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Die Erfindung betrifft eine Dachantenne, insbesondere eine Kraftfahrzeug-Dachantenne mit einer zugehörigen Steckverbindungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik werden heute häufig Kraftfahrzeug-Dachantennen verwendet, die beispielsweise zum Betrieb in einem Mobilfunkbereich zum Einen und zum Empfang von Radioprogrammen zum Anderen geeignet sind. Ferner sind in diesen Kraftfahrzeug-Dachantennen in der Regel auch Empfangssysteme zur Kfz-Positionsbestimmung untergebracht, die entsprechend dem heutigen Standard aus sog. GPS-Empfängern bestehen.
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Derartige Kraftfahrzeug-Antennen sind üblicherweise in einem am Kraftfahrzeug montierbaren Antennengehäuse untergebracht, welches eine Antennenhaube umfasst, welche auf einem entsprechenden Sockel montiert ist. Auf dem Sockel wird in der Regel parallel dazu eine Leiterplatine untergebracht, auf der dann die einzelnen Antennenelemente positioniert und elektrisch angeschlossen sind.
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In der Regel durch geeignete, mechanische von unten, d. h. vom Kraftfahrzeuginnenraum her, einbaubare Halteelemente kann die Kraftfahrzeug-Antenne an geeigneter Stelle montiert und verankert werden. Üblich ist es dabei ferner, einen entsprechenden Kabelbaum durch eine vorgesehene Öffnung hindurchzuführen und im Bereich der Leiterplatine anzuschließen. Pro Antenne ist dabei in der Regel zumindest ein Kabel, vorzugsweise ein Koaxialkabel vorgesehen.
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Um den Montage- und Verkabelungsaufwand zu verringern, sind ebenfalls Kraftfahrzeug-Dachantennen bekannt geworden, bei welchen das Antennengehäuse mit einer entsprechenden Anzahl von Koaxialsteckverbindern ausgestattet ist, wobei an der so gebildeten Schnittstelle eine entsprechende Anzahl von weiteren Steckverbindern anschließbar ist, die an einem Kabelbaum endseitig vorgesehenen sind.
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Eine Antenne mit einer zugehörigen Befestigungseinrichtung ist auch aus der
WO 2006/087225 A1 als bekannt zu entnehmen. Ein Chassis der Kraftfahrzeug-Dach-Antenne umfasst ein Befestigungsteil, welches durch eine Öffnung im Kraftfahrzeug-Dach in das Innere des Kraftfahrzeugs eingeführt und z. B. mittels einer Verspanneinrichtung verspannt wird. Dabei sind im Rahmen der Dachdurchführung mehrere HF-Steckverbindungen vorgesehen, die aus wenigstens einem am Fußteil fest angeordneten Stecker bestehen. Darauf ist ein an einem Kabelbaum angebrachter Kuppler aufsteckbar.
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Die gesamte Anordnung baut jedoch relativ hoch, was häufig ein Problem darstellt, da insbesondere der unterhalb des Kraftfahrzeug-Daches befindliche Einbauraum in der Regel nur sehr niedrig ausfällt.
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Aus der nachveröffentlichten Druckschrift
DE 10 2009 051 605 A1 ist eine hochintegrierte Multiband-Finnenantenne für ein Kraftfahrzeug zu entnehmen, welche parallel oberhalb zu einem Sockelteil eine Leiterplatine aufweist.
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Auf der Leiterplatine sind auf der vorlaufenden Seite mittig und auf der nachlaufenden Seite zu den Seitenbereichen hin versetzt liegend jeweils Steckkontakte vorgesehen, an denen von der Kraftfahrzeug-Innenseite, also von unten her, Steckverbinder aufgesteckt werden können.
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Zwischen zweien der benachbart angeordneten Steckverbinder sind nachlaufend auch noch drei separate und an die Leiterplatine angebundene und senkrecht davon weg stehende Drahtleitungen vorgesehen, die zu einem rechteckförmigen Steckergehäuse führen.
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Aus der
DE 10 2007 050 109 A1 ist ebenfalls eine Fahrzeugantenne und ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugantenne als bekannt zu entnehmen. Die Antenne umfasst einen Sockel, eine auf der Sockel-Oberseite vorgesehene Leiterplatine, wobei zumindest eine Koaxialleitung aus dem Sockel nach unten hin übersteht, deren Außenleiter bevorzugt mit dem Sockelteil stoffschlüssig verbunden und gemeinsam elektrisch leitfähig ist. In diesem koaxialen Außenleiter ist von einem Dielektrikum getrennt ein Innenleiter geführt. In einer dazu alternativen Ausführungsform kann der an sich mit dem Sockelteil bevorzugt stoffschlüssig verbundene Außenleiter nur herstellungsbedingt zunächst mit dem Außenleiter verbunden und nach der gesamten Fertigung von diesem mechanisch getrennt und dadurch isoliert werden.
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Der Innenleiter ist auf der oberhalb des Sockels befindlichen Leiterplatine angeschlossen, ebenso wie der Außenleiter, der mittels eines Federkontaktes galvanisch an der Leiterplatine angebunden ist.
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Der zumindest eine nach unten vorstehend erwähnte koaxiale Außenleiter ist letztlich mit einem Steckergehäuse geschützt und ummantelt, welches in einem weiteren Fertigungsschritt durch ein Spritzverfahren um den Außenleiter herum realisiert werden kann. Möglich ist auch, dass das Steckgehäuse separat hergestellt und auf den Außenleiter aufgesetzt wird.
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Eine Steckeranordnung für einen HF-Signalweg ist zudem auch aus der
DE 20 2004 015 503 U1 als bekannt zu entnehmen. Diese Vorveröffentlichung zeigt und beschreibt ein Bauteil mit einem Sockel oder einer sockelähnlichen Plattenkonstruktion, die von einem oder mehreren Koaxialleitern durchsetzt ist. Dabei ist der Außenleiter jeweils starr und bevorzugt stoffschlüssig mit der Wandung des Bauteils verbunden.
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Durch diese stoffschlüssige Verbindung von Sockel und Außenleiter wird ein Durchlass für einen innerhalb des Außenleiters verlaufenden Innenleiter geschaffen, der gemäß dieser Vorveröffentlichung zweigeteilt ist, wobei die beiden Teile über eine Spiralfeder miteinander verbunden sind. Neben dem mit dem Sockel fest verbundenen Außenleiter ist kein weiteres zusätzliches Sockelteil vorgesehen.
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Gemäß diesen gattungsbildenden Vorveröffentlichungen wird eine mechanisch gute Befestigung der Steckverbinder-Einheit an der Leiterplatine dadurch realisiert, dass zumindest einige koaxiale Steckverbinder mit in Steckrichtung verlaufenden Vorsprüngen oder mit einem entsprechenden elektrisch leitfähigen Zusatzteil mit entsprechenden Vorsprüngen versehen sind, wobei diese Vorsprünge zum Beispiel in Bohrungen in der Leiterplatine ragen. Diese Bohrungen können vorzugsweise auch durchkontaktiert sein. Die Enden dieser Vorsprünge werden mit der Leiterplatine elektrisch verlötet, d. h. in der Regel mit der dort ausgebildeten großflächigen Potential- oder Massefläche, wodurch eine Schirmung erzielt wird. Dadurch wird nicht nur eine elektrische Masseverbindung, sondern zudem auch eine feste mechanische Verbindung zwischen der Steckverbinder-Einheit und den integrierten koaxialen Steckverbindern mit der Leiterplatine gewährleistet.
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Da die HF-Innenleiter nicht mehr durch in der Leiterplatine eingebrachte Bohrungen bis zur Leiterplatinen-Oberseite hindurchragen oder über diese Leiterplatinen-Oberseite hinausragen, sondern stumpf mit der Leiterplatinen-Unterseite mittels Reflow verlötet werden, ist es gemäß dieser Veröffentlichung sogar möglich, zum Beispiel eine Standard-Keramik-Patch-Antenne oberhalb der Steckerverbinder-Einheit zu positionieren, also in einem Bereich, in welchem auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatine die Enden der Innenleiter der Steckverbinder zu liegen kämen und dort verlötet würden.
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Schließlich soll auch noch darauf hingewiesen werden, dass gemäß der
DE 20 2005 004 658 U1 auch schon vorgeschlagen worden ist, dass eine entsprechende Anzahl von sog. ersten koaxialen Steckverbindern in einem sog. Steckinterface am Antennengehäuse befestigt sind, und dass ferner zweite Koaxialsteckverbinder vorgesehen sind, die an einem weiteren Steckverbinderteil gehalten sind, so dass beide Steckverbinder unter Herstellung einer elektrischen Verbindung aller Koaxialleitungen ineinander gesteckt werden können.
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Da naturgegebenermaßen Toleranzprobleme auftreten und das Zusammenstecken von zwei oder mehreren koaxialen Steckverbindern dann stets Probleme aufwerfen würde, ist gemäß der
DE 20 2005 004 658 U1 vorgeschlagen worden, die an dem sog. Steckinterface gehaltenen und positionierten Steckverbinder elastisch federnd einzubauen und zu positionieren, und zwar unter Zuhilfenahme elastischer Federelemente. Diese sind so angeordnet und ausgebildet, dass die zweiten Koaxialsteckverbinder an der jeweiligen vorbestimmten Position bis auf Toleranzabweichungen vor positioniert und von dieser Stelle in der Ebene senkrecht zur Steckrichtung elastisch federnd auslenkbar sind.
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Die
DE 20 2004 004 658 U1 zeigt dabei ferner, dass innerhalb des Fahrzeug-Innenraums ein Steckverbinder vorgesehen ist, dessen Schnittstellen quer zur Einbaurichtung der Kraftfahrzeug-Antenne verlaufen, also in der Regel parallel zum Kraftfahrzeug-Dach. Die Koaxialsteckverbinder weisen dabei von den parallel zum Dach verlaufenden Kabelanschlüssen ausgehende Signalleiter-Elemente in Form von Streifenleitungen auf, die zu senkrecht dazu ausgerichteten, weiteren Koaxialsteckverbindern führen, worüber eine koaxiale Steckverbindung zu den auf dem Kraftfahrzeug-Dach vorgesehenen Antennen herstellbar ist.
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Schließlich soll auch noch auf die
EP 1 903 632 B1 , die
EP 1 863 119 B1 sowie die
DE 10 2006 025 176 A1 verwiesen werden. Aus diesen Vorveröffentlichungen sind Antennenaufbauten bekannt geworden, die eine Antenneneinrichtung außerhalb des Karosseriebleches und eine weitere Komponente innerhalb des Karosseriebleches umfassen, gegebenenfalls auch in Form einer zweiten Antenneneinrichtung.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine nochmals verbesserte Dachantenne, insbesondere Kraftfahrzeug-Dachantenne zu schaffen, die neben einer hohen mechanischen Stabilität zum Einen gute elektrische Anschluss- und Verbindungsmöglichkeiten zum Anderen aufweist, und dies selbst dann, wenn möglicherweise zwischen den einzelnen Bauteilen bezüglich ihrer Positionierung Toleranzfehler auftreten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Es muss betont werden, dass im Rahmen der Erfindung optimierte HF-Eigenschaften im Hinblick auf die vorgesehenen koaxialen Leitungen realisierbar sind, und zwar derart, dass auch Verkopplungen sicher vermieden werden, nämlich selbst dann, wenn gewisse Toleranzfehler auftreten sollten.
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Dabei zeichnet sich die Erfindung durch eine hohe mechanische Festigkeit und Sicherheit bezüglich der Fixierung und Halterung der jeweiligen koaxialen Leiter in einem zugehörigen Kanal eines Sockel-Fußteiles aus. Zudem wird hierdurch eine optimale galvanische Kontaktierung zwischen einem jeweiligen Außenleiter eines Koaxialteils und dem aus Metall bestehenden Fußteil des Sockels oder Chassis gewährleistet. Die konstruktive Lösung ermöglicht dabei auch den Ausgleich bestehender Toleranzfehler, wodurch sich insgesamt eine hochgenaue Gesamtherstellung und Positionierung bei optimalen elektrischen Eigenschaften gewährleisten lässt.
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Im Rahmen der Erfindung kann durch die Ausgestaltung vor allem der HF-Steckverbindung eine sehr günstige Verbindung zwischen einer Dachantenne und einer unterhalb des Daches vorgesehenen Innen-Einheit, gegebenenfalls mit einer weiteren Leiterplatine, geschaffen werden. Dabei ist die Außen-Einheit in Form der Antenne mit den davon ausgehenden Koaxial- und HF-Leitungen (die im Gegensatz zum Stand der Technik nicht mehr separat verlegt werden müssen) bei gleichzeitiger Minimierung des benötigten Montagelochs und des Fügeraums unter der Fahrzeug-Außenhaut realisierbar. Als Nebenfunktion dieser Direktsteckung fallen zudem sehr lange (und dadurch auch kostenintensive) Koaxialleitungen zu den anderen Inneneinheiten im Kraftfahrzeug weg, die als Stand-Alone-Lösungen ausgeführt werden und irgendwo im Fahrzeug üblicherweise verbaut sind.
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Die erfindungsgemäße Lösung bietet vor allem, wie bereits erwähnt, den weiteren Vorteil, dass elektronische Innen-Einheiten (die beispielsweise zur Verarbeitung der elektrischen Signale bzw. der HF-Signale dienen) nicht mehr antennenfern im Kraftfahrzeug untergebracht werden müssen (mit der Folge, dass dann entsprechend lange Leitungen notwendig sind), sondern dass diese elektrischen und elektronischen Komponenten unterhalb der Fahrzeug-Außenhaut direkt im Bereich des durch die Dachöffnung hindurch gesteckten Fußteils einer Kraftfahrzeug-Dachantenne positioniert und angeschlossen werden können.
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Der vertikale Teil der erfindungsgemäßen HF-Steckverbindungseinheit, der an einer Leiterplatine elektrisch angeschlossen und mit dieser mechanisch fest verbunden ist (wobei die Leiterplatine üblicherweise auf einem Chassis auf der dem Kraftfahrzeug-Dach gegenüberliegenden Seite des Antennen-Chassis vorgesehen ist), umfasst koaxiale Leitungen, die bekanntermaßen einen Innenleiter, ein den den Innenleiter umgebendes Dielektrikum und einen Außenleiter aufweisen, wobei der Außenleiter bevorzugt über Fußpunkte in Form von klein-dimensionierten Pins mit der Leiterplatine verlötet ist, wodurch auch die mechanische Verbindung realisiert wird.
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Eine verbesserte mechanische Halterung und elektrische Schirmung wird im Rahmen der Erfindung dadurch realisiert, dass als Schirmung für den Außenleiter das Chassis der Antenneneinrichtung verwendet wird. Zu diesem Zweck ist ein Teil des Chassis durch das Kraftfahrzeug-Montageloch hindurch nach unten verlängert und dient dabei gleichzeitig als Träger- und Halteeinrichtung der Steckerbuchsen. Die Steckerbuchsen bestehen dabei aus dem erwähnten Außenleiter, dem Innenleiter und dem Dielektrikum, wobei diese Steckerbuchsen in entsprechende in Steck- oder Fügerichtung verlaufende (vertikale) Kanäle im Chassis eingepresst werden, so dass diese Außenleiter hierdurch mechanisch fest verankert und gehalten sind und dabei durch den galvanischen Kontakt der verlängerte Abschnitt des Chassis auch als Schirmung und/oder als Außenleiter dient.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es auch möglich, dass am unteren Ende der Koaxialleitungen jeweils eine Schnittstelle ausgebildet ist, um hier einen 90°-Übergang zu den Steckverbindern zu schaffen, worüber beispielsweise eine Kraftfahrzeug-Inneneinheit mit einer Steckbewegung mehr oder weniger parallel zur Kraftfahrzeug-Außenhaut (d. h. in der Regel dem Kraftfahrzeug-Dach) anzuschließen ist. Auch in diesem Fall bildet das durch die Montageöffnung in dem Kraftfahrzeug-Dach hindurch verlaufende Fußteil des Chassis die oben beschriebene Schirmung.
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Während des Fügeschritts ist es dabei im Rahmen der Erfindung möglich, dass die von der Leiterplatine kommenden Außenleiter – wie erwähnt – in das Fußteil des Chassis, d. h. in entsprechend vertikal verlaufende Kanäle im Fußteil des Chassis, gepresst werden, um so eine galvanische Verbindung zum Chassis herzustellen. Der Kontakt der Innenleiter wird zu den nachfolgenden Innenleiter-Abschnitten (die zu den von der Leiterplatine ausgehenden ersten Innenleiter-Abschnitten radial und damit bevorzugt senkrecht verlaufen, nämlich mehr oder weniger parallel zu der mit der Montageöffnung versehenen Außenhaut des Kraftfahrzeuges) dadurch hergestellt, dass die vorlaufende Spitze des jeweiligen Innenleiters in einen in Fügerichtung vorlaufenden geschlitzten (gelochten) Teil des nachfolgenden Innenleiters eingepresst wird, wie erwähnt zum ersten Innenleiter-Abschnitt bevorzugt senkrecht ausgerichtet ist. Als Dielektrikum in dem Verbindungsbereich zwischen den beiden, in der Regel senkrecht zueinander ausgerichteten Innenleiter ist dabei Luft vorgesehen.
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Ähnlich kann über mehrere parallel zueinander verlaufende Stifte mit untenliegender Abwinkelung ein Datenbus, also eine Verbindung beispielsweise in Form von mehreren Datenleitungen erzeugt werden, deren Stiftenden ebenfalls horizontal, also senkrecht zu dem vertikalen Abschnitt der zur Leiterplatine der Kraftfahrzeug-Antenne führt, ausgerichtet sind.
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Bei einem derartigen, um 90° verlaufenden, abgewinkelten Ende der Koxialleitung sowie des Daten-Busses ist es dann problemlos möglich, beispielsweise unmittelbar an der Innenseite der Kraftfahrzeug-Außenhaut ein flachbauendes Gehäuse durch eine horizontale Steckrichtung anzuschließen, in dem weitere, die HF-Signale verarbeitende, elektronische Baugruppen untergebracht sind.
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Die Erfindung betrifft also eine Dachantenne mit einer elektrischen bzw. Hochfrequenz-Kontaktierungsmöglichkeit, insbesondere mit einer Kraftfahrzeug-Inneneinheit für die Verarbeitung der elektrischen Signale sowie der Hochfrequenz-Signale. Diese Verbindung soll bevorzugt über eine Direktsteckung unter Berücksichtigung der herrschenden Bauraum-Bedingungen möglich sein. Dies soll im Rahmen der Erfindung auch bei einer minimalen Montageöffnung in der Fahrzeug-Außenhaut realisiert werden können, und zwar auch dann, wenn nur ein minimal möglicher Bauraum zwischen der Fahrzeug-Außenhaut und einem entsprechenden Fahrzeug-Himmel zur Verfügung steht.
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Dabei ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein 90°-Leitungsübergang vorgesehen, der es ermöglicht, dass entsprechende Kabel und vorzugsweise die erwähnte der weiteren Daten- und Hochfrequenz-Verarbeitung dienende Inneneinheit über eine Fügerichtung mit den Anschlüssen für die Kraftfahrzeug-Antenne verbunden werden kann, die vorzugsweise senkrecht zu der Montagerichtung verläuft, mit der die Kraftfahrzeug-Antenne mit einem nach unten überstehenden Fußteil in die Montageöffnung einer Kraftfahrzeug-Außenhaut eingeführt wird.
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Schließlich ist im Rahmen der Erfindung auch ein Zusammenschluss der Einzelstecker mit einem Steckerblock möglich, der der Toleranzminimierung der Einzelkomponenten dient.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
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1: eine schematische, perspektivische Darstellung einer Dachantenne und einer damit verbindbaren Inneneinheit;
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2: eine entsprechende Darstellung zu 1, bei der einige Komponenten weggelassen sind, insbesondere die Gehäuseabdeckung der Antenneneinrichtung;
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3: eine schematische Seitendarstellung auf eine Antenneneinheit, die mit einer Kraftfahrzeug-Inneneinheit verbunden ist (unter Weglassung der Antennenhaube);
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4: eine Explosionsdarstellung der wesentlichen Teile der Antenneneinheit sowie der damit zu verbindenden Kraftfahrzeug-Innenkomponente oder dem Kraftfahrzeug-Innenmodul;
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5: eine auszugsweise räumliche Darstellung eines Karosseriebleches (der Kraftfahrzeug-Außenhaut) mit einer darin eingebrachten Montageöffnung zur Anbringung der Kraftfahrzeug-Dachantenne;
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6: eine räumliche Darstellung einer aus sechs Einzelleitungen bestehenden Busverbindung;
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7: eine perspektivische Darstellung dreier Koaxialleitungen und einer Datenverbindung, die über einen Halteblock mechanisch gehalten sind;
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8: eine Querschnittsdarstellung durch die Teile der erfindungsgemäßen Antenne und der damit gekoppelten Inneneinheit, und zwar in Form einer Querschnittsdarstellung durch einen Koaxialleiter mit einer Kuppeleinrichtung, die mit einem entsprechenden Kuppler der Inneneinheit verbunden ist;
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9: eine Querschnittsdarstellung senkrecht zu der Schnittdarstellung gemäß 8, und zwar in einer Ebene, die durch die Innenleiter der nebeneinander angeordneten Koaxialleitungen verläuft;
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10a: eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung eines Steckergehäuses für die Datenverbindung, die in einem Chassis integriert ist;
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10b: eine schematische Darstellung eines entsprechenden Buchsensteckers zur Kopplung mit dem Steckergehäuse der Datenverbindung;
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11a: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Aufbaus mit einer Antenneneinrichtung und einer Kraftfahrzeug-Inneneinheit in schematischer Querschnittsdarstellung;
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11b: eine Querschnittsdarstellung längs der Linie XIb-XIb in 11a;
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12a: eine abgewandelte Darstellung bezüglich 11a im Hinblick auf ein dazu leicht abgewandeltes Ausführungsbeispiel; und
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12b: eine Querschnittsdarstellung längs der Linie XIIb-XIIb in 11a.
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In 1 ist in schematischer, perspektivischer Darstellung eine Antenne 1, d. h. insbesondere eine Dach- oder Kraftfahrzeug-Antenne 1 gezeigt, die letztlich im montierten Zustand gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit einer elektronische Komponente 3 unmittelbar im Bereich einer im Dach vorgesehenen Durchtrittsöffnung elektrisch in Kontakt steht.
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Die Antenne 1 umfasst üblicherweise ein Antennengehäuse 5, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Antennenhaube 5a umfasst, die für elektromagnetische Wellen durchlässig ist.
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Die Antennenhaube 5a ist üblicherweise auf einem Sockel oder Chassis 7 montiert bzw. fest damit verbunden, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel das Chassis 7 aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material besteht oder dieses umfasst. Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Sockel oder das Chassis 7 bevorzugt aus einem Metall-Gussteil. Ebenso möglich ist ein Frästeil oder leitfähiges Kunststoff-Spritzteil.
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In 2 ist eine zu 1 ähnliche, perspektivische Darstellung der Antenne 1 mit einer im montierten Zustand fahrzeuginnenseitig unterhalb des Kraftfahrzeug-Daches angebrachten, elektronischen Komponente 3 wiedergegeben, wobei bei der Darstellung gemäß 2 die in 1 ersichtliche Antennenhaube 5a des Antennengehäuses 5 weg gelassen ist.
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In 3 ist dabei die Antenne und die damit verbundene elektronische Komponente oder Inneneinheit 3 in Querdarstellung gezeigt, also bei senkrechter Betrachtung auf eine üblicherweise im montierten Zustand der Antenne vertikal verlaufenden Ebene E (wobei in dieser Ebene beispielsweise die beiden Leiterplatinen oder Antennen 13a, 13b liegen können oder parallel dazu ausgerichtet sind), die der vertikalen Mittelebene des Antennengehäuses 5 entspricht, die üblicherweise senkrecht auf die Ebene E-LP der Leiterplatine 9 ausgerichtet ist.
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Von daher sieht man, dass parallel zu dem Sockel oder Chassis 7 auf der dadurch gebildeten Oberseite 7a des Sockels oder Chassis 7 eine Leiterplatine 9 angeordnet ist, die in Draufsicht eine Außenkontur 9a aufweist (siehe auch 4), die üblicherweise mit geringerer Quer- und Längserstreckung als die jeweilige Quer- und Längserstreckung des Sockel-Chassis 7 gestaltet ist, so dass im montierten Zustand die Gehäusehaube 5a unter Befestigung auf dem Sockel 7 die Leiterplatine 9 vollständig umschließt und im sog. Antennengehäuse-Innenraum 5b aufnimmt.
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Auf der erwähnten Oberseite 9b der Leiterplatine 9 können eine oder mehrere Antenneneinrichtungen für unterschiedliche Dienste vorgesehen sein.
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Im vorliegenden Fall ist eine erste Antenne oder Antennenanordnung 13a beispielsweise in Form einer senkrecht zur Leiterplatine 9 stehenden weiteren Leiterplatine 13'a, auf der metallisierte Flächen unter Bildung einer ersten Antenne ausgebildet sind, vorgesehen, die beispielsweise zum Empfang und Senden im Rahmen einer Mobilfunk-Kommunikation dient.
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Daneben kann eine zweite Antenne 13b vorgesehen sein, die ebenfalls beispielsweise senkrecht zur Leiterplatine 9 angeordnet ist, und hierbei ebenfalls wiederum aus einer weiteren Leiterplatine 13'b bestehen kann, die im Gegensatz zur ersten Antenne 13a bezüglich der in Fahrtrichtung vorne liegenden, also vorlaufenden Antenne 13a eher im hinteren Bereich liegt, also in Fahrtrichtung üblicherweise nachlaufend angeordnet ist, wobei die darauf ausgebildete Antenne zur Durchführung anderer Dienste geeignet sein kann.
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Ferner ist zwischen der ersten und zweiten Antenne 13a und 13b eine dritte Antenne 13c in Form einer Patch-Antenne vorgesehen, wie sie beispielsweise zum Empfang von Satelliten-Programmen dient, die über Satellit ausgestrahlt werden, also insbesondere zum Empfang von über Satellit ausgestrahlten Radioprogrammen.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist auch eine vierte Antenne 13d vorgesehen, nämlich eine GPS-Antenne 13d, die im gezeigten Ausführungsbeispiel in Draufsicht eine näherungsweise quadratische Außenform aufweist und unterhalb einer Ausnehmung 13'' im Bereich der ersten Leiterplatine 13'a der ersten Antenne 13a auf der parallel zu dem Sockel 7 verlaufenden Leiterplatine 9 positioniert und elektrisch angeschlossen ist.
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Da der Sockel des Chassis 7 üblicherweise einen umlaufenden Sockel-Rand 7c aufweist, der sich über eine gewisse Höhe auf der Sockel-Oberseite 7a gegenüber der Sockel-Basis oder dem Sockel-Boden 7b erhebt, können zwischen dem Sockel-Boden 7b und der Unterseite 9c der Leiterplatine 9 (s. 4) in dem dadurch gebildeten Bauelemente-Raum 12 elektrische und elektronische Baukomponenten untergebracht und auf den dort verlaufenden Leiterbahnen auf der Leiterplatine elektrisch angeschlossen sein.
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Anhand von 4 sind wesentliche Teile der Antennenanordnung und der damit zu verbindenden elektronischen Komponente 3 in Explosionsdarstellung wiedergegeben. In dieser Darstellung ist der aus Metall bestehende Sockel bzw. das Chassis 7 von der Oberseite 7a her zu sehen, wodurch auch verdeutlicht ist, dass der Sockel oder das Chassis 7 nicht nur mit dem erwähnten umlaufenden Sockel-Rand 7c, sondern auch noch mit einer Vielzahl von sich vom Boden 7b erhebenden, in der Regel senkrecht dazu ausgerichteten Sockel-Stegen 7d versehen ist, die den eigentlichen Bauelemente-Raum 12 in unterschiedliche Bauelement-Raumbereiche 12a gliedern. Die Raumbereiche 12a sind also durch die schirmenden Stege 7d (die einen Teil des Sockels 7 bilden und deshalb ebenfalls aus leitfähigem Material bestehen oder damit überzogen sind) voneinander getrennt.
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Schon aus der Darstellung gemäß 4 ist bereits zu ersehen, dass an der Sockel-Unterseite 7e, also an der Unterseite des Sockel-Bodens 7b, nach unten vorstehend, ein Fuß- oder Verankerungsteil 17 ausgebildet ist, welches mit dem gesamten Sockel z. B. als integriertes Metallteil einteilig (nämlich stoffschlüssig) verbunden ist. Dabei kann das Fuß- oder Verankerungsteil 17 gegenüber dem eigentlichen Sockel 7 auch getrennt ausgebildet und mit diesem mechanisch und galvanisch verbunden sein. Die gesamte Anordnung sowie der Aufbau des Sockels und des Fuß- oder Verankerungsteils 17 kann von daher auch mehrteilig gestaltet sein, wobei die einzelnen Teile mechanisch und galvanisch verbunden sein sollten, damit das Fuß- oder Verankerungsteil wie der Sockel nicht nur eine Schirmung bewirken, sondern auch gleichzeitig als Außenleiter wirken.
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Bei der endgültigen Montage im Kraftfahrzeug wird die so gebildete Antenne mit ihrem Fuß- und Verankerungsteil 17 auf ein Dach eines Kraftfahrzeuges aufgesetzt, wobei in das nach unten über den Sockel-Boden überstehende Fuß- oder Verankerungsteil 17 dann durch eine in 5 dargestellte Montageöffnung 15, in der Regel im Dach eines Kraftfahrzeuges, allgemein also in einer sog. Kraftfahrzeug-Außenhaut 16, eintaucht und ins Kraftfahrzeug-Innere vorsteht.
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Aus den Darstellungen gemäß 1 bis 4 ist bereits zu ersehen, dass von der Leiterplatinen-Unterseite 9c mehrere koaxiale Leiter verlaufen, im gezeigten Ausführungsbeispiel (siehe 1 und 2) drei koaxiale Leiter 21, die nebeneinander angeordnet sind.
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Jeder dieser Koaxialleiter 21 umfasst einen Innenleiter 23, ein im gezeigten Ausführungsbeispiel in Längsrichtung abgestuftes, den Innenleiter umgebendes Dielektrikum 25 und einen das Dielektrikum 25 aufnehmenden Außenleiter 27.
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Der jeweilige Außenleiter 27 ist auf seiner der Leiterplatine 9 zugewandt liegenden Seite im gezeigten Ausführungsbeispiel mit vier in Umfangsrichtung des zylinderförmigen Außenleiters versetzt zueinander liegenden und entgegengesetzt zur Steck- und Fügerichtung (Z) (also senkrecht zur Leiterplatine) vorstehenden Füßchen oder Pins 27a versehen, die in entsprechende Bohrungen an einer Anschlussstelle auf der Leiterplatine 9 eingreifen und dort verlötet sind.
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Der Innenleiter 23 durchragt üblicherweise ebenfalls eine entsprechende Bohrung der Leiterplatine oder liegt auf der Leiterplatinen-Unterseite 9c mit seiner Innenleiter-Stirnseite unmittelbar an und ist dort an einem entsprechenden Kontaktpunkt verlötet.
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Dadurch erfolgt also die galvanische Anbindung des Innenleiters 23 und des Außenleiters 27 des jeweiligen Koaxialleiters 21 an der Leiterplatine. Durch diese Verbindung ist die jeweilige Koaxialleitung 21 elektrisch kontaktiert und mechanisch gehalten, da vor allem auch der Außenleiter 27 als Metallzylinder oder Metallrohr gestaltet ist und durch seine mehreren, in Umfangsrichtung versetzt liegenden Verankerungsfüßchen oder Pins 27a fest und stabil mit der Leiterplatine nicht nur galvanisch verbunden, sondern mechanisch daran fixiert ist und den gesamten Koaxialleiter 21 dadurch vergleichsweise stabil an der Leiterplatine 9 ausgerichtet hält.
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Ferner ist im gezeigten Ausführungsbeispiel auch noch eine Busverbindung 29, d. h. beispielsweise ein Bus 29 in Form mehrerer Datenleitungen 29a vorgesehen, der im gezeigten Ausführungsbeispiel aus sechs im Abstand zueinander gehaltenen Einzeldrähten oder Einzelleitungen 29b besteht, wie dies beispielsweise anhand von 6 dargestellt ist. Bei den nachfolgend verwendeten Begriffen ”Bus” oder ”Busverbindung” bzw. teilweise auch ”Busstruktur” wird also eine ungeschirmte Datenleitung, d. h. eine ungeschirmte Signalleitung und/oder Spannungsversorgung verstanden, die zumindest eine und vorzugsweise mehrere einzelne Datenleitungen umfasst. Dieser Datenbus 29a mit den im gezeigten Ausführungsbeispiel sechs Einzelleitungen 29b (die in zwei Reihen mit jeweils drei nebeneinander liegenden Einzelleitungen 29b gebildet sind) schließt sich unmittelbar benachbart neben den drei Koaxialleitungen 21 an.
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In der Praxis dienen die erwähnten Datenleitungen 29a, 29b des Busses 29 der Signal- oder Stromübertragung und die erwähnten Koaxialleitungen 21, insbesondere der Innenleiter 23, der Übertragung der Hochfrequenz-Signale (HF-Signale), und zwar für die Übertragung der diversen Dienste.
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Nachfolgend wird noch insbesondere auf die 7, 8 und 9 Bezug genommen, wobei in 7 eine perspektivische Unteransicht der drei nebeneinander liegenden Koaxialleitungen 21 und der daneben angeordneten Datenverbindung 29 dargestellt ist, wobei diese Koaxialleitungen und die Datenverbindung in einem entsprechenden, nachfolgend noch einzeln erörterten Halteblock 33 zusätzlich angeordnet, gehalten und fixiert sind. In 8 ist dabei eine Querschnittsdarstellung durch einen einzelnen Koaxialleiter wiedergegeben, wie er letztendlich im verbauten Zustand angeordnet und montiert ist. In 9 ist eine weitere Schnittdarstellung senkrecht zu der Schnittdarstellung gemäß 8 wiedergegeben, nämlich in einer Schnittebene, die jeweils durch die Zentralachse, also Innenleiter 23 sowie die Datenverbindung 29a verläuft, also eine Schnittdarstellung in Längsrichtung durch den Halteblock 33.
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Wie also aus den Zeichnungen zu ersehen ist, sind die einzelnen Koaxialleitungen 21, d. h. die Außenleiter 27 der Koaxialleitungen 21, benachbart zur Leiterplatine durch einen Halteblock 33 zusätzlich gehalten und justiert, wobei dieser Halteblock bevorzugt aus einem Kunststoffteil besteht, also aus einem elektrisch nicht leitfähigen Isolator. Dieser Halteblock 33 weist auf der der Leiterplatine 9 zugewandt liegenden Seite eine Reihe von vorstehenden Füßchen, Pins oder Rippen etc. 33a auf, die ebenfalls in entsprechende Bohrungen der Leiterplatine 9 eingreifen können, und dadurch den Block 33 gegen Verschieben oder Verdrehen zusätzlich sichern. Darüber sind auch die durch entsprechende Bohrungen 33b im Halteblock 33 durchsetzenden Koaxialleiter 21 gegen ein seitliches Verschieben oder Verbiegen in beliebiger Richtung relativ zueinander, wie aber auch gegen ein Verschieben oder Verbiegen bzw. Verdrehen ihrer Gesamtanordnung insgesamt, zusätzlich mechanisch gesichert und gehalten.
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Die so vorbereitete und bestückte Leiterplatine 9 mit den nach unten vorstehenden Koaxialleitungen 21 und der Busverbindung 29 und dem Halteblock 33 wird dann auf das Chassis bzw. auf den Sockel 7 so aufgesetzt, bis der Halteblock 33 in eine entsprechend Vertiefung 133 im Sockelboden 7b eingreift, wobei diese Vertiefung 133 im Sockelboden 7b eine Längserstreckung und Quererstreckung sowie eine Formgebung aufweist, die zumindest weitgehend der Längserstreckung und Quererstreckung bzw. Formgebung des Halteblocks 33 entspricht, so dass mit anderen Worten der Halteblock mit einem Teil seiner Umfangskontur in der entsprechenden Vertiefung 133 im Sockelboden 7 eingreift und unverschiebbar und unverdrehbar gehalten ist.
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Während dieses Steck- und Fügevorgangs in Richtung Z werden dabei gleichzeitig die über den Halteblock 33 in Fügerichtung Z überstehenden Koaxialleitungen 21 sowie die über den Halteblock 33 ebenfalls überstehende Halteblockerweiterung 33c (die im Inneren einen Längskanal aufweist, der von der Busverbindung 29 durchsetzt wird, wodurch die Busverbindung zusätzlich geschützt ist, worauf später noch eingegangen wird) in entsprechend vertikal verlaufende und gegeneinander abgeschirmte Kanäle 117 bzw. 117' im Fußteil 17 eingeschoben. Mit anderen Worten ragen also die Koaxialleitungen 21 und die Datenverbindungen 29 durch entsprechende Öffnungen oder Bohrungen im Sockelboden 7b, d. h. ragen in im Bereich der Vertiefung 133 im Sockelboden 7b ausgehende Kanäle 117 bzw. 117' hinein, die den Sockelboden und das Fuß- und/oder Verankerungsteil 17 durchsetzen.
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Die vorstehenden von oben nach unten im Fußteil verlaufende Kanäle 117 könnten dabei nach unten hin zumindest geringfügig verjüngend ausgestaltet sein (insbesondere auch dann, wenn der Sockel mit dem Fußteil als Gussteil hergestellt ist), wobei die Dimensionierung derart ist, dass die Außenleiter 27 der Koaxialleiter 21 mit ihrem in Steckrichtung vorlaufenden Kontaktierungsabschnitt 27b (der gegenüber dem verbleibenden Außendurchmesser sogar noch geringfügig breiter gestaltet sein kann) beim Einstecken auf die Innenwandung des sich in Einsteckrichtung verjüngenden Kanals 117 im Fußteil 17 aufläuft und am Ende der Einsteckbewegung eine unter Zeugung ausreichender Kontaktkräfte realisierte galvanische Verbindung zwischen dem Außenleiter 27 und dem aus Metall bestehenden Fußteil 17 und damit dem Sockel 7 insgesamt sicherstellt. Eine entsprechende Querschnittsdarstellung durch einen Koaxialleiter 21 mit dem zugehörigen Innenleiter, dem Dielektrikum und dem Außenleiter, wie er in einem entsprechenden Kanal 117 im Fußteil 17 noch vor der Montage angeordnet ist, ist aus 8 und 9 zu ersehen.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Fixierung des Koaxialleiters 21 und die galvanische Anbindung des Aussenleiters 27 durch mechanische und galvanische Kontaktierung durch den vorlaufenden Endabschnitt des Kontaktrandes 27b (s. 8) bewirkt, wobei der Kontaktrand 27b mit der Innenwandung des in diesem Bereich verjüngten Querschnitts der Kanäle 117 unter Erzeugung ausreichend hoher Klemmkräfte eingepresst anliegt. Möglich ist aber auch, dass der vorlaufende Kontaktrand mehrere in Umfangsrichtung versetzt liegende Schlitze oder Ausnehmungen 27c aufweist (siehe 7), die in einer Teillänge vom Umfangsrand aus eingebracht sind, und zwar unter Ausbildung von zumindest leicht federnden Kontaktfingern 127, die dann mit der entsprechenden hohen Klemmkraft an der Innenwandung des in diesem Ausführungsbeispiel mit geringerem Durchmesser ausgestalteten unteren Endes 117a des Kanals 117 anliegt.
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Durch diese Anordnung wird eine hohe mechanische Festigkeit und Sicherheit bezüglich der Fixierung und Halterung des jeweiligen koaxialen Leiters 21 in einem zugehörigen Kanal 117 im Fußteil 17 eines Sockels 7 gewährleistet. Zudem wird hierdurch eine optimale galvanische Kontaktierung zwischen dem jeweiligen Außenleiter 27 eines Koaxialleiters 21 und dem aus Metall bestehenden Fußteil 17 und damit mit dem Sockel oder Chassis 7 insgesamt hergestellt, wobei die voneinander getrennten Kanäle 117, in denen die Außenleiter 27 der Koaxialleitungen 21 eingepresst sitzen, zudem eine optimale Schirmung zwischen den einzelnen Koaxialleitungen bzw. zu den den Bus 29 aufnehmenden Kanal 117' bewirken.
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Sollten auch bei der Herstellung, d. h. der Positionierung und der Herstellung einer Lötverbindung zwischen dem Innenleiter 23 und der Leiterplatine 9 bzw. dem Außenleiter 27 und der Leiterplatine 9 Toleranzfehler auftreten, so wird durch die Einsteck- und Fügebewegung der Außenleiter 27 in die entsprechenden Kanäle 117 im Fußteil 17 des Sockels 7 ein entsprechender Ausgleich möglicherweise bestehender Toleranzfehler gewährleistet, wodurch eine hochgenaue Gesamtherstellung und Positionierung der unten frei liegenden Enden der Innenleiter 23 der einzelnen Koaxialleitungen 21 gewährleistet ist.
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Im gezeigten, bisher besprochenen Ausführungsbeispiel soll die Dachantenne 1 so gestaltet sein, dass zwischen der Dachantenne 1 und der Inneneinheit 3 in Form der erwähnten elektronischen Komponente 3 eine optimal gestalte Direktverbindung durch Stecken ermöglicht werden soll, und zwar bei gleichzeitiger Minimierung des benötigten Montageloches und des Fügeraums unter der Fahrzeug-Außenhaut (d. h. in der Regel dem Dach).
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Dabei kann die Inneneinheit 3 im Rahmen der erwähnten elektronischen Komponente 3 in der Regel ebenfalls eine weitere Leiterplatine 109 umfassen (siehe 4), die bei der gezeigten Anordnung parallel zu der in dem Antennengehäuse 5 untergebrachten ersten Leiterplatine 9 zu liegen kommt, wobei die erste Leiterplatine 9 im Antennengehäuse 5 außerhalb der Fahrzeug-Außenhaut 16 (also dem Dach) und die Inneneinheit 3 unterhalb der Fahrzeug-Außenhaut 16 und damit im Inneren 116 des Kraftfahrzeuges unmittelbar benachbart zur Fahrzeug-Außenhaut 16 zu liegen kommt.
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Eine flache Bauweise wird im Rahmen der Erfindung vor allem dann ermöglicht, wenn die Inneneinheit 3 nicht in Steck- und Fügerichtung Z, also senkrecht zu den Leiterplatinen 9, 109, sondern in einer quer oder vor allem senkrecht dazu verlaufenden Steck-, Füge- oder Schieberichtung S mit den entsprechenden Anschlüssen der Koaxialkabel und des Datenbusses verbunden werden kann. Dabei verläuft diese Steck-, Füge- oder Schieberichtung S bevorzugt senkrecht oder radial zur koaxialen Längserstreckung der Koaxialleiter 21 und damit des Fußteils 17 bzw. der Kanäle 117, also in der Regel wiederum parallel zu den erwähnten Leiterplatinen 9 bzw. 109. Natürlich können bei Bedarf auch gewisse geringe Winkelabweichungen davon realisiert sein und werden, falls dies gewünscht wird.
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Aus den Zeichnungen gemäß den 1 bis 4 und 6 bis 8 ist dabei bereits zu ersehen, dass die einzelnen Koaxialleitungen 21 an ihren unteren Enden jeweils einen horizontalen und damit parallel zu den Leiterplatinen 9, 109 verlaufenden Kuppler oder Steckverbinder 37 mit einem Innenleiter 37a und einem Außenleiter 37b umfassen, der stecker- oder buchsenförmig gestaltet sein kann.
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Aus Gründen der Konzentrizität, also der koaxialen Anordnung zwischen Innen- und Außenleiter der koaxialen Leiter 21, ist es nicht möglich, einen einteiligen oder durchgehenden Innenleiter mit 90° Biegung in einen ebenfalls einteilig oder durchgehenden Außenleiter einzufügen. Aus diesem Grund werden im Rahmen der Erfindung die Innen- und Außenleiter sowie das Dielektrikum in quer zueinander verlaufende, d. h. insbesondere senkrecht zueinander verlaufende Komponenten getrennt, wobei in der Regel die Koaxialleitungen im montierten Zustand mehr oder weniger vertikal verlaufen und deshalb nachfolgend teilweise kurz als ”vertikale Komponenten” genannt werden, wobei die mit der Inneneinheit verbindbaren Komponenten nachfolgend der Einfachheit halber auch kurz als ”horizontale Komponenten” bezeichnet werden, auch wenn die vorstehend genannten Komponenten im montierten Zustand weder exakt vertikal noch horizontal oder nicht einmal zwingend senkrecht zueinander, sondern zumindest in einem geringen Winkel davon abweichend ausgerichtet sein müssen oder sind. Wie bereits erwähnt, können die Komponenten auch in einem von 90° abweichenden Winkel bei Bedarf ausgerichtet sein, beispielsweise in einem Winkel von 85° bis 95° etc. Einschränkungen bestehen insoweit grundsätzlich nicht.
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Von daher wird hier eine spezielle Konstruktion vorgeschlagen, wie sie insbesondere auch in der Schnittdarstellung gemäß 8 verdeutlicht ist.
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Daraus ist zu ersehen, dass unterhalb der bisher erwähnten Koaxialleiter 21 das in der Regel aus einem Kunststoffmaterial (also nicht aus Luft) bestehende Dielektrikum 25 unmittelbar vor der 90°-Winkelverbindung 51 jeweils aufhört und dort jeweils ein Innenleiter 37a beginnt, der im gezeigten Ausführungsbeispiel senkrecht oder radial zum Koaxialleiter 21 verläuft und bevorzugt Teil des Kupplers 37 ist. Dabei ist der Durchmesser des zugehörigen Innenleiters 37a zumindest im Anschluss- und/oder Verbindungsbereich 37'a des Innenleiters 37a im gezeigten Ausführungsbeispiel mit größerem Durchmesser ausgestaltet, als der Durchmesser des Innenleiters 23 des jeweiligen koaxialen Leiters 21. Deshalb kann der Innenleiter 37a in seinem Anschluss- und Verbindungsbereich 37'a mit einer im gezeigten Ausführungsbeispiel radialen und dabei zur Axialerstreckung des Innenleiters 37a senkrecht verlaufenden Bohrung oder Schlitz 39 oder dergleichen versehen sein, in die im montierten Zustand ein jeweils zugeordneter Innenleiter 23 eines Koaxialleiters 21 eingreift und diese Bohrung 39 durchsetzt und damit eine gute galvanische Verbindung zwischen dem Innenleiter 23 des Koaxialleiters 21 und den zum Kuppler 27 gehörenden Innenleiter 37a gewährleistet.
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Anstelle der vorstehend genannten Bohrungen 39 kommt jede geeignete Öffnung in Betracht, beispielsweise auch in Form eines Schlitzes, die in dem betreffenden Innenleiter 37a eingebracht ist und vorzugsweise diesen in seiner gesamten Dicke durchsetzt.
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Da wie erwähnt, die koaxialen Innenleiter 21 vor allem durch Positionierung in den erwähnten das Fußteil 17 durchsetzenden Kanäle 117 höchst exakt positioniert ausgerichtet und festgehalten sind (selbst bei ursprünglich vorhandenen Toleranzfehler bezüglich der Verbindung der Koaxialleiter 21 an der Leiterplatine 9), ermöglicht dieses Verfahren, dass die erwähnten Kuppler 37 mit ihrem Außenleiter 37c zunächst in entsprechende Querbohrungen 40, 41 am unteren Ende des Fußteils 17 bevorzugt eingepresst werden, wobei diese Kuppler 37 mit ihrem Innenleiter dann so ausgerichtet sind, dass die im Anschlussbereich 37'a vorgesehene den Innenleiter 37a durchsetzende Bohrung 39 (oder ein entsprechender Schlitz oder dergleichen) in unmittelbarer axialer Richtung zu dem Innenleiter 23 der koaxialen Leitungen 21 zu liegen kommt. Durch Absenken oder Fügen der Leiterplatine 9 mit dem auf der Leiterplatinen-Unterseite 9c angeschlossenen und gehaltenen Koaxialleiter 21 wird dann zum Einen die erwähnte galvanische Verbindung zwischen dem Außenleiter 27 des jeweiligen Koaxialleiters 21 und der innenliegenden Oberfläche des zugehörigen Kanals 117 im Fußteil 17 gewährleistet und zum Anderen ist der jeweils zugehörige Innenleiter 23 durch die Bohrung 39 galvanisch mit dem zugehörigen Innenleiter 37a des Kupplers 37 verbunden.
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Um die Montage und die mechanische und galvanische Verbindung zwischen den Innenleitern 23 und 37a durchzuführen, weist das Fuß- und Verankerungsteil 17 in axialer Verlängerung der Kanäle 117 zumindest bezüglich der Koaxialleitungen 21 eine verlängerte, den Boden 17a des Fuß- und Verankerungsteiles 17 durchsetzende Bohrung 17b auf, die hier einen offenen Zugang zur Herstellung auch der Verbindung zwischen den Innenleitern während des Produktionsvorganges (Fügebewegung) erlaubt. Anschließend kann diese Bohrung 117 durch eine entsprechende Kappe 17c verschlossen werden, die entweder eingepresst oder im Falle eines Gewindes eingedreht werden kann. Diese Kappe 17c sollte ebenfalls wieder aus elektrisch leitfähigem Material, vorzugsweise Metall oder Metalllegierung bestehen oder zumindest aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial oder zumindest mit einer entsprechend leitfähigen, eine Schirmung bewirkenden Außenschicht versehen sein, die damit auch gleichzeitig durch die galvanische Kontaktierung mit dem Restteil des Fuß- und Verankerungsteils 17 einen Teil des gesamten Außenleiters bildet.
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Aus der Querschnittsdarstellung gemäß 8 ist ebenso zu ersehen, dass im Bereich der Anschlussverbindung 37'a kein aus Kunststoff bestehendes Dielektrikum vorgesehen ist, sondern dass hier ein Dielektrikum 36 in Form von Luft verwendet wird. Daran schließt sich dann das Dielektrikum 37b des Kupplers 37 an, um den Innenleiter 37a im Kuppler 37 zu halten.
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Auch in dem gesamten Bereich des Kupplers 37 wird der Außenleiter 37b und damit die Schirmung durch das aus Metall bestehende Fußteil 17 des Sockels 7 mit gebildet.
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Wie bereits erwähnt sind die am unteren Ende des Fußteils 17 zur Aufnahme des Kupplers vorgesehenen Querbohrungen 40, 41 abgestuft vorgenommen, wobei ein entsprechend abgestufter Absatz des Außenleiters 37c hier in Eingriff kommt. Wie erwähnt sind dabei die Kuppler 37 mit ihrem Außenleiter bevorzugt in die entsprechende hier abgestufte Querbohrung 40, 41 eingepresst, wodurch eine gute mechanische Verbindung zum Einen und eine optimale galvanische Kontaktierung zum Anderen gewährleistet wird. Dies eröffnet auch die Möglichkeit, den Kuppler so auszurichten, dass die vor dem Einsetzen im Fußteil 17 eingebrachte Bohrung 39 im Innenleiter 37a im Verbindungsbereich 37'a exakt so ausgerichtet wird, dass die Zentralachse dieser Bohrung mit der Zentralachse des Innenleiters 23 der Koaxialleitung 21 fluchtet, die in diese Bohrung 39 beim Fügevorgang eingreifen soll. Die erwähnte axiale Ausrichtung der abgestuften Bohrung 40, 41 im Fußteil 17 ist dabei so vorgenommen, dass die Zentralachse dieser Querbohrung 40, 41 radial und bevorzugt senkrecht zu den betreffenden Koaxialleitern 21 und damit zu den betreffenden Steck- und Aufnahmekanälen 117 im Fußteil 17 ausgerichtet ist.
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Grundsätzlich wird angemerkt, dass die Kuppler auch mit einem Außengewinde versehen sein könnten, welches in ein entsprechendes Innengewinde in der abgestuften Bohrung 40 41 eingreift. Es würde aber zusätzliche Maßnahmen erfordern um sicherzustellen, dass dann die Bohrung 29 am Ende des zugehörigen Innenleiters 37a exakt ausgerichtet ist, um beim Fügevorgang von dem Innenleiter 23 der Koaxialleitung 21 durchsetzt zu werden.
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Anhand von 6 ist bereits die Busverbindung 29 mit den im gezeigten Ausführungsbeispiel sechs Einzelleitungen 29b beschrieben worden.
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Jede dieser Einzelleitungen 29b weist leiterplatinenseitige Anschlussenden 29c auf, die um 90° gebogen sind, so dass diese Anschlussenden 29c jeweils parallele, nebeneinander liegende, abgewinkelte Abschnitte bilden, die bezüglich der beiden Reihen, in denen die Einzelleitungen 29a angeordnet sind, voneinander weg laufenden ausgerichtet sind.
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An diesen Anschlussenden 29c können die Einzelleitungen an entsprechenden Lötstellen galvanisch voneinander getrennt an den betreffenden Anschlussstellen an der Unterseite 9c der Leiterplatine 9 angelötet werden.
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In der Nähe der abgewinkelten Anschlussenden 29c kann der bevorzugt aus Kunststoff bestehende Halteblock 33 noch mit einer Querbrücke 233 versehen sein (siehe 9), wodurch zwei benachbarte und durch die Querbrücke 233 voneinander getrennte Öffnungen gebildet werden. Durch die eine Öffnung verläuft die eine Gruppe von drei Datenleitungen 29b (deren Abwinkelungen 29c alle in eine Richtung weisen), während durch die andere Öffnung die drei anderen Datenleitungen 29b verlaufen (deren Abwinkelungen 29c alle in die andere Richtung weisen).
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Zudem ist zumindest ein Halte- und Fixierblock 43 vorgesehen, der im gezeigten Ausführungsbeispiel sechs Bohrungen aufweist, die von den Einzelleitungen 29a durchsetzt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieser Fixier- und Halteblock 43 – der aus einem Isolator, vorzugsweise aus Kunststoff besteht – nach einer 90°-Abwinkelung 45 der einzelnen Drähte 29b so angeordnet, dass sich die parallel zu den Leiterplatinen 9, 109 verlaufenden fahrzeuginnenseitig liegenden Anschlussenden 29d im nicht berührenden Abstand zueinander gehalten sind.
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Es ist bereits auf den Halteblock 33 verwiesen worden, der in entsprechende Bohrungen 33b die Koaxialleiter 21 fest hält. Dieser Halteblock 33 weist an seiner einen Querseite einen in Steck- und Fügerichtung Z sich über größere Länge oder Höhe erstreckenden Halteblock-Abschnitt 33c auf, der mit einem in Querschnitt bevorzugt eher Rechteck-förmig gestalteten Innenkanal 33'c versehen ist, der zur Aufnahme der Busverbindung 29 mit den im gezeigten Ausführungsbeispiel sechs Einzelleitungen 29a dient.
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Wird eine vorbereitete Leiterplatine 9 mit den Koaxialleitern 21 und der Busverbindung 29 und dem die vorstehend genannten Leitungen fixierenden Halteblock 33 so auf den Sockel 9 aufgesetzt, dass die über den Halteblock überstehenden Koaxialleiter 21 und die Halteblockerweiterung 33c mit der Busverbindung 29 die in dem Sockel 7 und dem zugehörigen Fußteil 17 ausgebildeten Kanäle 117, 117' im Fußteil 17 in geschildeter Weise in Steck- und Fügerichtung Z durchsetzen (wobei dann die Innenleiter 23 der Koaxialleiter 21 mit den Innenleiter 37a der Kuppler 37 galvanisch kontaktiert sind), erhält man einen Aufbau mit beispielsweise drei nebeneinander liegenden koaxialen Kupplern 37 und einer Bus-Anschluss-Struktur 137 in Form eines Mehrfach-Leitungs-Kupplers 137, die allesamt in Parallelrichtung zu den Leiterplatinen 9 und 109 ausgerichtet sind. Dies eröffnet also die Möglichkeit, dass das erwähnte und nach Art einer elektronischen Komponente ausgebildete Innenteil 3 in einer parallel zu den Leiterplatinen 9, 109 verlaufenden Steck- oder Schiebrichtung S direkt an den so gebildeten Schnittstellen der Kraftfahrzeug-Antenne angeschlossen werden kann.
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Die Innenkomponente 3 weist dazu, wie aus den Zeichnungen hervorgeht, ebenfalls Kuppler 47 auf, die an entsprechender Stelle im gleichen Axialabstand zueinander wie die Kuppler 37 im Fußteil 17 angeordnet sind, so dass das Innenteil 3 entsprechend der Steck-, Füge- bzw. Schieberichtung S an den entsprechenden Schnittstellen der Antenne aufgesteckt und dann dielektrisch angeschlossen werden kann. Ebenso ist in dem Innenmodul 3 eine entsprechende Bus-Schnittstelle 147, also ein weiterer Kuppler 147 zum Beispiel mit buchsenförmigen Steckaufnehmungen vorgesehen, in die die parallel zur Leiterplatine 109 und damit parallel zur Steck-, Füge- bzw. Schieberichtung S verlaufenden Anschlussenden 29d der Busverbindung 29 eingeführt und elektrisch kontaktiert und dadurch angeschlossen werden können.
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Insoweit wird ergänzend auch noch auf 10a bzw. 10b verwiesen, wobei in 10a ein Ausschnitt des Fußteiles 17 mit den Kupplern 37 und dem Daten-Kuppler 137 für die Datenverbindung zeigt, welche in dem Chassis integriert ist. In 10b ist ein entsprechender Buchsenstecker 147 dargestellt, der an der Inneneinheit 3 ausgebildet und mit dem Steckergehäuse des Kupplers 137 für die Datenverbindung im montierten Zustand zusammensteckbar ist.
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Das Innenmodul 3 kann dabei weitere Schnittstellen beispielsweise in Form weiterer Kuppler 53 aufweisen, wie sie beispielsweise in der Darstellung gemäß 2 und 3 zu ersehen sind. Daran können entsprechende Kabel, insbesondere Koaxialkabel angeschlossen werden, die zu anderen Komponenten im Kraftfahrzeug-Innenraum 116 führen, beispielsweise zu einer Freisprechanlage eines Telefons, zu einem Radio, zu einem Mikroprozessor mit angeschlossenem Display für ein Navigationsgerät etc.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das durch die Montageöffnung 15 in der Kraftfahrzeug-Außenhaut 16 (also dem Karosserieblech eines Kraftfahrzeuges) hindurchsteckbare Fußteil 17 Führungselemente 17d (1) auf, die an den beiden gegenüberliegenden Querseiten 17e des Fußteils 17 angebracht sind, also an den um 90° gegenüberliegenden Außenseiten 17d am Fußteil 17, die quer und insbesondere senkrecht zur Steck-, Füge- bzw. Schieberichtung S ausgerichtet sind. Das Innenteil 3 weist dabei in seiner in Steck-, Füge- und Schieberichtung S vorlaufenden Seite eine innenliegende Ausnehmung 103 mit zwei in die Ausnehmung 103 vorstehenden und in Schieberichtung S verlaufenden Seitenbegrenzungen oder allgemein seitliche Führungseinrichtungen 3c (4) auf, die im montierten Zustand mit der vorstehend erwähnten Führungseinrichtung 17d am Fußteil 17 zusammenwirken. Mit anderen Worten wird also durch das Aufschieben und durch den elektrischen Anschluss des Kraftfahrzeug-Innenteiles 3 mit gegebenfalls weiteren, vorgesehenen elektronischen Komponenten am Fußteil 17 gleichzeitig auch eine mechanische, formschlüssige Verbindung zwischen dem Anschlussbereich der Innenkomponente 3 und dem im Innenraum 116 des Kraftfahrzeuges nach unten vorstehenden Fußteil 17 und damit mit der Antenne 1 insgesamt geschaffen, so dass die Antenne 1 hierdurch nicht mehr entgegengesetzt der Steck- und Fügerichtung Z nach oben hin abgehoben werden kann.
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Aus der Schilderung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ergibt sich also, dass das zentrale Prinzip die direkte Herstellung einer Steckverbindung zwischen zwei mit Höhenversatz V angeordneten Leiterplatinen ist, die mit einer parallelen Fügerichtung S zusammengesteckt werden können. Die eine Leiterplatine. ist dabei in der kraftfahrzeugaußenseitigen Antennenanordnung untergebracht, wobei die zweite Leiterplatine in dem kraftfahrzeuginnenseitig untergebrachten Innenteil 3 vorgesehen sein kann. Die hierfür benötigten und erläuterten Verbindungselemente sind dabei von den Antennen ausgehend um 90° abgewinkelt. Die entstehenden Übergänge von der horizontalen in die vertikale Ausrichtung bzw. von einer koaxialen Struktur in eine möglicherweise vorgesehene Microstrip-Struktur (im Bereich der in dem Innenteil 3 untergebrachten Leiterplatine) können durch Optimieren des Aufbaus innerhalb der Koaxialstruktur und im Bereich des Übergangs von den Innenleitern zu der Leiterbahn auf der Platine angepasst werden, und zwar beispielsweise für einen Frequenzbereich bis 6 GHz, beispielsweise bei einer Impedanz von 50 Ohm.
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Dazu kann, wie erläutert, im Koaxialbereich das Dielektrikum ganz oder teilweise durch Luft ersetzt werden, wobei auch hier der Durchmesser des Innenleiters angepasst werden kann. Dabei kann der Übergangsbereich auf die Leiterplatine durch die Gestaltung des Außenleiters und durch den Aufbau des Layouts entsprechend optimiert werden.
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Der sog. ”vertikale Bereich” umfasst die Leiterplatine 9 im Antennengehäuse 5 mit den von der Leiterplatine 9 ausgehenden Innenleitern 21 (auch wenn die nicht zwingend vertikal verlaufen müssen, sondern der Einfachheit halber nur kurz als ”vertikaler Teil bezeichnet werden) sowie die Leiterplattenbestückung, den erwähnten Block- oder Kunststoffträger 33 und die senkrecht auf der Leiterplatine 9 des Antennenmoduls stehenden SMD-fähige Innenleiter 23, die von dem Dielektrikum 25 und dem Außenleiter 27 umhüllt sind. Der Außenleiter 27 verfügt dabei über die erwähnten Fußpunkte oder Pins 27a, die auf der Leiterplatte 9 verlötet werden.
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Der sog. ”horizontale Bereich” in Form der mehr oder weniger horizontal und damit radial zum vertikalen Bereich ausgerichteten Anschlussstruktur unter Verwendung der Kuppler 37 zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass dabei das Chassis mit dem Fußteil als Schirmung und Außenleiter verwendet wird. Zu diesem Zweck ist wie erwähnt ein Teil des Chassis in Form des sog. Fußteils 17 durch das Montageloch 15 in der Kraftfahrzeug-Außenhaut 16 nach unten verlängert und ragt bis in den Kraftfahrzeug-Innenraum 116 vor. Dieses nach unten verlängerte Teil des Chassis 7 in Form des Fußteils 17 dient dabei gleichzeitig als Träger für die Steckerbuchsen der Kuppler 37. Die Steckerbuchsen bestehen dabei wiederum aus einem Außenleiter 37b und einem Innenleiter 37a, wobei die so vorbereiteten Kuppler dann in eine entsprechende abgestufte Bohrung 39 in das Chassis eingepresst werden und dabei den gewünschten Kontakt zur Schirmung herstellen.
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Die Verbindung zwischen vertikalem und horizontalem Bereich wird dann hergestellt, wenn die bestückte Leiterplatine (inklusive Steckerblock) mit dem Chassis verbunden wird, wobei in diesem Fügeschritt dann das vorlaufende Ende des Innenleiters 23 (also des sog. vertikalen Bereichs) in die entsprechende Innenleiter-Bohrung 39 des Kupplers 37 (also des horizontalen Bereichs) eindringt und durchsetzt.
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Das anhand der 1 bis 10b erläuterte Ausführungsbeispiel ist in schematischer Querschnittsdarstellung vereinfacht anhand von 11a und in einer weiteren 11b wiedergegeben (wobei 11b eine Schnittdarstellung längs der Linie XIb-XIb in 11a wiedergibt), woraus auch der Querversatz V zwischen den beiden Leiterplatinen 9, 109 ersichtlich ist. In 11a ist die Inneneinheit 3 vor dem Anschließen in mit durchgezogenen Linien und im angeschlossenen Zustand strichliert dargestellt.
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Dabei ist der vertikale und horizontale Bereich der zur Antenne gehörenden Einrichtung wiedergegeben, der letztlich mit der 90°-Abwinkelung eine erste antennenmodulseitige Steckerhälfte A bildet, die mit einer innenmodulseitigen Steckerhälfte B entsprechend der Fügerichtung S mechanisch und elektrisch verbunden werden kann.
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Während des erläuterten Fügeschritts entsprechend der Fügerichtung Z werden die Außenleiter 27 des sog. vertikalen Bereichs in die Kanäle 117 des Chassis 7 und damit des Fußteils 17 gepresst und stellen so eine galvanische Verbindung her. Der Kontakt der Innenleiter wird hergestellt, in dem der spitze Teil des jeweils vorlaufenden Endes der Innenleiter 23 in den geschlitzten Teil der anderen Innenleiter, die zu dem Kuppler 37 führen oder gehören, eingepresst wird. Im Bereich der Verbindung der Innenleiter befindet sich Luft als Dielektrikum.
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Das nach unten durch das Montageloch 15 verlängerte Fußteil 17 des Antennen-Chassis 7 weist zudem Merkmale auf, die zum Einen die Komponenten während des Fügevorgangs führen und zum Anderen die elektrischen Bauteile, wie beispielsweise die Leiterplatine 9 im fertig geführten Zustand mechanisch entlasten.
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Über das Fußteil mit dem Chassis 7 wird eine mechanisch stabile Verbindung zwischen der Innen- und Außeneinheit hergestellt, also zwischen der als Inneneinheit 3 vorgesehenen elektrischen Baugruppe und der in Form der Kraftfahrzeug-Antenne 1 gebildeten Außeneinheit.
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Anhand der bisherigen Ausführungsbeispiele ist eine Variante beschrieben worden, bei der mit geringster Bauhöhe eine radiale und insbesondere parallele Anschlussmöglichkeit, die parallel zum Sockel bzw. zu der auf dem Sockel 7 montierten Leiterplatine einer Kraftfahrzeug-außenseitig montierten Antenne realisiert wird, so dass mit einer parallel zu den Leiterplatinen 9, 109 verlaufenden Schieberichtung S ein im Kraftfahrzeug-Innenraum 17 befindliches Innenteil mit weiteren elektronischen Komponenten einfachst angeschlossen werden kann.
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Davon abweichend kann im Falle anderer Anwendungsfälle auf die erläuterte 90°-Winkelverbindung verzichtet werden, so dass eine koaxiale oder Bus-Anschluss-Variante geschaffen wird, die im Kraftfahrzeug-Innenraum entgegengesetzt zur Steck- oder Fügerichtung Z verläuft.
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Dies ist nur schematisch anhand von 12a und 12b (vergleichbar den Darstellungen gemäß 11a und 11b für das andere Ausführungsbeispiel) in einer entsprechenden Darstellung wiedergegeben, bei der nunmehr die entsprechenden Kuppler 37 von unten her entgegengesetzt der Steck- und Fügerichtung Z in entsprechende Bohrungen im Fußteil 17 eingepresst sind, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Innenleiter 37a der Kuppler 37 in axialer Verlängerung zu den Innenleitern 23 der zugehörigen koaxialen Leitungen 21 zu liegen kommen. In diesem Fall könnten an den Stirnseiten die mit größerem Durchmesser ausgestalteten Innenleiter 37a der Kuppler 37 axiale Sackbohrungen eingebracht sein, in denen dann die vorlaufenden, bevorzugt ebenfalls so gespitzt ausgestalteten Anschlussenden der Innenleiter 23 während des Fügevorgangs eingeführt und bevorzugt eingepresst werden können.
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Ebenso kann ein entgegen der Steck- und Fügerichtung Z aufsteckbarer Bus-Kuppler anschließbar sein, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Busverbindung 29 nur einzelne Drähte 29b umfasst, die von der Leiterplatine 9 ausgehend ohne jede Krümmung 45 gerade auslaufend enden, also in Richtung Steck- und Fügerichtung Z.
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Auch in diesem Fall würden die einzelnen Drähte 29b durch einen Block 33 im Abstand zueinander mechanisch fixiert werden, der aus einem nicht-leitendem Material, vorzugsweise Kunststoff (Dielektrikum), besteht, wobei abschließend auch noch auf 9 verwiesen wird, in der eine Querschnittsdarstellung längs der Linie IXb-IXb in 9a schematisch wiedergegeben ist.
