DE102005038196A1

DE102005038196A1 - Flachbauende Mobilfunkantenne für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102005038196A1
Application number: DE102005038196A
Authority: DE
Inventors: Jörg Alber; Ying Zhang
Original assignee: Hirschmann Car Communication GmbH
Current assignee: Hirschmann Car Communication GmbH
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2007-02-22
Also published as: EP1753081A1

Abstract

Mobilfunkantenne für ein Fahrzeug zum Empfangen und/oder Senden hochfrequenter Signale bestimmter Dienste mit einem flächig gestalteten Masseelement (1) und zumindest einem planparellel darüber angeordneten Antennenelement (2a), wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass das Antennenelement (2a) oval oder halbovalförmig ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine flachbauende Mobilfunkantenne gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1.

Mobilfunkantennen zum Empfangen und/oder Senden hochfrequenter Signale bestimmter Dienste für Fahrzeuge sind bekannt. Eine von der Anmelderin hergestellte Dachantenne weist eine Grundplatte auf, die im Gußverfahren hergestellt wird. Diese Grundplatte nimmt einen oder mehrere Strahler zum Senden und/oder Empfangen hochfrequenter Signale auf und wird über einen nach unten gerichteten Gewindezapfen in eine Öffnung des Fahrzeugdaches gesteckt und dort festgeschraubt. Zum Schutz der Strahler und auch aus aerodynamischen Gründen ist eine Schutzhaube aus Kunststoff vorgesehen, die sich über die Strahler erstreckt. Dabei ist es aus optischen und aerodynamischen Gründen von Nachteil, dass diese Kunststoffhaube mehrere Zentimeter in die Höhe gerichtet ist. Dies ist teilweise auch deshalb erforderlich, damit die Strahler, die zum Senden und/oder Empfangen der hochfrequenten Signale eine bestimmte räumliche Ausdehnung aufweisen müssen, überhaupt unter die Abdeckhaube passen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mobilfunkantenne für ein Fahrzeug zum Empfangen und/oder Senden hochfrequenter Signale bereitzustellen, die die bisher erzielten Sende- und/oder Empfangseigenschaften zumindest beibehält oder dahingehend verbessert ist, bei gleichzeitig besonders flacher Bauweise, insbesondere bei einer Höhe von ≤ 20 mm.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

In erfindungsgemäßer Weise ist das zumindest eine Antennenelement zum Empfangen und/oder Senden hochfrequenter Signale oval oder halb ovalförmig ausgebildet. Das ovale Antennenelement erstreckt sich vorzugsweise über die nahezu gesamte Grundfläche der Mobilfunkantenne, während das halbovalförmige Antennenelement sich etwa über eine Hälfte der Grundfläche der Mobilfunkantenne erstreckt. Diese Form hat, wie sich überraschend herausgestellt hat, den Vorteil, dass damit Signale von einigen hundert Megahertz oder wenigen Gigahertz problemlos gesendet und/oder empfangen werden können, während das planparallel zu einer Grundfläche der Mobilfunkantenne angeordnete ovale oder halbovalförmige Antennenelement eine besonders flach bauende Mobilfunkantenne ergibt. Zu diesem Zweck ist das zumindest eine Antennenelement in einem bestimmten Abstand planparallel zu dem Masseelement der Mobilfunkantenne angeordnet.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in dem ersten Antennenelement ein weiteres, ebenfalls ovales oder halbovalförmiges Antennenelement in der gleichen Ebene angeordnet, wobei zwischen den beiden Antennenelementen ein Schlitz vorhanden ist. Aufgrund der unterschiedlichen flächigen Erstreckung und Formgebung der beiden Antennenelemente ist es unter Beibehaltung der flachen Bauweise der Mobilfunkantenne möglich, hochfrequente Signale in unterschiedlichen Frequenzbereichen zu senden und/oder zu empfangen. So ist das erste Antennenelement, das um das weitere Antennenelement herum angeordnet ist, zum Beispiel für den Empfang von hochfrequenten Signalen im Bereich um 900 Megahertz ausgebildet. Damit können beispielsweise Mobilfunkdienste wie AMPS oder GSM 900 empfangen werden. Das innerhalb des ersten Antennenelementes angeordnete weitere Antennenelement ist so gestaltet, dass es beispielsweise für hochfrequente Signale im Frequenzbereich um 1800 bis 2200 Megahertz geeignet ist. Damit lassen sich Mobilfunkdienste, wie GSM 1800, PCS 1900 und UMTS empfangen. Die vorstehende Aufzählung ist nur beispielhaft und nicht abschließend.

Insgesamt bieten die beiden ovalen oder halbovalen Antennenelemente, die ineinander verschachtelt und in der gleichen Ebene planparallel (koplanar) zu der Massefläche (Masseelement) der Mobilfunkantenne angeordnet sind, den Vorteil, dass die hochfrequenten Signale verschiedener Dienste gesendet und/oder empfangen werden können bei gleichzeitig flacher Bauweise (vorzugsweise eine Höhe ≤ 20 mm) gegeben ist.

Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Mobilfunkantenne sind in den Unteransprüchen angegeben, im Folgenden beschrieben und anhand der Figur erläutert.
Die Figur zeigt als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Mobilfunkantenne für die Anwendung in oder an Fahrzeugen ein Masseelement 1, das eine Grundplatte bildet. In bevorzugter Weise ist das Masseelement 1 als Leiterplatte mit darauf angeordneten elektrisch leitfähigen Bereichen ausgebildet. Diese elektrisch leitfähigen Bereiche bilden als flächige Bereiche eine Abschirmung oder in Form von Leiterbahnen eine Zufuhr bzw. Ableitung der zu sendenden bzw. empfangenden hochfrequenten Signale. So ist bei einem Ausführungsbeispiel an dem als Leiterplatte ausgebildeten Masseelement 1 ein Kabel angeschlossen, mit dem die Mobilfunkantenne an einem nachgeschalteten elektronischen Gerät (zum Beispiel Verstärker, Empfänger, Sender oder dergleichen) angeschlossen ist. Die gesamte Mobilfunkantenne befindet sich in einem Gehäuse, vorzugsweise einem Kunststoffgehäuse, und weist an der Stelle, an der das Kabel durch das Gehäuse geführt ist, eine Abdichtung auf.
Planparallel (koplanar) zu der flächig gestalteten Grundplatte (Masseelement 1) sind zwei Antennenelemente 2a, 2b, angeordnet, die bei diesem Ausführungsbeispiel ineinander verschachtelt und halbovalförmig ausgebildet sind. Zwischen diesen beiden Antennenelementen 2a, 2b ist ein Schlitz vorhanden, der ebenfalls oval oder in diesem Fall halbovalförmig verläuft. Im Ausführungsbeispiel gemäß der Figur ändert der Schlitz in seinem Verlauf die Breite, während es auch denkbar ist, dass der Schlitz in seinem Verlauf eine gleichbleibende Breite aufweist. Dadurch lassen sich mittels geeigneter Abstimmung die bestmöglichen Sende- und/oder Empfangseigenschaften der Antenne erzielen.
In einem abgewinkelten Endbereich der beiden Antennenelemente 2a, 2b, ist ein Speisepunkt 3 und ein Masseanschluss 4 vorgesehen. Zu dem Speisepunkt 3 führt eine nicht dargestellte Leiterbahn der als Leiterplatte ausgebildeten Masseelementes 1, während der Masseanschluss 4 mit einem flächig gestalteten elektrisch leitfähigen Bereich des Masseelementes 1 verbunden ist.
Die beiden Antennenelemente 2a, 2b, sind separate Bauteile oder einstückig hergestellt, wobei es insbesondere im Fall der einstückigen Bauweise von Vorteil ist, die beiden Antennenelemente 2a, 2b, als Blechteil auszubilden und vorzugsweise mittels eines Stanzbiegeverfahrens herzustellen. Ein solches Blechteil hat den Vorteil, dass es hervorragende elektrische Eigenschaften zum Senden und/oder Empfangen hochfrequenter Signale aufweist, während die gewünschte Formgebung schnell, einfach und kostengünstig mittels des Stanzbiegeverfahrens erzielt werden kann. Außerdem hat ein solches Blechteil den Vorteil, dass es sich im Bereich des Speisepunktes 3 bzw. des Masseanschlusses 4 mit den zugehörigen elektrisch leitfähigen Bereichen des Masseelementes 1 leicht elektrisch verbinden, insbesondere verlöten läßt. Alternativ zu einer Ausgestaltung der Antennenelemente 2a, 2b als Blechteil kommen auch hier Leiterplatten mit flächigen, elektrisch leitfähigen Bereichen in Betracht.
Nach Herstellung des „Innenlebens" der Mobilfunkantenne, wie es in der Figur dargestellt ist, wird das Kabel angebracht und diese Einheit in ein Gehäuse eingesetzt und das Gehäuse verschlossen. Danach steht die fertige Mobilfunkantenne für den Einsatz in einem Fahrzeug oder für die Anbringung an einem Fahrzeug zur Verfügung. Die flächige Erstreckung des Masseelementes 1 entspricht weitestgehend den Antennenelementen 2a, 2b, wobei es denkbar ist, auch mehr als zwei Antennenelemente einzusetzen. Insbesondere kommt auch noch der Einsatz eines GPS-Empfangsmoduls in Betracht, das als fertige Einheit auf dem Masseelement 1 angeordnet werden kann. In diesem Fall bietet es sich an, die freie Fläche des Masseelementes 1 gemäß der Figur für die Anbringung des GPS-Empfangsmoduls zu nutzen. Insbesondere in diesem Fall ist die halbovale Form der Antennenelement 2a, 2b von besonderem Vorteil, da diese in einem ausreichenden Abstand zu dem GPS-Empfangsmodul angeordnet werden können, um gegenseitige Beeinflussungen in Form von Störstrahlungen zu reduzieren oder zu vermeiden.
Es ist weiterhin denkbar, die Grundplatte auch aus einem Druckguß herzustellen. Ebenso ist es denkbar, dass anstelle eines Kunststoffgehäuses, insbesondere anstelle dessen Unterteil, mit dem die Antenne an dem Fahrzeugbauteil befestigbar ist, ein Teil des Gehäuses aus einer Grundplatte aus einem Druckguß (zum Beispiel Messing) oder in einem Stanzbiegeverfahren hergestellt wird. Dann ist diese Grundplatte planparallel (koplanar) zu dem Masseelement, insbesondere der Leiterplatte, angeordnet. Die Befestigung erfolgt dann zum Beispiel über eine Schraubverbindung (insbesondere mittels eines Gewindezapfens an der Grundplatte) oder eine Klebeverbindung (insbesondere eine zweiseitige Klebefolie zwischen der Unterseite des Gehäuses der Antenne und der Oberfläche des Fahrzeugbauteils.

1: Masseelement
2a: Antennenelement
2b: Antennenelement
3: Speisepunkt
4: Masseanschluß

Claims

Mobilfunkantenne für ein Fahrzeug zum Empfangen und/oder Senden hochfrequenter Signale bestimmter Dienste mit einem flächig gestalteten Masseelement (1) und zumindest einem planparallel darüber angeordneten Antennenelement (2a) dadurch gekennzeichnet, dass das Antennenelement (2a) oval oder halbovalförmig ausgebildet ist.
Mobilfunkantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Antennenelement (2a) ein weiteres, ebenfalls ovales oder halbovalförmiges Antennenelement (2b) in der gleichen Ebene angeordnet ist, wobei zwischen den beiden Antennenelementen (2a, 2b) ein Schlitz vorhanden ist.
Mobilfunkantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz oval oder halbovalförmig verläuft.
Mobilfunkantenne nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Schlitzes in seinem Verlauf gleich bleibt oder sich ändert.
Mobilfunkantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Antennenelement (2a), insbesondere beide Antennenelemente (2a, 2b), über einen Speisepunkt (3) und einem Masseanschluss (4) mit dem Masseelement (1) verbunden sind.
Mobilfunkantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Masseelement (1) als Leiterplatte mit darauf angeordneten elektrisch leitfähigen Bereiche ausgebildet ist.
Mobilfunkantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenelemente (2a, 2b) als Blechteil ausgebildet und vorzugsweise mittels eines Stanzbiegeverfahrens herstellbar sind.
Mobilfunkantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilfunkantenne ein Gehäuse aus Kunststoff aufweist, wobei die Innenkontur des Gehäuses dem Masseelement (1) und dem zumindest einen Antennenelement (2a) angepaßt ist.
Mobilfunkantenne nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Schlitzes ein Dielektrikum zur Verbesserung der Antenneneigenschaften vorhanden ist.