DE10034387C2

DE10034387C2 - Fahrzeugantenneneinrichtung

Info

Publication number: DE10034387C2
Application number: DE10034387A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schmitt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2020-07-15
Also published as: DE10034387A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugantenneneinrichtung mit einer Planarantenneneinrichtung.

Aus der DE 41 25 898 A1 ist eine Fahrzeugantenne in Form einer Schlitzantenne bekannt, die für den Empfang von Rundfunksignalen ausgebildet ist. Die Schlitzantenne kann als einzelnes Element oder als sogenanntes Diversity-System mehrere zusammengeschaltete Schlitzantennenelemente aufweisen. Durch entsprechende Positionierung der Signalabgriffe können Quellenimpedanzen realisiert werden, die eine sehr gute Anpassung an eine Hochfrequenzleitung erlauben, so dass sich Anpassnetzwerke und aktive Komponenten zum Ausgleich der Anpassverluste erübrigen.

Eine Schaltungsanordnung zum Empfangen von Hochfrequenzsignalen ist aus der DE 198 33 803 A1 bekannt. Mit dieser Schaltungsanordnung können Hochfrequenzsignale eines unteren Empfangsfrequenzbereiches und eines oberen Empfangsfrequenzbereiches, insbesondere eines AM-LMK- Rundfunkfrequenzbereiches und eines FM/UKW-Rundfunkfrequenz bereiches empfangen werden. Darüber hinaus können Hochfrequenzsignale eines Funkfrequenzbereiches, insbesondere eines GSM- Funkfrequenzbereiches empfangen und gesendet werden. Die Schaltungsanordnung kann dabei an eine für alle drei Frequenzbereiche gemeinsame Antenne angeschlossen werden, die nicht auf den unteren Empfangsbereich abgestimmt ist.

Zur Dämpfungskompensation von Antennenzuleitungen im Mobilfunk ist aus der DE 195 36 640 A1 eine Schaltungsanordnung bekannt. Diese Schaltungsanordnung weist je einen Verstärker für das abgehende Sendesignal und das ankommende Empfangssignal auf. Zur Steuerung des Empfangssignals über einen Verstärker und des Sendesignals über einen Leistungsverstärker wird hierbei anstelle von Duplexfiltern je ein HF- Umschalter eingesetzt. Ein HF-Umschalter ist dabei mit dem HF-Kabel der Antenne und einer mit dem HF-Kabel der Mobilfunkstation verbunden. Die Ansteuerung der HF-Umschalter erfolgt im Sendebetrieb zeitschlitzgesteuert über Betätigungsmittel, wobei das Steuersignal von einer Detektierschaltung gegeben wird, die elektrische Parameter über das HF-Kabel von der Mobilfunkstation verarbeitet und deshalb mit diesem verbunden ist. Zeitgleich mit der Steuerung der HF-Umschalter während des Sendebetriebs werden die Verstärker mittels der ebenfalls von der Detektierschaltung aktivierten Betätigungsmittel ständig wechselnd zu- bzw. abgeschaltet. Es ist bekannt mittels der Detektierschaltung die von der Mobilstation ankommende Sendeleistung zu detektieren und bei einem definierten Schwellwert die Schaltsignale für die Betätigungsmittel für die Umschalter und Verstärker zu erzeugen.

Aus dem Firmenprospekt der Funkwerke Dabendorf ist ein Dualband Compenser bekannt, der sämtliche HF-Verluste im Signalweg zwischen Handy und Außenantenne ausgleicht. Er gewährleistet so den sicheren und unterbrechungsfreien Betrieb eines Handys im Fahrzeug. Dieser Compenser kann sowohl an den D-Netz-Handys, E-Netz-Handys als auch an Dualband- Handys angeschlossen werden.

Aus dem Deutschen Gebrauchsmuster DE 298 23 087 ist eine breitbandige, linear polarisierte Mehrbereichsantenne insbesondere für den mobilen Einsatz in Fahrzeugen bekannt, die auf einer Keramikplatte angeordnet ist, auf der sich auch Elektronikeinheiten befinden.

Aus der US 5,230,096 ist eine Antenneneinrichtung für den Radioempfang bekannt, bei der ein RF-Verstärker über einen Bypass umgangen werden kann, wenn das empfangene Signal hoch ist.

Aus der DE 42 44 971 ist eine integrierte Mikrowellenschaltung bekannt, die in mobilen Funkverkehrssystemen verwendet wird, die ein HF-Schwingung eines Mikrowellenbandes einsetzt, wie sie z. B. ein Fahrzeuginformations- und -kommunikationssystem aufweist. Der Antennenteil dieser Mirkowellenschaltung ist durch die Mirkostreifenleitung aus leitfähigen Material gebildet und der Kommunikationsteil zur Steuerung einer HF- Schwingung, die von dem Antennenteil empfangen wird und/oder durch diese Übertragen wird durch wenigsten zwei dielektrischen Schichten geschichtet sind und der Antennenteil und der Kommunikationsteil integriert sind, wird eine Mikrowellenschaltung gebildet, die miniaturisiert und leichtgewichtig ist.

Aufgabe der Erfindung ist die weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer Fahrzeugantenneneinrichtung, insbesondere soll sie einen kompakten Aufbau haben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteil der erfindungsgemäßen Fahrzeugantenneneinrichtung ist, dass sie eine Planarantennenanordnung und eine zugeordnete Elektronikeinheit aufweist die auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind. Sowohl durch die Planarantennenanordnung als auch durch die Anordnung der Elektronikeinheit auf einem gemeinsamen Träger ergibt sich ein kompakter Aufbau der insbesondere bei der Verwendung in Kraftfahrzeugen nicht störend in Erscheindung tritt.

Ein besonders kompakter Aufbau ergibt sich, wenn die Planarantennenanordnung einen auf zumindest auf einer Oberfläche metallisierten Träger, ein auf dem metallisierten Träger angeordnetes Substrat bzw. Dielektrikum aufweist auf dem eine Antennenstruktur ausgebildet ist.

Als Antennenstrukturen eignen sich besonders Mikrostreifenleiter, weil sie kompakt im Aufbau und in der Herstellung wenig aufwendig sind.

Werden mehrere separate Antennenstrukturen auf dem Substrat bzw. Dielektrikum ausgebildet und können die mehreren separaten Antennenstrukturen einzeln und/oder in Gruppen zusammengefasst betrieben werden, so kann die Richtwirkung bzw. Richtcharakteristik günstig beeinflusst werden.

Werden unterschiedliche Antennenstrukturen auf dem Substrat bzw. Dielektrikum ausgebildet, so können für unterschiedliche Sende- und/oder Empfangsbedingungen beispielsweise für den Mobilfunk, GSM, UM76, usw. und den GPS-Empfang speziell ausgebildete Antennenstrukturen auf einem gemeinsamen Träger ausgebildet werden. Eine solche Fahrzeugantenneneinrichtung ist nicht nur kompakt im Aufbau, sondern auch vielseitig einsetzbar.

Ein besonders kompakter Aufbau der Fahrzeugantenneneinrichtung wird erhalten, wenn die zugeordnete Elektronikeinheit auf der, der Planarantennenstruktur gegenüberliegenden Oberfläche des gemeinsamen Trägers angeordnet ist.

Werden zumindest zwei Antennenstrukturen jeweils eine Dämpfungs- und/oder Phasenschiebereinrichtung zugeordnet, so kann durch entsprechende Parameterbestimmung der Dämpfungs- und/oder Phasenschiebereinrichtung die Richtcharakteristik eingestellt oder aber auch verändert werden.

Es ist vorteilhaft, wenn die Elektronikeinheit einen ersten und einen zweiten Signalweg sowie einen Leistungsdetektor zum Detektieren der Leistung eines eingehenden Signals umfasst und wenn über den Leistungsdetektor eine leistungsabhängige Zuordnung der Signalwege erfolgt. Es ist somit beispielsweise möglich in einem Fahrzeug sowohl Handy-Mobilfunktelefone als auch Festeinbautelefone, die mit unterschiedlichen Leistungen senden, an einer gemeinsamen Fahrzeugantenneneinrichtung zu betreiben.

In Verbindung hiermit ist es vorteilhaft, wenn der erste Signalweg einen Bandseparator, einen ersten und einen zweiten Sende-/Empfangs-Verstärker und einen Bandkombinierer aufweist, dem die Planarantennenanordnung nachgeschaltet ist und wenn der zweiter Signalweg über einen Schalter vom Bandseparator zum Bandkombinierer führt. Über den Bandseparator kann somit eine Betriebsfrequenz abhängige Zuordnung zu dem ersten oder zweiten Sende-/Empfangs-Verstärker oder über den Schalter erfolgen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Fahrzeugantenneneinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Fahrzeugantenneneinrichtung nach der Fig. 1 in einer Seitenansicht,

Fig. 3 eine Elektrionikeinheit der Fahrzeugantenneneinrichtung nach der Fig. 1,

Fig. 4 eine als Multiband-Planarantenne ausgeführte Fahrzeugan tenneneinrichtung in einer Draufsicht,

Fig. 5 die Mulitband-Planarantenne nach der Fig. 4 in einer Seitenansicht,

Fig. 6 eine als aktive Multiband-Planarantenne ausgeführte Fahrzeugantenneneinrichtung nach der Erfindung in einer prinzipiellen Darstellung,

Fig. 7 die aktive Multiband-Planarantenne nach der Fig. 6 in einer Gehäuseeinheit und

Fig. 8 eine Richtcharakteristik einer Fahrzeugantenneneinrichtung nach den Fig. 4-7.

Eine in den Figuren dargestellte erfindungsgemäße Fahrzeug antenneneinrichtung weist eine Planarantennenanordnung 1 und eine zugeordnete Elektronikeinheit 2 auf, die auf einem gemeinsamen Träger 3 angeordnet sind. Aus der Fig. 1 geht hervor, dass an die Elektronikeinheit 2 über ein Antennenkabel 4 zumindest ein Mobiltelefon 5 anschließbar ist. Über der Elektronikeinheit 2 zugeordnete Spannungsversorgungsmittel ist diese mit einer elektrischen Energie versorgbar.

Aus den Fig. 2 und 3 geht hervor, dass die Planarantennenanordnung 1 eine elektrische Verbindung 7 zu der Elektronikeinheit 2 hat. Gemäß der Fig. 3 weist die Elektronikeinheit 2 einen ersten Signalweg 9 auf, dem ein Bandseparator 10, ein erster und zweiter Sende-/Empfangs-Verstärker 11, 12 sowie der Bandkombinierer 8 zugeordnet sind. Ein zweiter Signalweg 13 führt vom Bandseparator 10 über einen Schalter 14 zum Bandkombinierer 8. Dem Bandseparator 10 ist über eine zweite elektrische Verbindung 15 ein Leistungsdetektor 16 sowie eine dritte elektrische Verbindung 17 zugeordnet. Über die dritte elektrische Verbindung 17 kann dem Bandseparator 10 und dem Leistungsdetektor 16 ein Signal des Mobiltelefons 5 beispielsweise über das Antennenkabel 4 zugeführt werden. In Abhängigkeit von dem vom Leistungsdetektor 16 detektierten Leistungssignal erfolgt eine Ansteuerung des Schalters 14, wenn ein Mobiltelefon mit hoher Leistung, beispielsweise ein Festeinbautelefon angeschlossen ist, so dass das Signal des Festeinbautelefons über den zweiten Signalweg 13, der beispielsweise als Class 2-Bypass ausgeführt ist, zum Bandkombinierer 8 und darüber zur Planarantennenanordnung 1 geleitet werden kann. Ist jedoch ein Mobiltelefon 5 geringerer Leistung angeschlossen, so erfolgt eine Aktivierung des ersten bzw. zweiten Sende-/Empfangs-Verstärkers 11, 12 in Abhängigkeit davon, ob ein D- oder E-Netz-Handy angeschlossen ist. Der erste Sende- /Empfangs-Verstärker 11 kann beispielsweise als Class 5-Bypass ausgeführt sein, wenn ein E-Netz-Handy und der zweite Sende-/Empfangs-Verstärker 12 als Class 4-Bypass ausgeführt sein, wenn ein D-Netz-Handy angeschlossen ist. Vorzugsweise sind der erste und zweite Sende- /Empfangs-Verstärker 11, 12 als rauscharme Verstärker ausgebildet um somit eine gute Sprachqualität zu gewährleisten.

Aus den Fig. 4 und 5 geht ein Ausführungsbeispiel einer Planarantennenanordnung 1 hervor, die einen metallisierten Träger 18 aufweist auf dem ein Substrat 19 und ein darauf angeordnetes Dielektrikum 20 angeordnet sind. Auf dem Dielektrikum 20 ist eine Antennenstruktur 21 ausgebildet die beispielsweise als Mikrostreifenleiter ausgeführt ist. Die Planarantennenanordnung 1 kann nur eine einzelne Antennenstruktur und/oder aber auch mehrere, separate Antennenstrukturen aufweisen, die gleich und/oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Auf dem metallisierten Träger 18 können für unterschiedliche Anwendungszwecke unterschiedliche Planarantennenanordnungen 1 ausgebildet sein. Beispielsweise kann auf einem ersten Bereich 22 eine parallel gespeiste planare Gruppenantenne 23 für den Mobilfunk, auf einem zweiten Bereich 24 eine GPS-Antenne 25 und auf einem dritten Bereich 26 ein Antennen-Array aus planaren Gruppenantennen 27 für z. B. Blue tooth ausgebildet sein. Im Rahmen der Erfindung können auf dem metallisierten Träger 18 weitere Bereiche mit weiteren Antennen, beispielsweise für den Rundfunk und/oder Fernsehempfang ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich auch nur einen Antennentyp auf dem metallisierten Träger 18 vorzusehen.

Aus der Fig. 6 geht hervor, dass der parallel gespeisten Gruppenantenne 23 die in der Fig. 1 beschriebene Elektronikeinheit 2 zugeordnet werden kann. Ein GPS-Empfänger 29, der auch Teil der Elektronikeinheit 2 sein kann, ist der GPS-Antenne 25 zugeordnet. Weitere Teile der Elektronikeinheit 2 können eine Dämpfungs- und/oder Phasenschiebereinrichtung 30, sowie ein dieser zugeordnetes adaptives Steuerungsmodul 31 sein, die dem Antennen-Array 27 zugeordnet sind. Durch entsprechende Ansteuerung der einzelnen, separaten Antennenstrukturen dieses Antennen-Arrays 27 kann die Richtcharakteristik dieser Antenne in günstiger Weise so verändert werden, dass die von der Fahrzeugkarosserie ausgehende ungünstige Beeinflussung zumindest teilweise kompensiert werden kann. Diese Kompensation kann dadurch bewirkt werden, dass die jeweilige Dämpfungs- und/oder Phasenschiebereinrichtung 30 entsprechend verändert und/oder die jeweiligen separaten Antennenstrukturen in günstiger Weise auf dem metallisierten Träger 18 angeordnet werden.

Der Fig. 7 ist entnehmbar, dass auf der, der Planarantennenanordnung 1 gegenüberliegenden Oberfläche des metallisierten Trägers 18 die Elektronikeinheit 2 angeordnet ist. Hierbei sind die Kontaktierungen von der Elektronikeinheit 2 zu den Antennenstrukturen 21 beispielsweise durch den metallisierten Träger 18 geführt. Zur Montage an einem Fahrzeug hat es sich als günstig erwiesen, die erfindungsgemäße Fahrzeugantenneneinrichtung in einem Gehäuse 28 anzuordnen, das mit dem Fahrzeug in Verbindung gebracht werden kann.

In der Fig. 8 ist in strichlierter Linie 32 die ideale Richtcharakteristik, in punktierter Linie 33 ein nicht angepasstes Richtdiagramm und in durchgezogener Linie 34 die kompensierte Richtcharakteristik dargestellt.

Bezugszeichenliste

1

Planarantennenanordnung

2

Elektronikeinheit

3

Gemeinsamer Träger

4

Antennenkabel

5

Mobiltelefon

6

Anschlusskabel

7

Elektrische Verbindung

8

Bandkombinierer

9

Erster Signalweg

10

Bandseparator

11

Erster Sende-/Empfangs-Verstärker

12

Zweiter Sende-/Empfangs-Verstärker

13

Zweiter Signalweg

14

Schalter

15

Zweite elektrische Verbindung

16

Leistungsdetektor

17

Dritte elektrische Verbindung

18

Metallisierter Träger

19

Substrat

20

Dielektrika

21

Antennenstruktur

22

Erster Bereich

23

Parallel gespeiste Gruppenantenne

24

Zweiter Bereich

25

GPS-Antenne

26

Dritter Bereich

27

Antennen-Array

28

Gehäuse

29

GPS-Empfänger

30

Dämpfungs- und/oder Phasenschiebereinrichtung

31

Adaptives Steuerungsmodul

32

Strichlierte Linie

33

Punktierte Linie

34

Durchgezogene Linie

Claims

1. Fahrzeugantenneneinrichtung aufweisend eine Planarantennen anordnung (1) und eine zugeordnete Elektronikeinheit (2),
wobei die Planarantennenanordnung (1) und die Elektronikeinheit (2) auf einem gemeinsamen Träger (3) angeordnet sind,
wobei die Planarantennenanordnung (1) einen auf zumindest einer Oberfläche metallisierten Träger (18) und ein auf dem metallisierten Träger (18) angeordnetes ein- oder mehrlagiges Substrat (19) aufweist,
wobei auf dem Substrat (19) Antennenstrukturen (21) ausgebildet sind,
wobei die Antennenstrukturen (21) als Mikrostreifenleiter ausgebildet sind,
wobei mehrere separate Antennenstrukturen(23, 25, 27) auf dem Substrat (19) ausgebildet sind und
wobei die mehreren separaten Antennenstrukturen (23, 25, 27) einzeln und/oder in Gruppen zusammengefaßt betrieben werden können.

2. Fahrzeugantenneneinrichtung nach Anspruch 1, wobei unterschiedliche Antennenstrukturen (23, 25, 27) auf dem Substrat (19) ausgebildet sind.

3. Fahrzeugantenneneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei auf dem Substrat (19) ein Dielektrikum (20) und auf dem Dielektrikum (20) die Antennenstrukturen (23, 25, 27) angeordnet sind.

4. Fahrzeugantenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die zugeordnete Elektronikeinheit (2) auf der, der Planarantennenstruktur (1) gegenüberliegenden Oberfläche des gemeinsamen Trägers (3) angeordnet ist.

5. Fahrzeugantenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei zumindest zwei Antennenstrukturen (27) jeweils eine Dämpfungs- und/oder Phasenschiebereinrichtung (29) zugeordnet ist.

6. Fahrzeugantenneneinrichtung nach einem der Ansprüch 1-5,
wobei die Elektronikeinheit (2) einen ersten und einen zweiten Signalweg (9, 13) sowie einen Leistungsdetektor (16) zum Detektieren der Leistung eines eingehenden Signales umfaßt und
wobei über den Leistungsdetektor (16) eine leistungsabhängige Zuordnung der Signalwege (9, 13) erfolgt.

7. Fahrzeugantenneneinrichtung nach Anspruch 6,
wobei der erste Signalweg (9) einen Bandseparator (10), einen ersten und einen zweiten Sende-/Empfangs-Verstärker (11, 12) und einen Bandkombinierer (8) aufweist, dem die Planarantennenanordnung (1) nachgeschaltet ist und
wobei der zweite Signalweg (13) über einen Schalter (14) vom Bandseparator (10) zum Bandkombinierer (8) führt.