[发明专利]车辆玻璃窗上接收AM无线电信号的天线系统

说明书

本发明涉及利用分布在车辆玻璃窗上的金属线作为无线电信号接收器件(这种天线结构在此通常称为“屏栅天线”)接收AM波段的无线电信号和利用轿车后玻璃窗上加热屏栅作同样用途的技术。

接收低、中频AM无线电传输(习惯上将从0．14MHz至1．6MHz的波段简记为LF和MF)供车内使用的天线传统上是拉杆天线。在功能上，这种天线起着一个具有可忽略的阻抗的电压源与一个电容器相串联的作用。它的电压沿着一根表现为信号和车体之间的容性耦合的同轴传输电缆馈送给一个无线电接收机。

因此，要在车内使用的无线电接收机最典型的是配置成在信号从拉杆天线通过4m长的同轴馈线送来时具有最佳性能，因为这是最常碰到的情况。接收机要求在它的天线输入端上“看到”一个纯电容。

这种配置的缺点是馈线的电容引起可以是与频率有关的信号衰减，这取决于无线电装置的输入阻抗。然而，由于拉杆天线输出的信号通常足够大，使得加到接收机的信号的强度满足要求，因此这个缺点并不突出。

如果用屏栅天线代替拉杆天线，馈线引起的损耗就会非常突出。屏栅天线的输出通常比拉杆天线的小，这样就使加到接收机的信号会太小而不能保证满足接收机的要求。如果利用轿车后窗的加热件作为天线，由于需要在屏栅天线和馈线之间加上一个采用某种形式的信号分离装置(通常呈线圈组件形式)的连接模块以将接收信号与对屏栅加热器供电加热的直流电源隔离，而使问题更加复杂。

解决由于电容而引起的馈线损耗问题的一种方法是在天线和馈线之间加一级增益为1的低输出阻抗放大器。然而，这样做也有一些问题。较低的放大器输出阻抗使得接收机所看到的输入端相当偏离了理想的纯电容情况。结果，接收机在源阻抗不同于设计时的情况下工作，从而可能引起噪声或不稳定。

众所周知，器件之间的阻抗匹配可以利用中介滤波网络来解决。已提出的一种克服上述缺点的方法是使天线通过一个配置成可提供有利于阻抗匹配的带通滤波器再与馈线连接。然而，这种滤波器的响应在LF和MF无线电信号的频率范围内不是平坦的，对接收机来说并不呈现为所要求的纯容性负载。

本发明的目的是提供一种天线装置，能使同轴线馈电中电容引起的损耗的影响最小，达到与接收机很好匹配，将信号传送给接收机，而不需要采用有源电路。此外，本发明还考虑了由于为了信号隔离而使用扼流型线圈结构所带来的问题。

在本发明的研究中，认识到这个目的也就是要将电压信号从一个具有可忽略的电阻性部分的电压源(屏栅天线)传送给一个具有高输入阻抗的负载(接收机)。

按照本发明的第一种情况，提供了一种匹配电路，这种匹配电路具有一个信号输入端和一个信号输出端，用来接收加在它的输入端上的屏栅天线输出的MF或LF信号和通过它的输出端将输出信号经容性馈线送至无线电接收机。这种匹配电路包括一些与接在它的输入端和输出端的器件中的电容一起工作、形成一个具有覆盖接收和所要接收的波段的通带的中介带通滤波网络的器件。

采用这种装置，馈线和天线本身的电容都并入滤波网络，而不会引起杂散电容和不希望有的影响，有助于使天线系统按所希望的可预见的方式工作。

这种网络在整个通带上可以具有chebychev、Butterworth或椭圆函数型特性。

这种网络可以等效为一个对在具有限定电阻的信号源和具有可忽略成为零的电阻的负载之间的信号传输最佳化的单端网络。这个网络可以是一个偶阶滤波器。

在按此所构成的实施例中，这种网络可以配置成给出最佳的从输入电压到流入一个短路电路的输出电流的转换。

在一些优选实施例中，这种网络具有一个在作为滤波器最后一个元件的电容两端得到的电压输出，而这个电容完全或部分由匹配电路的信号输出所要接到的馈线的电容构成。这样，馈线的电容就是网络的一个正当起作用部分。

在本发明的接在屏栅天线的输出放大器和接至无线电接收机的同轴馈线之间的匹配电路的实施例中，匹配电路可以包括一个对流入一个短路电路的电流转换最佳的偶阶内单端口滤波网络。

在按上一段所述的实施例中，网络中的最后一个元件可以是一个串入网络所接的短路电路内的电容器，网络的输出电压加在这个电容器两端，而这个电容器至少部分是由同轴馈线的电容构成的。