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Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für ein Fahrzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit zumindest einer Antennenanordnung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.
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Aus dem Stand der Technik ist, wie in der
DE 10 2008 033 617 A1 beschrieben, eine transparente Scheibe mit einer elektrisch beheizbaren Beschichtung und niederohmigen leitenden Strukturen bekannt. Die elektrisch beheizbare Beschichtung erstreckt sich über einen wesentlichen Teil der Fläche der Scheibe und ist mit mindestens zwei einander gegenüberliegenden niederohmigen Sammelleitern elektrisch verbunden. Mindestens eine leitende Struktur überdeckt das Heizfeld nur außerhalb eines zentralen Sichtfeldes, um die Distanz zwischen den Sammelleitern elektrisch zu verkürzen. Der Strom fließt in dem von mindestens einer leitenden Struktur nicht überdeckten Teil des Heizfeldes. Die mindestens eine leitende Struktur ist als transparente Flächenelektrode ausgebildet. Diese transparente Flächenelektrode besteht aus einem Gitternetz von elektrisch leitfähigen Linien mit Knoten und Maschen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Antennenanordnung für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug mit zumindest einer verbesserten Antennenanordnung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Antennenanordnung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit zumindest einer Antennenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung für ein Fahrzeug sind auf oder in einer Fahrzeugscheibe zumindest eine Antenne und zumindest ein elektrisch leitfähiger Bereich angeordnet oder ausgebildet, wobei der elektrisch leitfähige Bereich ein Gegengewicht der Antenne und/oder eine elektrische Masse für einen Antennenverstärker der Antenne bildet.
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Diese Antennenanordnung ist insbesondere für Fahrzeuge geeignet, welche beispielsweise aus optischen Gründen und insbesondere aus Gründen der Gewichtsreduktion und der dadurch erreichbaren Kraftstoffverbrauch- und Schadstoffausstoßreduktion Fahrzeugbauteile aus elektrisch isolierenden Materialien aufweisen, beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundkunststoff, zum Beispiel aus einem kohlefaserverstärkten und/oder glasfaserverstärkten Kunststoff. Antennen für Fahrzeuge, wie derartige Scheibenantennen, welche beispielsweise zweckmäßigerweise als Monopol ausgebildet sind, benötigen für ihre Funktion ein Gegengewicht, auch als Gegenpol oder Bezugsmasse bezeichnet. Durch dieses Gegengewicht ist die Antenne, genauer gesagt eine Abstrahlcharakteristik und/oder eine Empfangscharakteristik der Antenne, zu optimieren. Der Antennenverstärker der jeweiligen Antenne benötigt eine gute elektrische Hochfrequenzmasseverbindung zum Gegengewicht.
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Durch die Anordnung oder Ausbildung zumindest eines elektrisch leitfähigen Bereichs an oder in der Fahrzeugscheibe, welcher das Gegengewicht der Antenne und/oder die elektrische Masse für den Antennenverstärker der Antenne bildet, ist die Funktion der Antenne auch bei derartigen Fahrzeugen mit elektrisch isolierend ausgebildeten Bauteilen weiterhin sichergestellt. Dadurch kann ein Bauraum in der Fahrzeugscheibe für eine oder mehrere Antennen des Fahrzeugs beibehalten werden. Des Weiteren ergeben sich durch die erfindungsgemäße Lösung zusätzliche Möglichkeiten für zukünftige Antennenentwicklungen, da ein ausreichendes Gegengewicht für eine oder auch mehrere Antennen und eine ausreichende elektrische Masse für den Antennenverstärker oder für eine Mehrzahl von Antennenverstärkern sichergestellt ist.
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Vorteilhafterweise ist der elektrisch leitfähige Bereich als eine geschlossene Fläche oder als eine gitterförmige Struktur ausgebildet. Beispielsweise ist der elektrisch leitfähige Bereich als eine elektrisch leitfähige Folie, als eine elektrisch leitfähige Beschichtung oder als eine Drahtstruktur ausgebildet. Als Beschichtung, entweder flächig oder als gitterförmige Struktur, ist der elektrisch leitfähige Bereich beispielsweise im Siebdruck auszubilden. Ein Material für den elektrisch leitfähigen Bereich ist beispielsweise Metall, zum Beispiel Silber, Kupfer oder Aluminium.
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Zweckmäßigerweise ist der elektrisch leitfähige Bereich als ein Heizfeld oder als eine Infrarotstrahlung reflektierende Schicht ausgebildet. Fahrzeugscheiben weisen bereits derartige Heizfelder oder Infrarotstrahlung reflektierende Schichten auf, auch als Wärmeschutzverglasung bezeichnet. Diese Infrarotstrahlung reflektierenden Schichten sind beispielsweise als eine Folie ausgebildet. Diese Heizfelder und Infrarotstrahlung reflektierenden Schichten sind für die Funktion als elektrisch leitfähiger Bereich nutzbar.
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Die Fahrzeugscheibe ist beispielsweise als eine Frontscheibe, eine Heckscheibe, eine Seitenscheibe oder als ein Dachfenster ausgebildet. Bei einer Frontscheibe ist der elektrisch leitfähige Bereich beispielsweise als ein flächiges Heizfeld in Form einer Folie oder eines dünnen Drahtgeflechts ausgebildet, um eine Transparenz der Fahrzeugscheibe nicht oder zumindest nicht zu stark zu beeinträchtigen. Bei einer Heckscheibe kann der elektrisch leitfähige Bereich beispielsweise auch ein als Liniengitter ausgebildetes Heizfeld sein.
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Zweckmäßigerweise ist der Antennenverstärker mit dem elektrisch leitfähigen Bereich galvanisch oder kapazitiv verbunden. Für eine kapazitive Verbindung ist ein relativ geringer Abstand erforderlich. Dazu ist der Antennenverstärker beispielsweise direkt auf der Fahrzeugscheibe angeordnet. Ist ein Abstand für eine kapazitive Verbindung zu groß, beispielsweise weil der Antennenverstärker an einem an die Fahrzeugscheibe angrenzenden Fahrzeugbauteil angeordnet ist, so ist der Antennenverstärker galvanisch mit dem als elektrische Masse dienenden elektrisch leitfähigen Bereich der Fahrzeugscheibe zu verbinden.
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Vorteilhafterweise erstreckt sich der elektrisch leitfähige Bereich bis in zumindest einen Seitenrandbereich der Fahrzeugscheibe. Dies ermöglicht eine großflächige Ausdehnung des elektrisch leitfähigen Bereichs und dadurch eine optimierte Funktion als elektrische Masse und Gegengewicht. Insbesondere für tiefe Sende- und/oder Empfangsfrequenzbereiche der Antenne ist eine derartige relativ großflächige Ausdehnung vorteilhaft. Insbesondere wenn an die Fahrzeugscheibe angrenzende Bereiche des Fahrzeugs aus elektrisch isolierendem Material ausgebildet sind, ist eine derartige Ausdehnung des elektrisch leitfähigen Bereichs der Fahrzeugscheibe problemlos möglich.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der elektrisch leitfähige Bereich mit zumindest einer parasitären Masseleitung zu einer Optimierung der Antennenfunktion verbunden. Diese parasitäre Masseleitung kann beispielsweise als ein schmaler Streifen oder als ein flächiges Gebilde ausgeformt sein, zweckmäßigerweise aus Metall, beispielsweise aus Aluminium. Durch ein oder mehrere derartige parasitäre Masseleitungen ist eine Sende- und/oder Empfangscharakteristik der Antenne zu optimieren.
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Vorzugsweise ist die parasitäre Masseleitung in zumindest einem Seitenrandbereich der Fahrzeugscheibe angeordnet oder ausgebildet, beispielsweise direkt angrenzend an den elektrisch leitfähigen Bereich. Durch Positionierung im Seitenrandbereich ist die parasitäre Masseleitung beispielsweise mittels eines so genannten Schwarzdrucks zu verbergen. Derartige Einfärbungen der Fahrzeugscheibe dienen zum Verdecken von Strukturen, beispielsweise von Antennenstrukturen, Anschlussstrukturen und/oder anderen Leiterstrukturen, welche einen ästhetischen Eindruck des Fahrzeugs stören würden. Durch das Anordnen der parasitären Masseleitung im Seitenrandbereich der Fahrzeugscheibe ist ein derartiger Schwarzdruck sehr gering zu halten und kann auf diese äußersten Seitenrandbereiche der Fahrzeugscheibe begrenzt werden. Dadurch ist der ästhetische Eindruck des Fahrzeugs und eine möglichst großflächige Transparenz der Fahrzeugscheibe durch den Schwarzdruck nicht oder nur sehr geringfügig beeinträchtigt.
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Zweckmäßigerweise ist die Antenne in zumindest einem Seitenrandbereich der Fahrzeugscheibe angeordnet oder ausgebildet. Auch dies ist insbesondere ermöglicht, wenn an die Fahrzeugscheibe angrenzende Bereiche des Fahrzeugs aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sind. In diesem Fall ist die Antenne sehr nah an einem Scheibenrand der Fahrzeugscheibe und dadurch sehr nah an den angrenzenden Bereichen des Fahrzeugs zu positionieren. Bei aus Metall gefertigten angrenzenden Fahrzeugteilen ist dies nicht möglich, da die Antenne durch das Metall negativ beeinträchtigt würde, beispielsweise durch eine störende kapazitive Kopplung mit dem Metall und/oder durch eine Abschirmung elektromagnetischer Strahlung durch das Metall. Aus der Anordnung der Antenne im Seitenrandbereich der Fahrzeugscheibe resultieren die zur Anordnung der parasitären Masseleitung bereits geschilderten Vorteile. Die Antenne ist beispielsweise mittels des Schwarzdrucks optisch zu verbergen, wobei der Schwarzdruck aufgrund der Anordnung der Antenne am äußersten Seitenrand flächenmäßig sehr gering ausgebildet sein kann.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist zumindest eine derartige Antennenanordnung auf. Daraus resultieren die oben bereits geschilderten Vorteile. Insbesondere ist eine Nutzung weiterer Fahrzeugbauteile als Gegengewicht der Antenne und/oder als elektrische Masse für den Antennenverstärker nicht erforderlich, so dass die Antennenanordnung für eine Vielzahl von Fahrzeugen ohne eine spezielle Anpassung des Fahrzeugs oder der Antennenanordnung einsetzbar ist.
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Wie bereits geschildert, ist es besonders vorteilhaft, wenn zumindest ein an die Fahrzeugscheibe angrenzender Bereich des Fahrzeugs aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist. Für die Antennenanordnung hat dies den Vorteil, dass die Antenne und eventuell erforderliche parasitäre Masseleitungen in Seitenrandbereichen der Fahrzeugscheibe positionierbar sind. Des Weiteren ist auch der elektrisch leitfähige Bereich bis in einen oder mehrere Seitenrandbereiche der Fahrzeugscheibe auszudehnen. Daraus resultieren dann die weiteren oben geschilderten Vorteile, insbesondere eine flächenmäßig sehr geringe Ausbildung des Schwarzdrucks auf der Fahrzeugscheibe.
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Zweckmäßigerweise ist das elektrisch isolierende Material ein Kunststoff, insbesondere ein Faserverbundkunststoff, beispielsweise ein kohlenstofffaserverstärkter und/oder ein glasfaserverstärkter Kunststoff. Aus dieser Ausbildung von Fahrzeugbereichen, insbesondere von Karosserie- und/oder Außenhautbereichen des Fahrzeugs aus Kunststoff, resultiert der Vorteil der Gewichtsreduktion und eine dadurch erzielbare Kraftstoffverbrauch- und Schadstoffausstoßreduktion.
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Der Antennenverstärker kann auf der Fahrzeugscheibe oder auf dem an die Fahrzeugscheibe angrenzenden Bereich des Fahrzeugs angeordnet sein. Bei einer Anordnung auf der Fahrzeugscheibe ist eine besonders gute und einfache Kopplung des Antennenverstärkers mit der Antenne und dem elektrisch leitfähigen Bereich ermöglicht. Insbesondere die Kopplung mit dem elektrisch leitfähigen Bereich kann galvanisch oder kapazitiv erfolgen. Bei einer Anordnung auf einem angrenzenden Bereich des Fahrzeugs ist die Transparenz der Fahrzeugscheibe durch den Antennenverstärker nicht beeinträchtigt und der Antennenverstärker ist beispielsweise in einem Innenraum des Fahrzeugs optisch verdeckt zu positionieren. Ist bei dieser Lösung eine Entfernung zum elektrisch leitfähigen Bereich auf der Fahrzeugscheibe zu groß, ist unter Umständen eine kapazitive Kopplung nicht mehr möglich. In diesem Fall ist der Antennenverstärker galvanisch mit dem elektrisch leitfähigen Bereich zu verbinden, beispielsweise mittels einer entsprechenden Masseanschlussleitung.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der elektrisch leitfähige Bereich mit zumindest einem weiteren elektrisch leitfähigen Bereich des Fahrzeugs galvanisch oder kapazitiv verbunden. Ein derartiger weiterer elektrisch leitfähiger Bereich ist beispielsweise in oder am an die Fahrzeugscheibe angrenzenden Bereich aus elektrisch isolierendem Material des Fahrzeugs ausgebildet, beispielsweise an einem Dachbereich, Kotflügelbereich oder Heck- oder Frontdeckelbereich des Fahrzeugs. Dadurch ist/sind die elektrische Masse für den Antennenverstärker und/oder das Gegengewicht für die Antenne zu optimieren. Dieser weitere elektrisch leitfähige Bereich ist beispielsweise mittels einer elektrisch leitfähigen Lackierung auszubilden und/oder mittels in den Kunststoff des an die Frontscheibe angrenzenden elektrisch isolierenden Bereichs des Fahrzeugs eingebrachter elektrisch leitfähiger Partikel oder Fasern, beispielsweise in Form eines elektrisch leitfähigen Fasergewebes aus Metall und/oder Kohlenstofffasern des Faserverbundkunststoffs.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1 schematisch ein Fahrzeug mit einer Antennenanordnung.
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1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit einer Antennenanordnung 2 für dieses Fahrzeug 1. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist hier lediglich ein Heckbereich des Fahrzeugs 1 ausschnittweise dargestellt. Die Antennenanordnung 2 ist gebildet durch eine auf oder in einer Fahrzeugscheibe 3 des Fahrzeugs 1 angeordnete oder ausgebildete Antenne 4 und einen auf oder in der Fahrzeugscheibe 3 angeordneten oder ausgebildeten elektrisch leitfähigen Bereich 5. Der elektrisch leitfähige Bereich 5, welcher in diesem Beispiel als ein gitterförmiges Heizfeld der Fahrzeugscheibe 3 ausgebildet ist, bildet ein Gegengewicht der Antenne 4 und des Weiteren eine elektrische Masse für einen Antennenverstärker 6 der Antenne 4, welcher in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls auf der Fahrzeugscheibe 3 angeordnet und mit dem elektrisch leitfähigen Bereich 5 galvanisch kontaktiert ist. Der elektrisch leitfähige Bereich 5 ist mit einer parasitären Masseleitung 7 zu einer Optimierung der Antennenfunktion verbunden. Durch diese parasitäre Masseleitung 7, welche im hier dargestellten Beispiel streifenförmig ausgebildet ist, ist eine Sende- und/oder Empfangscharakteristik der Antenne 4 zu optimieren.
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An die Fahrzeugscheibe 3 angrenzende Bereiche 8 des Fahrzeugs 1 sind aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet, beispielsweise aus Kunststoff. Dabei kann es sich auch um einen Faserverbundkunststoff handeln, beispielsweise um einen kohlenstofffaserverstärkten und/oder glasfaserverstärkten Kunststoff. Auf diese Weise ist eine Gewichtsreduktion des Fahrzeugs 1 und daraus resultierend eine Reduktion eines Kraftstoffverbrauchs und eines Schadstoffausstoßes zu erreichen. Dadurch stehen jedoch diese Bereiche des Fahrzeugs 1, insbesondere eine Karosserie und eine Außenhautbeplankung des Fahrzeugs 1, als Gegengewicht der Antenne 4 und elektrische Masse für den Antennenverstärker 6 nicht mehr zur Verfügung.
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Durch die dargestellte Antennenanordnung 2 ist die Funktion der Antenne 4 mittels des als Gegengewicht der Antenne 4 und als elektrische Masse für den Antennenverstärker 6 fungierenden elektrisch leitfähigen Bereichs 5 der Fahrzeugscheibe 3 weiterhin sichergestellt. Durch diese Ausbildung der angrenzenden Bereiche 8 des Fahrzeugs 1 aus elektrisch isolierendem Material ist eine Anordnung der Antenne 4 und der parasitären Masseleitung 7 in Seitenrandbereichen der Fahrzeugscheibe 3 ermöglicht. Des Weiteren ist dadurch eine Ausbildung des elektrisch leitfähigen Bereichs 5 bis in die Seitenrandbereiche hinein ermöglicht.
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Bei dem elektrisch leitfähigen Bereich 5 hat dies den Vorteil, dass eine großflächige Ausdehnung des elektrisch leitfähigen Bereichs 5 und dadurch eine optimierte Funktion als elektrische Masse und Gegengewicht, insbesondere für tiefe Sende- und/oder Empfangsfrequenzbereiche der Antenne 4, ermöglicht ist. Zudem ist auf diese Weise bei dem als Heizfeld ausgebildeten elektrisch leitfähigen Bereich 5 eine vollflächige oder zumindest nahezu vollflächige und dadurch sehr gleichmäßige Beheizung der Fahrzeugscheibe 3 ermöglicht.
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Durch die Anordnung der Antenne 4 und der parasitären Masseleitung 7 im Seitenrandbereich der Fahrzeugscheibe 3 sind diese beispielsweise mittels eines so genannten Schwarzdrucks zu verdecken. Dies ist hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht explizit dargestellt. Derartige Einfärbungen der Fahrzeugscheibe 3 dienen zum Verdecken derartiger Strukturen, welche einen ästhetischen Eindruck des Fahrzeugs 1 stören würden. Durch das Anordnen der parasitären Masseleitung 7 im Seitenrandbereich der Fahrzeugscheibe 3 ist ein derartiger Schwarzdruck sehr gering zu halten und kann auf diese äußersten Seitenrandbereiche der Fahrzeugscheibe 3 begrenzt werden. Dadurch ist der ästhetische Eindruck des Fahrzeugs 1 und eine möglichst großflächige Transparenz der Fahrzeugscheibe 3 durch den Schwarzdruck nicht oder nur sehr geringfügig beeinträchtigt.
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Die Anordnung der Antenne 4 in diesem Seitenrandbereich wird erst durch die Ausbildung der an die Fahrzeugscheibe 3 angrenzenden Bereiche 8 des Fahrzeugs 1 aus elektrisch isolierendem Material ermöglicht, da eine Antennenfunktion durch die elektrisch isolierenden Bereiche des Fahrzeugs 1 nicht beeinträchtigt wird, d. h. es besteht keine Gefahr einer unerwünschten kapazitiven Kopplung oder einer Abschirmung elektromagnetischer Strahlung, wie dies bei Fahrzeugteilen aus Metall der Fall ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008033617 A1 [0002]
