DE102005055345A1

DE102005055345A1 - Multiband-Rundstrahler

Info

Publication number: DE102005055345A1
Application number: DE102005055345A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schano
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2007-05-24
Also published as: US8004465B2; EP1955406A1; EP1955406B1; WO2007057300A1; CN101313436A; US20090303131A1; JP2009516971A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Multiband-Rundstrahler (1), der eine Massefläche (2) und ein parallel zur Massefläche (2) angeordnetes Antennenelement (3) umfasst, wobei das Antennenelement (3) einen ersten Flächenstrahler (4), der flächig ausgebildet ist und sich parallel zur Massefläche (2) erstreckt, einen zweiten Flächenstrahler (5), der den ersten Flächenstrahler (4) mit einem Abstand umgibt, und mindestens zwei Verbindungselemente (7) aufweist, um den ersten und den zweiten Flächenstrahler (4, 5) miteinander zu verbinden.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Multiband-Rundstrahler, insbesondere zum Einbau in eine Fahrzeugkarosserie.

Moderne Kraftfahrzeuge werden zunehmend mit Rundfunk und Kommunikationsdiensten ausgestattet, die geeignete Antennenstrukturen zum Senden und Empfangen von Funksignalen benötigen. Die Antennenstrukturen sollten dabei möglichst nicht von der Karosserie des Fahrzeuges hervorstehen, da sie das Design der Fahrzeughülle stören könnten. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, Antennenstrukturen in die Karosserie so einzubauen, dass sie nicht über die Fahrzeughülle hinausragen. Dies ist bereits für Empfangssysteme wie z.B. Radio- oder TV-Empfang bekannt, die teilweise mehrere Antennen verwenden, um einen gewünschten Rundum-Empfang zu erhalten. Weiterhin werden Verstärker eingesetzt, um die Verluste durch die Fehlanpassung an übliche Antennenkabel gering zu halten oder gar auszugleichen.

Beispielsweise für Mobilfunksysteme ist der Einsatz eines Verstärkers zur Impedanzanpassung in der Regel jedoch zu teuer, weswegen die Antennenstrukturen bislang mit geeigneten Impedanzen vorgesehen wurden, die jedoch aus Platzgründen über die Fahrzeughülle hinausragend angeordnet werden mussten.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Multiband-Rundstrahler für die Verwendung für Mobilfunksysteme zur Verfügung zu stellen, dessen Impedanz angepasst werden kann und der eine geringe Bauhöhe aufweist, so dass dieser in der Fahrzeughülle angeordnet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch den Multiband-Rundstrahler nach Anspruch 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist ein Multiband-Rundstrahler mit einer Massefläche und mit einer parallel zur Massefläche angeordnetem Antennenelement vorgesehen. Das Antennenelement weist einen ersten Flächenstrahler auf, der flächig ausgebildet ist und sich parallel zur Massefläche erstreckt und einen zweiten Flächenstrahler, der den ersten Flächenstrahler mit einem Abstand umgibt. Ferner umfasst das Antennenelement mindestens zwei Verbindungselemente, die den ersten und den zweiten Flächenstrahler miteinander verbinden.

Auf diese Weise kann ein Multiband-Rundstrahler geschaffen werden, der eine geringe Bauhöhe aufweist und sich somit zum Einbau in eine Fahrzeughülle eignet, ohne von dieser abzustehen.

Vorzugsweise sind der erste und der zweite Flächenstrahler koplanar zueinander ausgebildet.

Die Verbindungselemente können im Wesentlichen an gegenüberliegenden Rändern des ersten Flächenstrahlers angeordnet sein, um eine geeignete Stromverteilung in den Flächenstrahlern zu erhalten.

Der erste Flächenstrahler ist vorzugsweise rechteckig ausgebildet und der zweite Flächenstrahler weist eine rechteckige Umrandung auf, wobei der zweite Flächenstrahler den Rand des ersten Flächenstrahlers mit einem Abstand umgibt, so dass der zweite Flächenstrahler als um den ersten Flächenstrahler umlaufendes Band ausgebildet sein kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann ein dritter Flächenstrahler vorgesehen sein, der den zweiten Flächenstrahler mit einem weiteren Abstand umgibt und insbesondere rechteckig und koplanar zu dem ersten und dem zweiten Flächenstrahler ausgebildet ist, wobei die Verbindungselemente jeweils den ersten, zweiten und dritten Flächenstrahler miteinander verbinden.

Insbesondere kann mindestens eines der Verbindungselemente ein elektronisches Bauelement aufweisen, um die Impedanzen des Multiband-Rundstrahlers exakt einstellen zu können.

Weiterhin kann der Rundstrahler eine Masseanschlussstruktur zum Verbinden der Massefläche mit dem Antennenelement und eine Speiseanschlussstruktur aufweisen, um das Antennenelement mit einem Sendesignal zu speisen.

Vorzugsweise ist die Masseanschlussstruktur flächig, insbesondere rechteckförmig oder trapezförmig ausgebildet und kontaktiert den ersten Flächenstrahler mit einer Kante entlang einem Masseanschlussbereich auf dem ersten Flächenstrahler. Der Masseanschlussbereich verläuft im wesentlichen parallel zur Kante des ersten Flächenstrahlers, an der sich eines der Verbindungselemente anschließt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Speiseanschlussstruktur flächig, insbesondere kreisabschnittförmig, insbesondere halbkreisförmig oder ellipsenabschnittförmig, insbesondere halbelliptisch ausgebildet sein. Die Speiseanschlussstruktur kontaktiert den ersten Flächenstrahler mit seiner geraden Kante entlang einem Speiseanschlussbereich auf dem ersten Flächenstrahler, wobei der Speiseanschlussbereich im Wesentlichen parallel zu einer Kante des ersten Flächenstrahlers verläuft, an der sich ein weiteres der Verbindungselemente anschließt.

Vorzugsweise erstrecken sich mindestens einer des Speiseanschlussbereichs und des Masseanschlussbereichs innerhalb einer durch Kontaktstellen der Verbindungselemente mit dem ersten Flächenstrahler aufgespannten Ebene.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend ausführlicher anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf den Multiband-Rundstrahler gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Schnittansicht durch den Multiband-Rundstrahler der 1 entlang der Schnittlinie A-A;
3 eine Schnittansicht durch den Multiband-Rundstrahler der 1 entlang der Schnittlinie B-B; und
4 eine Schnittansicht durch den Multiband-Rundstrahler der 1 entlang der Schnittlinie C-C.
In 1 ist eine Draufsicht auf einen Multiband-Rundstrahler 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Multiband-Rundstrahler 1 weist eine Massefläche 2 auf, die eine leitfähige, insbesondere metallische Oberfläche aufweist. Mit einem bestimmten ersten Abstand über der Oberfläche der Massefläche 2 ist im Wesentlichen planparallel ein flächiges Antennenelement 3 angeordnet, das ebenfalls aus einem leitfähigen Material gefertigt ist bzw. eine leitfähige Oberfläche aufweist. Insbesondere kann das Antennenelement 3 als Stanzteil gefertigt werden.
Das flächige Antennenelement 3 weist einen ersten Flächenstrahler 4 auf, der eine im Wesentlichen viereckige, vorzugsweise rechteckige Form hat. Der erste Flächenstrahler 4 wird von einem zweiten Flächenstrahler 5 umgeben, dessen Außenkanten ebenfalls ein Rechteck bilden. Der zweite Flächenstrahler 5 umgibt den ersten Flächenstrahler vorzugsweise mit einem vorgegebenen zweiten Abstand, so dass zwischen dem ersten Flächenstrahler 4 und dem zweiten Flächenstrahler 5 ein Schlitz 6 gebildet wird. Der erste Flächenstrahler 4 und der zweite Flächenstrahler 5 stehen über Verbindungselemente 7 miteinander in Verbindung, wobei die Verbindungselemente an gegenüberliegenden Kanten des ersten Flächenstrahlers 4 angeordnet sind und somit eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Flächenstrahler 4 und dem zweiten Flächenstrahler 5 bilden.
Der erste und der zweite Flächenstrahler 4, 5 weisen jeweils unterschiedliche Impedanzen auf, und sind somit für verschiedene Sendefrequenzen optimiert. Die Abmessungen des ersten und des zweiten Flächenstrahlers, der zweite Abstand zwischen dem ersten und zweiten Flächenstrahler, die Größe der Verbindungselemente 7 sind aufeinander abgestimmt, um die Impedanz des jeweiligen Flächenstrahlers 4, 5 einzustellen.
Der erste Flächenstrahler 4 weist einen Masseanschlussbereich 8 auf, um dem Antennenelement 3 ein Massepotenzial zur Verfügung zu stellen, und einen Speiseanschlussbereich 9, um das Sendesignal bzw. die Sendesignale dem Antennenelement 3 zur Verfügung zu stellen. Um das Massepotenzial an das Antennenelement 3 anzulegen, ist ein Masseverbindungselement 10 (siehe 2) vorgesehen, das zwischen dem Antennenelement 3 und der Massefläche 2 angeordnet ist. Das Masseverbindungselement 10 dient als Abstandselement zwischen der Massefläche 2 und dem Antennenelement 3 und ist flächig und als Steg ausgebildet, der mit der Massefläche 2 und dem Masseanschlussbereich 8 des Antennenelementes 3 verbunden ist. Das Masseverbindungselement 10 ist viereckig, insbesondere rechteckig oder trapezförmig ausgebildet. Der Masseanschlussbereich 8 ist im Wesentlichen länglich ausgebildet, so dass eine Kante des Masseverbindungselementes 10 an diesem anliegt. Eine trapezförmige Ausgestaltung des Masseverbindungselementes 10 ist beispielsweise in 3 gezeigt, das eine Schnittansicht durch den Multiband-Rundstrahler der 1 entlang der Schnittlinie B-B zeigt.
An dem Speiseanschlussbereich 9 ist ein Speiseverbindungselement 11 angeordnet, das von dem Antennenelement 3 insbesondere rechtwinklig in Richtung der Massefläche 2 absteht, so dass das Speiseverbindungselement 11 zwischen dem Antennenelement 3 und der Massefläche 2 angeordnet ist. Das Speiseverbindungselement 11 ist vorzugsweise kreis- oder ellipsenabschnittförmig, insbesondere halbkreisförmig oder halbellipsenförmig ausgebildet und liegt mit seiner geraden Kante an dem Speiseanschlussbereich 9 des Antennenelementes 3 an. Das Speiseverbindungselement 11 kontaktiert jedoch nicht die Massefläche 2, sondern weist an der gekrümmten Kante, vorzugsweise an seinem der Massefläche 2 zugewandten Ende eine Kontaktstelle 12 auf, über die das Sendesignal dem Antennenelement 3 zugeführt wird. Die halbkreisförmige bzw. halbellipsenförmige Ausgestaltung des Speiseverbindungselementes 11 ermöglicht eine angepasste Stromverteilung in dem Antennenelement 3. Eine Kontaktierung des Multiband-Rundstrahlers 1 erfolgt beispielsweise durch Anschließen eines nicht gezeigten Koaxialkabels im Bereich des Speiseverbindungselementes 11, so dass der Innenleiter des Koaxialkabels mit der Kontaktstelle 12 und der Außenleiter mit der Massefläche 2 verbunden wird.
Der erste und der zweite Flächenstrahler 4, 5 können einen quadratischen oder rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der erste Flächenstrahler 4 im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet, wobei an dessen kürzeren Kanten die Verbindungselemente 7 angeordnet sind. Die Verbindungselemente 7 sind vorzugsweise in Form eines Steges ausgebildet, dessen Kontaktlänge mit dem ersten Flächenstrahler 4 kleiner ist als die Gesamtlänge der kleineren Kante des rechteckigen ersten Flächenstrahlers 4. Die Verbindungselemente 7 sind weiterhin so mit dem ersten Flächenstrahler 4 verbunden, dass diese bezüglich einer Symmetrielinie entlang einer Mittellinie symmetrisch sind. Entlang dieser Symmetrielinie ist vorzugsweise auch der zweite Flächenstrahler 5 symmetrisch angeordnet. Vorzugsweise sind der erste Flächenstrahler 4, die Verbindungselemente 7 und der zweite Flächenstrahler 5 integriert, z.B. aus einem Stantzteil, gefertigt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Flächenstrahler 4, 5 separat voneinander ausgebildet sind, und wobei die Verbindungselemente 7 in Form von elektronischen Bauelementen, z.B. in Form eines Widerstandes, einer Induktivität und/oder einer Kapazität ausgebildet sind, um die notwendige Impedanz des Antennenelementes 3 einzustellen.
Der Masseanschlussbereich 8 und der Speiseanschlussbereich 9 sind in dem ersten Flächenstrahler 4 angeordnet und verlaufen im Wesentlichen parallel zur Längsausdehnung der Verbindungselemente 7. Die Position des Masseanschlussbereichs 8 und des Speiseanschlussbereichs 9 sind vorzugsweise in der Nähe der jeweils kürzeren Kante des ersten Flächenstrahlers 4 angeordnet, vorzugsweise mit einem Abstand von der kürzeren Kante der zwischen 0 bis 20% der Länge der größeren Kante des ersten Flächenstrahlers 4. Somit ist der Masseanschlussbereich 8 nahe einer ersten kürzeren Kante des ersten Flächenstrahlers 4 im Bereich eines ersten der Verbindungselemente 7 und der Speiseanschlussbereich 9 nahe einer zweiten kürzeren Kante des ersten Flächenstrahlers 4 im Bereich eines zweiten der Verbindungselemente angeordnet.
Die Anschlussbereiche 8, 9 verlaufen im Wesentlichen in ihrer Längsausdehnung parallel zur jeweiligen kürzeren Kante des ersten Flächenstrahlers 4 und innerhalb einer Fläche, die durch die Enden einer Kontaktlinie zwischen einem jeweiligen der Verbindungselemente 7 und dem ersten Flächenstrahler 4 gebildet ist. Im Wesentlichen erfolgt die elektrische Verbindung der beiden Flächenstrahler 4, 5 über zwei stegförmige Verbindungselemente 7, deren gemeinsame Symmetrielinie mit der Symmetrielinie des Masseanschlussbereichs und des Speiseanschlussbereichs eine gemeinsame Ebene bilden.
Um mehr als zwei bevorzugte Sendefrequenzen einstellen zu können, können neben dem ersten und zweiten Flächenstrahler 4, 5 auch weitere Flächenstrahler vorgesehen sein, die sich koplanar und flächig um den Außenrand des zweiten Flächenstrahlers mit einem bestimmten weiteren Abstand erstrecken, wobei die Verbindungselemente 7 den ersten und zweiten Flächenstrahler 4, 5 sowie alle weiteren Flächenstrahler miteinander verbinden.

Claims

Multiband-Rundstrahler (1) umfassend: – eine Massefläche (2); – ein parallel zur Massefläche (2) angeordnetes Antennenelement (3); wobei das Antennenelement (3) einen ersten Flächenstrahler (4), der flächig ausgebildet ist und sich parallel zur Massefläche (2) erstreckt, einen zweiten Flächenstrahler (5), der den ersten Flächenstrahler (4) mit einem Abstand umgibt, und mindestens zwei Verbindungselemente (7) aufweist, um den ersten und den zweiten Flächenstrahler (4, 5) miteinander zu verbinden.
Rundstrahler (1) nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Flächenstrahler (4, 5) koplanar zueinander ausgebildet sind.
Rundstrahler (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindungselemente (7) im wesentlichen an gegenüberliegenden Rändern des ersten Flächenstrahlers (4) angeordnet sind.
Rundstrahler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Flächenstrahler (4) rechteckig ausgebildet ist und der zweite Flächenstrahler (5) eine rechteckige Umrandung aufweist.
Rundstrahler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein dritter Flächenstrahler vorgesehen ist, der den zweiten Flächenstrahler mit einem weiteren Abstand umgibt und insbesondere rechteckig und koplanar zu dem ersten und dem zweiten Flächenstrahler ausgebildet ist, wobei die Verbindungselemente den ersten, zweiten und dritten Flächenstrahler miteinander verbinden.
Rundstrahler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens eines der Verbindungselemente (7) ein elektronisches Bauelement aufweist.
Rundstrahler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der weiterhin umfasst: – eine Masseanschlussstruktur (10), um die Massefläche mit dem Antennenelement (3) zu verbinden; und – eine Speiseanschlussstruktur (11), um das Antennenelement (3) mit einem Sendesignal zu speisen.
Rundstrahler (1) nach Anspruch 7, wobei die Masseanschlussstruktur flächig, insbesondere rechteckförmig oder trapezförmig ausgebildet ist und den ersten Flächenstrahler (4) mit einer Kante entlang einem Masseanschlussbereich (10) auf dem ersten Flächenstrahler (4) kontaktiert, wobei der Masseanschlussbereich im wesentlichen parallel zu der Kante des ersten Flächenstrahlers verläuft, an der sich eines der Verbindungselemente anschließt.
Rundstrahler (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Speiseanschlussstruktur (11) flächig, insbesondere kreisabschnittförmig, insbesondere halbkreisförmig oder ellipsenabschnittförmig, insbesondere halbelliptisch, ausgebildet ist und den ersten Flächenstrahler (4) mit einer geraden Kante entlang einem Speiseanschlussbereich (9) auf dem ersten Flächenstrahler kontaktiert, wobei der Speiseanschlussbereich (9) im wesentlichen parallel zu der Kante des ersten Flächenstrahlers (4) verläuft, an der sich ein weiteres der Verbindungselemente anschließt.
Rundstrahler (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei mindestens einer des Speiseanschlussbereichs (9) und des Masseanschlussbereichs (10) sich innerhalb einer durch Kontaktstellen der Verbindungselemente (7) mit dem ersten Flächenstrahler (4) aufgespannten Ebene erstrecken.