DE102005030630B4

DE102005030630B4 - Antenneneinrichtung für mobile Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102005030630B4
Application number: DE200510030630
Authority: DE
Inventors: Siegfried Mathiae; Hubert Polster
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Continental Advanced Antenna GmbH
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2025-07-01
Also published as: DE102005030630A1

Abstract

Antenneneinrichtung für Kraftfahrzeuge, mit folgenden Merkmalen:
– mit einer Halteeinrichtung (3) zum Halten und/oder Aufnehmen einer Strahlereinrichtung (11),
– die Halteeinrichtung (3) ist unterhalb einer Scheibe oder Haube (1) angeordnet,
– die Strahlereinrichtung (11) ist zumindest durch die Halteeinrichtung (3) gehalten und abgestützt,
– mit einer Trägereinrichtung (13),
– die Strahlereinrichtung (11) und die Trägereinrichtung (13) sind flexibel gestaltet,
– die Strahlereinrichtung (11) ist auf der der Scheibe oder der Haube (1) zugewandt liegenden Seite auf der Trägereinrichtung (13) angeordnet oder ausgebildet,
– auf die Strahlereinrichtung (11) wirken Vorspannkräfte, worüber die Strahlereinrichtung (11) an der Unter- oder Innenseite der Scheibe oder Haube (1) anliegt oder hieran angedrückt gehalten ist.
gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
– die Vorspannkräfte werden mittels einer zwischen der Trägereinrichtung (13) und der Halteeinrichtung (3) vorgesehenen Vorspanneinrichtung (17) erzeugt, und
– die Vorspanneinrichtung (17) besteht aus...

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für mobile Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Kraftfahrzeugantennen können an den unterschiedlichsten Stellen vorgesehen sein.
Bekannt ist beispielsweise die Verwendung von Heizdrähten in der Heckscheibe, die gleichzeitig als Antenneneinrichtung dienen können. Bekannt ist ebenso vor allem auf der Karosserie aufbauend bevorzugt oberhalb des oberen Randes einer Heckscheibe eine klein dimensionierte Antenne vorzusehen, die gemäß heutigem Standard teilweise ein finnenähnliches Gehäuse aufweist.
Häufig sind Antennen auch in entsprechenden Vertiefungen im Karosserieblech eingebaut. Diese Antennenanordnung kann dann mit einer Haube oder einem Radom überdeckt sein, welches bei entsprechender Gestaltung der Vertiefung und Dimensionieren der Antenne in der Ebene des Karosseriebleches verlaufend angeordnet sein kann, also über die Karosserieoberfläche nicht oder nicht wesentlich übersteht.

Eine gattungsbildende Antennenanordnung ist beispielsweise aus der EP 0 575 814 A1 wie aus der US 6,433,748 B1 bekannt geworden.

Die EP 0 575 814 A1 beschreibt eine Sendeeinrichtung mit einer Antennenanordnung, die in einer rückwärtigen Stoßstange eines Kraftfahrzeuges untergebracht ist. Die Antennenanordnung sitzt dabei auf einer Trageinrichtung und ist allgemein durch eine "Halteeinrichtung" gehalten und abgestützt. Die Antenne selbst ist auf einer flexiblen Leiterplatine angeordnet, die auf einem dielektrischen Material positioniert ist. Auf der Rückseite des dielektrischen Materials ist eine Metallschicht vorgesehen. Die gesamte Antennenanordnung wird mittels eines Schaummaterials im Inneren einer für die Distanzsensoren durchlässigen Stoßstange gehalten und untergebracht, wobei die Sensoranordnung von dem Schaum ingesamt umgeben sein kann oder in einer anderen Ausführungsform so angeordnet ist, dass die Antenne hinter der Stoßstange sitzt.

Gemäß der US 6,433,748 B1 wird ebenfalls ein elastisches Antennenelement beschrieben, welches unter einer Stöße absorbierenden Abdeckung untergebracht ist. Die Antenne selbst kann aus einem elastisch unter Vorspannung stehenden Metallstreifen bestehen. In einer abgewandelten Ausführungsform kann die Antenne auch aus Plastik bestehen, welches elektrisch leitfähig ist oder mit integrierten Metalldrähten ausgestattet ist. Das Absorbermaterial kann den gesamten Raum unterhalb der Abdeckung ausfüllen, so dass die Antennenfläche an der Innenseite der Abdeckung anliegt und an der gegenüberliegenden Seite der dort befindliche Raum der Antenne durch das Absorbermaterial ausgefüllt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von dem gattungsbildenden Stand der Technik, eine verbesserte Antenneneinrichtung für mobile Fahrzeuge zu schaffen, die Vorteile bezüglich der Einbaubedingungen und bezüglich des Antennengewinns aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Antennenanordnung ist unter oder hinter einer Scheibe (in der Regel also innerhalb des Kraftfahrzeuges oder auch in einem sonstigen mobilen Fahrzeug, beispielsweise in einem Boot etc.) oder unterhalb einer Haube angebracht oder gehalten, also einer typischen auch als Radom bezeichneten, die Antenne schützenden Haube. Möglich ist aber auch eine Anordnung, bei der die Halte- oder Aufnahmeeinrichtung zumindest mittelbar über das Karosserieblech gehalten ist.

Um letztlich den Einbau zu vereinfachen und auch den zur Verfügung stehenden Bauraum zu optimieren bzw. zu minimieren und um schließlich auch den Antennengewinn zu verbessern schlägt nunmehr die Erfindung vor, dass zumindest eine Strahlereinrichtung vorgesehen ist, die an eine Scheibe oder eine Haube (also ein Radom) gepresst wird, bei welcher

– die Vorspannkräfte mittels einer zwischen der Trägereinrichtung und der Halteeinrichtung vorgesehenen Vorspanneinrichtung erzeugt werden, und
– die Vorspanneinrichtung aus Schaumgummi besteht.

Dadurch ist es möglich sicherzustellen, dass das zumindest eine Strahlerelement unmittelbar an der Innenseite einer Scheibe oder eines Radoms oder eines sonstigen, beispielsweise scheibenförmigen Dielektrikums anliegt und hiergegen mit zumindest geringer Vorspannkraft daran anliegend gehalten wird.

Bei herkömmlichen vergleichbaren Antenneneinrichtungen musste bereits aufgrund bestehender Toleranzdifferenz zumindest ein minimaler Abstand zwischen der Oberseite eines Strahlerelementes und der Unter- oder Innenseite einer Scheibe oder eines scheibenförmigen Radoms eingehalten werden. Dies hat bei vergleichbaren Antenneneinrichtungen zu einer Vergrößerung der Bauhöhe geführt. Derartige mechanische Toleranzen oder Toleranzabstände, die bei der Montage bisheriger unflexibler Antennen eingehalten werden mussten, entfallen also erfindungsgemäß.

Es wird erfindungsgemäß dadurch nicht nur die Einbautiefe der Antennenanordnung insgesamt geringer, sondern das zumindest eine Strahlerelement der Antenneneinrichtung rückt dadurch näher ans Radom, wodurch sich vor allem auch der Gewinn für Antennen zum Empfang von terrestrischen Signalen (bei denen beispielsweise ein horizontales Rundstrahldiagramm erwünscht ist) verbessert.

Mit der erfindungsgemäßem Ausgestaltung der Antenne ist es möglich zum einen für die spezifischen Einsatzzwecke durchaus komplexe Antennenstrukturen aufzubauen, in denen entsprechend designte, elektrisch leitfähige Flächen auf einer flexiblen Trägereinrichtung ausgebildet sind. Um aber die permanente Anlage der so gebildeten Antenne an der Innen- oder Unterseite einer Scheibe oder an der Un terseite einer entsprechenden Haube zu gewährleisten, ist nunmehr von der Antennenstruktur und der hierfür vorgesehenen Trägereinrichtung getrennt eine separate Vorspanneinrichtung vorgesehen, die wiederum so gewählt werden kann, dass genau die exakt gewünschten Vorspannkräfte aufgebracht werden. Die Verwendung eines Schaumgummis hat sich als besonders günstiges oder als besonders einfaches Mittel hierfür herausgestellt.

Als Strahlereinrichtung kommen alle geeigneten Strahlerelemente in Betracht. So kann die Antennenstruktur beispielsweise aus einer planaren Strahlereinrichtung bestehen, beispielsweise in Form eines Patchstrahlers, Schlitzstrahlers, einer sogenannten PIFA-Antenne (planar inverted F-Antenne) oder einer LIFA-Antenne (linear inverted F-Antenne), aber bei Bedarf auch in Form von planaren Helix-Antennen oder beispielsweise in Form von dipolförmigen Strahlerstrukturen. Einschränkungen auf die Verwendung einer bestimmten Strahlerstruktur oder eines bestimmten Strahlerelementes bestehen dabei nicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen:
1: eine schematische Schnittdarstellung durch eine Scheibe, beispielsweise in Form einer Heckscheibe, eines Kraftfahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung; und
2: eine schematische perspektivische Darstellung der verwendeten patchförmigen Strahlerelemente.
In 1 ist in schematischer Längsschnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung gezeigt. Dabei ist in 1 eine Scheibe oder Radom 1 wiedergegeben, üblicherweise eine Heckscheibe eines Kraftfahrzeuges, unterhalb der die erfindungsgemäße Antennenanordnung montiert ist. Genauso kann anstelle der erwähnten Heckescheibe jede beliebige Scheibe, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, in Betracht kommen. Eine Einschränkung auf eine Heckscheibe ist dabei nicht gegeben. Anstelle der Scheibe 1 kann die Antennenanordnung aber auch allgemein durch ein Radom abgedeckt sein.
Unterhalb der Scheibe 1 ist üblicherweise eine Halte- oder Aufnahmeeinrichtung 3 vorgesehen, die boxenförmig gestaltet sein kann. Diese Halte- und Aufnahmeeinrichtung 3 weist also üblicherweise einen Boden 3a, umlaufende Seitenwände 3b und in der Regel zumindest an einem zum Boden 3a gegenüberliegenden Öffnungsrand der boxenförmigen Halte- und Aufnahmeeinrichtung 2 einen Halteflansch 7 auf, worüber diese boxenförmige Halte- und Aufnahmeeinrichtungen beispielsweise durch Kleben an die Unterseite einer Scheibe oder eines Radoms 1 oder einer sonstigen dielektrischen Abdeckung befestigt werden. Die Halte- und Aufnahmeeinrichtung 3 kann aber z.B. auch eine durch Prägen ausgebildete Karosserievertiefung darstellen, die zur Scheibe oder Heckscheibe versetzt ausgebildet und durch ein separates scheibenförmiges Radom 1 geschützt und überdeckt ist. Von daher kann die Halte- und Aufnahmeeinrichtung 3 auch Teil des Karosseriebleches sein oder über weitere Halte- und Stützeinrichtungen mit dem Karosserieblech verbunden oder zumindest unmittelbar hieran abgestützt sein. Ein- oder Beschränkungen gibt es insoweit nicht.
Innerhalb des so gebildeten Aufnahmeraumes 9 ist innerhalb der Halte- und Aufnahmeeinrichtung 3 zumindest eine Strahlerstruktur, beispielsweise in Form eines Strahlerelementes oder einer Strahlereinrichtung 11 vorgesehen, vorzugsweise in Form einer Planarantenne wie beispielsweise in Form eines Patchstrahlers, Schlitzstrahlers, einer planaren inverted F-Antenne (PIFA), einer linearen inverted F-Antenne (LIFA) oder aber auch beispielsweise in Form einer planaren Helix-Antenne und dergleichen. Aber auch jedwede andere Strahlerstrukturen kommen in Betracht, wie beispielsweise Dipolstrahler etc. Einschränkungen sind insoweit nicht gegeben.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 ist dabei die Strahlereinrichtung 11 beispielsweise in Form einer geätzten Struktur auf einer flexiblen Trägereinrichtung 13 ausgebildet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem gegebenenfalls auch vergleichsweise dünnen, folien- oder filmartigen und nicht leitenden Material bestehen kann. Auf diesem flexiblen (und gegebenenfalls auch zumindest geringfügig elastischen) Trägermaterial ist dann die Strahlerstruktur oder die Strahlereinrichtung 11 als elektrisch leitfähige flexible Fläche ausgebildet, beispielsweise durch Auf kaschieren leitfähiger Antennenstrukturen oder durch Wegätzen entsprechender Bereiche aus einer leiteden Oberflächenstruktur.
Um die planare Strahlerstruktur 11 beispielsweise in Form eines planaren Strahlerelementes oder einer planaren Strahlereinrichtung 11a möglichst vollflächig in Kontakt mit der inneren Oberfläche 1a der Scheibe 1 zu halten, ist nunmehr zusätzlich noch eine Vorspanneinrichtung 17 vorgesehen, die beispielsweise elastisch sein kann, und die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem kubusförmigen elastischen Dielektrikum, beispielsweise in der Form eines komprimierbaren Schaumstoffes, bestehet.
Dieses elastische Vorspannelement 17 ist so dimensioniert, dass es sich in der Regel auf dem Boden 3a der Halte- und Aufnahmeeinrichtung 3 abstützt und dabei die Unterseite der Strahlereinrichtung 11 bzw. den zugehörigen flexiblen Antennenträger 13 zumindest leicht druckbeaufschlagt, so dass die flexible Strahlereinrichtung 11 möglichst vollflächig an der Oberfläche 1a der Scheibe 1 anliegt, also im gezeigten Ausführungsbeispiel auf der Unterseite 1a der Scheibe 1.
In 2 ist dabei in perspektivischer Ansicht die Antennenanordnung gemäß 1 wiedergegeben. Anstelle der erwähnten Vorspanneinrichtung 17, beispielsweise in Form eines elastischen Schaumstoffes 17a (der z.B. die Form eines Schaumstoffblockes aufweisen kann), kann auch jede andere geeignete Vorspann- und/oder Federeinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise in Formeiner Metallfedereinrichtung, Kunststofffedereinrichtung etc., die bevorzugt an gleicher Stelle vorgesehen ist und von der Unterseite her die flexible Strahlereinrichtung 11 bzw. den zugehörigen flexiblen Antennenträger 13 an die Scheibe 1 drücken, d.h. allgemein an ein Radom 1 drücken.
Eine so gebildete Antenneneinrichtung mit einer entsprechenden Strahlereinrichtung 11 muss dann lediglich noch mit entsprechenden Anschlussleitungen 21 versehen sein, wobei beispielsweise bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 an der einen Seite zwei versetzt liegende Anschlussleitungen 21' vorgesehen sind, die beispielsweise eine Verbindung zu einem Masseanschluss herstellen, wohingegen auf der gegenüberliegenden Seite eine Anschlussleitung 21'' vorgesehen ist, die beispielsweise eine Antennen- oder Speiseleitung darstellt. Die so gebildeten Anschlussleitungen führen dann im Bereich des Bodens 3a der Halte- und Aufnahmeeinrichtung 3 zu entsprechenden Anschlüssen oder Anschlussstellen 25, worüber eine Verbindung zu einem Empfangsgerät, beispielsweise einem Mobilfunk- oder Radioempfangsgerät vorgesehen sein kann. Ebenso kann an dieser Stelle bereits eine Leiterplatine gegebenenfalls mit weiteren elektrischen Bauteilen im Aufnahme- und Halteraum 3 angeordnet sein.
Diese erwähnten elektrischen Anschlussleitungen 21 müssen nicht als separate Anschlussleitungen ausgebildet sein. Möglich ist auch, dass diese Anschlussleitungen 21, 21', 21'' auf verlängerten Abschnitten 13a ausgebildet sind, die Teil des flexiblen Antennenträgers 13 sind. Mit anderen Worten können also die zum flexiblen Antennenträger 13 gehörenden verlängerten flexiblen Abschnitte 13a von der Ebene der Strahlerstruktur 11 an der elastischen Vorspanneinrichtung 17 seitlich vorbei in den Bereich des Bodens 3a der Halte- und Aufnahmeeinrichtung 3 heruntergeführt sein, so dass die auf diesen flexiblen Abschnitten 13a ausgebildeten Anschlussleitungen 21 zu den erwähnten Anschlussstellen 25 geführt und dort elektrisch kontaktiert werden. Anstelle der in 2 gezeigten beiden in Seitenrichtung versetzt zueinander liegenden Abschnitten 13a (auf denen die Anschlussleitung 21 verlaufend ausgebildet sind) kann auf jeder der beiden Seiten auch ein einziger verlängerter Abschnitt 13a vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer durchgängigen Folie, auf welcher dann nebeneinander liegend die Anschlussleitungen 21 ausgebildet sind.

Claims

Antenneneinrichtung für Kraftfahrzeuge, mit folgenden Merkmalen: – mit einer Halteeinrichtung (3) zum Halten und/oder Aufnehmen einer Strahlereinrichtung (11), – die Halteeinrichtung (3) ist unterhalb einer Scheibe oder Haube (1) angeordnet, – die Strahlereinrichtung (11) ist zumindest durch die Halteeinrichtung (3) gehalten und abgestützt, – mit einer Trägereinrichtung (13), – die Strahlereinrichtung (11) und die Trägereinrichtung (13) sind flexibel gestaltet, – die Strahlereinrichtung (11) ist auf der der Scheibe oder der Haube (1) zugewandt liegenden Seite auf der Trägereinrichtung (13) angeordnet oder ausgebildet, – auf die Strahlereinrichtung (11) wirken Vorspannkräfte, worüber die Strahlereinrichtung (11) an der Unter- oder Innenseite der Scheibe oder Haube (1) anliegt oder hieran angedrückt gehalten ist. gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale: – die Vorspannkräfte werden mittels einer zwischen der Trägereinrichtung (13) und der Halteeinrichtung (3) vorgesehenen Vorspanneinrichtung (17) erzeugt, und – die Vorspanneinrichtung (17) besteht aus Schaumgummi.
Antenneneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlereinrichtung oder Strahlerstruktur (11) aus einem planaren Strahler besteht.
Antenneneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinrichtung (13) elastisch federnde Füße umfasst.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlereinrichtung oder -struktur (11) elastische oder elastisch federnde Füße (13a) umfasst.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlereinrichtung aus einem Metallteil mit metallischen Füßen (13a) besteht.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinrichtung (13) aus einem flexiblen Kunststofffilm oder Leiterband oder Platine besteht.