CN113692709B - 从或向机动车传输高频信号的天线装置以及具有天线装置的机动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从机动车辆(10)传输高频信号或将高频信号传输到机动车辆的天线装置(12)。该天线装置包括提供经由天线(16)传输的高频信号的第一无线电模块(18)和第二无线电模块(20)、包括天线(16)和补偿器(30)的天线模块(14)。天线模块(14)经由第一天线电缆(24)连接到第一无线电模块(18)，并经由第二天线电缆(26)连接到第二无线电模块(20)。补偿器(30)被设计用于根据控制信号修改高频信号的信号强度，第一无线电模块(18)和第二无线电模块(20)还被设计为产生用于控制补偿器的控制信号，第二无线电模块(20)将用于第一无线电模块(18)的控制信号调制到第二天线电缆(26)上以用于控制补偿器。

Description

从或向机动车传输高频信号的天线装置以及具有天线装置的 机动车

技术领域

本发明涉及一种用于从机动车辆传输高频信号或将高频信号传输到机动车辆的天线装置以及具有这种天线装置的机动车辆。

背景技术

在机动车辆中使用高频信号的服务，例如在5千兆赫到6千兆赫范围内传输的车对车服务或车对基础设施服务正变得越来越重要。由于通常安装的电缆、尤其是同轴电缆在该频率范围内具有高衰减，并且前端、亦即用于机动车辆服务的无线电模块经由几米长的电缆连接到相关联的天线，因此在天线模块中需要天线上的补偿器，以确保天线装置的足够性能。

补偿器可以区分为所连接的无线电模块的发送模式和接收模式，并可以相应地放大或减弱高频信号。为此，需要用于控制补偿器的控制信号，以便在相应无线电模块的设置(例如放大或衰减)之间切换。

从文献DE 10 2015 220 297 A1已知一种天线装置和一种用于操作这种天线装置的方法。天线装置具有天线，其中天线经由天线电缆连接到电子设备，并且高频信号经由天线电缆在电子设备和天线之间传输，反之亦然。天线装置具有控制单元和由控制单元驱控的切换单元，其中借助于切换单元在电子设备与天线之间的接收路径和发送路径之间进行切换。

文献DE 10 2017 202 341 A1公开了一种补偿器，用于补偿在用于在天线和电子控制单元之间传输通信信号的信号传输路径中的功率损耗或耦合损耗。

从文献DE 10 2014 215 578 A1已知一种补偿器模块，该补偿器模块可以借助于天线电缆连接到收发器单元，其中该补偿器模块设计用于确定输出发送功率，并由此产生特征值，该特征值表示输出发送功率和/或表示输出发送功率与发送功率之间的差，并且其中补偿器模块具有数据接口，以便在运行期间经由天线电缆将特征值传输到收发器单元。

从文献US 10 021 652 B2已知一种远程天线系统，其具有带传输电路和接收器电路的双向控制路径。

从文献US 2014/0148 214 A1已知用于有效地从外部控制具有固定增益的远程天线的传输强度的装置和方法。

发明内容

本发明的目的是，提供一种天线装置，用于为多个无线电模块、即多个高频服务传输高频信号。

该目的通过独立权利要求的主题实现。本发明的有利改进方案由从属权利要求、以下说明书和附图公开。

本发明基于以下认知：在具有多个无线电模块的天线装置中，用于衰减或放大第一无线电模块的高频信号的补偿器的控制信号被调制到第二无线电模块的天线电缆上，以便将控制信号对高频信号的影响最小化。

本发明提供了一种天线装置，用于例如为了车对车服务或车对基础设施服务而从机动车辆传输高频信号或将高频信号传输到机动车辆，该高频信号特别是在5千兆赫至6千兆赫范围内的信号。天线装置包括第一无线电模块和第二无线电模块，该第一无线电模块和第二无线电模块被设计用于经由天线传输高频信号。第一无线电模块可以包括数据传输服务，例如根据5G标准的用于车对车通信的服务，第二无线电模块可以设置用于例如GPS通信。

此外，天线装置包括天线模块，该天线模块包括补偿器和用于传输高频信号的天线，其中天线模块经由第一天线电缆连接到第一无线电模块，并且经由第二天线电缆连接到第二无线电模块，其中相应的天线电缆被设计用于在天线模块和相应的无线电模块之间以及相反地在相应的无线电模块与天线模块之间传递高频信号。将相应的无线电模块与天线模块相连接的天线电缆可以优选具有同轴电缆、特别是长度大于或等于一米的同轴电缆。

补偿器被设计成根据控制信号修改高频信号的信号强度，其中第一无线电模块和第二无线电模块还被设计成产生用于控制补偿器的控制信号，其中第二无线电模块被设计用于将用于第一无线电模块的、用于控制补偿器的控制信号调制到第二天线电缆上。

换言之，可以为用于传输高频信号的天线装置提供至少两个无线电模块，这些无线电模块可以经由相应的天线电缆将高频信号传输到天线模块，其中高频信号在天线模块中可以由补偿器根据控制信号修改，并且控制信号被调制到相应的另一无线电模块的天线电缆上以控制补偿器。用于控制补偿器的控制信号可以例如借助于已知的调制方法被调制到相应的另一无线电模块的天线电缆上，例如经由幅度调制、频率调制、相位调制和/或脉冲编码调制。天线模块和天线尤其可以具有多天线系统架构，该架构能够将不同的无线电模块统一在一个天线中。

本发明的优点在于，补偿器所需的控制信号可以根据兼容性调制到相应的其他无线电模块的天线电缆上，而不是调制到产生高频信号的无线电模块上，这可以避免高频信号受到控制信号的影响。特别地，这里可以优选考虑高频信号和控制信号之间的频率差。换言之，优势在于控制信号与用于传输的同轴电缆的分离或解耦。另一无线电模块的另一同轴电缆用于控制。结果，可以节省昂贵的同轴电缆和与之相关的昂贵的插接连接装置。此外，通过较少数量的同轴插接连接装置可以节省生产时间。

本发明还包括带来额外优点的实施方式。

优选提出，第一无线电模块被设计用于，将用于第二无线电模块的控制信号调制到第一天线电缆上。这样做的优点是无线电模块可以相互生成分别用于另一无线电模块的控制信号。

第一无线电模块和第二无线电模块尤其可以包括：导航服务，例如全球导航卫星系统(GNSS)，例如GPS、GLONAS、伽利略或北斗；移动无线电通信服务，例如GMS、UMTS或LTE；广播服务，例如AM-FM、DAB；和/或数据传输服务，例如WLAN、BTLE、车对车(Car-to-Car)或车对X(Car-to-X)。

一实施方式提出，修改高频信号的信号强度包括放大和/或衰减信号幅度

该实施方式的优点在于，经由天线电缆传输的高频信号可以被补偿器放大和/或如果信号强度太高，可以使信号幅度衰减。

另一实施方式提出，天线模块还具有切换单元，该切换单元设计用于根据控制信号在相应无线电模块的高频信号的发送路径和接收路径之间切换。切换单元例如可以根据控制信号驱控开关，该开关可以或者在接收路径上或者在发送路径上切换高频信号。该实施方式的优点在于，无线电模块的发送和接收可以经由同一天线电缆进行。

另一实施方式提出，还设置至少一个具有第三天线电缆的第三无线电模块，该第三无线电模块也可以产生高频信号和控制信号，其中第一无线电模块和第二无线电模块被设计成，将用于第三无线电模块的控制信号调制到第一天线电缆和/或第二天线电缆上。换句话说，可以设置多于两个无线电模块，即，例如设置另外的第三无线电模块，其中第三无线电模块的控制信号可以由第一无线电模块和/或第二无线电模块调制到相应的天线电缆上。例如，可以预先确定：无线电模块中的哪个无线电模块调制第三无线电模块的控制信号，但也可以针对每个控制信号动态地决定：哪个无线电模块产生控制信号。该实施方式的优点是，在天线装置中可以设置多个无线电模块。

另一实施方式提出，第二无线电模块也被设计用于将第一无线电模块的控制信号和第三无线电模块的控制信号捆绑在一起，并且调制到第二天线电缆上。捆绑意味着第二无线电模块可以获得用于发送第一无线电模块的控制信号和第三无线电模块的控制信号的请求，然后可以在多路复用过程中将这些控制信号调制到第二天线电缆上。这里可以使用已知的复用方法，例如空分复用方法、频分复用方法或波分复用方法、时分复用方法或码分复用方法。该实施方式的优点在于，可以经由一根天线电缆同时发送多个控制信号，从而可以减少在多根天线电缆上发送多个控制信号。

另一实施方式提出，天线装置还具有信号路径控制装置，其中该信号路径控制装置被设计用于检查：哪个无线电模块不传输高频信号，以及经由不传输高频信号的无线电模块的天线电缆传输相应无线电模块的控制信号。换句话说，信号路径控制装置可以检查：无线电模块中的哪个当前不传输高频信号，也就是说，例如哪个无线电模块不在运行，然后经由该无线电模块传输控制信号。这样做的优点是可以避免高频信号对控制信号的不利影响。

另一实施方式提出，信号路径控制装置被设计用于检查哪个无线电模块被切换到发送路径上，并且经由被切换到发送路径上的无线电模块的天线电缆来传输控制信号。换句话说，经由已经处于发送设置中、即切换到发送路径上的天线电缆或无线电模块传输控制信号，即沿从无线电模块到天线模块的方向传输控制信号。该实施方式的优点是可以避免控制信号的发送受到所接收的高频信号的不利影响。

根据本发明，还提供了一种具有根据前述实施方式之一所述的天线装置的机动车辆。这得出与天线装置的情况相同的优点和可能的变型。根据本发明的机动车辆优选设计为汽车、特别是轿车或卡车、或者是客车或摩托车。

本发明还包括所述实施方式的特征的组合。

附图说明

下面描述本发明的实施例。唯一的附图示出：

附图示出根据示例性实施方式的机动车辆的示意图。

具体实施方式

下面解释的实施例是本发明的优选实施方式。在实施例中，实施方式的所描述的部件各自代表本发明的可被相互独立地考虑的单独特征，这些特征还分别彼此独立地改进本发明。因此，本公开还应包括除了所示出的实施方式特征组合之外的其他组合。此外，所描述的实施方式还可以由本发明的已经描述的其他特征来补充。

唯一的附图示出了具有根据示例性实施方式的天线装置12的机动车辆10的示意图。在该实施例中，机动车辆10可以是乘用车。天线装置12可以具有天线模块14，该天线模块可以包括天线16，该天线例如可以是机动车辆的车顶天线。然而，天线16也可以是机动车辆的前部天线。天线16可以优选地被设计用于传输多个高频服务的高频信号。

例如，高频服务中的每个可以具有其自己的无线电模块，特别地，可以提供第一无线电模块18、第二无线电模块20和第三无线电模块22。第一无线电模块18例如可以包括诸如WLAN的数据传输服务，第二无线电模块例如可以包括诸如GPS的导航服务，以及第三无线电模块例如可以包括诸如LTE的移动无线电通信服务。然而，替代地或附加地，也可以提供替代的或其他服务。特别地，第一无线电模块至第三无线电模块18、20、22可以被设计为提供高频信号，以经由天线16进行传输。在该实施例中，无线电模块18、20、22可以位于例如信息娱乐系统的车辆计算机中。

为了传输高频信号，第一无线电模块18可以具有第一天线电缆24，第二无线电模块20具有第二天线电缆26，并且第三无线电模块22具有第三天线电缆28。相应的天线电缆24、26、28可以优选是同轴电缆，其可以在例如超过一米的距离上传输高频信号。然而，特别是对于5千兆赫至6千兆赫的频率范围内的高频信号，在天线电缆24、26、28内出现衰减，该衰减可以在天线模块14中由补偿器30来补偿，即可以修改高频信号的信号强度。特别地，修改高频信号的信号强度可以包括放大和/或衰减信号幅度。

为了使补偿器30可以相应地修改无线电模块18、20、22的高频信号，补偿器30可以接收可由无线电模块18、20、22之一产生的控制信号。特别地，在此可以提出，当高频信号从第一无线电模块18经由第一天线电缆24传输时，第一无线电模块18驱控第二无线电模块20，使得第二无线电模块20产生用于控制第一无线电模块18的补偿器的控制信号，并将该控制信号调制到第二天线电缆26上。优点在于可以减少对第一无线电模块的高频信号的可能损害。特别地，可以设置发送表，其中确定哪个无线电模块为另外的无线电模块产生相应的控制信号。

例如，可以借助于已知的调制方法来执行将控制信号调制到相应天线电缆上，特别地，每个无线电模块可以具有一对双工器32，其可以将控制信号与高频信号一起调制到天线电缆上或将控制信号与高频信号分离。天线模块14还可以具有切换单元34，该切换单元可以根据控制信号在各个无线电模块的高频信号的发送路径和接收路径之间进行切换。特别地，切换单元34连同补偿器30可根据接收情况放大高频信号的信号强度，或在发送前使其衰减。

作为发送表的替代或补充，可以提供信号路径控制装置36，其可以检查哪个无线电模块不传输高频信号，然后可以经由当前刚好不传输高频信号的无线电模块传输控制信号，由此可以减少控制信号对高频信号的不利影响。

在示例性情况下，例如，第一无线电模块18和第三无线电模块22可以传输高频信号。然后通过信号路径控制装置36的检查可以得出第二无线电模块20当前不传输高频信号，于是第二无线电模块20可以产生控制信号，并经由第二天线电缆26将其传输到补偿器30和/或切换单元34。在该示例中，第二无线电模块20优选还可以在将用于第一无线电模块18和第三无线电模块22的控制信号调制到第二天线电缆上之前借助于多路复用方法将该控制信号捆绑在一起。因此可以将用于多个无线电模块的控制信号调制到一根天线电缆上，以驱控补偿器30。

此外，信号路径控制装置36可以检查：哪个无线电模块已经在发送设置中，也就是说哪个无线电模块被切换到发送路径上，然后优选经由处于发送设置中的无线电模块的天线电缆传输控制信号。例如，第一无线电模块18在此可以再次发送或接收高频信号，为此要产生用于补偿器30的控制信号。然后，信号路径控制装置36可以检查：第二无线电模块20还是第三无线电模块22已经处于发送设置中。在该示例性情况下，可能是第二无线电模块20才正在发送高频信号，并且第三无线电模块22恰巧接收高频信号。因此，第二无线电模块20处于发送设置中，即该第二无线电模块已经被切换到发送方向上，因此信号路径控制装置36可以触发第二无线电模块20，使其产生用于无线电模块18的控制信号。

总体而言，这些示例示出了，通过本发明如何经由天线模块中的任意服务(无线电模块)的高频天线电缆提供对补偿器的控制。

Claims (10)

1.一种用于从机动车辆(10)传输高频信号或将高频信号传输到所述机动车辆的天线装置(12)，包括：

-第一无线电模块(18)和第二无线电模块(20)，其设计用于提供经由天线(16)传输的高频信号；

-天线模块(14)，包括补偿器(30)和用于传输高频信号的天线(16)；其中

-所述天线模块(14)经由第一天线电缆(24)连接到所述第一无线电模块(18)，并经由第二天线电缆(26)连接到所述第二无线电模块(20)，其中，相应的天线电缆被设计为在天线模块(14)与相应的无线电模块之间以及相反地在相应的无线电模块与天线模块之间传递高频信号；其中，

-补偿器(30)被设计用于根据控制信号修改高频信号的信号强度；其中，

-第一无线电模块(18)和第二无线电模块(20)还被设计为产生用于控制补偿器的控制信号，其中，第二无线电模块(20)被设计成，将用于第一无线电模块(18)的、用于控制补偿器的控制信号调制到第二天线电缆(26)上。

2.根据权利要求1所述的天线装置(12)，其特征在于，第一无线电模块(18)被设计成将用于第二无线电模块(20)的控制信号调制到所述第一天线电缆(24)上。

3.根据权利要求1或2所述的天线装置(12)，其特征在于，第一无线电模块(18)和第二无线电模块(20)包括导航服务、移动无线电通信服务、广播服务和/或数据传输服务。

4.根据权利要求1或2所述的天线装置(12)，其特征在于，修改所述高频信号的信号强度包括：放大和/或衰减信号幅度。

5.根据权利要求1或2所述的天线装置(12)，其特征在于，天线模块(14)还包括切换单元(34)，所述切换单元被设计成根据控制信号在用于相应的无线电模块的高频信号的发送路径和接收路径之间切换。

6.根据权利要求5所述的天线装置(12)，其特征在于，还提供具有第三天线电缆(28)的至少一个第三无线电模块(22)，第一无线电模块(18)和第二无线电模块(20)被设计为，将用于第三无线电模块(22)的控制信号调制到第一天线电缆(24)和/或第二天线电缆(26)上。

7.根据权利要求6所述的天线装置(12)，其特征在于，第二无线电模块(20)还被设计成，将第一无线电模块和第三无线电模块的控制信号捆绑在一起并调制到第二天线电缆(26)上。

8.根据权利要求6或7所述的天线装置(12)，其特征在于，天线装置(12)还包括信号路径控制装置(36)，其中，所述信号路径控制装置(36)设计成，检查哪个无线电模块不传输高频信号，并经由不传输高频信号的无线电模块的天线电缆来传输相应的无线电模块的控制信号。

9.根据权利要求8所述的天线装置(12)，其特征在于，信号路径控制装置(36)设计成，检查哪个无线电模块被切换到发送路径上，并经由切换到发送路径上的无线电模块的天线电缆传输控制信号。

10.一种具有根据权利要求1至9中任一项所述的天线装置(12)的机动车辆(10)。

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