand V, um welchen die Verstärker- Anschlussstelle 1 1 , 1 1 a am Antennenelement 5 längs des Ausschnittrandes 7 versetzt ist, jeweils mithilfe einer unsymmetrischen koplanaren elektrischen Leitung 23 entlang dem elektrisch leitenden Rahmen 21 überbrückt ist. Somit ist das Empfangssignal jeweils an der Verstärkeranschlussstelle 1 1 , 1 1 a des Antennenelements 5 am Eingang der betreffenden elektrischen Leitung 23 abgegriffen und am anderen Ende der Leitung 23 jeweils dem Antennenverstärker 12, 13, 28, 28b am Verstärker- Eingangsanschluss 18 zugeführt.

Liste der Bezeichnungen

Antennenanordnung 1

Fahrzeugkarosserie 2

Karosserie-Ausschnitt 3

dielektrischen Kunststoffträger 4

Antennenelement 5

Berandung 6

Ausschnittrand 7

Massestelle 8

Masseleiter 9

kurze Überbrückung 10

Verstärkeranschlussstelle 1 1 , 1 1 a

Antennenverstärker 12

weiterer Antennenverstärker 13

Eingangsimpedanz ZE 14

kapazitiv leitendes Element 15

kapazitiv wirksame Massefläche 16

Fußpunktanschluss 17a, 17b

Verstärker-Eingangsanschluss 18

Verstärker-Masseanschluss 19

Verstärker-Ausgang 20

elektrisch leitender Rahmen 21

elektrische leitend beschichtete Kunststofffolie 22 elektrische Leitung 23

Blindelement 24

Ort der Verstärkeranbringung 25, 25a

Leiterplatte 26

Monopolantenne 27, 27a

TV-Antennenverstärker 28, 28a,28b Flächenausschnitt 29

Induktives Blindelement 30

Verstärkendes Element mit hochohmigem Steueranschluss 31

Antennenimpedanz ZA

Senkenanschluss D

Steueranschluss G

Quellenanschluss S

Ausschnittlänge L

Ausschnittbreite B

Randabstands R

Anschlussabstand A

Versetzungsabstand V

Rahmenbreite RB

Rahmenlänge RL

Gegenkopplungs- Impedanz GK