-
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für ein Fahrzeug,
insbesondere eine Mehrantennenanordnung.
-
Üblicherweise werden für einen Rundfunkempfang aus Gründen der
Sicherheit gegen Diebstahl und Vandalismus sowie einer
verbesserten Aerodynamik des Fahrzeugs statt herkömmlicher
Stabantennen Antennen in einer Scheibe, z. B. als Heckscheibenheizfeld
oder als separate Antennen in Front- und Heckscheibe,
integriert. Dazu sind beispielsweise aus der DE 295 21 512 Ul und
aus der EP 0 269 723 B1 verschiedene
Diversity-Antennenanordnungen bekannt, welche für eine Verbesserung des
Rundfunkempfangs mehrere Diversity-Antennen im Bereich der Scheibe
umfassen. Abweichend davon ist aus der DE 195 35 250 A1 eine
Lösung bekannt, bei welcher metallische Antennenstrukturen in
Kunststoffteilen, z. B. den Heckdeckel, der Fahrzeugkarosserie
angeordnet sind.
-
Darüber hinaus ist insbesondere bei Cabrios aufgrund von
Reversibilitäten der Scheibe, insbesondere der Heckscheibe, ein
Einsatz von Antennen nur noch in der Frontscheibe oder als
Stabantenne möglich. Aus optischen Gründen soll die Stabantenne
vermieden werden. Die Frontscheibenantenne sowie die in
Kunststoffteilen angeordneten Antennen sind aus EMV-Gründen (EMV =
elektromagnetische Verträglichkeit) entsprechend aufwendig und
kostenintensiv.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Antennenanordnung für ein Fahrzeug mit mehreren Antennen hinsichtlich
des Aufbaus und der Ansteuerung zu vereinfachen.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst bei einer
Antennenanordnung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der
erfindungsgemäßen Antennenanordnung sind Bestandteil der
Unteransprüche.
-
Bei einer Antennenanordnung mit einer in einer Scheibe
angeordneten Antenne und einer weiteren aus einem metallischen Körper
gebildete Antenne, welche in einer Abdeckeinheit zwischen der
Scheibe und einem Bereich im Fahrzeuginnenraum integriert ist,
ist eine mechanisch einfach ausgeführte und besonders einfach
integrierbare Diversity-Antenne gegeben. Eine derartige
Antennenanordnung ist besonders verschleiß- und wartungsfrei.
Darüber hinaus ist die Antennenanordnung optisch unsichtbar
angeordnet, so daß weder die Optik noch die Aerodynamik des
Fahrzeugs benachteiligt ist. Als Abdeckeinheit dient dabei
bevorzugtermaßen eine Hutablage. Somit ist kein zusätzlicher Bauraum
für die Antenne erforderlich. Vielmehr werden für eine
derartige Diversity-Antennenanordnung für das Fahrzeug bereits
vorhandene Bauteile - Scheibe und Hutablage - verwendet. Hierdurch
ist sichergestellt, daß die Antennenanordnung in vorhandenen
Fahrzeugen leicht nachgerüstet werden kann.
-
Insbesondere für ein Fahrzeug mit einem verstellbaren
Fahrzeugdach, bei welchem die in einer Heckscheibe und somit im Bereich
des verstellbaren Fahrzeugdachs integrierte Antenne bei
Offenstellung in einem Verdeck angeordnet ist, ist zweckmäßigerweise
eine Schalteinrichtung zur Umschaltung zwischen der in der
Scheibe integrierten Antenne und der in der Abdeckeinheit
integrierten Antenne in Abhängigkeit vom Grad der Offenstellung
eines verstellbaren Fahrzeugdaches vorgesehen. Dabei wird bei
geschlossener Stellung des Fahrzeugdaches (= Schließstellung des
Fahrzeugdachs) die in der Heckscheibe integrierte Antenne für
einen Signalempfang aktiv geschaltet. Für die Stellung des
Fahrzeugdaches mit Heckscheibe im Verdeck des Kofferraumes
(= Offenstellung des Fahrzeugdachs) wird mittels der
Schalteinrichtung die Antenne der Abdeckeinheit aktiv geschaltet.
-
Bevorzugt ist die Abdeckeinheit zur Karosserie des Fahrzeugs
galvanisch isoliert ausgebildet. D. h. die Abdeckeinheit oder
Hutablage ist aus einem gegenüber der Fahrzeugkarosserie
isolierten Metallteil, z. B. aus einem Magnesium-Druckgußteil,
gebildet. Hierdurch kann die gesamte Hutablage als Antenne
verwendet werden.
-
Vorteilhafterweise ist die aus der Abdeckeinheit gebildete
Antenne für einen Rundfunkempfang im AM-Bereich vorgesehen.
Zweckmäßigerweise ist die in der Scheibe angeordnete Antenne
als Mehrantennenanordnung ausgebildet und für einen
Rundfunkempfang im AM-Bereich vorgesehen. Somit bildet eine Kombination
der Antenne der Abdeckeinheit mit der Mehrantennenanordnung der
Scheibe eine mehrfach Diversity-Antenne für den AM-Bereich.
-
Zur Verbesserung des Empfangsverhaltens bei einem derartigen
Mehrwegeempfang ist den Antennen jeweils ein separater
Antennenverstärker zugeordnet ist, der antennennah angeordnet ist.
Bevorzugtermaßen ist die Abdeckeinheit mittels einer Litze mit
einem Eingang des auf Karosseriemasse angeordneten betreffenden
Antennenverstärker verbunden.
-
Je nach Art und Funktion von im Fahrzeug angebotenen
Kommunikationsdiensten und/oder -medien können alternativ oder
zusätzlich weitere Antennen in der Scheibe oder einer weiteren
Scheibe für einen Rundfunkempfang im FM-Bereich und/oder zum Empfang
eines GPS-Signals vorgesehen sein. Dabei ist für den Empfang im
FM-/TV-Bereich im Bereich der Frontscheibe eine weitere
Mehrantennenanordnung vorgesehen. Zweckmäßigerweise ist zur
Umschaltung zwischen den den FM-/TV-Bereich empfangenden Antennen eine
weitere Schalteinrichtung vorgesehen ist.
-
Je nach Qualitätsgrad des Empfangs kann die Schalteinrichtung
als ein einfaches Schaltelement oder als ein Diversity-
Prozessor ausgebildet ist. Dabei wird beim konventionellen
Schaltelement bei sinkendem Empfangssignal der einen Antenne
unter ein vorgegebenes Mindestmaß auf eine andere Antenne
umgeschaltet. Mittels des Diversity-Prozessor wird ein verbessertes
Auswahlverfahren ausgeführt, bei dem anhand eines fortlaufenden
Qualitätsvergleichs zwischen den empfangenden Antennen die
jeweils optimale Antenne ausgewählt wird.
-
Für eine Koordinierung der verschiedenen Schalteinrichtungen
für die jeweilige Mehrantennenanordnung -
FM-Mehrantennenanordnung und AM-Mehrantennenanordnung - sowie weiterer
Empfangsantennen, wie z. B. GPS-Antenne, Telefonantenne,
Notrufantenne, weist das Fahrzeug eine Steuer- und Bedieneinheit zu
deren Steuerung und/oder Bedienung auf. Zweckmäßigerweise ist die
Steuer- und Bedieneinheit mittels eines Bussystems mit einem
Steuergerät für das verstellbare Fahrzeugdach verbunden.
Hierdurch ist sichergestellt, daß fahrzeugrelevante Daten bei der
Steuerung und/oder Bedienung der Antennenanordnung
berücksichtigt werden. Je nach Art und Ausführung kann die Steuer- und
Bedieneinheit Teil des Radios oder eines anderen Systems sein.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
Fig. 1 schematisch in Seitenansicht ein Fahrzeug mit einem
verstellbaren Fahrzeugdach in Schließposition und
einer Abdeckeinheit als Hutablage,
-
Fig. 2 schematisch eine Antennenanordnung mit jeweils
mindestens einer in einer Scheibe und in der
Verdeckeinheit integrierten Antenne,
-
Fig. 3 schematisch eine Antennenanordnung nach Fig. 2 mit
weiteren Antennen für verschiedene
Kommunikationsdienste, und
-
Fig. 4 schematisch eine Steuer- und Bedieneinheit für die
Antennenanordnung nach Fig. 3.
-
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die Fig. 1 zeigt schematisch in Seitenansicht ein Teil,
insbesondere einen Heckbereich 1 eines Fahrzeug 2 mit einem
verstellbaren Fahrzeugdach 4. Das verstellbare Fahrzeugdach 4 ist
dabei in Schließstellung und somit einen Fahrzeuginnenraum 6
überdeckend dargestellt. In der Offenstellung des Fahrzeugdachs
4 ist dieses in einem heckseitigen Verdeckkasten 8 versenkt.
Bei dem verstellbaren Fahrzeugdach 4 handelt es sich um ein
Hardtop mit zwei, gegebenenfalls auch drei zusammenhängenden,
in sich starren Dachteilen, in Offen- bzw. Ablagestellung im
Verdeckkasten 8 übereinander liegend verstaut werden.
Alternativ kann es sich bei dem Fahrzeugdach 4 auch um ein Softtop mit
einem Verdeckgestänge und einem von dem Verdeckgestänge
gehaltenen Verdeck-Bezugsstoff handeln.
-
Desweiteren ist im Fahrzeugdach 4 zum Heckbereich 1 hin eine
Scheibe 10 (im weiteren Heckscheibe 10 angeordnet) integriert.
Der Verdeckkasten 8 ist im Heckbereich 1 des Fahrzeugs 2
unterhalb der Heckscheibe 10 angeordnet und schließt sich heckseitig
an den Fahrzeuginnenraum 6 an. Desweiteren ist eine als
Hutablage ausgebildete, gegebenenfalls verstellbare Abdeckeinheit 12
in einem Freiraum 14 zwischen der Heckscheibe 10 und einem
heckseitigen Bereich des Fahrzeuginnenraums 6 angeordnet. Die
Abdeckeinheit 12 umfaßt einen metallischen Körper 16.
Alternativ ist die gesamte Abdeckeinheit 12 metallisch ausgeführt,
insbesondere als Magnesium-Druckguss-Bauteil, und gegenüber
allen angrenzenden Bauteilen elektrisch isoliert, insbesondere
gegenüber karosserieseitigen Bauteilen bzw. Dachbauteilen, an
denen die Abdeckeinheit 12 gehalten ist. Die metallische
Ausführung und die elektrische Isolierung gegenüber angrenzenden
Bauteilen ermöglicht die Nutzung der Abdeckeinheit 12 als
Antenne 18. Aus Diversity-Gründen ist eine weitere Antenne 20 in
der Heckscheibe 10 integriert.
-
Die Antennen 18 und 20 der Abdeckeinheit 12 bzw. der
Heckscheibe 10 sind dabei derart ausgeführt, daß im verdeckten Zustand
des Fahrzeugdachs 4, d. h. das Fahrzeugdach 4 ist mit der
Heckscheibe 10 und somit mit der integrierten Antenne 20 im
Verdeckkasten 8 verstaut, die Antenne 18 der Abdeckeinheit 12
zugeschaltet ist. Im umgekehrten Fall, d. h. das Fahrzeugdach 4
ist in der Schließstellung und überdeckt den Fahrzeuginnenraum
6 und somit auch die Abdeckeinheit 12, ist die Antenne 20 der
Heckscheibe 10 zugeschaltet.
-
Fig. 2 zeigt eine aus der Antenne 18 und der Antenne 20
gebildete Antennenanordnung 22. Je nach Art und Ausführung kann
dabei die Antenne 20 als Mehrfachantennenanordnung mit einzelnen
Antennen 20a, 20b ausgebildet sein. Die Antenne 18 ist durch
die metallische Ausführung der Abdeckeinheit 12 gebildet. Die
Antennen 18, 20, 20a, 20b können für einen Rundfunkempfang im
AM/FM-Bereich und/oder für den Fernsehempfang vorgesehen sein.
Die Antennen 18, 20, 20a und 20b weisen jeweils einen
zugehörigen Antennenverstärker 24 auf, der möglichst antennennah
angeordnet ist. Bei der in die Heckscheibe 10 integrierten Antenne
20 und deren einzelnen Antennen 20a, 20b ist der jeweilige
Antennenverstärker 24 im Bereich der Heckscheibe 10 angeordnet.
Der Antennenverstärker 24 der Abdeckeinheit 12 ist antennennah
im bereich der Abdeckeinheit 12 an einem Karosserieteil
angeordnet. Die betreffende Antenne 18 ist dabei mittels einer
Litze mit dem Eingang des zugehörigen Antennenverstärkers 24
verbunden.
-
Zur Umschaltung zwischen der Antenne 18 und der Antenne 20 ist
eine Schalteinrichtung 26 vorgesehen. Die Schalteinrichtung 26
ist beispielsweise als ein einfaches Schaltelement, z. B. ein
Relais, oder als ein Diversity-Prozessor ausgebildet. Die
Schalteinrichtung 26 kann dabei Teil eines der
Antennenverstärker 24 sein.
-
Die Umschaltung wird mittels der Schalteinrichtung 26 in
Abhängigkeit vom Grad der Offenstellung des verstellbaren
Fahrzeugdachs 4 ausgeführt. Dabei schaltet die Schalteinrichtung 26 bei
einem in den Verdeckkasten 8 eingefahrenen Fahrzeugdach 4 die
Antenne 18 in der Abdeckeinheit 12 ein. Beim geschlossenem
Fahrzeugdach 4, d. h. der Fahrzeuginnenraum 6 ist mittels des
Fahrzeugdachs 4 überdeckt, wird anhand der Schalteinrichtung 26
die Antenne 20 zugeschaltet.
-
Die Fig. 3 zeigt die Antennenanordnung 22 mit weiteren
Antennen 28a bis 28d sowie 30 für Rundfunkempfang im FM-Bereich und
für Fernsehempfang bzw. für einen Notrufempfang. Die Antennen
28a bis 28d sind Diversity-Antennen, welche an verschiedenen
Positionen P1 bis P4 im Bereich einer Frontscheibe 32, z. B. in
Fahrrichtung links oben und unten sowie rechts oben und unten,
angeordnet sind. Zur Verbindung der betreffenden Antennen 18,
20a bis 20b sowie 28a bis 28d zum AM-Empfang bzw. zum FM-
Empfang/TV-Empfang sind aufgrund deren unterschiedlichen
Positionierung im Fahrzeug 2 und deren gemeinsame Anwendung, z. B.
Radioempfänger 34 bzw. Fernsehempfänger 36 eine Anzahl von
Verbindungselementen 38 und Verbindungsleitungen 40 vorgesehen.
Die Antenne 30 ist eine Notrufantenne, die beispielsweise im
Bereich eines nicht dargestellten Überrollbügels angeordnet
ist. Die Antenne 30 ist mittels eines der Verbindungselemente
38 über eine zugehörige Verbindungsleitung 40 mit einem
Notrufempfänger 42 verbunden. Je nach Art und Ausführung der
Antennenanordnung 22 können weitere Antennen für weitere
Kommunikationsdienste und/oder -medien vorgesehen sein.
-
In Fig. 4 ist ein Prinzipschaltbild der Antennenanordnung 22
mit einer Steuer- und Bedieneinheit 44 für weitere
Kommunikationsdienste und/oder -medien und deren Systeme dargestellt.
Dabei werden der Steuer- und Bedieneinheit 44 weitere
Empfangsdaten D von weiteren Empfangssystemen 46 mit zugehörigen Antennen
47, wie z. B. von einer Telefonantenne auf einem Heckkotflügel,
von einem Abstandsradar, von einem Fahrberechtigungssystem, von
einem elektronischen Zündschloss, über ein Bussystem 48,
insbesondere einen CAN-Bus, zugeführt. Die Steuer- und Bedieneinheit
44 ist dabei ein sogenanntes Command-System, welchem weitere
Daten von fahrzeugeigenen Kommunikationsdiensten und/oder
-medien 50 über das Bussystem 48 oder über eine Einzelverbindung
zugeführt werden. Darüber hinaus können über eine weitere in
der Frontscheibe 32 integrierte GPS-Antenne 52 Daten D von
einer Zentralen, z. B. von einer Verkehrsleitzentralen,
unmittelbar der Steuer- und Bedieneinheit 44 zugeführt werden.
-
Je nach Art und Aufbau der Antennenanordnung 22 können die
Antennen 18, 20, 28a bis 28d, 30, 47 und 52 einen separaten und
somit zugehörigen Antennenverstärker 24 aufweisen. Darüber
hinaus können je nach Vorgabe weitere Antennenelemente, z. B. als
Bandpaß 54a, Bandsperre 54b, Hochpaß 54c und/oder Tiefpaß 54d
ausgebildete Filter, vorgesehen sein.
-
Die Schalteinrichtung 26 ist beispielhaft im Verstärker 24 der
Antenne 18 der Abdeckeinheit 12 angeordnet. Zur Umschaltung
zwischen den den FM-Bereich und den TV-Bereich empfangenden
Antennen 28a bis 28d ist eine weitere Schalteinrichtung 56, die
insbesondere als Diversity-Prozessor ausgebildet ist,
vorgesehen. Die mittels der Schalteinrichtungen 26 und 56 ausgewählten
Signale der betreffenden Antennen 18, 20 bzw. 28a bis 28d
werden über die Leitungen 40 einer Sammelleitung 58, welche in die
Steuer- und Bedieneinheit 44 mündet, zugeführt. Die Steuer- und
Bedieneinheit 44 ist darüber hinaus über das Bussystem 48 mit
einem Dachsteuergerät 60 verbunden.
-
Beim Betrieb des Fahrzeugs 2 werden die beiden AM-Antennen 18
und 20 sowie die FM-/TV-Antennen 28a bis 28d mittels der
Steuer- und Bedieneinheit 44 anhand der betreffenden
Schalteinrichtung 26 bzw. 56 wie folgt zugeschaltet:
-
Zum einen wird mittels der Steuer- und Bedieneinheit 44
überwacht, ob am Radio der Betriebmodus AM-Empfang oder FM-Empfang
eingestellt ist. In Abhängigkeit vom eingestellten
Betriebsmodus wird mittels eines Signals oder Steuerbefehls auf einer
Ausgangsleitung 62 der Steuer- und Bedienheit 44 der
betreffende Antennenverstärker 24 ein- oder ausgeschaltet.
Beispielsweise wird bei einem Signal von U = 0 V der AM-Empfang mittels der
betreffenden Antennenverstärker 24 eingeschaltet und der FM-
/TV-Empfang mittels der Schalteinrichtung 56 ausgeschaltet. Bei
einem Signal von U = 12 V wird der AM-Empfang aus- und der FM-/TV-
Empfang eingeschaltet. Darüber hinaus wird beim ausgeschalteten
AM-Empfang das Signal von U = 12 V zu Diagnosezwecken der
zugehörigen Ausgangsleitung 62 verwendet.
-
Ist mittels der Steuer- und Bedieneinheit 44 AM-Empfang
eingestellt, so wird zusätzlich mittels der Steuer- und
Bedieneinheit 44 der Grad der Offenstellung des Fahrzeugdachs 4 über den
Datenbus 48 vom Dachsteuergerät 60 abgefragt. Dabei wird zur
Ansteuerung der Schalteinrichtung 26 die Information "Dach
auf", "Zwischenstellung" oder "Dach zu" vom Dachsteuergerät 60
gelesen. Bei der Information "Dach auf" (= Offenstellung des
Fahrzeugdachs 4) vom Dachsteuergerät 60 und dem eingestellten
Betriebsmodus AM-Empfang wird mittels der Schalteinrichtung 26
die Antenne 18 in der Abdeckeinheit 12, d. h. der Hutablage,
zugeschaltet. Ist der Betriebsmodus AM-Empfang eingeschaltet und
liegt die Information "Dach zu" (= Schließstellung des
Fahrzeugdachs 4) vor, dann wird mittels der Schalteinrichtung 26 die
Antenne 20 der Heckscheibe 10 zugeschaltet. Aus
Kompatibilitätsgründen liegt darüber hinaus die Information auf der
Antennensteuerleitung des Radios 34.
-
Beispielsweise sind beim AM-Empfang zur Anschaltung der
betreffenden Antenne 18 bzw. 20 in Abhängigkeit vom Grad der
Offenstellung des Fahrzeugdachs 4 folgende die Informationen
repräsentierende Zwischenspannungen vorgesehen:
Fall A: "Dach auf"; Antennenverstärker Ein: US > UB.0,8
Fall B: "Dach zu"; Antennenverstärker Ein: 0,6.UB > US > 0,4.UB
Fall C: Antennenverstärker Aus: US > 0,2.UB
mit US = Steuerspannung und UB = Batteriespannung.
-
Mit anderen Worten: Abhängig vom Spannungspegel wird mittels
der Schalteinrichtung 26 die betreffende Antenne 18 (Fall A)
oder 20 (Fall B) eingeschaltet. Bei starken Störgeräuschen
während der Dachbetätigung, d. h. bei anliegender Information "Dach
Zwischenstellung" kann es aus EMV-Gründen erforderlich sein den
AM-Empfang auszuschalten.
-
Demgegenüber wird beim Betriebsmodus FM-/TV-Empfang der AM-
Empfang ausgeschaltet und mittels der Schalteinrichtung 56 für
den FM-/TV-Empfang anhand eines Diversity-Prozessor die
qualitätsmäßig den besten Empfang aufweisende Antenne 28a bis 28d
zugeschaltet. Je nach Art und Ausbildung der Schalteinrichtung
56 kann auch ein aus den Antennen 28a bis 28d gebildetes
Summensignal an die Sammelleitung 58 zur Steuer- und Bedieneinheit
44 des Radioempfängers übertragen werden.