AT526495A2 - Elektronisches Gerät und Verfahren zur Signalübertragung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät mit einer Antennenanordnung und einer Trägerplatte (1), wobei die im Bereich eines Umfangs (18) der Trägerplatte (1) angeordnete Antennenanordnung zumindest eine asymmetrische erste Antenne (2) mit einer die erste Antenne (2) in einen ersten Abschnitt (10) mit einem ersten Anspeisepunkt (24) und in einen zweiten Abschnitt (11) unterteilenden ersten Querachse (6) und eine asymmetrische zweite Antenne (3) mit einer die zweite Antenne (3) in einen dritten Abschnitt (12) mit einem zweiten Anspeisepunkt (25) und in einen vierten Abschnitt (13) unterteilenden zweiten Querachse (7) aufweist. Um eine gegenseitige Beeinflussung von Anspeisevorrichtungen der ersten Antenne (2) und der zweiten Antenne (3) zu reduzieren, wird vorgeschlagen, dass der zweite Abschnitt (11) auf den ersten Abschnitt (10), der vierte Abschnitt (13) auf den zweiten Abschnitt (11) und der dritte Abschnitt (12) auf den vierten Abschnitt (13) folgend angeordnet ist.

Description

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Elektronisches Gerät und Verfahren zur Signalübertragung

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Gerät mit einer Antennenanordnung, wobei das Gerät eine Trägerplatte umfasst und die Antennenanordnung zumindest eine asymmetrische erste Antenne mit einer ersten Querachse, durch welche die erste Antenne in einen ersten Abschnitt der ersten Antenne und in einen zweiten Abschnitt der ersten Antenne unterteilt ist, und eine asymmetrische zweite Antenne mit einer zweiten Querachse, durch welche die zweite Antenne in einen dritten Abschnitt der zweiten Antenne und in einen vierten Abschnitt der zweiten Antenne unterteilt ist, aufweist, wobei die erste Antenne und die zweite Antenne im Bereich eines Umfangs der Trägerplatte angeordnet sind, und wobei ein erster Anspeisepunkt der ersten Antenne in dem ersten Abschnitt angeordnet ist und ein zweiter Anspeisepunkt

der zweiten Antenne in dem dritten Abschnitt angeordnet ist.

Elektronische Geräte mit Antennenanordnungen müssen häufig in Umgebungen angeordnet sein, in welchen ein geringes Bauraumbudget zur Verfügung steht, in welchen elektromagnetische Felder wirken und/oder in welchen Bauteile hohen mechanischen Belastungen (z.B. aufgrund von Stö6ßen) ausgesetzt sind. Dabei kann es wichtig sein, dass Funksignale der Antennenordnungen unterschiedliche Raumbereiche erreichen und eine stabile Funkkommunikation auch unter widrigen

Bedingungen gesichert ist.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die EP 1 229 604 A2 bekannt, in welcher eine Funkbaugruppe mit einer Leiterplatte und einer Antenne offenbart ist, wobei die Antenne von weiteren Bauelementen der Funkbaugruppe

abgeschirmt ist. Weiterhin zeigt die WO 2019/2215004 Al ein elektronisches

Gerät mit einem Gehäuse und einer Antennenanordnung. Eine

Ausführungsvariante des elektronischen Geräts umfasst eine

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Trägerplatte, welche zwei Antennen aufweist, die im Bereich von einander gegenüberliegenden Seitenkanten der Trägerplatte angeordnet sind. Einspeisevorrichtungen der Antennenanordnung sind einander annähernd gegenüberliegend angeordnet, wobei zwischen einer ersten Einspeisevorrichtung und einer zweiten Einspeisevorrichtung ein Versatz in Richtung der einander gegenüberliegenden Seitenkanten der Trägerplatte vorgesehen

ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickeltes elektronisches Gerät mit Antennen anzugeben, deren Anspeisevorrichtungen sich

möglichst wenig gegenseitig beeinflussen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einem elektronischen Gerät nach Anspruch 1, bei dem die erste Antenne und die zweite Antenne in einer Abschnittsreihenfolge entlang des Umfangs angeordnet sind, bei welcher der zweite Abschnitt auf den ersten Abschnitt folgend angeordnet ist, der vierte Abschnitt auf den zweiten Abschnitt folgend angeordnet ist und der dritte Abschnitt auf den vierten Abschnitt folgend angeordnet ist.

Durch diese Maßnahme wird ein ausreichender Abstand zwischen dem ersten Anspeisepunkt und dem zweiten Anspeisepunkt erreicht. Ein Bereich zwischen der ersten Antenne und der zweiten Antenne auf der Trägerplatte wird dadurch frei von Anspeiseleitungen etc. gehalten und kann für andere Bauelemente der Trägerplatte (z.B. eine Nahfeldkommunikationsantenne oder elektronische Schaltungen etc.) genutzt werden. Der frei gehaltene Bereich wird nicht oder nur mäßig durch Ströme oder elektromagnetische Felder, welche durch eine Anspeisung der ersten Antenne und der zweiten Antenne wirken, beeinflusst. Eine Anordnung der ersten Antenne und der zweiten Antenne entlang des Umfangs bewirkt, dass ein Innenbereich der Trägerplatte ebenfalls für andere Bauelemente des elektronischen Geräts genutzt werden

kann. Es wird also ein kompaktes elektronisches Gerät

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erreicht, dessen Komponenten lediglich geringe Wechselwirkungen miteinander haben.

Durch die Anordnung der ersten Antenne und der zweiten Antenne entlang des Umfangs wird ferner ermöglicht, dass die erste Antenne und die zweite Antenne mit ihrer abgestrahlten Energie unterschiedliche Raumbereiche erreichen können. Grund- und Deckfläche der Trägerplatte können beispielsweise polygon- oder kreisförmig etc. ausgeführt sein, wodurch der

Umfang ein Polygonzug oder eine Kreislinie etc. sein kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen

elektronischen Geräts ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Günstig ist es beispielsweise, wenn im Bereich des Umfangs eine asymmetrische dritte Antenne, mit einer dritten Querachse, durch welche die dritte Antenne in einen fünften Abschnitt der dritten Antenne und in einen sechsten Abschnitt der dritten Antenne unterteilt ist, angeordnet ist, wobei ein dritter Anspeisepunkt der dritten Antenne in dem fünften Abschnitt angeordnet ist, und wobei die erste Antenne, die zweite Antenne und die dritte Antenne in der Abschnittsreihenfolge entlang des Umfangs angeordnet sind, bei welcher der sechste Abschnitt auf den dritten Abschnitt folgend angeordnet ist und der fünfte Abschnitt auf den sechsten Abschnitt folgend angeordnet ist.

Durch diese Maßnahme können Vorteile im Hinblick auf eine reduzierte Beeinflussung eines Trägerplattenbereichs durch Ströme oder elektromagnetische Felder von AntennenAnspeisevorrichtungen, auf eine Ausnutzung eines begrenzten Bauraumbudgets und auf eine funktechnische Erfassung unterschiedlicher Raumbereiche auch für eine

Antennenanordnung mit drei Antennen realisiert werden.

Die genannten Vorteile können ferner auch für eine Antennenanordnung mit vier Antennen genutzt werden, wenn im Bereich des Umfangs eine asymmetrische vierte Antenne, mit

einer vierten Querachse, durch welche die vierte Antenne in

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einen siebenten Abschnitt der vierten Antenne und in einen achten Abschnitt der vierten Antenne unterteilt ist, angeordnet ist, wobei ein vierter Anspeisepunkt der vierten Antenne in dem siebenten Abschnitt angeordnet ist, wobei die erste Antenne, die zweite Antenne, die dritte Antenne und die vierte Antenne in der Abschnittsreihenfolge entlang des Umfangs angeordnet sind, bei welcher der siebente Abschnitt auf den fünften Abschnitt folgend angeordnet ist und der achte Abschnitt auf den siebenten Abschnitt folgend angeordnet ist, und wobei die Trägerplatte zwischen dem fünften Abschnitt und dem siebenten Abschnitt einen Schlitz aufweist.

Durch den als Luftspalt fungierenden Schlitz wird eine elektromagnetische Entkopplung zwischen dem fünften Abschnitt mit dem dritten Anspeisepunkt der dritten Antenne und dem siebenten Abschnitt mit dem vierten Anspeisepunkt der vierten

Antenne erreicht.

Eine alternative Antennenanordnung mit vier Antennen, mittels welcher die genannten Vorteile ebenfalls genutzt werden können, wird erreicht, wenn im Bereich des Umfangs eine asymmetrische vierte Antenne, mit einer vierten Querachse, durch welche die vierte Antenne in einen siebenten Abschnitt der vierten Antenne und in einen achten Abschnitt der vierten Antenne unterteilt ist, angeordnet ist, wobei ein vierter Anspeisepunkt der vierten Antenne in dem siebenten Abschnitt angeordnet ist, wobei die erste Antenne, die zweite Antenne, die dritte Antenne und die vierte Antenne in der Abschnittsreihenfolge entlang des Umfangs angeordnet sind, bei welcher der achte Abschnitt auf den fünften Abschnitt folgend angeordnet ist und der siebente Abschnitt auf den achten Abschnitt folgend angeordnet ist, und wobei die Trägerplatte zwischen dem ersten Abschnitt und dem siebenten Abschnitt einen Schlitz aufweist.

Da der erste Abschnitt mit dem ersten Anspeisepunkt und der siebente Abschnitt mit dem vierten Anspeisepunkt bei der

genannten alternativen Antennenanordnung einander zugewandt

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sind, ist der Schlitz als elektromagnetisch entkoppelnder Luftspalt bei dieser alternativen Antennenanordnung zwischen

dem ersten Abschnitt und dem siebenten Abschnitt angeordnet.

Eine effektive elektromagnetische Entkopplung zwischen einzelnen Antennen-Anspeisevorrichtungen, insbesondere bei zueinander abgewinkelt angeordneten Antennen, wird ermöglicht, wenn der Schlitz L-förmig ausgebildet ist. Insbesondere bei abgewinkelt angeordneten Antennen wird dadurch eine für eine wirkungsvolle elektromagnetische Entkopplung günstige Positionierung des Schlitzes zu den einzelnen Antennen-Anspeisevorrichtungen erreicht. Aber auch bei paralleler Anordnung von Antennen zueinander können aufgrund eines zweidimensional verlaufenden Luftspalts Vorteile im Hinblick auf eine starke elektromagnetische

Entkopplung zwischen den Antennen realisiert werden.

Hilfreich in Bezug auf eine effiziente Ausnutzung von Platzverhältnissen auf der Trägerplatte kann es auch sein, wenn die Trägerplatte polygonförmig ausgebildet ist, wobei zumindest eine erste Längsachse der ersten Antenne parallel oder annähernd parallel zu einer ersten Kante der Trägerplatte ausgerichtet ist.

Zumindest die erste Antenne kann beispielsweise in die Trägerplatte (z.B. in die erste Kante) integriert sein, wodurch eine hohe Resistenz gegen mechanische Belastungen

(z.B. Stöße und/oder Vibrationen) bewirkt wird.

Eine Funkkommunikation mittels des elektronischen Geräts über kurze Distanzen wird ermöglicht, wenn eine Nahfeldkommunikationsantenne auf der Trägerplatte angeordnet ist.

Darüber hinaus wird durch zusätzliche Anordnung der Nahfeldkommunikationsantenne eine Ergänzung der Antennenanordnung erreicht, durch welche eine hohe Verfügbarkeit und eine große Datensicherheit ermöglicht

werden.

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Eine Vorzugslösung erhält man, wenn die Nahfeldkommunikationsantenne zwischen der ersten Antenne und der zweiten Antenne, an den Umfang angrenzend, angeordnet ist.

Durch diese Maßnahme wird einerseits jener frei gehaltene und nicht oder nur mäßig durch Ströme oder elektromagnetische Felder beeinflusste Bereich auf der Trägerplatte bauraumeffizient durch die Nahfeldkommunikationsantenne

genutzt.

Eine platzsparende und zugleich elektrisch störungsvermindernde Antennenauslegung wird erzielt, wenn zumindest die erste Antenne und die zweite Antenne eine Bestückungsfläche der Trägerplatte begrenzen, wobei die

Bestückungsfläche als Massefläche ausgeführt ist.

Im Zusammenhang mit der zumindest durch die erste Antenne und die zweite Antenne begrenzten Bestückungsfläche ist es hilfreich, wenn zumindest die erste Antenne über eine erste Leitung mit einem Radio-Frontend verbunden ist, wobei die erste Leitung in einem Randbereich der Bestückungsfläche geführt ist und das Radio-Frontend auf der Bestückungsfläche angeordnet ist.

Dadurch wird eine Führung der ersten Leitung über einen

Mittenbereich der Bestückungsfläche vermieden.

Eine Vorzugslösung erhält man, wenn zumindest die erste Antenne als kapazitiv gekoppelte, planare Monopolantenne ausgebildet ist.

Eine kapazitiv gekoppelte, planare Monopolantenne eignet sich aufgrund ihrer Strahlungscharakteristik besonders für Anwendungszwecke, bei welchen verschiedene Polarisationen erforderlich sind unterschiedliche Raumrichtungen bestrahlt

werden müssen.

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Eine Verbindung der Trägerplatte mit einem Gehäuse über Verbindungsmittel wird erleichtert, wenn die Trägerplatte an dem Umfang zumindest eine erste Ausnehmung aufweist.

Im Bereich der ersten Ausnehmung kann beispielsweise eine Schraube oder ein Bolzen etc. geführt sein, welcher z.B. ein

erstes Gehäuseteil mit einem zweiten Gehäuseteil verbindet.

Eine günstige LÄÖsung wird erzielt, wenn die Trägerplatte mittels eines Gehäuses aus elektrisch isolierendem Material eingehaust ist.

Durch diese Maßnahme wird im Vergleich zu einem elektrisch leitfähigen Gehäuse erreicht, dass keine Öffnungen in dem Gehäuse vorgesehen sein müssen, durch welche eine Antennenstrahlung in eine Umgebung des Gehäuses geführt wird. Die Antenne kann das Gehäuse aus elektrisch isolierendem

Material durchdringen.

Eine besonders stabile und störungsarme Funkkommunikation wird mit einem Verfahren zur Signalübertragung mittels zumindest eines erfindungsgemäßen ersten elektronischen Geräts mit einer ersten Antennenanordnung und eines erfindungsgemäßen zweiten elektronischen Geräts mit einer zweiten Antennenanordnung mit zumindest vier Funkkanälen zwischen der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung ermöglicht, wenn von der ersten Antennenanordnung erste Informationen, mittels welcher Sendeantennen der ersten Antennenanordnung, von welchen die ersten Informationen gesendet werden, identifizierbar sind, an die zweite Antennenanordnung übertragen werden, den Sendeantennen zuordenbare Empfangsleistungen der Funkkanäle gemessen und miteinander verglichen werden, und jener Funkkanal, dessen Empfangsleistung am größten ist, für eine Funkkommunikation zwischen der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung ausgewählt wird, wobei zumindest eine zweite Information, mittels welcher eine dem

ausgewählten Funkkanal zugeordnete Sendeantenne

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identifizierbar ist, von der zweiten Antennenanordnung an die erste Antennenanordnung übertragen wird.

Mit Funkkanälen sind Funkverbindungen zwischen Antennen der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung in Jeweils eine Richtung gemeint. Weisen die erste Antennenanordnung und die zweite Antennenanordnung beispielsweise je zwei Sende- und Empfangsantennen auf, so können für das Verfahren vier Funkkanäle genutzt werden. Umfassen die erste Antennenanordnung und die zweite Antennenanordnung z.B. je vier Sende- und Empfangsantennen, so kann das Verfahren auf Basis von sechzehn Funkkanälen

durchgeführt werden etc.

Eine sich verschlechternde Übertragungsqualität bei der Funkkommunikation kann effektiv behandelt werden, wenn eine Empfangsleistungsmessung und ein Empfangsleistungsvergleich sowie eine Funkkanalauswahl neuerlich ausgelöst werden, wenn eine Signalübertragungsqualität bei der Funkkommunikation zwischen der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung einen definierten Qualitätsgrenzwert unterschreitet.

Der Qualitätsgrenzwert kann beispielsweise ein

Signalstärkengrenzwert sein.

Eine unpassende Funkkanalauswahl auf Grundlage von statistischen Ausreißern wird vermieden, wenn Jener Funkkanal, dessen Empfangsleistung am größten ist, auf

Grundlage einer Empfangsleistungsmessreihe ausgewählt wird.

Eine Speicherbedarfsreduktion wird erreicht, wenn eine definierte Anzahl an Empfangsleistungsmessergebnissen gespeichert wird, wobei Jene Empfangsleistungsmessergebnisse mit den größten Empfangsleistungen gespeichert werden, und wobei bei Überschreitung dieser definierten Anzahl aus den gespeicherten Empfangsleistungsmessergebnissen das älteste

Empfangsleistungsmessergebnis gelöscht wird.

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Eine einfach zu implementierende und treffsichere Funkkanalauswahl für die Funkkommunikation wird erreicht, wenn als Funkkanal, dessen Empfangsleistung am größten ist, jener Funkkanal ausgewählt wird, dessen Empfangsleistungsmessergebnisse am häufigsten gespeichert

sind.

Als Alternative kann es jedoch auch hilfreich sein (beispielsweise dann, wenn Empfangsleistungsmessergebnisse verschiedener Funkkanäle gleich häufig gespeichert sind), wenn als Funkkanal, dessen Empfangsleistung am größten ist, jener Funkkanal ausgewählt wird, dessen

Empfangsleistungsmittelwert am größten ist.

Ungewünschte Interaktionen zwischen einzelnen Funkkanälen werden vermieden, wenn die Funkkommunikation zwischen der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung rahmenbasiert durchgeführt wird, wofür zumindest einem zwischen der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung zu übertragenden Datenpaket ein eigenes Zeitfenster exklusiv zugeordnet wird.

Durch diese Maßnahme wird das Datenpaket ungestört übertragen. Dadurch wird eine Übertragung sicherheitsrelevanter Informationen ermöglicht, welche eine

besonders hohe Zuverlässigkeit erfordert.

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von

Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen beispielhaft:

Fig. 1: Einen schematischen Grundriss einer beispielhaften Ausführungsvariante eines elektronischen Geräts mit einer Trägerplatte und einer auf der Trägerplatte angeordneten Antennenanordnung, welche vier kapazitiv gekoppelte, planare Monopolantennen sowie

eine Nahfeldkommunikationsantenne umfasst, und Fig. 2: Ein Flussdiagramm zu einer beispielhaften

Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen

Verfahrens zur Signalübertragung.

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Fig. 1 zeigt einen schematischen Grundriss einer beispielhaften Ausführungsvariante eines elektronischen Geräts mit einer Trägerplatte 1 und einer auf der

Trägerplatte 1 angeordneten Antennenanordnung.

Die Antennenanordnung weist eine asymmetrische erste Antenne 2 mit einer ersten Querachse 6, durch welche die erste Antenne 2 in einen ersten Abschnitt 10 und in einen zweiten Abschnitt 11 unterteilt ist, eine asymmetrische zweite Antenne 3 mit einer zweiten Querachse 7, durch welche die zweite Antenne 3 in einen dritten Abschnitt 12 und in einen vierten Abschnitt 13 unterteilt ist, eine asymmetrische dritte Antenne 4 mit einer dritten Querachse 8, durch welche die dritte Antenne 4 in einen fünften Abschnitt 14 und in einen sechsten Abschnitt 15 unterteilt ist, und eine asymmetrische vierte Antenne 5 mit einer vierten Querachse 9, durch welche die vierte Antenne 5 in einen siebenten Abschnitt 16 und in einen achten Abschnitt 17 unterteilt ist.

Die erste Antenne 2, die zweite Antenne 3, die dritte Antenne 4 und die vierte Antenne 5 sind im Bereich eines Umfangs 18 der Trägerplatte 1 angeordnet und begrenzen eine als Massefläche ausgeführte Bestückungsfläche 19 der Trägerplatte 1. Die Bestückungsfläche 19 ist als mit einem Massepotenzial verbundene großflächige Kupferfläche ausgebildet, auf welcher ein Mikroprozessor 20 sowie Bestückungselemente angeordnet sind, wobei die Bestückungselemente Teile einer

elektronischen Schaltung bilden.

Die Trägerplatte ist polygonförmig ausgebildet, wobei eine erste Längsachse 21 und ein erster Strahler 22 der ersten Antenne 2 parallel zu einer ersten Kante 23 der Trägerplatte 1l ausgerichtet ist. Längsachsen und Strahler der zweiten Antenne 3, der dritten Antenne 4 und der vierten Antenne 5 sind parallel zu weiteren Kanten der Trägerplatte 1 ausgerichtet. Die erste Antenne 2, die zweite Antenne 3, die

dritte Antenne 4 und die vierte Antenne 5, welche als

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kapaziıtiv gekoppelte, planare Monopolantennen ausgebildet sind, sind in Bereichen der ersten Kante 23 und der weiteren Kanten in die Trägerplatte 1 integriert, wofür an der ersten Kante 23 und den weiteren Kanten Kupferstrukturen auf zwei

Kupferlagen vorgesehen sind.

Der erste Strahler 22 und die weiteren Strahler emittieren Antennenstrahlung in Richtungen, welche von der Trägerplatte

1l weg weisen.

Die erste Antenne 2, die zweite Antenne 3, die dritte Antenne 4 und die vierte Antenne 5 sind in Bezug auf eine Anordnung ihrer Komponenten asymmetrisch ausgeführt. So ist beispielsweise ein erster Anspeisepunkt 24 der ersten Antenne 2 in dem ersten Abschnitt 10 angeordnet, während der zweite Abschnitt 11 keinen Anspeisepunkt aufweist etc.

Ein zweiter Anspeisepunkt 25 der zweiten Antenne 3 ist in dem dritten Abschnitt 12 angeordnet, ein dritter Anspeisepunkt 26 der dritten Antenne 4 in dem fünften Abschnitt 14 und ein vierter Anspeisepunkt 27 der vierten Antenne 5 in dem siebenten Abschnitt 16.

Die erste Antenne 2, die zweite Antenne 3, die dritte Antenne 4 und die vierte Antenne 5 sind in einer Abschnittsreihenfolge entlang des Umfangs 18 angeordnet, bei welcher der zweite Abschnitt 11 auf den ersten Abschnitt 10, der vierte Abschnitt 13 auf den zweiten Abschnitt 11, der dritte Abschnitt 12 auf den vierten Abschnitt 13, der sechste Abschnitt 15 auf den dritten Abschnitt 12, der fünfte Abschnitt 14 auf den sechsten Abschnitt 15, der siebente Abschnitt 16 auf den fünften Abschnitt 14 und der achte Abschnitt 17 auf den siebenten Abschnitt 16 folgend angeordnet ist. Die zweite Antenne 3 ist dabei rechtwinklig zu der ersten Antenne 2, die dritte Antenne 4 rechtwinklig zu der zweiten Antenne 3 und die vierte Antenne 5 rechtwinklig

zu der dritten Antenne 4 ausgerichtet.

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In einem ersten Eckbereich der Trägerplatte 1 ist zwischen dem fünften Abschnitt 14 und dem siebenten Abschnitt 16 ein L-förmig ausgebildeter Schlitz 28 in der Trägerplatte 1

angeordnet.

Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, dass die vierte Antenne 5 beispielsweise in Bezug auf die vierte Querachse 9 spiegelverkehrt zu jener Orientierung der vierten Antenne 5, die in Fig. 1 dargestellt ist, angeordnet ist. In der Abschnittsreihenfolge entlang des Umfangs 18 ist dabei der achte Abschnitt 17 auf den fünften Abschnitt 14 und der siebente Abschnitt 16 auf den achten Abschnitt 17 folgend angeordnet. Bei einer derartigen Ausrichtung der vierten Antenne 5 weist die Trägerplatte 1 den Schlitz 28 zwischen dem ersten Abschnitt 10 und dem siebenten Abschnitt 16 auf.

In einem zweiten Eckbereich der Trägerplatte 1 ist ferner eine Nahfeldkommunikationsantenne 29 für eine Nahfeldkommunikation, auch Near Field Communication (NFC) genannt, auf der Trägerplatte 1 angeordnet und von einer elektrisch isolierenden Struktur der Trägerplatte 1 umrandet. Die Nahfeldkommunikationsantenne 29, welche eine spulenartige Struktur aufweist, ist zwischen dem zweiten Abschnitt 11 der ersten Antenne 2 und dem vierten Abschnitt 13 der zweiten Antenne 3, in dem zweiten Eckbereich an den Umfang 18

angrenzend, angeordnet.

Die erste Antenne 2, die zweite Antenne 3, die dritte Antenne 4, die vierte Antenne 5 und die Nahfeldkommunikationsantenne 29 sind über eine in Fig. 1 nicht gezeigte, mit der

Trägerplatte 1 verbundene Batterie mit Elektrizität versorgt.

Die erste Antenne 2 ist über eine mit dem ersten Anspeisepunkt 24 verbundene erste Leitung 30, die zweite Antenne 3 über eine mit dem zweiten Anspeisepunkt 25 verbundene zweite Leitung 31, die dritte Antenne 4 über eine

mit dem dritten Anspeisepunkt 26 verbundene dritte Leitung 32

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und die vierte Antenne 5 über eine mit dem vierten Anspeisepunkt 27 verbundene vierte Leitung 33 mit einem auf der Bestückungsfläche 19 angeordneten Radio-Frontend 34 verbunden. Das Radio-Frontend 34 weist ein Antennenumschaltmodul auf, mit welchem die erste Antenne 2, die zweite Antenne 3, die dritte Antenne 4 und die vierte Antenne 5 aktiviert und deaktiviert werden können, also zwischen der ersten Antenne 2, der zweiten Antenne 3, der dritten Antenne 4 und der vierten Antenne 5 umgeschaltet werden kann.

Die erste Leitung 30, die zweite Leitung 31, die dritte Leitung 32 und die vierte Leitung 33 sind als Mikrostreifenleitungen ausgebildet und in einem Randbereich der Bestückungsfläche 19, teilweise parallel zu der ersten Kante 23 und zu den weiteren Kanten der Trägerplatte 1

geführt.

Die Trägerplatte 1 weist an ihrem Umfang 18 in vier Eckbereichen eine gerundete erste Ausnehmung 35, eine gerundete zweite Ausnehmung 36, eine gerundete dritte Ausnehmung 37 und eine gerundete vierte Ausnehmung 38 auf. In der ersten Ausnehmung 35 ist eine erste Schraube 39 in einer ersten Hülse 43 geführt, in der zweiten Ausnehmung 36 eine zweite Schraube 40 in einer zweiten Hülse 44, in der dritten Ausnehmung 37 eine dritte Schraube 41 in einer dritten Hülse 45 und in der vierten Ausnehmung 38 eine vierte Schraube 42 in einer vierten Hülse 46. Mit der ersten Schraube 39, der zweiten Schraube 40, der dritten Schraube 41 und der vierten Schraube 42 sind ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil eines Gehäuses 47 aus elektrisch isolierendem Material, mittels welchem die Trägerplatte 1 eingehaust ist, miteinander verbunden. Das Gehäuse 47 ist in einem Kunststoff

ausgeführt. In Fig. 2 ist ein Flussdiagramm zu einer beispielhaften

Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur

Signalübertragung dargestellt.

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Das Verfahren wird mittels eines ersten elektronischen Geräts mit einer ersten Antennenanordnung und eines zweiten elektronischen Geräts mit einer zweiten Antennenanordnung durchgeführt. Das erste elektronische Gerät und das zweite elektronische Gerät sind wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ausgeführt.

Erfindungsgemäß ist es auch vorstellbar, weitere elektronische Geräte mit Antennenanordnungen in das Verfahren

einzubinden und so ein Funknetzwerk zu bilden.

Die erste Antennenanordnung und die zweite Antennenanordnung weisen jeweils vier Antennen auf, welche als Sende- und Empfangsantennen ausgebildet sind. Dadurch können von dem Verfahren insgesamt sechzehn (viermal vier) Funkkanäle

genutzt werden.

In dem Verfahren werden von sämtlichen Antennen der ersten Antennenanordnung erste Informationen, mittels welcher die Antennen der ersten Antennenanordnung identifizierbar sind (d.h. es ist anhand der ersten Informationen durch Empfänger feststellbar, von welcher Antenne der ersten Antennenanordnung die jeweilige erste Information gesendet wird), an die zweite Antennenanordnung übertragen (erste Informationsübertragung 48).

Mittels dieser ersten Informationen den Antennen der ersten Antennenanordnung, von welchen die ersten Informationen gesendet werden, zuordenbare Empfangsleistungen der Funkkanäle werden mittels der zweiten Antennenanordnung gemessen (Empfangsleistungsmessung 50) und mittels des zweiten elektronischen Geräts miteinander verglichen (Empfangsleistungsvergleich 51).

Jener Funkkanal, dessen Empfangsleistung am größten ist, wird für eine Funkkommunikation 52 zwischen der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung ausgewählt (Funkkanalauswahl 53).

Um jene Antenne der ersten Antennenanordnung, welche als

Sender für den detektierten Funkkanal mit der größten

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Empfangsleistung fungiert, für die Funkkommunikation 52 zu aktiveren und andere Antennen der ersten Antennenanordnung für die Funkkommunikation 52 zu deaktivieren, wird eine zweite Information, mittels welcher die dem ausgewählten Funkkanal zugeordnete, für den ausgewählten Funkkanal als Sender fungierende Antenne der ersten Antennenanordnung identifizierbar ist, von der zweiten Antennenanordnung an die erste Antennenanordnung übertragen (zweite

Informationsübertragung 49).

Auf dem ausgewählten Funkkanal, welchem die genannte, als Sender fungierende Antenne der ersten Antennenanordnung sowie Jene als Empfänger fungierende Antenne der zweiten Antennenanordnung, für welche die größte Empfangsleistung gemessen wird, zugeordnet sind, wird die Funkkommunikation 52 durchgeführt, bei welcher beispielsweise Messdatenpakete von der zweiten Antennenanordnung an die erste Antennenanordnung

übermittelt werden.

Die Funkkommunikation 52 zwischen der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung wird rahmenbasiert durchgeführt. Am Beginn jedes Rahmens sendet die als die Funkkommunikation 52 steuernder Konzentrator fungierende erste Antennenanordnung Beacon-Datenpakete aus. Mittels dieser Beacon-Datenpakete wird eine Synchronisierung durchgeführt. Die Beacon-Datenpakete umfassen unter anderem Informationen über bevorstehende Übertragungen zwischen der

ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung.

In Jedem Rahmen ist eine definierte Anzahl an Downlink-Slots vorgesehen, in welchen Datenpakete von der ersten Antennenanordnung an die zweite Antennenanordnung übertragen werden können. Welche Downlink-Slots einzelnen Übertragungsvorgängen zugewiesen werden, wird über entsprechende Informationen in den Beacon-Datenpaketen

abgestimmt.

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Sind neben dem ersten elektronischen Gerät und dem zweiten elektronischen Gerät weitere elektronische Geräte an dem Verfahren beteiligt, so werden Übertragungen von der ersten Antennenanordnung an die zweite Antennenanordnung und weitere Antennenanordnungen als Multicast-Übertragungen durchgeführt. Hierbei bilden die zweite Antennenanordnung und die weiteren Antennenanordnungen eine Empfängergruppe, welche der als Konzentrator fungierenden ersten Antennenanordnung zugeordnet

sind.

Bei der Funkkommunikation 52 ist weiterhin für Übertragungen von der zweiten Antennenanordnung an die erste Antennenanordnung je Rahmen ein eigener Uplink-Slot vorgesehen, wobei jedem von der zweiten Antennenanordnung an die erste Antennenanordnung zu übertragenden Datenpaket ein

eigenes Zeitfenster exklusiv zugeordnet wird.

Die Empfangsleistungsmessung 50 und der Empfangsleistungsvergleich 51 sowie die Funkkanalauswahl 53 werden neuerlich ausgelöst, wenn eine Signalübertragungsqualität bei der Funkkommunikation 52 zwischen der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung einen definierten Signalstärkengrenzwert als Qualitätsgrenzwert unterschreitet (Grenzwertvergleich 54). Kommt es dabei zu einem Funkkanalwechsel, so stellen ein erstes Radio-Frontend mit einem ersten Antennenumschaltmodul des ersten elektronischen Geräts und ein zweites RadioFrontend mit einem zweiten Antennenumschaltmodul des zweiten elektronischen Geräts (ein Radio-Frontend 34 ist beispielhaft in Fig. 1 gezeigt) anhand der Funkkanalauswahl 53 und der zweiten Informationsübertragung 49 eine neue Antennenkombination der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung ein, so dass die Funkkommunikation 52 auf einem anderen, in dem neuerlichen Empfangsleistungsvergleich 51 als leistungsstärkster

Funkkanal ausgewählten Funkkanal fortgesetzt wird.

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Bei dem Verfahren gemäß Fig. 2 wird Jener Funkkanal, dessen Empfangsleistung am größten ist, nicht auf Basis eines einmaligen Empfangsleistungsmessergebnisses, sondern auf Grundlage einer Empfangsleistungsmessreihe, für welche die Empfangsleistungsmessung 50 und der Empfangsleistungsvergleich 51 mehrmals durchgeführt werden, ausgewählt. Hierbei wird eine definierte Anzahl von zehn Empfangsleistungsmessergebnissen in einem elektronischen Datenspeicher des zweiten elektronischen Geräts gespeichert, wobei jene Empfangsleistungsmessergebnisse mit den größten Empfangsleistungen gespeichert werden, und wobei bei Überschreitung dieser definierten Anzahl von zehn Empfangsleistungsmessergebnissen aus den gespeicherten Empfangsleistungsmessergebnissen das älteste Empfangsleistungsmessergebnis als elftes Empfangsleistungsmessergebnis gelöscht wird

(Speicherverwaltung 55).

Als Funkkanal mit der größten Empfangsleistung wird bei der Funkkanalauswahl 53 grundsätzlich jener Funkkanal ausgewählt, dessen Empfangsleistungsmessergebnisse am häufigsten gespeichert sind.

Wenn jedoch Empfangsleistungsmessergebnisse verschiedener Funkkanäle gleich häufig in dem Datenspeicher gespeichert sind, wird bei der Funkkanalauswahl 53 als Funkkanal mit der größten Empfangsleistung jener Funkkanal ausgewählt, dessen

Empfangsleistungsmittelwert am größten ist.

Zur Empfangsleistungsmessung 50 weist jede Antenne der zweiten Antennenanordnung Signalleistungssonden auf. Zur Verarbeitung von Empfangsleistungsmessergebnissen, zur Funkkanalauswahl 53 und zur Antennenansteuerung etc. weist das zweite elektronische Gerät einen Mikroprozessor 20 auf,

wie er beispielhaft in Fig. 1 offenbart ist.

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Liste der Bezeichnungen

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Trägerplatte

Erste Antenne

Zweite Antenne

Dritte Antenne

Vierte Antenne

Erste Querachse Zweite Querachse Dritte Querachse Vierte Querachse Erster Abschnitt Zweiter Abschnitt Dritter Abschnitt Vierter Abschnitt Fünfter Abschnitt Sechster Abschnitt Siebenter Abschnitt Achter Abschnitt Umfang Bestückungsfläche Mikroprozessor

Erste Längsachse Erster Strahler

Erste Kante

Erster Anspeisepunkt Zweiter Anspeisepunkt Dritter Anspeisepunkt Vierter Anspeisepunkt Schlitz Nahfeldkommunikationsantenne Erste Leitung

Zweite Leitung

Dritte Leitung

Vierte Leitung Radio-Frontend

Erste Ausnehmung

19

15

20

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36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55

Zweite Ausnehmung

Dritte Ausnehmung

Vierte Ausnehmung

Erste Schraube

Zweite Schraube

Dritte Schraube

Vierte Schraube

Erste Hülse

Zweite Hülse

Dritte Hülse

Vierte Hülse

Gehäuse

Erste Informationsübertragung Zweite Informationsübertragung Empfangsleistungsmessung Empfangsleistungsvergleich Funkkommunikation Funkkanalauswahl Grenzwertvergleich

Speicherverwaltung

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Claims (1)

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35

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Patentansprüche

1. Elektronisches Gerät mit einer Antennenanordnung, wobei das Gerät eine Trägerplatte (1) umfasst und die Antennenanordnung zumindest eine asymmetrische erste Antenne (2) mit einer ersten Querachse (6), durch welche die erste Antenne (2) in einen ersten Abschnitt (10) der ersten Antenne (2) und in einen zweiten Abschnitt (11) der ersten Antenne (2) unterteilt ist, und eine asymmetrische zweite Antenne (3) mit einer zweiten Querachse (7), durch welche die zweite Antenne (3) in einen dritten Abschnitt (12) der zweiten Antenne (3) und in einen vierten Abschnitt (13) der zweiten Antenne (3) unterteilt ist, aufweist, wobei die erste Antenne (2) und die zweite Antenne (3) im Bereich eines Umfangs (18) der Trägerplatte (1) angeordnet sind, und wobei ein erster Anspeisepunkt (24) der ersten Antenne (2) in dem ersten Abschnitt (10) angeordnet ist und ein zweiter Anspeisepunkt (25) der zweiten Antenne (3) in dem dritten Abschnitt (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antenne (2) und die zweite Antenne (3) in einer Abschnittsreihenfolge entlang des Umfangs (18) angeordnet sind, bei welcher der zweite Abschnitt (11) auf den ersten Abschnitt (10) folgend angeordnet ist, der vierte Abschnitt (13) auf den zweiten Abschnitt (11) folgend angeordnet ist und der dritte Abschnitt (12) auf den vierten Abschnitt (13)

folgend angeordnet ist.

2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Umfangs (18) eine asymmetrische dritte Antenne (4), mit einer dritten Querachse (8), durch welche die dritte Antenne (4) in einen fünften Abschnitt (14) der dritten Antenne (4) und in einen sechsten Abschnitt (15) der dritten Antenne (4) unterteilt ist, angeordnet ist, wobei ein dritter Anspeisepunkt (26) der dritten Antenne (4) in dem fünften Abschnitt (14) angeordnet ist, und wobei die erste Antenne (2), die zweite Antenne (3)

und die dritte Antenne (4) in der Abschnittsreihenfolge

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entlang des Umfangs (18) angeordnet sind, bei welcher der

sechste Abschnitt (15) auf den dritten Abschnitt

(12)

folgend

angeordnet ist und der fünfte Abschnitt (14) auf den sechsten

Abschnitt (15) folgend angeordnet ist.

3. Elektronisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, dass im Bereich des Umfangs (18)

eine

asymmetrische vierte Antenne (5), mit einer vierten Querachse

(9), durch welche die vierte Antenne (5) in einen siebenten

Abschnitt (16) der vierten Antenne (5) und in einen achten Abschnitt (17) der vierten Antenne (5) unterteilt ist,

angeordnet ist, wobei ein vierter Anspeisepunkt

(27)

vierten Antenne (5) in dem siebenten Abschnitt (16)

der

angeordnet ist, wobei die erste Antenne (2), die zweite

Antenne (3), die dritte Antenne (4) und die vierte Antenne

(5) in der Abschnittsreihenfolge entlang des Umfangs

angeordnet sind, bei welcher der siebente Abschnitt (

(18) 16) auf

den fünften Abschnitt (14) folgend angeordnet ist und der

achte Abschnitt (17) auf den siebenten Abschnitt

(16)

folgend

angeordnet ist, und wobei die Trägerplatte (1) zwischen dem fünften Abschnitt (14) und dem siebenten Abschnitt (1

Schlitz (28) aufweist.

4. Elektronisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, dass im Bereich des Umfangs (18)

eine

6) einen

asymmetrische vierte Antenne (5), mit einer vierten Querachse

(9), durch welche die vierte Antenne (5) in einen siebenten

Abschnitt (16) der vierten Antenne (5) und in einen achten Abschnitt (17) der vierten Antenne (5) unterteilt ist,

angeordnet ist, wobei ein vierter Anspeisepunkt

(27)

vierten Antenne (5) in dem siebenten Abschnitt (16)

der

angeordnet ist, wobei die erste Antenne (2), die zweite

Antenne (3), die dritte Antenne (4) und die vierte Antenne

(5) in der Abschnittsreihenfolge entlang des Umfangs

angeordnet sind, bei welcher der achte Abschnitt

(17)

fünften Abschnitt (14) folgend angeordnet ist und der

siebente Abschnitt (16) auf den achten Abschnitt

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(17)

(18)

auf den

folgend

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angeordnet ist, und wobei die Trägerplatte (1) zwischen dem ersten Abschnitt (10) und dem siebenten Abschnitt (16) einen

Schlitz (28) aufweist.

5. Elektronisches Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch

gekennzeichnet, dass der Schlitz (

ist.

28)

L-förmig ausgebildet

6. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (1)

polygonförmig ausgebildet ist, wobei zumindest eine erste

Längsachse (21) der ersten Antenne

(2)

parallel oder

annähernd parallel zu einer ersten Kante (23) der

Trägerplatte (1) ausgerichtet ist.

7. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass eine Nahfeldkommunikationsantenne (29)

angeordnet ist.

8. Elektronisches Gerät Anspruch 7

auf

der Trägerplatte (1)

‚ dadurch gekennzeichnet,

dass die Nahfeldkommunikationsantenne

(29) zwischen der

ersten Antenne (2) und der zweiten Antenne (3), an den Umfang

(18) angrenzend, angeordnet ist.

9. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Antenne (2)

und die zweite Antenne (3) eine Bestückungsfläche (19) der

Trägerplatte (1) begrenzen, wobei die Bestückungsfläche (19)

als Massefläche ausgeführt ist.

10. Elektronisches Gerät nach Anspruch 9, dadurch

gekennzeichnet, dass zumindest die erste Antenne (2) über

eine erste Leitung (30) mit einem Radio-Frontend (34)

verbunden ist, wobei die erste Leitung

Randbereich der Bestückungsfläche

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(19)

(30) in einem

geführt ist und das

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Radio-Frontend (34) auf der Bestückungsfläche (19) angeordnet

ist.

11. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Antenne (2) als kapazitiv gekoppelte, planare Monopolantenne ausgebildet

ist.

12. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (1) an dem

Umfang (18) zumindest eine erste Ausnehmung (35) aufweist.

13. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (1) mittels eines Gehäuses (47) aus elektrisch isolierendem Material

eingehaust ist.

14. Verfahren zur Signalübertragung mittels zumindest eines ersten elektronischen Geräts mit einer ersten Antennenanordnung und eines zweiten elektronischen Geräts mit einer zweiten Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit zumindest vier Funkkanälen zwischen der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass von der ersten Antennenanordnung erste Informationen, mittels welcher Sendeantennen der ersten Antennenanordnung, von welchen die ersten Informationen gesendet werden, identifizierbar sind, an die zweite Antennenanordnung übertragen werden, den Sendeantennen zuordenbare Empfangsleistungen der Funkkanäle gemessen und miteinander verglichen werden, und Jener Funkkanal, dessen Empfangsleistung am größten ist, für eine Funkkommunikation (52) zwischen der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung ausgewählt wird, wobei zumindest eine zweite Information, mittels welcher eine dem ausgewählten Funkkanal zugeordnete Sendeantenne identifizierbar ist, von der zweiten Antennenanordnung an die erste Antennenanordnung

übertragen wird.

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15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Empfangsleistungsmessung (50) und ein Empfangsleistungsvergleich (51) sowie eine Funkkanalauswahl (53) neuerlich ausgelöst werden, wenn eine Signalübertragungsqualität bei der Funkkommunikation (52) zwischen der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung einen definierten Qualitätsgrenzwert

unterschreitet.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass jener Funkkanal, dessen Empfangsleistung am größten ist, auf Grundlage einer

Empfangsleistungsmessreihe ausgewählt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine definierte Anzahl an Empfangsleistungsmessergebnissen gespeichert wird, wobei jene Empfangsleistungsmessergebnisse mit den größten Empfangsleistungen gespeichert werden, und wobei bei Überschreitung dieser definierten Anzahl aus den gespeicherten Empfangsleistungsmessergebnissen das älteste

Empfangsleistungsmessergebnis gelöscht wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Funkkanal, dessen Empfangsleistung am größten ist, jener Funkkanal ausgewählt wird, dessen Empfangsleistungsmessergebnisse am häufigsten gespeichert

sind.

19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Funkkanal, dessen Empfangsleistung am größten ist, jener Funkkanal ausgewählt wird, dessen Empfangsleistungsmittelwert

am größten ist. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch

gekennzeichnet, dass die Funkkommunikation (52) zwischen der

ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung

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rahmenbasiert durchgeführt wird, wofür zumindest einem zwischen der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung zu übertragenden Datenpaket ein eigenes

Zeitfenster exklusiv zugeordnet wird.

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