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Die Erfindung betrifft eine Empfangsanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten Antenne, die an oder auf der Karosserie des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, und mit einer zweiten Antenne, die auf einer Scheibe des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Die Antennen sind mit einer gemeinsamen Empfangseinheit zur weiteren Verarbeitung der Empfangssignale, insbesondere zu deren Demodulation und/oder Decodierung, gekoppelt.
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Bei gegenwärtigen Empfangsanordnungen der oben bezeichneten Art sind der ersten Antenne und der zweiten Antenne jeweilige Antennenverstärker zugeordnet, wobei diese mit der zugeordneten Antenne in einer jeweiligen Antennen-Baugruppe angeordnet sind. Aus Kostengründen sind beiden Antennen bzw. beiden Antennen-Baugruppen ein gemeinsamer Empfänger oder mehrere Empfänger in einer Baugruppe bzw. in einem Gehäuse zugeordnet. Dieser ist üblicherweise zusammen mit einem CD-Laufwerk, einem optionalen Navigationssystem und weiteren Komponenten in einer Steuereinheit (sog. Head-Unit) des Kraftfahrzeugs angeordnet, welche sich typischerweise im Bereich des Armaturenbretts des Kraftfahrzeugs befindet (oder an einem anderen Ort, z. B. im Kofferraum).
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Die erste Antennen-Baugruppe ist üblicherweise in Gestalt einer Finne mit oder ohne aufgesetzter Stabantenne auf dem Dach des Kraftfahrzeugs angeordnet. Der Antennenverstärker kann in der Finne oder am Dach der Karosserie angeordnet sein. Die erste Antenne umfasst häufig eine Mehrzahl von Antennen zum Empfang jeweiliger kurzwelliger Funkdienste. Insbesondere sind dies der Empfang digitaler Audiosignale (DAB - Digital Audio Broadcasting), Navigationsdaten (GPS - Global Positioning System), Telefon, sowie optional - bei vorhandener Stabantenne - analoge Audiosignale im FM- und AM-Band, beispielsweise für Antennendiversity-Anwendungen.
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Auch die zweite Antenne umfasst häufig mehrere Antennen für unterschiedliche Anwendungen. Die Antenne oder Antennen der zweiten Antennen-Baugruppe sind üblicherweise auf der Heckscheibe und/oder einer Seitenscheibe des Kraftfahrzeugs angeordnet. Diese sind zum Empfang langwelligerer Funkdienste vorgesehen, insbesondere somit für den Empfang von analogen Audiosignalen im FM- und AM-Band sowie dem Empfang von Videodaten (TV). Der Antennenverstärker der zweiten Antennen-Baugruppe ist üblicherweise unsichtbar im Bereich der Scheibe oder einem an die Scheibe angrenzenden Karosseriebauteil untergebracht.
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Die Antennen-Baugruppen sind mit dem räumlich entfernten Empfänger über teilweise mehrere Meter lange, abgeschirmte Leitungen verbunden. In der Regel werden hierfür Koaxialkabel verwendet. Pro Antenne einer Antennen-Baugruppe ist eine separate, abgeschirmte Leitung vorzusehen.
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Die beschriebene Anordnung ist aufgrund der Notwendigkeit, eine Vielzahl von abgeschirmten Leitungen zu verwenden und der Notwendigkeit, die Empfangssignale der von der Antennen-Baugruppe empfangenen Signale vor der Übertragung an den Empfänger zu verstärken, teuer und konstruktiv aufwändig.
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Aus der
EP 1 953 923 A1 ist eine Empfangsanordnung eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei der mehrere Antennen an der Heckscheibe des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind. Die von den Antennen empfangenen, analogen Signale werden in eine am Fahrzeugheck oberhalb der Heckscheibe angebrachte, gemeinsamen Empfangseinrichtung mit entsprechenden Leitungen antennenweise eingespeist und von dieser über Koaxial-Leitungen an eine im Frontbereich des Kraftfahrzeugs vorgesehene Demodulationseinheit weitergeleitet.
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Aus der
EP 2 211 485 A1 ist eine Empfangsanordnung für ein Fahrzeug bekannt, bei dem zur Empfangsverbesserung mehrere Antennen vorgesehen und eine Steuerung sind, die in Abhängigkeit der jeweiligen Empfangsqualität zwischen den Antennensignalen bzw. Betriebsmodi umschaltet.
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In der
DE 199 58 605 A1 ist ein Empfangsmodul für ein Fahrzeugdach beschrieben, bei dem ein Flächenbereich der Dachaußenhaut aus Kunststoff besteht und bei dem unterhalb dieses Flächenbereichs eine oder mehrere Antennen angeordnet sind.
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In der US 2008 / 0 026 705 A1 ist eine Antenneneinrichtung eines Kraftfahrzeugs gezeigt, bei der mehrere Antennen im Bereich des Fahrzeughecks vorgesehen sind. Die Antennensignale zweier Antennen werden darin zueinander in Phase gebracht und in einer Phasenkombinationseinheit phasengenau kombiniert um eine möglichst gute Empfangscharakteristik zu erreichen.
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In der
DE 10 2005 009 443 A1 ist eine Folienantenne für ein Fahrzeug beschrieben, bei der mehrere leitfähige Antennenstrukturen auf einer gemeinsamen Folie angebracht sind, die über einen in einem Kontaktbereich der Folie angebrachten Steckverbinder mit jeweiligen Kontaktpartnern verbunden werden können.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Empfangsanordnung mit mehreren Antennen eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welche einen konstruktiv einfacheren Aufbau aufweist und auf kostengünstigere Weise herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Empfangsanordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Die Erfindung schafft eine Empfangsanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten Antenne, die an oder auf der Karosserie des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, und mit einer zweiten Antenne, die auf einer Scheibe des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, wobei die Antennen mit einer Empfangseinheit zur weiteren Verarbeitung, insbesondere zur Demodulation und/oder Decodierung, eines jeweiligen Empfangssignals der Antennen gekoppelt sind. Bei dieser Empfangsanordnung ist die eine Anzahl an Empfängern aufweisende Empfangseinheit mit der ersten und der zweiten Antenne direkt Koaxialkabel-frei und/oder Koaxialkabel-Steckverbinder-frei verbunden. Die Empfangseinheit ist mit der Anzahl an Empfängern in unmittelbarer räumlicher Nähe zu der ersten Antenne und der zweiten Antenne angeordnet. Sie bewirkt im Betrieb eine Umwandlung eines jeweiligen Empfangssignals der Antennen in ein jeweiliges verlustfreies, transportables Digitalsignal.
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Wenn in der vorliegenden Beschreibung von einer direkten Verbindung von erster bzw. zweiter Antenne mit der Empfangseinheit die Rede ist, so ist hierunter ebenfalls eine Koaxialkabelfreie Verbindung bzw. eine Koaxialkabel-Steckverbinder-freie Verbindung zu verstehen.
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Unter einer direkten Verbindung soll weiterhin zu verstehen sein, dass die Empfangseinheit mit der Anzahl an Empfängern in unmittelbarer räumlicher Nähe zu der ersten Antenne und der zweiten Antenne angeordnet ist.
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Dies erlaubt es, einerseits auf die abgeschirmten Leitungen zu verzichten. Es sind weder abgeschirmte Leitungen zwischen der ersten und der zweiten Antenne und der Empfangseinheit noch zwischen der Empfangseinheit und der Steuereinheit notwendig. Hierdurch kann die Verkabelung der Empfangsanordnung einfacher ausgeführt werden. Die direkte Verbindung von erster und zweiter Antenne an die Empfangseinheit der Empfangsanordnung ermöglicht ferner den Verzicht auf die im Stand der Technik üblichen Antennenverstärker. Hierdurch reduzieren sich zum einen die Systemkosten der Empfangsanordnung. Darüber hinaus kann Bauraum und Gewicht eingespart werden.
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Die erfindungsgemäß direkt an die erste und die zweite Antenne angebundene Empfangseinheit umfasst einen Signalwandler, welcher HF-Empfangssignale in ein digitales, verlustfreies und transportables Signal umwandelt. Liegen die von der ersten bzw. der zweiten Antenne empfangenen Empfangssignale in digitaler Form vor, so können diese über ein einziges Kabel verlustfrei an die entfernt angeordnete Steuereinheit der Empfangseinheit übertragen werden.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird im Betrieb über die direkte Verbindung zwischen erster Antenne und Empfangseinheit sowie zweiter Antenne und Empfangseinheit ein analoges Hochfrequenz(HF)-Signal übertragen. Aufgrund der direkten Verbindung zwischen erster Antenne und Empfangseinheit bzw. zweiter Antenne und Empfangseinheit ist es nicht notwendig, die direkte Verbindung abzuschirmen und ein üblicherweise verwendetes Koaxialkabel vorzusehen. Aufgrund der direkten Verbindung entstehen geringere Verluste bis zur Umwandlung der Empfangssignale in der Empfangseinheit in Digitalsignale. Aus diesem Grund kann auch auf die üblicherweise in räumlicher Nähe zu den Antennen vorgesehenen Antennenverstärker verzichtet werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Empfangseinheit über ein erstes Flachbandkabel mit der ersten Antenne und über ein zweites Flachbandkabel mit der zweiten Antenne verbunden. Die Verwendung von Flachbandkabeln zur Herstellung der direkten Verbindung weist den Vorteil auf, dass mit diesen eine korrekte Nachbildung von Impedanzen möglich ist.
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Die Länge der direkten Verbindung beträgt zwischen der ersten Antenne und der Empfangseinheit in einer weiteren Ausgestaltungsform weniger als 10 cm, bevorzugt weniger als 5 cm. Die Länge der direkten Verbindung zwischen der zweiten Antenne und der Empfangseinheit beträgt in einer vorteilhaften Ausgestaltung weniger als 20 cm, bevorzugt weniger als 10 cm.
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In einer anderen, alternativen Ausgestaltung ist die Empfangseinheit über einen ersten Stecker mit der ersten Antenne und über einen zweiten Stecker mit der zweiten Antenne verbunden. Bei dieser Ausgestaltung ist die Empfangseinheit derart in dem Kraftfahrzeug im Bereich der ersten und zweiten Antenne angeordnet, dass eine kabelfreie Verbindung zu den Antennen ermöglicht wird.
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Dazu kann vorgesehen sein, dass die Empfangseinheit und die erste Antenne am Dach der Karosserie des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Weiter kann vorgesehen sein, dass die Anzahl der Empfänger in einem gemeinsamen Gehäuse z. B. am Dach des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weisen die erste und/oder die zweite Antenne mehrere Antennen für unterschiedliche Empfangszwecke auf, wobei jeder Antenne der ersten und zweiten Antenne ein Empfänger der Empfangseinheit zugeordnet ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Empfangseinheit zumindest zwei Empfänger aufweist, wobei der eine der ersten Antenne und der andere der zweiten Antenne zugeordnet ist. Darüber hinaus kann die Empfangseinheit weitere Empfänger umfassen, welche jeweiligen spezifischen Antennen der ersten und zweiten Antenne zugeordnet sind.
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Die erste Antenne weist vorzugsweise Antennen zum Empfang von Funkdiensten im Frequenzbereich oberhalb von 700 MHz auf (mit Stab zum Empfang analoger Audiosignale (FM/AM) auch Frequenzen ab 150 kHz), insbesondere für den Empfang digitaler Audiosignale (DAB), Navigationsdaten, Telefon. Die zweite Antenne weist vorzugsweise Antennen zum Empfang von Funkdiensten im Frequenzbereich zwischen 150 kHz und 900 MHz auf, insbesondere für den Empfang von analogen Audiosignalen (FM/AM) und Videodaten (TV).
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Die Empfangseinheit und die Steuereinheit können gemäß einer weiteren Ausgestaltung über einen Bus miteinander verbunden sein, über den das jeweilige digitalisierte Signal der ersten und zweiten Antenne übertragbar ist. Auf welchem technischen Prinzip der Bus basiert, ist für die Erfindung nicht relevant. Somit kann jeder bekannte Bus, z. B. basierend auf Ethernet, zum Einsatz kommen.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Steuereinheit in einer Head-Unit des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die für die Demodulation und/oder Decodierung notwendigen Komponenten können in einer zentralen Baugruppe (Head-Unit) zusammen mit anderen Kommunikations- und Entertainmentkomponenten vereinigt sein oder in der Empfangseinheit vorgesehen sein. Prinzipiell ist es auch möglich, die einzelnen Elemente der Empfangseinheit in unterschiedlichen Baugruppen anzuordnen. So könnte beispielsweise die Demodulation (oder Decodierung) räumlich bereits bei der Empfangseinheit erfolgen. Die weitere Signalwandlung könnte dann nach Übertragung der entsprechenden Digitalsignale in einer in der Steuereinheit angeordneten oder mit dieser verbundenen Komponente vorgenommen werden.
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Die Erfindung ermöglicht aufgrund des Entfalls von geschirmten Hochfrequenz-Leitungen eine Vereinfachung der Topologie einer Empfangsanordnung für ein Kraftfahrzeug. Hiermit sind insbesondere signifikante Kostenreduktionen verbunden.
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Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Empfangsanordnung, und
- 2 eine schematische Darstellung der in einer erfindungsgemäßen Empfangsanordnung vorgesehenen Komponenten.
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1 zeigt ein schematisches Kraftfahrzeug 1. Auf einem Dach 2 der Karosserie des Kraftfahrzeugs 1 ist eine erste Antenne 11 angeordnet. Die erste Antenne 11 ist z. B. in Gestalt einer Finne auf dem Dach 2 ausgebildet. Zum Beispiel auf einer Heckscheibe 3 ist eine zweite Antenne 12 vorgesehen. Die Antennen der zweiten Antenne 12 sind in einer dem Fachmann bekannten Weise als dünne, schwer erkennbare Drähte auf der Heckscheibe 3 aufgebracht. Die zweite Antenne 12 könnte alternativ auch auf einer oder mehreren anderen Scheiben des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein.
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Sowohl die erste als auch die zweite Antenne 11, 12 können mehrere Antennen für unterschiedliche Empfangszwecke aufweisen. Typischerweise umfasst die erste Antenne 11 alle Antennen zum Empfang kurzwelligerer Funkdienste. Unter kurzwelligeren Funkdiensten werden Funkdienste im Frequenzbereich oberhalb von 700 MHz verstanden. Dieser Frequenzbereich wird insbesondere für den Empfang digitaler Audiosignale (Satellitenradio oder DAB), für die Übertragung von Navigationssignalen (z. B. GPS-Signale) sowie für die Übertragung von Telefonsignalen verwendet. Teilweise weist die erste Antenne 11 auch eine Antenne zum Empfang von analogen Audiosignalen im FM- oder AM-Band auf. In diesem Fall beginnt der Frequenzbereich bereits bei 150 kHz. Die hierbei gewonnenen Empfangssignale werden zusammen mit durch die zweite Antenne ebenfalls empfangenen analogen Audiosignalen für sog. Diversity-Anwendungen verwendet, um den Empfang analoger Audiosignale zu verbessern. Typischerweise umfasst die zweite Antenne 12, die auch als Scheibenantenne bezeichnet wird, Antennen zum Empfang langwelliger Funkdienste. Solche Funkdienste werden typischerweise in einem Frequenzbereich zwischen 150 kHz und 900 MHz verwendet. Hierbei handelt es sich insbesondere um den Empfang von Audiosignalen sowie Videodaten für TV-Applikationen.
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Um auf die Verwendung von geschirmten Hochfrequenz-Signalleitungen innerhalb der Empfangsanordnung verzichten zu können, ist erfindungsgemäß eine Empfangseinheit 14 in unmittelbarer räumlicher Nähe zu der ersten und der zweiten Antenne 11, 12 angeordnet. Die Aufgabe der Empfangseinheit 14 besteht darin, die HF-Empfangssignale in ein digitales, verlustfreies transportables Signal umzuwandeln. Die Empfangseinheit 14 weist mindestens einen Empfänger für die erste Antenne und mindestens einen Empfänger für die zweite Antenne 12 auf. Bevorzugt weist die Empfangseinheit 14 der erfindungsgemäßen Empfangsanordnung für jede Antenne der ersten Antenne 11 und jede Antenne der zweiten Antenne 12 einen jeweils zugeordneten Empfänger auf.
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Die Empfangseinheit 14 ist derart an der Karosserie bzw. allgemein in dem Fahrzeug angeordnet, dass die Länge der direkten Verbindung zwischen der ersten Antenne 11 und der Empfangseinheit 14 weniger als 10 cm, bevorzugt sogar weniger als 5 cm beträgt. Die Länge der direkten Verbindung zwischen der zweiten Antenne und der Empfangseinheit beträgt bevorzugt weniger als 20 cm, bevorzugt weniger als 10 cm. Um dieses Erfordernis zur Vermeidung von geschirmten Hochfrequenz-Signalleitungen einhalten zu können, ist die Empfangseinheit 14 bevorzugt am Dach 2 der Karosserie des Kraftfahrzeugs oder sogar innerhalb der Finne der ersten Antenne 11 angeordnet.
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Die Signalübertragung der HF-Empfangssignale von der ersten Antenne 11 und der zweiten Antenne 12 zu der Signalwandeleinheit 14 erfolgt wahlweise über Flachbandkabel oder lediglich eine Steckverbindung. Die Verwendung von Flachbandkabeln der oben ausgegebenen Länge weist den Vorteil der korrekten Nachbildung von HF-Leitungs-Impedanzen auf.
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Neben der Empfangseinheit 14 umfasst die Empfangsanordnung 13 eine Steuereinheit 15. Die Signalverarbeitungseinheit 15 dient primär zur Bedienung und Anzeige der durch die Empfangseinheit bereitgestellten Digitalsignale. Eine Dekodierung/Demodulation der HF-Empfangssignale kann wahlweise in der Steuereinheit 15 oder der Empfangseinheit 14 erfolgen, je nachdem, wo die dazu notwendigen Komponenten vorgesehen sind. Die Steuereinheit 15 ist vorzugsweise in bekannter Weise in der sog. Head-Unit des Kraftfahrzeugs angeordnet, welche sich typischerweise im Bereich des Armaturenbretts befindet. Die Head-Unit ist eine Haupteinheit eines Infotainmentsystems, in der alle für die Bedienung und Anzeige notwendigen Komponenten enthalten sind. Die Datenübertragung erfolgt vorzugsweise über eine Busverbindung 18.
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2 verdeutlicht in einer weiteren schematischen Darstellung die bereits beschriebenen Komponenten der erfindungsgemäßen Empfangsanordnung und deren elektrische Verschaltung. Mit den Bezugszeichen 16 und 17 sind dabei die direkten Verbindungen zwischen der ersten Antenne 11 und der Empfangseinheit 14 sowie der zweiten Antenne 12 und der Empfangseinheit 14 gekennzeichnet. Wie bereits beschrieben, handelt es sich bei den direkten Verbindungen vorzugsweise um Flachbandkabel oder Stecker, wobei aufgrund der geringen, zu überbrückenden Distanzen zwischen erster Antenne 11 bzw. zweiter Antenne 12 und Empfangseinheit 14 auf geschirmte HF-Leitungen verzichtet werden kann. Wie ebenfalls bereits erläutert, ermöglicht jedoch die Verwendung von Flachbandkabeln die korrekte Nachbildung von Impedanzen.
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Da in der Empfangseinheit 14 eine Wandlung der HF-Empfangssignale in digitale Signale erfolgt, können diese auch über größere Leitungslängen über den Bus 18 an die Steuereinheit 15 zur weiteren Verarbeitung übertragen werden. Der Bus kann auf beliebige technische Weise realisiert werden. Beispielsweise kann dieser als Ethernet oder als Lichtwellenleiter ausgebildet sein.
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Die Anordnung einer gemeinsamen Empfangseinheit für zwei räumlich getrennte Antennen in unmittelbarer Nähe zu den Antennen im Kraftfahrzeug ermöglicht den Verzicht auf Antennenverstärker sowie geschirmte Signalleitungen.
