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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung mit der
Nummer 60/163,385, die am 25. März
2009 eingereicht wurde und durch Bezugnahme hier aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Diese
Offenbarung betrifft eine drahtlose Kurzstrecken-Kommunikation in
Fahrzeugen.
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HINTERGRUND
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Die
Aussagen in diesem Abschnitt stellen nur Hintergrundinformation
mit Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und bilden möglicherweise nicht
den Stand der Technik.
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Steuerungsmodule
an Bord eines Bodenfahrzeugs können
den Betrieb des Fahrzeugs steuern, einschließlich beispielsweise von Motor-,
Getriebe-, Leistungsverwaltungs-, Fahrwerk-, Brems-, Lenkungs- und
anderen Systemen. Außerdem
kann eine Vielzahl von Informations- und Unterhaltungsdiensten (Infotainment-Diensten)
verfügbar
sein, die zum Beispiel ein AM/FM-Radio, tragbare Musikabspielgeräte, Mobiltelefone,
eine GPS-Navigation,
ein Satellitenradio, einen ferngesteuerten schlüssellosen Zugang und ein ferngesteuertes
Starten des Fahrzeugs umfassen. Steue rungsmodule sind vorzugsweise räumlich in
der Nähe
des Funktionsgebiets angeordnet, das sie steuern, um die Länge von
Kabelbäumen zu
Erfassungseinrichtungen und Stellgliedern zu minimieren. Folglich
ist ein Motorsteuerungsmodul vorzugsweise in oder nahe bei einem
Motorraum platziert und Infotainment-Module sind in einer Fahrgastzelle
platziert. Die Verwendung von Raum im Fahrzeug wird jedoch problematischer,
da zu einer bereits begrenzten Einbauumgebung Merkmale hinzugefügt werden.
Die Verlegung und die Verfügbarkeit
von Kabelbäumen
kann ebenfalls die Positionierung von Steuerungsmodulen an einigen
Stellen des Fahrzeugs begrenzen, die andernfalls akzeptabel sein können.
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Es
kann sein, dass ein Steuerungsmodul mit einem oder mehreren anderen
Steuerungsmodulen in einem Fahrzeug kommunizieren muss. Bekannte Kommunikationsverfahren
umfassen ein drahtgebundenes lokales Netzwerk, das einen gemeinsam genutzten
Kommunikationsbus aufweist. Auch eine drahtlose Kommunikation ist
möglich.
Zudem können tragbare
drahtlose Einrichtungen und andere Anwendungen mit einem fahrzeugeigenen
Steuerungsmodul und den Einrichtungen der Benutzerschnittstelle des
Fahrzeugs gekoppelt werden. Zum Beispiel können mit einem drahtlosen Kommunikationssystem ausgestattete
Mobiltelefone die Lautsprecher eines Fahrzeugs und ein Mikrofon
verwenden, um ein Freisprechen zu ermöglichen. Eine tragbare Musikabspieleinrichtung
kann ein eingebettetes akustisches/visuelles System verwenden, um
Musik und andere Audio- und/oder Videodateien abzuspielen.
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Drahtlose
Kommunikationsprotokolle zur Kommunikation zwischen Steuerungsmoduleinrichtungen
umfassen die drahtlosen Protokolle IEEE 802.15.1 und IEEE 802.11.
Das drahtlose Kommunikationsprotokoll IEEE 802.15.1 verwendet eine
sichere lizenzfreie ISM-Kurzstrecken-Funkfrequenzbandbreite mit 2,4 GHz.
Eine Verwendung des drahtlosen Kommunikationsprotokolls IEEE 802.15.1
ermöglicht
eine drahtlose Kurzstrecken-Kommunikation (1 bis 10 m) mit geringer
Leistung unter Verwendung einer kostengünstigen Sende/Empfangs-Einrichtung.
Das drahtlose Kommunikationsprotokoll IEEE 802.11 verwendet auch
eine sichere lizenzfreie ISM-Funkfrequenzbandbreite mit 2,4 GHz
mit einer längeren
Reichweite (32 bis 95 m) und einem erhöhten Leistungsverbrauch.
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Eine
drahtlose Kommunikation erfordert die Verwendung einer Antenne,
die mit einer Sende/Empfangs-Einrichtung verbunden ist. Somit benötigt jedes
Steuerungsmodul, das eine drahtlose Kommunikation verwendet, eine
Antenne, die mit einer lokalen Sende/Empfangs-Einrichtung verbunden
ist. Der Antennenentwurf ist für
das Erreichen einer effektiven Reichweite und eines effektiven Signaldurchsatzes
kritisch. Antennenentwurfskriterien umfassen die Gestalt, die Größe und die
Länge einer Antenne,
die auf eine Kommunikationswellenlänge und auf die Effekte der
benachbarten Umgebung abgestimmt sind, welche metallische und dielektrische Materialien
einschließlich
von Masseebenen umfassen. Die Antennenleistung und Betriebskennlinien umfassen
die Verstärkung,
das Strahlungsmuster, die Polarisation, den Strahlungswiderstand
und die Eingangsimpedanz.
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Ein
Verfahren zur Konstruktion einer Antenne besteht darin, eine elektrisch
mitschwingende Struktur zu erzeugen. Wenn die mitschwingende Struktur
mit der Resonanzfrequenz elektrisch erregt wird, ”verliert
sie” Energie,
die von der Struktur ausgestrahlt wird. Zum Beispiel wird eine mitschwingende
Struktur mit halber Wellenlänge
mit einer Antennenlänge
geschaffen, die in etwa eine halbe Wellenlänge beträgt, welche die Hälfte der
Wellenlänge
des beabsichtigten Funkfrequenzfelds (RF-Felds) ist.
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Unterschiedliche
Antennenstrukturen wurden für
eine drahtlose Kurzstrecken-Kommunikation an Bord des Fahrzeugs
vorgeschlagen, welche externe Antennen und Antennen umfassen, die
durch Aufbringen von leitfähigen
Filmen, Streifen, dielektrischen Materialien oder Drähten auf
gedruckte Leiterplatten gebildet werden. Um die Antenne in den zulässigen Einbauraum
einzupassen, kann es sein, dass eine oder mehrere der Antennenleistungskennlinien
beeinträchtigt
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Steuerungsmodul weist ein leitfähiges Metallgehäuse mit
einem Gehäusekörper und
einem Gehäusedeckel
auf. In dem Gehäusekörper ist
eine nicht leitfähige Öffnung ausgebildet
und eine Nase erstreckt sich von dem Gehäusedeckel weg und steht mit
Rändern
der nicht leitfähigen Öffnung in
Eingriff, um einen rechteckig gestalteten nicht leitfähigen Durchlass
mit einer Längsachse
zu schaffen, die eine vorbestimmte Länge aufweist, um eine Schlitzantennenstruktur
zu bilden. Die vorbestimmte Länge
ist zur Kommunikation mit einer spezifischen Kommunikationsfrequenz
entworfen. Die Schlitzantennenstruktur ist mit einer Sende/Empfangs-Einrichtung
signaltechnisch verbunden, die im Gehäuse untergebracht ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine
oder mehrere Ausführungsformen
werden nun anhand eines Beispiels mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 eine
isometrische Ansicht eines Steuerungsmoduls und einer Antennenstruktur
gemäß der vorliegenden
Offenbarung ist;
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2 eine
isometrische Explosionsansicht eines Steuerungsmoduls und einer
Antennenstruktur mit einer entfernten Sende/Empfangs-Einrichtung gemäß der vorliegenden
Offenbarung ist;
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3 eine
Ausführungsform
ist, in der eine Schlitzantenne in einer orthogonalen Orientierung platziert
ist, wodurch zusätzliche
und abweichende Antenneneigenschaften gemäß der vorliegenden Offenbarung
geschaffen werden;
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4 eine
Ausführungsform
ist, bei der eine Verbindungseinrichtung ein Wellenleiter sein kann, um
einen Einspeisepunkt an eine Sende/Empfangs-Einrichtung gemäß der vorliegenden
Offenbarung signaltechnisch zu verbinden; und
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5 eine
graphische Darstellung eines Antennenstrahlungsmusters und einer
Signalverstärkung
(eines Signalverlusts) für
eine beispielhafte Gehäuseschlitzantenne
gemäß der vorliegenden
Offenbarung ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Mit
Bezug nun auf die Zeichnungen, in denen das Gezeigte nur zum Zweck
der Veranschaulichung einiger beispielhafter Ausführungsformen und
nicht zum Zweck des Einschränkens
derselben gedacht ist, veranschaulicht 1 ein Steuerungsmodul 10 und
eine Antennenstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung
auf schematische Weise. Eine Vielzahl von Steuerungsmodulen 10 ist
in verschiedenen Räumen
innerhalb eines Fahrzeugs angeordnet, welche einen Kofferraumbereich,
eine Fahrgastzelle und einen Motorraum umfassen können. Vorzugsweise kommuniziert
jedes der Steuerungsmodule 10 mit einem oder mehreren der
anderen Steuerungsmodule 10. Kommunikationsbotschaften
können
beispielsweise akustische oder visuelle Informationen, Steuerungssignale,
Sensorsignale, Diagnosesignale und Bestätigungssignale umfassen. Ein
Steuerungsmodul 10 kann auch eine tragbare entfernte Einrichtung umfassen,
z. B. ein Mobiltelefon oder eine Musikabspieleinrichtung mit drahtlosen
Fähigkeiten,
die auch zur Kommunikation mit den fahrzeugeigenen Steuerungsmodulen 10 dient.
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Das
Steuerungsmodul 10 umfasst ein Gehäuse 30, das eine Behausung
für mindestens
eine gedruckte Leiterplatte 52 darin bereitstellt. Das
Gehäuse 30 umfasst
einen Gehäusekörper 32 und
einen Gehäusedeckel 34.
Eine Schlitzantenne 36 ist durch das Schaffen eines Durchlasses 37 zwischen den
zwei Metallstrukturen ausgebildet, d. h. ein Durchlass 37 ist
zwischen dem Gehäusekörper 32 und
dem Gehäusedeckel 34 geschaffen,
wenn diese zusammengebaut sind. Alternativ kann die Schlitzantenne 36 in
dem Gehäuse 30 ausgebildet
sein, indem ein Durchlass 37 in dem Gehäusekörper 32 oder dem Gehäusedeckel 34 geschaffen
wird, beispielsweise durch maschinelles Bearbeiten, Stanzen, Spritzen usw.
Eine Schlitzantenne umfasst einen im Wesentlichen regelmäßig gestalteten
(z. B. rechteckigen) Durchlass mit einer Länge entlang einer länglichen Hauptachse
(Längsachse)
und einer wesentlich kürzeren
Höhe entlang
einer orthogonalen Nebenachse.
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Der
Gehäusekörper 32 weist
darin vorzugsweise eine oder mehrere Durchgangslücken 54 auf, um Zugriffspunkte
unterzubringen, wie etwa eine elektronische Leistungsverbindung
zur Versorgung der mindestens einen gedruckten Leiterplatte 52 mit Leistung
oder nach Bedarf zusätzliche
Verbinder, z. B. eine Fahrzeugverdrahtung, RCA, HDMI und optische
Verbinder.
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Bei
der in 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsform
wird die Schlitzantenne 36 ausgebildet, indem ein Durchlass 37 zwischen
dem Gehäusekörper 32 und
dem Deckel 34 geschaffen wird. Der Gehäusekörper 32 und der Gehäusedeckel 34 sind
aus einem elektromagnetisch leitfähigen Metall, z. B. Normalstahl,
ausgebildet. Die Schlitzantenne 36 ist ein nicht leitfähiger Durchlass 37 in
dem leitfähigen
Metall des Gehäusekörpers 32 und
des Deckels 34 und weist entlang ihrer Längsachse
vorzugsweise in etwa die Hälfte
der Wellenlänge
der gewünschten Kommunikationsfrequenz
auf. Wenn daher das Steuerungsmodul 10 unter Verwendung
einer ISM-Kurzstrecken-Funkfrequenzbandbreite mit 2,4 GHz mit einer
Wellenlänge
von 12,5 cm und einer resultierenden halben Wellenlänge von
etwa 6,25 cm kommuniziert, beträgt
die bevorzugte Länge
entlang der Längsachse
etwa 6,25 cm und ist auf die spezifische Kommunikationsfrequenz
abgestimmt. In der Praxis wurde festgestellt, dass kürzere Längen der
Schlitzantenne 36 aufgrund der Umwelteffekte der dielektrischen
und/oder metallischen Objekte in der benachbarten Umgebung der Schlitzantenne 36 zu
einem besseren Energiekoppelverhalten führen. Die Schlitzantenne 36 mit
halber Wellenlänge
stellt eine Signalabdeckung in nahezu alle Richtungen um die Schlitzantenne 36 herum
bereit, die rechtwinklig zu der Langsachse der Schlitzantenne 36 verlaufen, und
nachstehend genauer beschrieben ist.
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Obwohl
eine Schlitzantenne 36 mit halber Wellenlänge im Detail
beschrieben wurde, liegen auch andere Antennenlängen, z. B. eine volle Wellenlänge, eine
Dreiviertel-Wellenlänge,
oder eine Viertel-Wellenlänge
im Umfang dieser Offenbarung und weisen eine direkte mathematische
Beziehung zu der gewünschten
Wellenlänge
auf. Unter Verwendung des vorstehenden Beispiels der ISM-Kurzstrecken-Funkfrequenz
mit 2,4 GHz würde
dies zu einer Schlitzantenne 36 mit voller Wellenlänge von
etwa 12,5 cm Länge,
einer Schlitzantenne 36 mit einer Dreiviertel-Wellenlänge mit
einer Länge
von etwa 9,375 cm und einer Schlitzantenne 36 mit einer
Viertel-Wellenlänge mit
einer Länge
von etwa 3,125 cm führen.
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2 zeigt
das Gehäuse 30 mit
dem von dem Gehäusekörper 32 entfernten
Gehäusedeckel 34 auf
schematische Weise. Der Gehäusekörper 32 weist
einen allgemein ebenen rechteckigen Boden 40 mit einer
Vielzahl von sich nach oben erstreckenden Seiten auf, welche eine
Rückseite 42,
eine Stirnseite 44 und einander gegenüberliegende Seiten 46, 48 umfassen,
die einen allgemein ebenen oberen Rand 50 ausbilden. Der
Gehäusekörper 32 bildet
daher eine dreidimensionale Metallkiste, die zum Unterbringen einer
oder mehrerer elektronischer Leiterplatten 52 ausgestaltet
ist. Der Gehäusekörper 32 weist
vorzugsweise eine oder mehrere Durchgangslücken 54 darin auf,
um Zugriffspunkte unterzubringen, wie etwa eine elektronische Leistungsverbindung
oder nach Bedarf andere Verbinder. Der Gehäusekörper 32 umfasst eine
rechteckig gestalteten Öffnung 68,
die von zwei Seitenrändern 58, 60 definiert
wird, welche sich in einer Seite von dem ebenen oberen Rand 50 zu
einem unteren Rand 56 erstrecken, zum Beispiel in der Rückseite 42.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
ist die Länge
des unteren Randes 56 gleich der Länge der Längsachse der Schlitzantenne
und daher gleich der Länge
der halben Wellenlänge
der gewünschten
Kommunikationsfrequenz, d. h. etwa 6,25 cm für eine ISM-Kurzstrecken-Funkfrequenzbandbreite
mit 2,4 GHz.
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Ein
Einspeisepunkt 38 befindet sich am Gehäusekörper 32 vorzugsweise
bei einer Mittellinie des unteren Randes 56 und zu diesem
benachbart. Der Einspeisepunkt 38 ist durch eine Verbindungseinrichtung 66 mit
einer Sende/Empfangs-Einrichtung 64 verbunden. Ein Verändern der
Stelle des Einspeisepunkts 38 von der Mittellinie weg verstellt
die Eingangsimpedanz für
die Schlitzantenne 36, d. h. die Impedanz wird bei der
Mittellinie des unteren Randes 56 größer sein und verringert werden,
wenn sich der Einspeisepunkt 38 einem der Seitenränder 58, 60 nähert. Die
Verbindungseinrichtung 66 ist zu der Sende/Empfangs-Einrichtung 64 geführt, die
sich auf der im Gehäuse 30 enthaltenen
gedruckten Leiterplatte 52 befindet. Die Schlitzantenne 36 ist
daher mit der Sende/Empfangs-Einrichtung 64 signaltechnisch
verbunden, welche ferner mit der gedruckten Leiterplatte 52 des
Steuerungsmoduls 10 signaltechnisch verbunden ist.
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Der
Gehäusedeckel 34 ist
vorzugsweise ein rechteckig gestaltetes leitfähiges Metallstück, das zum
Eingriff mit dem oberen Rand 50 des Gehäusekörpers 32 ausgestaltet
ist. Der Gehäusedeckel 34 umfasst
ferner eine Nase 62 mit einem Randabschnitt 63,
der in die rechteckig gestaltete Öffnung 68 des Gehäusekörpers 32 hineinragt,
wenn der Gehäusedeckel 32 auf
den Gehäusekörper 32 montiert
ist. Wenn die Nase 62 in der rechteckig gestalteten Öffnung 68 montiert
ist, erstreckt sich die Nase 62 von einem Seitenrand 58 zu
dem anderen Seitenrand 60 und erzeugt den Durchlass 37,
der die Schlitzantenne 36 zwischen dem Randabschnitt 63 und
dem unteren Rand 56 definiert. Die Schlitzantenne 36 wird
daher durch den verbleibenden Raum ausgebildet, der durch die Montage
der Nase 62 in der rechteckig gestalteten Öffnung 68 des
Gehäusekörpers 32 definiert
wird, und weist ihre allgemein parallel zu dem Gehäuseboden 40 verlaufende
Langsachse auf. Daher ist die Schlitzantenne 36 durch den unteren
Rand 56, den Randabschnitt 63 und den freiliegenden
Abschnitt der Seitenwände 58, 60 begrenzt.
Die Höhe
der Schlitzantenne 36 ist gleich derjenigen der freiliegenden
Seitenwände 58, 60 und
ist wesentlich kleiner als die Länge
des unteren Randes 56. Die Schlitzantenne 36 kann
mit einer nicht leitfähigen
Substanz gefüllt
sein, z. B. Epoxid, um eine Umgebungsabdichtung zwischen der Außenseite und
der Innenseite des Steuerungsmoduls 10 auszubilden.
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3 zeigt
eine alternative Ausführungsform,
bei der eine Schlitzantenne in einer orthogonalen Orientierung (relativ
zu dem Gehäuseboden
und der Längsachse
der Schlitzantenne von 1 und 2) platziert
ist und dadurch zusätzliche
und abweichende Antenneneigenschaften schafft. Zum Beispiel stellt
eine orthogonal orientierte Schlitzantenne eine Signalabdeckung
in nahezu alle Richtungen um die Schlitzantenne herum bereit, die
rechtwinklig zu der Längsachse
der Schlitzantenne verlaufen. Die orthogonale Schlitzantenne ist
insofern ähnlich
wie die bereits beschriebene Schlitzantenne aufgebaut, als der Gehäusekörper und
-deckel gemeinsam die Schlitzantenne bilden. Das heißt, dass
ein Gehäusekörper 32 eine ähnliche
Konstruktion wie vorstehend aufweist, mit einem Boden 40,
mehreren Seiten 42, 44, 46, 48,
die einen allgemein ebenen oberen Rand 50 bilden, und wobei
mindestens eine Seite mindestens eine Durchgangslücke 54 aufweist.
Der Gehäusekörper 32 umfasst
eine rechteckig gestaltete Öffnung 68,
die durch zwei Seitenränder 58, 60 definiert ist,
die sich in einer Seite von dem ebenen oberen Rand 50 zu
einem anderen unteren Rand 56 erstrecken, z. B. in der
Rückseite 42.
Bei dieser Ausführungsform
beträgt
die Länge
der Seitenränder 58, 60 mindestens
die halbe Wellenlänge
der gewünschten Kommunikationsfrequenz,
d. h. etwa 6,25 cm für
eine ISM-Funkfrequenzbandbreite mit 2,4 GHz, oder die Viertel-Wellenlänge der
Frequenz, d. h. etwa 3,125 cm für
eine ISM-Funkfrequenzbandbreite mit 2,4 GHz, wie sie für eine spezifische
Anwendung abgestimmt ist.
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Der
Einspeisepunkt 38 befindet sich benachbart zu dem Rand 58, 60,
der als eine Antennenwand verwendet wird, z. B. dem Rand 60 wie
dargestellt, etwa bei der Mittellinie der Schlitzantenne, und kann für die Eingangsimpedanz
wie vorstehend verstellt werden.
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Der
Gehäusedeckel 34 ähnelt dem
vorstehend beschriebenen und ist zum Eingriff mit dem oberen Rand 50 des
Gehäusekörpers 32 gestaltet und
enthält
eine Nase 80. Die Nase 80 ragt in die rechteckig
gestaltete Öffnung 68 des
Gehäusekörpers 32 hinein,
wenn der Gehäusedeckel 34 auf
dem Gehäusekörper 32 montiert
ist. Die Nase 80 weist eine erste Seite 82, eine
zweite Seite 84 und einen unteren Rand 86 auf.
Jeder Rand 82, 84, 86 der Nase 80 stimmt
mit einem entsprechenden Rand der rechteckig gestalteten Öffnung 68 des
Gehäusekörpers 32 überein,
wenn der Gehäusedeckel 34 auf
dem Gehäusekörper 32 montiert
ist. Der Seitenrand 84 umfasst ferner einen rechteckig
gestalteten Schlitz 96, der durch obere und untere Grenzen 90, 92 definiert ist,
die sich von dem Rand 84 und einer inneren Begrenzung 94 nach
innen erstrecken. Die Länge
der inneren Begrenzung 94 ist die Viertel-Wellenlänge oder
die halbe Wellenlänge
der gewünschten
Kommunikationsfrequenz wie sie für
eine spezielle Anwendung entworfen ist. Die Schlitzantenne ist daher ein
Durchlass, der von dem Seitenrand 60 und den Begrenzungen 90, 92 und 94 definiert
ist, und weist ihre Längsachse
allgemein orthogonal zu dem Gehäuseboden 40 auf.
Der Fachmann wird feststellen, dass sich die Schlitzantenne entweder
an der Wand 58 oder der Wand 60 befinden kann.
Es ist auch festzustellen, dass bei dem Seitenrand 84 der
Nase 80 die untere Begrenzung 92 entfernt und
durch den unteren Rand 56 der rechteckig gestalteten Öffnung 68 im
Gehäusekörper 32 ersetzt
sein kann. Alternativ kann die Nase 80 nur die Seiten 82, 84 und
den unteren Rand 86 umfassen, wobei eine Distanz zwischen
dem unteren Rand 86 und dem unteren Rand 56 die
halbe Wellenlänge
der Frequenz definiert, d. h. die Schlitzantenne kann von den Rändern 58, 60 und den
unteren Rändern 56, 86 gebildet
werden, wobei die halbe Wellenlänge
der Frequenz gleich der verbleibenden offenliegenden Ränder 58 und 60 ist.
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Obwohl
zwei beispielhafte Orientierungen im Detail erörtert wurden, ist die Offenbarung
nicht darauf beschränkt.
Wie der Fachmann feststellt, kann die Orientierung der Schlitzantenne
in einem Winkel in Bezug auf den Gehäuseboden 40 platziert
sein, z. B. kann die Langsachse der Schlitzantenne bei 15 Grad,
30 Grad, 45 Grad, 60 Grad, 75 Grad oder einem anderen Winkel orientiert
sein, bei dem eine robuste Kommunikation ermöglicht wird.
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Bei
einer Ausführungsform
kann die Gestalt der Nase 62 so eingestellt sein, dass
sie mit einer anderen gewünschten
Betriebsfrequenz übereinstimmt, ohne
dass die Gestalt der rechteckig gestalteten Öffnung 68 in dem Gehäusekörper 32 verstellt
werden muss, wodurch eine Wiederverwendung des Gehäusekörpers 32 für andere
Frequenzen ermöglicht
wird, ohne dass irgendwelche mechanischen Veränderungen an dem Gehäusekörper 32 benötigt werden.
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Bei
einer Ausführungsform
ist die Schlitzantenne mit einer Kopplungsvorrichtung 70 der
Sende/Empfangs-Einrichtung 64 elektromagnetisch gekoppelt,
welche sich auf einer gedruckten Leiterplatte 52 befindet,
die im Gehäuse 30 enthalten
ist. Bei derartigen Ausführungsformen
befindet sich die Kopplungsvorrichtung an der gedruckten Leiterplatte 52 und
kann eine elektronische Leiterbahn, eine mitschwingende Struktur
oder ein dielektrisches Material umfassen. Zur maximalen Leistungsübertragung sind
die elektrischen und magnetischen Felder der Kopplungsvorrichtung
auf eine Langsachse der Schlitzantenne ausgerichtet.
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Bei
einer Ausführungsform
kann eine elektrische Einspeisestruktur 66, die elektrisch
leitfähige Drähte aufweist,
z. B. eine Bandleitung, eine Kettenleiterübertragungsleitung und Koaxialkabel,
zwischen dem Einspeisepunkt 38 und der Sende/Empfangs-Einrichtung 64 verbunden
sein. Bei derartigen Ausführungsformen
ist eine Verbindung benachbart zu der rechteckig gestalteten Lücke 68 in
dem Gehäuse 30,
welche die Schlitzantenne bildet, hergestellt.
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Bei
einer Ausführungsform
können
mehrere Schlitzantennen an einem einzigen Steuerungsmodul 10 implementiert
sein. Die zusätzlichen
Schlitzantennen können
Antennen für
redundante Frequenzbereiche umfassen, z. B. mehrere Antennen, die
bei einer ISM-Funkfrequenz mit 2,4 GHz oder anderen geeigneten Funkfrequenzen
arbeiten, um das Aufrechterhalten einer robusten Kommunikation in
einem Frequenzbereich zu unterstützen.
Die zusätzlichen
Schlitzantennen können
auch Schlitzantennen von mehreren Frequenzbereichen umfassen, z.
B. ISM 2,4 GHz oder 5,8 GHz, um eine Kommunikation mit mehreren
Steuerungsmodulen 10 oder einem einzigen Steuerungsmodul 10 über mehrere
Frequenzbereiche zu ermöglichen.
Die zusätzlichen Schlitzantennen
können
in verschiedenen Orientierungen positioniert sein, z. B. parallel
oder orthogonal, an verschiedenen Stellen, z. B. eine an der Rückseite 42 und
eine, die an der Seite 46 angeordnet ist, oder eine Kombination
der beiden, z. B. eine parallel orientierte Schlitzantenne an der
Rückseite 42 und eine
orthogonal orientierte Schlitzantenne an der Seite 46,
so wie es durch das Einbauen erforderlich sein kann, oder um eine
robuste Kommunikation zwischen Steuerungsmodulen 10 zu
fördern.
Wenn mehrere Schlitzantennen verwendet werden, wird zusätzlich jede
Schlitzantenne einen Einspeisepunkt 38 aufweisen. Jeder
Einspeisepunkt 38 kann verwendet werden, um mit einer einzigen
oder mehreren Sende/Empfangs-Einrichtungen 64 an einer
oder mehreren gedruckten Leiterplatten 52 zu kommunizieren.
Zum Beispiel kann eine einzelne Sende/Empfangs-Einrichtung 64 verwendet
werden, um mit einer orthogonalen Schlitzantenne an der Rückseite 42 und
einer parallelen Schlitzantenne an der Seite 46 zu kommunizieren,
oder die gleichen Schlitzantennen können mehrere Sende/Empfangs-Einrichtungen
an einer einzelnen oder separaten gedruckten Leiterplatte(n) 52 speisen.
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4 zeigt
eine alternative Ausführungsform,
bei der die Verbindungseinrichtung 66 ein Wellenleiter
sein kann, um den Einspeisepunkt 38 mit der Sende/Empfangs-Einrichtung 64 signaltechnisch
zu verbinden. Die Wellenleiter-Verbindungseinrichtung 66 kann
ein hohler metallischer Wellenleiter sein, der einen rechteckigen
hohlen rohrförmigen
Abschnitt umfasst. Der hohle metallische Wellenleiter weist den hohlen
Abschnitt auf, der mit der Schlitzantenne ausgerichtet und auf die
Sende/Empfangs-Einrichtung 64 gerichtet ist, die sich auf
der gedruckten Leiterplatte 52 befindet. Zudem kann ein
dielektrischer Wellenleiter, z. B. ein Mikrostrip oder ein Streifenleiter
für die Verbindungseinrichtung 66 verwendet
werden. Der dielektrische Wellenleiter umfasst einen leitfähigen Streifen,
der entweder in eine dielektrische Schicht eingebettet ist oder
sich oben auf derselben befindet, welche oben auf einer breiteren
Massenebene platziert ist. Der dielektrische Wellenleiter ist zwischen der
Schlitzantenne und der Sende/Empfangs-Einrichtung 64, die
sich auf der gedruckten Leiterplatte 52 befindet, signaltechnisch
verbunden.
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5 zeigt
eine graphische Darstellung eines Antennenstrahlungsmusters und
einer Signalverstärkung
(eines Signalverlustes) für
eine beispielhafte Gehäuseschlitzantenne,
die gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der hier beschriebenen Konzepte konstruiert wurde. Die Schlitzantenne
mit halber Wellenlänge
stellt eine Signalabdeckung im Wesentlichen in alle Richtungen um
die Schlitzantenne herum bereit, die rechtwinklig zu der Längsachse der
Schlitzantenne verlaufen. Zum Vergleich werden ein Strahlungsmuster
und eine Signalverstärkung (ein
Signalverlust) für
eine extern montierte Antenne damit verglichen. Das Antennenstrahlungsmuster
für die
Gehäuseschlitzantenne
zeigt im Vergleich mit dem Strahlungsmuster und der Signalverstärkung (dem
Signalverlust) für
eine herkömmliche
extern montierte Antenne weniger Signalverlust und eine verbesserte
Signalrichtcharakteristik an. Somit ist die durch das Gehäuse 30 gebildete
Schlitzantenne gegenüber
Orientierungsvariationen robust, wodurch Flexibilität beim Einbauen
eines Steuerungsmoduls in einem Fahrzeug 10 ermöglicht wird.
Da das Strahlungsmuster bekannt ist, kann jedoch eine zusätzliche
Sende/Empfangs-Einrichtung 64 in dem Fahrzeug platziert
werden, oder die Antenne kann innerhalb des Gehäuses 30 orientiert
werden, um zu ermöglichen,
dass Strahlungsmuster von beiden Antennen sich der Stelle jeder
Sende/Empfangs-Einrichtung 64 nähern.
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Die
Offenbarung hat einige bevorzugte Ausführungsformen und Modifikationen
dazu beschrieben. Beim Lesen und Verstehen der Beschreibung können Anderen
weitere Modifikationen und Veränderungen
begegnen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht
auf die offenbarte(n) spezielle(n) Ausführungsform(en) begrenzt ist,
die als die beste Art zum Ausführen
dieser Offenbarung betrachtet wird bzw. werden, sondern dass die
Offenbarung alle Ausführungsformen
umfasst, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.