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Die Erfindung betrifft eine Mobilgerät-Haltevorrichtung für ein Fahrzeug.
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Zukünftige Fahrzeuggenerationen werden ihren Funktionsumfang durch die effiziente Einbindung in drahtlose Kommunikationsnetzwerke kontinuierlich ausbauen. Die Mobilfunktechnologie LTE (Long Term Evolution) ist der Nachfolger des Telekommunikationsstandards UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) und ermöglicht durch die Verwendung adaptiver Modulations- und Codierverfahren Applikationen mit deutlich gesteigerten Übertragungsgeschwindigkeiten und geringeren Netzwerklatenzen.
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Die Aufgabe, die der Erfindung zu Grunde liegt, ist es, eine Mobilgerät-Haltevorrichtung für ein Fahrzeug zu schaffen, die einen Beitrag leistet, eine Kommunikation zwischen einem Mobilgerät, das in der Mobilgerät-Haltevorrichtung angeordnet ist, und einer weiteren Funkstation außerhalb des Fahrzeugs zu verbessern.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Mobilgerät-Haltevorrichtung für ein Fahrzeug zur Anordnung eines Mobilgerätes in einem Innenraum des Fahrzeugs. Die Mobilgerät-Haltevorrichtung umfasst ein Aufnahmeelement zur Aufnahme des Mobilgerätes. Ferner umfasst die Mobilgerät-Haltevorrichtung zumindest eine erste und eine zweite Nahfeldkoppelantenne, die jeweils ausgebildet und angeordnet sind zur berührungsfreien elektromagnetischen Einkopplung und/oder Auskopplung von Hochfrequenzsignalen in beziehungsweise aus einer jeweiligen Antenne eines in das Aufnahmeelement eingebrachten Mobilgerätes, wobei die erste und die zweite Nahfeldkoppelantenne ausgebildet sind, Signalwellen eines gleichen vorgegebenen Frequenzbandes zu empfangen und/oder zu senden. Des Weiteren umfasst die Mobilgerät-Haltevorrichtung ein erstes Anschlusselement für die erste Nahfeldkoppelantenne zur elektrischen Kopplung der ersten Nahfeldkoppelantenne mit einer ersten externen Antenne, die außerhalb des Innenraums des Fahrzeugs und/oder in einem Fensterbereich des Fahrzeugs angeordnet ist. Ferner umfasst die Mobilgerät-Haltevorrichtung ein zweites Anschlusselement für die zweite Nahfeldkoppelantenne zur elektrischen Kopplung der zweiten Nahfeldkoppelantenne mit einer zweiten externen Antenne, die außerhalb des Innenraums des Fahrzeugs und/oder in dem Fensterbereich des Fahrzeugs angeordnet ist.
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Die Mobilgerät-Haltevorrichtung mit zumindest zwei Nahfeldkoppelantennen ermöglicht, Mobilgeräte mit Mehrfach-Eingabe-Mehrfach-Ausgabe-Antennensystemen (MIMO, Multiple-Input-Multiple-Output) in dem Innenraum des Fahrzeugs, insbesondere in einem Fahrgastraum des Fahrzeugs, ohne Qualitätseinbußen zu nutzen. Mobilfunkübertragungssysteme zumindest ab der vierten Generation (4G), beispielsweise Long Term Evolution Advanced (LTE-Advanced) aber auch bereits LTE, bedingen eine Übertragung mit hoher spektraler Effizienz. Um dies zu ermöglichen, können solche Übertragungssysteme mehrere Sendeantennen und mehrere Empfangsantennen zur Datenübertragung für eine Kommunikationsverbindung aufweisen. LTE ist ein 3,9G-Standard im Rahmen des 3GPP (3rd Generation Partnership Project), der die 4G-Definitionen des Telecommunication Standardization Sector (ITU-T) nicht vollkommen erfüllt, aus Marketing-Gründen dennoch als 4G beworben wird. Der geplante Nachfolger von LTE ist der in Standardisierung befindliche International Mobile Telecommunications Advanced 4G-Mobilfunkstandard namens LTE-Advanced. Die erste und zweite Nahfeldkoppelantenne sind insbesondere ausgebildet, Signalwellen eines gleichen LTE-Frequenzbandes zu empfangen und/oder zu senden.
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Eine durch eine den Fahrzeuginnenraum begrenzende Fahrzeugkarosserie verursachte Signaldämpfung kann durch die direkte Anbindung der jeweiligen Nahfeldkoppelantennen an die jeweilige externe Antenne des Fahrzeugs vermieden werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine Signaldämpfung bei einer Nutzsignalkopplung zwischen der jeweiligen Nahfeldkoppelantenne zu der jeweiligen bezüglich des Nutzsignals korrespondierenden Antenne des Mobilgerätes geringer ist, ein Übersprechen zwischen den Nahfeldkoppelantennen und ein Übersprechen zwischen den Antennen des Mobilgerätes jeweils geringer ist und eine Störsignalkopplung, insbesondere eine Kreuzverkopplung, zwischen der jeweiligen Nahfeldkoppelantenne und der jeweils anderen, nicht-korrespondierenden Antenne des Mobilgeräts geringer ist und so die spektrale Effizienz im Mobilgerät erheblich verbessert wird. Diese Verbesserungen sind auch vorhanden, wenn der Innenraum des Fahrzeugs nicht geschlossen ist, wie zum Beispiel bei einem Cabriolet. Durch die Signalübertragung von der jeweiligen Nahfeldkoppelantenne zu der jeweiligen Antenne des Mobilgeräts wird zudem die Isolation innerhalb beider Antennensysteme (Mobilgerät-Haltevorrichtung und Mobilgerät) verbessert, sodass eine Effizienz der Mehrantennenanordnung im Mobilgerät gesteigert wird. Zudem wird durch den effizienten Betrieb der Mehrantennenanordnung im Mobilgerät eine Strahlungsbelastung gesenkt und folglich auch eine Laufzeit eines Akkumulators im Mobilgerät verlängert.
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Die erste und zweite externe Antenne werden jeweils vorzugweise über einen Innenleiter eines Anschlusskabels elektrisch verbunden mit dem ersten Anschlusselement beziehungsweise mit dem zweiten Anschlusselement.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die erste Nahfeldkoppelantenne und/oder die zweite Nahfeldkoppelantenne jeweils einen ersten Resonator und eine elektrisch leitende Grundplatte oder eine elektrisch leitende Grundfläche. Die erste und/oder zweite Nahfeldkoppelantenne umfasst somit eine Monopolantenne. Die Ausbildung der Nahfeldkoppelantennen als Monopolantennen hat den Vorteil, dass die erste und die zweite Nahfeldkoppelantenne jeweils wenig Bauraum erfordern. Die jeweilige elektrisch leitende Grundplatte beziehungsweise Grundfläche der ersten Nahfeldkoppelantenne beziehungsweise der zweiten Nahfeldkoppelantenne wird elektrisch gekoppelt mit einem Außenleiter des Anschlusskabels.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die erste Nahfeldkoppelantenne und/oder die zweite Nahfeldkoppelantenne jeweils einen weiteren Resonator, der kapazitiv gekoppelt ist mit dem ersten Resonator und der elektrisch gekoppelt ist mit der elektrisch leitenden Grundplatte beziehungsweise mit der elektrisch leitenden Grundfläche. Die erste und/oder zweite Nahfeldkoppelantenne umfasst somit eine kurzgeschlossene, kapazitiv koppelnde Monopolantenne. Dies hat den Vorteil, dass die erste und/oder die zweite Nahfeldkoppelantenne sehr breitbandig ausgebildet sein können und somit für ein breitbandiges Frequenzband genutzt werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Nahfeldkoppelantenne vorgegeben beabstandet zu einem vorgegebenen ersten Bereich der Mobilgerät-Haltevorrichtung angeordnet und die zweite Nahfeldkoppelantenne ist vorgegeben beabstandet zu einem zweiten Bereich der Mobilgerät-Haltevorrichtung angeordnet. Hierbei ist, wenn das Mobilgerät in das Aufnahmeelement eingebracht ist, eine erste Antenne des Mobilgerätes in dem ersten Bereich und/oder eine zweite Antenne des Mobilgerätes in dem zweiten Bereich angeordnet. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Nahfeldkoppelantenne, wenn das Mobilgerät in das Aufnahmeelement eingebracht ist, in unmittelbarer Nachbarschaft zu der jeweiligen Antenne des Mobilgerätes angeordnet. Vorteilhaft ist, wenn jeweils der Abstand zwischen der jeweiligen Nahfeldkoppelantenne und der jeweiligen Antenne des Mobilgerätes minimal ist, das heißt beispielsweise im Wesentlichen nur durch unvermeidliche bauliche Maßnahmen des Mobilgerätes und des Aufnahmeelements, zum Beispiel durch Wandstärken und/oder eine Krümmung einer Mobilgeräteunterseite, verursacht wird. Dies hat den Vorteil, dass die Kreuzverkopplung zwischen jeweiligen Signalpfaden, ausgehend von der jeweiligen Nahfeldkoppelantenne bis zu der jeweiligen korrespondierenden Antenne des Mobilgeräts und eine jeweilige Verkopplung zwischen den Antennen des Mobilgeräts und zwischen den Nahfeldkoppelantennen der Mobilgerät-Haltevorrichtung erheblich vermindert wird. Ferner hat dies den Vorteil, dass die Signaldämpfung bei einer Nutzsignalkopplung zwischen der jeweiligen Nahfeldkoppelantenne zu der jeweiligen, bezüglich des Nutzsignals korrespondierenden, Antenne des Mobilgerätes geringer ist. Eine Positionierung der Nahfeldkoppelantennen in Bezug auf die Antennen des Mobilgerätes derart, dass ein geometrisches Zentrum eines Abstrahlelements der ersten Nahfeldkoppelantenne und ein geometrisches Zentrum eines Abstrahlelements der ersten Antenne des Mobilgeräts, die bezüglich des Nutzsignals zu der ersten Nahfeldkoppelantenne korrespondiert, einen minimalen oder möglichst geringen Abstand zueinander aufweisen und ein geometrisches Zentrum eines Abstrahlelements der zweiten Nahfeldkoppelantenne und ein geometrisches Zentrum eines Abstrahlelements der zweiten Antenne des Mobilgerät, die bezüglich des Nutzsignals zu der zweiten Nahfeldkoppelantenne korrespondiert, einen minimalen oder möglichst geringen Abstand zueinander aufweisen, ermöglicht, die Signaldämpfung des Nutzsignals und die jeweilige Kreuzverkopplung weiter zu verringern, sowie die Dämpfung der Verkopplung zwischen den Antennen des Mobilgeräts und zwischen den Nahfeldkoppelantennen der Mobilgerät-Haltevorrichtung weiter zu erhöhen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste Nahfeldkoppelantenne und die zweite Nahfeldkoppelantenne jeweils derart ausgebildet und angeordnet, dass eine Polarisation der ersten Nahfeldkoppelantenne senkrecht oder zumindest näherungsweise senkrecht zu einer Polarisation der zweiten Nahfeldkoppelantenne ausgerichtet ist. Dies hat den Vorteil, dass die erste Nahfeldkoppelantenne und die zweite Nahfeldkoppelantenne sehr gut elektromagnetisch entkoppelt sind. Eine zusätzliche Schirmung zur Entkopplung der ersten und der zweiten Nahfeldkoppelantenne ist vorteilhafterweise nicht erforderlich.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die erste und/oder zweite Nahfeldkoppelantenne jeweils ein elektrisch isolierendes Substrat und eine erste und eine zweite elektrisch leitende Leiterstruktur auf. Hierbei sind die erste und die zweite Leiterstruktur in einer ersten Ebene des Substrats vorgegeben zueinander beabstandet angeordnet. Die jeweilige erste Leiterstruktur ist elektrisch gekoppelt mit dem ersten beziehungsweise dem zweiten Anschlusselement. Vorteilhafterweise ermöglicht dies einen kostengünstigen und miniaturisierten Aufbau der ersten und/oder der zweiten Nahfeldkoppelantenne. Mittels des vorgegebenen Abstands zwischen der ersten und zweiten Leiterstruktur kann die kapazitive Kopplung der beiden Leiterstrukturen und damit der Resonatoren der jeweiligen Nahfeldkoppelantenne beeinflusst werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die erste und/oder zweite Nahfeldkoppelantenne jeweils eine elektrisch leitende Flächenstruktur, die elektrisch gekoppelt ist mit der zweiten Leiterstruktur der ersten beziehungsweise der zweiten Nahfeldkoppelantenne. Insbesondere ist die elektrisch leitende Flächenstruktur elektrisch verbunden mit der zweiten Leiterstruktur. Die Flächenstruktur bildet die Grundfläche der Monopolantenne. Die Grundfläche der Monopolantenne ist somit kurzgeschlossen mit der zweiten Leiterstruktur. Vorteilhafterweise ermöglicht die geeignete Dimensionierung der zweiten Leiterstruktur und/oder der Flächenstruktur eine breitbandige Anpassung an einen vorgegebenen Wellenwiderstand, so dass die erste und die zweite Nahfeldkoppelantenne in einem vorgegeben breitbandigen Frequenzband Signalwellen senden und/oder empfangen können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die jeweilige Flächenstruktur in einer zweiten Ebene des Substrats angeordnet. Vorteilhafterweise ermöglicht dies, die Abmessungen des Substrats gering zu halten.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Leiterstruktur T-förmig oder L-förmig ausgebildet und die zweite Leiterstruktur weist eine erste und die zweite Teilstruktur auf, wobei die erste Teilstruktur geradlinig und die zweite Teilstruktur mäanderförmig ausgebildet ist. Die spezielle Ausbildung der Leiterstrukturen ermöglicht eine einfache und optimale Dimensionierung oder zumindest eine sehr gute Dimensionierung, so dass die erste und die zweite Nahfeldkoppelantenne sämtliche Anforderungen an Signalqualität, insbesondere hinsichtlich Übersprechen, Störsignaldämpfung und Nutzsignalkopplung, und Baugröße erfüllen. Hierbei können die Längen der Leiterstrukturen und Abstände der Leiterstrukturen genutzt werden, eine Resonanzfrequenz der jeweiligen Nahfeldkoppelantenne anzupassen beziehungsweise Koppeldämpfungen der jeweiligen Nahfeldkoppelantenne anzupassen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung bilden das Substrat der ersten Nahfeldkoppelantenne und das Substrat der zweiten Nahfeldkoppelantenne ein einstückiges Trägersubstrat. Vorteilhafterweise kann dies einen Beitrag leisten, eine einfache und somit kostengünstige Herstellung der Nahfeldkoppelantennen zu ermöglichen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die leitende Flächenstruktur der ersten Nahfeldkoppelantenne und die leitende Flächenstruktur der zweiten Nahfeldkoppelantenne unterschiedliche Flächenabmessungen auf. Da in den überwiegenden Fällen die Mobilgeräte rechteckförmig ausgebildet sind und das Aufnahmeelement an die Form der Mobilgeräte zumindest näherungsweise angepasst ist, kann der zur Verfügung stehende Platz für das Trägersubstrat optimal oder zumindest sehr gut ausgenutzt werden. Um eine möglichst gute Dimensionierung der Nahfeldkoppelantennen zu erhalten, können, da die geometrischen Strukturen der ersten und der zweiten Nahfeldkoppelantenne auf dem Trägersubstrat vorzugsweise unterschiedlichen Orientierungen aufweisen, die Flächenstrukturen unterschiedlich dimensioniert werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Mobilgerät-Haltevorrichtung,
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2 ein beispielhaftes Blockdiagramm für ein Fahrzeugübertragungssystem und
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3a bis 3c unterschiedliche Ansichten eines Trägersubstrates.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Mobilgerät-Haltevorrichtung 10. Ferner zeigt 1 ein Mobilgerät 1, zwei externe Antennen 12, 13 und zwei Anschlusskabel 14, 15 die die Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 und die zwei Antennen 12, 13 koppeln.
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Bei dem Mobilgerät 1 handelt es sich beispielsweise um ein Mobilfunkendgerät, beispielsweise um ein Smartphone, das über ein oder mehrere Frequenzbänder kommunizieren kann und insbesondere Daten gemäß dem LTE-Standard (Long Term Evolution) empfangen und senden kann. Das Mobilgerät 1 kann alternativ oder zusätzlich ein Tablet PC und/oder Laptop umfassen.
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Die Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 ist ausgebildet zur mechanischen Aufnahme des Mobilgerätes 1. Die Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 umfasst ein Aufnahmeelement 20, beispielsweise eine Aufnahmeschale, die zur Aufnahme des Mobilgerätes 1 ausgeformt ist und beispielsweise eine einer Rückseite des Mobilgerätes entsprechende Vertiefung aufweist. Ferner weist die Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 beispielsweise eine Fixiervorrichtung auf, die das Mobilgerät innerhalb der Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 fixiert. Bei dieser Fixiervorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Haltebügel, um einen Verriegelungsmechanismus oder um Elemente handeln, welche eine mechanische Klemmwirkung zwischen dem Aufnahmeelement 20 der Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 und einem Gehäuse des Mobilgerätes erzeugen.
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Weiter ist die Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 derart ausgebildet, dass sie zum Einbau in Fahrzeuge geeignet ist, beispielsweise in eine Mittelkonsole eines Kraftfahrzeugs. Das Aufnahmeelement 20 der Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 kann hierzu beispielsweise über entsprechende Aussparungen verfügen, mittels denen es über Befestigungsmittel mit dem Fahrzeug verbindbar ist. Es kann so beispielsweise mittels Verschraubung oder Verrastung mit dem Fahrzeug verbunden werden.
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Die Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 weist optional ein elektrisches Schnittstellenelement 25 auf, das in eine Schnittstelle des Mobilgerätes 1 eingreift, wenn das Mobilgerät 1 in die Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 bis zur Endstellung eingeführt ist. Bei dieser Schnittstelle kann es sich beispielsweise um eine elektrische oder optische Steuerschnittstelle und/oder um eine Schnittstelle zur externen Stromversorgung handeln.
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Die Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 umfasst ferner zumindest eine erste und eine zweite Nahfeldkoppelantenne 23, 24 sowie ein erstes Anschlusselement 26 für die erste Nahfeldkoppelantenne 23 zur elektrischen Kopplung der ersten Nahfeldkoppelantenne 23 mit einer ersten externen Antenne 12 die außerhalb des Innenraums des Fahrzeugs und/oder in einem Fensterbereich des Fahrzeugs angeordnet ist. Ferner umfasst die Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 ein zweites Anschlusselement 27 für die zweite Nahfeldkoppelantenne 24 zur elektrischen Kopplung der zweiten Nahfeldkoppelantenne 24 mit einer zweiten externen Antenne 13, die außerhalb des Innenraums des Fahrzeugs und/oder in dem Fensterbereich des Fahrzeugs angeordnet ist.
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Das jeweilige Anschlusselement 26, 27 ist über das jeweilige Anschlusskabel 14, 15 mit der jeweiligen externen Antenne 12, 13 elektrisch gekoppelt.
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Die erste und die zweite Nahfeldkoppelantenne 23, 24 sind jeweils ausgebildet und angeordnet zur berührungsfreien elektromagnetischen Einkopplung und/oder Auskopplung von Hochfrequenzsignalen in beziehungsweise aus einer jeweiligen Antenne eines in das Aufnahmeelement 20 eingebrachten Mobilgerätes 1.
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Die erste und die zweite Nahfeldkoppelantenne 23, 24 sind insbesondere ausgebildet, Signalwellen eines gleichen vorgegebenen Frequenzbandes zu empfangen und/oder zu senden.
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Die erste und die zweite Nahfeldkoppelantennen 23, 24 umfassen beispielsweise jeweils eine Monopolantenne, insbesondere eine kurzgeschlossene, kapazitiv koppelnde Monopolantenne. Ein prinzipieller Aufbau einer Monopolantenne umfasst ein Hauptabstrahlelement, den Monopol, und eine Grundplatte. Das Hauptstrahlelement weist ein Signalspeisungspunkt auf über den das Signal ein- und/oder ausgespeist wird. Die erste Nahfeldkoppelantenne 23 und/oder die zweite Nahfeldkoppelantenne 24 weisen beispielsweise jeweils einen ersten Resonator und eine elektrisch leitende Grundplatte oder eine elektrisch leitende Grundfläche auf.
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Bei der kurzgeschlossenen Monopolantenne ist der Monopol elektrisch gekoppelt mit der Grundplatte oder Grundfläche. Die erste Nahfeldkoppelantenne 23 und/oder die zweite Nahfeldkoppelantenne 24 weist beispielsweise jeweils einen weiteren Resonator auf, der kapazitiv gekoppelt ist mit dem ersten Resonator und der elektrisch gekoppelt ist mit der elektrisch leitenden Grundplatte beziehungsweise mit der elektrisch leitenden Grundfläche.
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2 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm für ein Fahrzeugübertragungssystem. Das Übertragungssystem umfasst die Komponenten Mobilgerät 1, Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 sowie ein Antennenmodul 32. Das Antennenmodul 32 ist beispielsweise außen auf einem Fahrzeugdach in einer Designhaube angeordnet. Die Signalübertragung zwischen dem Mobilgerät 1 und der Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 erfolgt drahtlos von einer ersten und zweiten Antennen 3, 4 des Mobilgerätes 1 zu den Nahfeldkoppelantennen 23, 24 der Mobilgerät-Haltevorrichtung 10.
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Die jeweilige Nutzsignalkopplung eines ersten und zweiten Pfades, das heißt von den externen Antennen 12, 13 bis zu den Antennen 3, 4 des Mobilgeräts 1, ist in 2 jeweils mit einem durchgängigen Pfeil gekennzeichnet. Eine in dem zweiten Pfad auftretende Störsignalkopplung der zweiten Antenne 4 des Mobilgeräts ist mit gestrichelten Pfeilen gekennzeichnet. Die Verluste sind beispielhaft nur für den zweiten Pfad gezeigt.
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Die Verluste des ersten Pfades sind analog. So tritt beispielsweise in dem Mobilgerät 1, in der Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 und in dem Antennenmodul 32 jeweils ein Übersprechen zwischen den jeweiligen Antennen der Komponenten auf. Ferner treten an der zweiten Nahfeldkoppelantenne 24 und an der zweiten externen Antenne 13 Anpassungsverluste auf. Auch an der zweiten Antenne 4 des Mobilgeräts und der zweiten Nahfeldkoppelantenne 24 treten Anpassungsverluste auf. Des Weiteren tritt insbesondere zwischen der ersten Nahfeldkoppelantenne 23 und der zweiten Antenne 4 des Mobilgerätes eine Störsignalverkopplung, auch Kreuzverkopplung genannt, auf. Ebenso tritt insbesondere zwischen der zweiten Nahfeldkoppelantenne 24 und der ersten Antenne 3 des Mobilgerätes eine Störsignalverkopplung auf.
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Die Signalübertragung zwischen der Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 und dem Antennenmodul 32 erfolgt leitungsgebunden. Als Störung treten hierbei insbesondere Kabeldämpfungen und Anpassungsverluste auf.
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Wie in 1 zu sehen ist, ist die erste Nahfeldkoppelantenne 23 beispielsweise vorgegeben beabstandet zu einem vorgegebenen ersten Bereich der Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 angeordnet und die zweite Nahfeldkoppelantenne 24 ist vorgegeben beabstandet zu einem vorgegebenen zweiten Bereich der Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 angeordnet. Wenn das Mobilgerät 1 in das Aufnahmeelement 20 eingebracht ist, ist die erste Antenne 3 des Mobilgerätes 1 in dem ersten Bereich der Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 und die zweite Antenne 4 des Mobilgerätes 1 in dem zweiten Bereich der Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 angeordnet. Der erste und der zweite Bereich der Mobilgerät-Haltevorrichtung 10 ist somit durch die Anordnung und Größe der Antennen 3, 4 des Mobilgerätes 1 vorgegeben. Vorteilhaft ist, wenn bei eingebrachtem Mobilgerät 1 die jeweilige Nahfeldkoppelantenne 23, 24 in unmittelbarer Nachbarschaft zu der jeweiligen Antenne 3, 4 des Mobilgerätes 1 angeordnet ist. Eine Ausrichtung der jeweiligen geometrischen Zentren der Strahlungselemente der Nahfeldkoppelantennen 23, 24 in Bezug auf die geometrischen Zentren der jeweiligen Strahlungselemente der Antennen 3, 4 des Mobilgerätes 1 ermöglicht, dass eine Kreuzverkopplung zwischen den Nutzsignalkoppelpfaden und das Übersprechen zwischen den Antennen 3, 4 des Mobilgerätes 1 und das Übersprechen zwischen den Nahfeldkoppelantennen 23, 24 erheblich vermindert werden kann.
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Die erste und die zweite Nahfeldkoppelantenne 23, 24 sind jeweils über die jeweilige elektrische Anschlusselement 26, 27 mit dem zugehörigen Anschlusskabel 14, 15 verbunden. Das jeweilige Anschlusselement 26, 27 kann eine einfache elektrisch leitende Verbindung oder ein Steckerelement umfassen, das mit einem entsprechenden fahrzeugseitig angeordneten Steckerelement zusammenwirkt. Die Anschlusskabel 14, 15 sind beispielsweise als Koaxialkabel ausgebildet.
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So können von dem Mobilgerät 1 über die jeweilige Antenne 3, 4 des Mobilgerätes 1 ausgesendete Signalwellen von der jeweiligen Nahfeldkoppelantenne 23, 24 empfangen und von der jeweiligen Nahfeldkoppelantenne 23, 24 über das jeweilige Anschlusselement 26, 27 und Anschlusskabel 14, 15 an die jeweilige externe Antenne 12, 13 weitergeleitet werden. Analog können von der jeweiligen externen Antenne 12, 13 empfangene Signalwellen an die jeweilige Nahfeldkoppelantenne 23, 24 weitergeleitet werden und von der jeweiligen Nahfeldkoppelantenne 23, 24 ausgesendet werden an das Mobilgerät 1.
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Die erste und zweite externe Antennen 12, 13 sind beispielsweise Außenantennen eines Kraftfahrzeugs. Es kann sich bei der ersten und/oder zweiten externen Antennen 12, 13 jedoch jeweils auch um eine innerhalb eines Kraftfahrzeugs angeordnete weitere Antenne handeln, die beispielsweise im Bereich einer Fensterfläche angebracht ist und damit in ihrem Abstrahlverhalten weniger von der Fahrzeugkarosserie beeinflusst wird.
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In diesem Ausführungsbeispiel werden die Nahfeldkoppelantennen 23, 24 jeweils von einem elektrisch nicht leitenden Substrat und von auf diesem Substrat aufgebrachten Bahnen und Flächen aus leitendem Material gebildet.
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Das Substrat ist vorzugsweise eine Platine. Das Substrat umfasst beispielsweise ein FR4-Material, das eine Elektrizitätskonstante von 4,5 bis 4,6 aufweist. Alternativ ist es möglich ein Substrat zu nutzen, das einen keramischen Werkstoff oder glasfaserverstärktes Polytetrafluorethylen aufweist. Für glasfaserverstärktes Polytetrafluorethylen wird als Bezeichnung auch der Markenname RT/Duroid genutzt. Eine Verwendung eines Keramikträgers bewirkt, dass die Größe der Koppelstrukturen verändert werden kann.
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Das Substrat der ersten Nahfeldkoppelantenne 23 und das Substrat der zweiten Nahfeldkoppelantenne 24 bilden beispielsweise ein einstückiges Trägersubstrat 30. Alternativ kann das Trägersubstrat 30 mehrstückig ausgebildet sein.
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Die Strukturen werden von einem elektrisch leitenden Material gebildet, das auf dem Trägersubstrat 30 aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt, ist. Das elektrisch leitende Material umfasst insbesondere ein Metall, beispielsweise Kupfer.
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3a zeigt eine Ansicht einer ersten Ebene solch eines Trägersubstrats 30. Die erste und die zweite Nahfeldkoppelantenne 23, 24 weisen jeweils eine erste und eine zweite elektrisch leitende Leiterstruktur 42, 43 auf. Die erste und die zweite Leiterstruktur 42, 43 sind in einer ersten Ebene des Substrats vorgegeben zueinander beabstandet angeordnet und die erste Leiterstruktur 42 ist elektrisch gekoppelt, insbesondere elektrisch verbunden mit dem jeweiligen Anschlusselement 26, 27.
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Die erste und die zweite Nahfeldkoppelantenne 23, 24 umfassen jeweils eine elektrisch leitende Flächenstruktur 48, die elektrisch gekoppelt ist mit der zweiten Leiterstruktur 43 der ersten beziehungsweise zweiten Nahfeldkoppelantenne 23, 24. Eine beispielhafte Anordnung der jeweiligen Flächenstrukturen 48 ist in 3b gezeigt.
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Das jeweilige Anschlusselement 26, 27 ist ausgebildet, die jeweilige erste Leiterstruktur 42 und somit den Monopol mit einem Innenleiter des jeweiligen Anschlusskabels 14, 15 elektrisch zu koppeln, insbesondere zu verbinden, und einen Außenleiter des jeweiligen Anschlusskabels 14, 15 mit der jeweiligen Flächenstruktur 48 elektrisch zu koppeln, insbesondere zu verbinden. Das jeweilige Anschlusselement 26, 27 bildet somit den Signalspeisepunkt. Die jeweilige zweite Leiterstruktur 43 ist ebenfalls elektrisch gekoppelt, insbesondere verbunden, mit der jeweiligen Flächenstruktur 48 und schließt somit den Monopol kurz.
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Die erste Leiterstruktur 42 ist beispielsweise T-förmig oder L-förmig ausgebildet. Alternativ kann die erste Leiterstruktur 42 eine andere geeignete Form aufweisen. Die zweite Leiterstruktur 43 umfasst beispielsweise eine erste und eine zweite Teilstruktur 44, 46. Die erste Teilstruktur 44 ist zum Beispiel geradlinig ausgebildet und die zweite Teilstruktur 46 ist zum Beispiel mäanderförmig ausgebildet. Die erste Teilstruktur bildet hierbei den weiteren Resonator. Die mäanderförmige zweite Teilstruktur 46 der zweiten Leiterstruktur 43 ist elektrisch gekoppelt, insbesondere verbunden mit der Flächenstruktur 48.
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3b zeigt eine Ansicht einer zweiten Ebene des Trägersubstrats 30. Die jeweilige Flächenstruktur 48 ist beispielsweise in einer zweiten Ebene des Trägersubstrats 30 angeordnet. Als erste Ebene kann beispielsweise eine erste Oberfläche des Trägersubstrats 30 genutzt werden und als zweite Ebene kann eine der ersten gegenüberliegende zweite Oberfläche genutzt werden. Das Trägersubstrat 30 ist beispielsweise rechteckförmig ausgebildet und die leitenden Flächenstrukturen der jeweiligen Nahfeldkoppelantennen 23, 24 weisen beispielsweise unterschiedliche Flächenabmessungen auf.
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Die ersten Leiterstrukturen 42 und die zweiten Leiterstrukturen 43 und die Flächenstrukturen 48 der Nahfeldkoppelantennen 23, 24 sind vorzugsweise so angeordnet, dass sie im Wesentlichen nicht überlappen (siehe 3c), um das Übersprechen der Nahfeldkoppelantennen 23, 24 zu verringern. Hierbei zeigt 3c eine Überlagerung der ersten und zweiten Ebene des Trägersubstrats.
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Die ersten Leiterstrukturen 42 und die zweiten Leiterstrukturen 43 der Nahfeldkoppelantennen 23, 24 sind in einem ersten Flächenbereich des Trägersubstrats 30 angeordnet und die Flächenstrukturen 48 der Nahfeldkoppelantennen 23, 24 sind in einem zweiten Flächenbereich des Trägersubstrats angeordnet, wobei der erste und die zweite Flächenbereich im Wesentlichen nicht überlappen. Im Wesentlichen nicht überlappen bedeutet hierbei beispielsweise, dass jeweils die erste und/oder die zweite Leiterstruktur im Bereich von elektrischen Kopplungen geringfügig überlappend angeordnet sein können zu der jeweiligen Flächenstruktur.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mobilgerät
- 3
- erste Antenne des Mobilgerätes
- 4
- zweite Antenne des Mobilgerätes
- 10
- Mobilgerät-Haltevorrichtung
- 12
- erste externe Antenne
- 13
- zweite externe Antenne
- 14
- erstes Anschlusskabel
- 15
- zweites Anschlusskabel
- 20
- Aufnahmeelement
- 23
- erste Nahfeldkoppelantenne
- 24
- zweite Nahfeldkoppelantenne
- 25
- Schnittstellenelement
- 26
- erstes Anschlusselement
- 27
- zweites Anschlusselement
- 30
- Trägersubstrat
- 32
- Antennenmodul
- 42
- erste Leiterstruktur
- 43
- zweite Leiterstruktur
- 44
- erste Teilstruktur der zweiten Leiterstruktur
- 46
- zweite Teilstruktur der zweiten Leiterstruktur
- 48
- Flächenstruktur
