DE102016010200A1 - Antenne unter einer schalenförmigen Antennenschutzhaube für Fahrzeuge - Google Patents

Antenne unter einer schalenförmigen Antennenschutzhaube für Fahrzeuge Download PDF

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Abstract

Ringleitungsstrahler (1) unter einer schalenförmigen Antennenschutzhaube (1a) aus dielektrischem Kunststoff für den Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale, über einer, mit der Antennenschutzhaube (1a) mechanisch verbundenen, die Schalen-Öffnungsseite der Antennenschutzhaube (1a) abdeckenden und auf der Außenhaut eines Kraftfahrzeugs im Wesentlichen horizontal orientiert zu positionierenden elektrisch leitenden Grundplatte (6), umfassend wenigstens einen, durch eine im Abstand h parallel zur leitenden Grundplatte (6) verlaufend angeordnete geschlossene Ringleitung (3) gebildeten Ringleitungsstrahler (1) mit am Umfang der Ringleitung (3) verteilt angeschlossenen und zur leitenden Grundplatte (6) hin verlaufenden, linearen im Wesentlichen vertikalen Strahlern (4, 4a–d), wobei mindestens einer der vertikalen Strahler (4, 4a–d) an seinem unteren Ende über eine Kapazität (5a, 5b, 5c) mit der elektrisch leitenden Grundplatte (6) und ein anderer im Wesentlichen vertikaler Strahler (4d) über eine Kapazität (5d) mit dem Antennenanschluss (5) kapazitiv verbunden ist. dadurch gekennzeichnet, dass – auf der Innenfläche der Antennenschutzhaube (1a) der Ringleitungsstrahler (1), bestehend aus der Ringleitung (3) und den an diese angeschlossenen und zur leitenden Grundplatte (6) hin verlaufenden im Wesentlichen vertikalen Strahler (4, 4a–d) als elektrisch leitend zusammenhängende Antennenstrukturen beschichtet aufgebracht sind. – Die Kontur der Innenfläche der schalenförmigen Antennenschutzhaube (1a) durch Formgebung der Innenfläche der Antennenschutzhaube (1a) für die Gestaltung der elektrisch leitenden Flächen in der Weise gestaltet ist, dass die geschlossene Ringleitung als eine elektrisch leitend beschichtete Fläche auf einer zur leitenden Grundfläche (6) parallelen Fläche gestaltet ist und die zur leitenden Grundfläche (6) hin verlaufenden im wesentlichen vertikalen Strahler (4, 4a–d) durch im wesentlich vertikale, elektrisch leitend beschichtete Flächen gebildet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Ringleitungsstrahler unter einer schalenförmigen Antennenschutzhaube (ESD-Haube) aus dielektrischem Kunststoff für den Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale.
  • Dies geschieht im Beispiel des SDARS-Satellitenrundfunks bei einer Frequenz von circa 2,33 GHz mit der Freiraum-Wellenlänge λ = 12,8 cm in zwei benachbarten Frequenzbändern jeweils mit einer Bandbreite von 4 MHz mit einem Abstand der Mittenfrequenzen von 8 MHz. Die Signale werden von unterschiedlichen Satelliten mit einer in einer Richtung zirkular polarisierten elektromagnetischen Welle abgestrahlt. Ähnliche Satelliten-Rundfunksysteme befinden sich zurzeit in der Planung. Demzufolge werden zum Empfang zirkular polarisierte Antennen in der entsprechenden Drehrichtung verwendet. Die Satelliten des Global Positioning System (GPS) strahlen bei der Frequenz von etwa 1575 MHz ebenfalls in einer Richtung zirkular polarisierte Wellen aus, so dass die genannten Antennenformen grundsätzlich u. a. auch für diesen Dienst gestaltet werden können.
  • Für den mobilen Empfang von zirkular polarisierten Satellitensignalen der Satelliten-Rundfunkdienste SDARS bzw. XM oder z. B. dem Navigationssystem GPS – auf Fahrzeugen werden solche Antennen bevorzugt auf dem Fahrzeugdach eingesetzt. Häufig dient dabei das metallische Fahrzeugdach als erweiterte elektrisch leitende Grundfläche für derartige Antennen. Ebenfalls ist es vorgesehen, eine Antenne für den Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale unter einer schalenförmige Antennenschutzhaube aus dielektrischem Kunststoff unterzubringen. Hierbei ist die Schalen-Öffnungsseite mit einer mit der Antennenschutzhaube mechanisch verbundenen elektrisch leitenden Grundplatte abgedeckt, welche auf der Außenhaut eines Kraftfahrzeugs im Wesentlichen horizontal orientiert positioniert ist.
  • Die Randlinie der Öffnung der schalenförmigen Antennenschutzhaube 1a sowie die leitende Grundfläche 6 verläuft in einer Ebene, welche für die folgende Beschreibung in horizontaler Lage als Bezugsebene definiert wird. Die Antennenschutzhaube 1a wird somit für den Aufbau oberhalb dieser Bezugsebene vorgesehen.
  • Die Satellitenantenne umfasst wenigstens einen, durch eine im Abstand h < λ/10 parallel zur leitenden Grundplatte 6 verlaufend angeordnete geschlossene Ringleitung gebildeten Ringleitungsstrahler 2 mit am Umfang des Ringleitungsstrahlers 2 mit am Umfang des Ringleitungsstrahlers 2 verteilt angeschlossenen und zur leitenden Grundplatte 6 hin verlaufenden, linearen im Wesentlichen vertikalen Strahlern 4, 4a–d. Hierbei ist mindestens einer der linearen Strahler an seinem unteren Ende über eine Kapazität 15 mit der elektrisch leitenden Grundplatte 6 und ein anderer im Wesentlichen vertikaler Strahler über eine Kapazität 15d mit dem Antennenanschluss 5 verbunden.
  • Eine derartiger Ringleitungsstrahler ist bekannt aus der DE 10 2009 040 910 und in 1 als Stand der Technik dargestellt. Der dargestellte Ringleitungsstrahler ist aus Blech geschnitten und anschließend durch Biegung in die dargestellte Form gebracht. Iie Anordnung einer derartigen Antenne unter einer schalenförmigen Antennenschutzhaube aus Plastikmaterial ist bekannt aus der DE 10 2013 005 001 . Die schalenförmige Antennenschutzhaube dient sowohl als Schutz der Antenne vor Feuchtigkeit als auch vor elektrostatischer Entladung (ESD-Schutz). Die dort beschriebene Satellitenantenne ist ringförmig gestaltet und auf der Bodenplatte, welche die Öffnung der Antennenschutzhaube abschließt, befestigt. Eine ähnliche Art der Befestigung auf der Bodenplatte ist bei der Verwendung von Patchantennen als zirkular polarisierte Satellitenantennen üblich.
  • Ausschlaggebend für die Akzeptanz der Technologie einer Antenne für Fahrzeuge ist neben der Funktionalität der Antenne vor allem der wirtschaftliche Aufwand, der sowohl mit der Herstellung der Antenne als auch deren Implementierung auf dem Fahrzeug verbunden ist.
  • Aufgrund der sehr eng tolerierten Strahlungs-Richtdiagramme von Satellitenantennen sind die Toleranzen zur Herstellung solcher Antennen extrem klein. Ebenso ist bei zirkular polarisierten Antennen, welche nach einem anderen Wirkungsprinzip arbeiten, wie zum Beispiel-Patchantennen, die Einhaltung nicht nur der der mechanischen Abmessungen sondern auch der dielektrischen Eigenschaften des Antennenkörpers ein Problem. Bei dem vorliegenden Ringleitungsstrahler ist insbesondere die Einhaltung der mechanischen Maße von besonderer Bedeutung.
  • Problematisch ist auch die Aufbewahrung des aus Blech geschnittenen und anschließend gebogenen Ringleitungsstrahlers als Massengut bei der Serienherstellung. Eine die Form bewahrende Lagerung der Blechstruktur ist extrem aufwändig und eine schädliche Verformung der Struktur durch das Handling aufgrund der extrem engen Toleranzen ist nur sehr schwer zu vermeiden.
  • Naturgemäß führen diese Forderungen an die Genauigkeit zu erhöhten Herstellungskosten der Antennen.
  • Mit der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Aufgabe verbunden, eine Antenne für den Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale unter einer schalenförmigen Antennenschutzhaube aus dielektrischem Kunststoff zu gestalten, welche bei kleinerem wirtschaftlichen Aufwand eine einfachere Implementierung auf dem Fahrzeug bei hoher Funktionssicherheit ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Antenne nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch die kennzeichnenden Merkmale gelöst.
  • Die Merkmale lauten:
    • – auf der Innenfläche der Antennenschutzhaube 1a ist der Ringleitungsstrahler 1, bestehend aus der Ringleitung 3 sowie aus den an diese angeschlossenen und zur leitenden Grundplatte 6 hin verlaufenden vertikalen Strahlern 4, 4a–d als elektrisch leitend zusammenhängende Antennenstrukture beschichtet aufgebracht.
    • – Die Kontur der Innenfläche der schalenförmigen Antennenschutzhaube 1a ist durch Formgebung ihrer Innenfläche für die Gestaltung der elektrisch leitenden Flächen bzw. streifenförmigen Leiterbahnen 12 in der Weise gestaltet, dass die geschlossene Ringleitung als eine auf einer zur leitenden Grundfläche 6 parallelen, elektrisch leitend beschichteten Fläche verläuft und die zur leitenden Grundfläche 6 im Wesentlichen vertikalen Strahler 4, 4a–d auf im wesentlich vertikalen, elektrisch leitend beschichteten Flächen ausgebildet sind.
  • Der besondere Vorteil der Erfindung ist dadurch gegeben, dass die Maßhaltigkeit durch die in Kunststoff gespresste Form der Antennenschutzhaube 1a leicht einzuhalten ist. Moderne Kunststoffe sind in ihren Eigenschaften auch unter extremen Witterungsbedingungen langzeitig stabil. Die mit bekannten modernen Lasertechnologien bzw. Aufdrucktechniken auf die Innenflächen der entsprechend vorgeformten schalenförmigen Antennenschutzhaube 1a aufgebrachten leitenden Flächen besitzen somit langzeitig konstante elektrische Eigenschaften. Die Laser- bzw. auf Drucktechniken haben sich bereits für die Massenherstellung als geeignet erwiesen Der notwendige feste Formschluss zwischen der Antennenschutzhaube 1a und der leitenden Grundfläche 6 ist nach dem gegebenen Stand der Technik stets herstellbar. Die Komplexität bei der Herstellung solcher aus Blech geschnittener, anschließend gebogener, formgerecht gelagerter und formgerecht auf der leitenden Grundfläche 6 montierter Ringleitungsstrahler 1 ist bei einem Ringleitungsstrahler 1 nach der Erfindung extrem reduziert.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung beschrieben.
  • Die Kapazitäten 5a, 5b, 5c, 5d können jeweils durch eine flächige Elektrode 5a, 5b, 5c, 5d und einer hierzu jeweils parallelen flächigen Gegenelektrode paarig einander gegenüberliegend gebildet sein. Dabei ist jeweils eine flächige Elektrode 5d, welche mit dem unteren Ende des betreffenden im Wesentlichen vertikalen Strahlers 4d verbunden ist, als elektrisch leitende flächige Struktur auf einer parallel in einem Abstand 11 zur leitenden Grundplatte 6 verlaufend gebildeten Ausprägung der Innenfläche der Antennenschutzhaube 1 beschichtet aufgebracht. Der Kapazitätswert der Kapazitäten ist durch den Abstand 11 bestimmt.
  • Bei einem Ringleitungsstrahler 1 nach dem Stand der Technik in 1 ist die Einhaltung der Kapazitätswerte durch die Elektroden 5a, 5b, 5c, 5d im Hinblick auf die Antennenimpedanz und das Strahlungsdiagramm von großer Bedeutung. Die hierfür notwendige Sicherstellung des richtigen Abstands 11 (siehe 2c) der Elektroden 5a, 5b, 5c, 5d von der leitenden Grundfläche 6 bzw. von der den Antennenanschluss 5 bildenden Gegenelektrode ist durch die Maßhaltigkeit der Antennenschutzhaube 1a auf einfache Weise gegeben. Mit modernen Verfahren kann die Beschichtung der entsprechend geformten Innenseite der Antennenschutzhaube 1a äußerst zeiteffektiv geschehen und die Herstellung der Satellitenantenne durch Aufbringen der Antennenschutzhaube 1a auf die elektrisch leitende Grundfläche 6 mit wenigen Handgriffen erfolgen. Gerade hier auch zeigt sich die Vorteilhaftigkeit der vorliegenden Erfindung.
  • Hierzu ist auch zur kapazitiven Verbindung des mindestens einen der im Wesentlichen vertikalen Strahler 4, 4a–d an seinem unteren Ende mit dem Antennenanschluss 5 in der Ebene der Grundplatte 6 eine von dieser elektrisch isolierte flächige Gegenelektrode gebildet, welche mit dem Antennenanschluss 5 verbunden ist.
  • Zur Sicherstellung der fehlerfreien Entformung beim Pressen der schalenförmigen Haube sollen alle im Inneren der schalenförmigen Antennenschutzhaube 1 liegenden Flächenteile sowie alle auf der Außenfläche der schalenförmigen Antennenschutzhaube 1 liegenden Flächenteile zu der horizontalen Bezugsebene einen Winkel von nicht mehr als 89,5° als Entformungsschräge einnehmen.
  • Es ist offenbart, dass die Beschichtung aller elektrisch leitend zu beschichtenden Flächen mit Hilfe eines die Beschichtung herstellenden nadelförmigen Strahls aus nur einer Richtung (= Bearbeitungsrichtung) erfolgt, welche im Wesentlichen senkrecht zu der Bezugsebene verläuft und alle im Inneren der schalenförmigen Antennenschutzhaube liegenden dementsprechend zu beschichtenden Flächen zu dieser Richtung der Beschichtung (= Bearbeitungsrichtung) einen Winkel von mindestens 5° – zur Sicherstellung einer scharf konturierbaren Beschichtung – einnehmen.
  • Weiterhin ist offenbart, dass die elektrisch leitend zu beschichtenden Flächen der horizontalen Teile des Ringleitungsstrahlers, sowie auch die Kapazitätselektroden jeweils parallel zur Bezugsebene und im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Beschichtung (= Bearbeitungsrichtung) liegen und, dass die elektrisch leitend zu beschichtenden Flächen der im Wesentlichen vertikalen Strahler gegenüber der Richtung der Beschichtung (= Bearbeitungsrichtung) vorzugsweise einen Winkel von über 45° und mindestens jedoch 5° zur Sicherstellung einer scharf konturierbaren Beschichtung einnehmen.
  • Weiterhin ist offenbart, dass die schalenförmige Antennenschutzhaube 1 in Form einer von unten ausgeholten Stufen-Pyramide aufgebaut ist, deren untere Seitenwände an der elektrisch leitenden Grundfläche aufliegen und welche parallel zu dieser Grundfläche zwei darüber befindliche im Wesentlichen horizontale Ebenen in Form einer ersten umlaufenden Stufe und einer oberen im Wesentlichen ebenen Dachfläche aufweist.
  • Erfindungsgemäß können sich vier Kapazitätselektroden auf der Unterseite der horizontalen Fläche der umlaufenden Stufe jeweils in deren vier Ecken befinden.
  • Der Ringleitungsstrahler 1 kann sich – in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung – auf der Unterseite der oberen Dachfläche im Verlauf der Kontur dieser Dachfläche folgend befinden.
  • Die vier Kapazitätselektroden 5a, 5b, 5c, 5d können jeweils mit der darüber liegenden Ecke der Ringleitungsstruktur über jeweils einen im Wesentlichen vertikalen Strahler 4, 4a–d verbunden sein.
  • Die schalenförmige Antennenschutzhaube 1a kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in Form einer von unten ausgeholten stumpfen Pyramide, bestehend aus vier steilen Seitenwänden und einer Dachfläche aufgebaut sein, wobei diese Seitenwände an der elektrisch leitenden Grundfläche aufliegen und wobei sich der Ringleitungsstrahler auf der Unterseite der Dachfläche im Verlauf der Kontur dieser Dachfläche folgend befindet.
  • Der Ringleitungsstrahler 1 kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung an jedem ihrer vier Ecken jeweils mit einem im Wesentlichen vertikalen Strahler 4, 4a–d verbunden sein, welcher jeweils von der betreffenden Ecke ausgehend entlang der inneren Kante zwischen den an der Ecke anliegenden Seitenwänden entlang führt, bis er im Abstand 11 von der Grundfläche 6 endet.
  • Die vertikalen Strahler 4, 4a–d können im Abstand 11 von der Grundfläche jeweils mit einer Kapazitätselektrode 5a, 5b, 5c, 5d verbunden sein, welche durch Ausprägung an der jeweiligen Ecke in Form einer im Abstand 11 parallel zur Grundfläche 6 verlaufenden horizontalen Fläche ausgeführt ist, welche durch Abstufung der Innenseite der Seitenwände entsteht.
  • Die elektrisch leitend zu beschichtenden Flächen können in Form von elektrisch leitenden Gitterstrukturen aufgebaut sein, deren Maschenweite im Wesentlichen kleiner als 1/8 der Wellenlänge ist.
  • Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörigen Figuren zeigen im Einzelnen:
  • 1: Ringleitungsstrahler 1 nach dem Stand der Technik mit vertikalen Strahlern 4, 4a–d und Kapazitäten 5a–d an deren unteren Enden, z. B. als Blechstruktur mit Halterung auf Kunststoffstützen.
  • 2.
    • a) Ringleitungsstrahler 1 als elektrisch leitende Beschichtung auf der Innenfläche einer schalenförmigen und entsprechend geformten Antennenschutzhaube 1a aus einem dielektrischen Kunststoff nach der Erfindung. Die Schrägansicht auf den Innenraum der Antennenschutzhaube 1a zeigt die beschichteten Flächen als Netzstrukturen. Die Berandung auf der Unterseite der Antennenschutzhaube 1a (schraffiert) verläuft in einer Ebene zur formschlüssigen Verbindung mit der elektrisch leitenden Grundfläche 6 bei der Endmotage. Die Ringleitung 3 und die Elektroden 5a–d der Kapazitäten an den unteren Enden der im wesentlichen vertikalen Strahler 4a–d sind auf horizontalen Flächenteilen der entsprechend geformten Antennenschutzhaube 1a als leitende Beschichtung aufgebracht.
    • b) Ringleitungsstrahler 1 als elektrisch leitende Beschichtung auf der Innenfläche einer schalenförmigen und entsprechend geformten Antennenschutzhaube 1a wie in a) jedoch mit Sicht auf den Innenraum von unten. Die strichpunktierte Schnittlinie Q beschreibt die Sicht auf den in Figur c) dargestellten Querschnitt Q der Anordnung.
    • c) Die Querschnittszeichnung zeigt den Abstand 11 zwischen den Kapazitätselektroden 5a, 5b, 5c, 5d und der elektrisch leitenden Grundfläche 6 bzw. der Gegenelektrode zur Bildung des Antennenanschlusses 5e. Die Einhaltung der geforderten Kapazitätswerte mithilfe der Konstanz dieses Abstands 11 ist durch die maßhaltige Form der Antennenschutzhaube 1a sowie deren zeitliche Beständigkeit gegeben. Der Neigungswinkel α der im Wesentlichen vertikalen Innenflächen der Antennenschutzhaube 1 gegenüber der zur leitenden Grundfläche 6 vertikalen Linie sollte bei einer zu Letzterer parallelen Bearbeitungsrichtung den Winkel von 5° nicht unterschreiten.
  • 3
    Explosionszeichnung zur Darstellung des fiktiv von der Antennenschutzhaube 1a losgelösten Ringleitungsstrahlers 1 als elektrisch leitende Flächen (Gitternetz) über einer als elektrisch leitend beschichtete Leiterplatte 2 dargestellten elektrisch leitenden Grundfläche 6. Die Kapazitätselektrode 5d ist über die als Gegenelektrode gebildete isolierte leitende Fläche auf der beschichteten Leiterplatte, welche den Antennenanschluss 5e bildet, kapazitiv an diesen angekoppelt.
  • 4
    • a) Antennenschutzhaube 1a mit elektrisch leitender Beschichtung als Ringleitungsantenne 1 nach der Erfindung mit Sicht von schräg unten in die Öffnung der Antennenschutzhaube. Die Antennenschutzhaube ist in Form einer von unten ausgehöhlten stumpfen Pyramide gestaltet. Hierbei ist darauf geachtet, dass diese Form in einfacher Kunststoff-Spritzgusstechnik herstellbar ist. Die als Gitternetz gekennzeichneten Flächen zeigen die Elemente des Ringleitungsstrahler 1 in dieser Projektion.
  • 5
    • a) Sicht auf die Antennenschutzhaube 1a mit elektrisch leitender Beschichtung als Ringleitungsstrahler 1 gemäß 4, jedoch mit Sicht von unten in die Öffnung der Antennenschutzhaube 1a. Die strichpunktierten Linien Q1 bis Q5 zeigen die Schnittlinie für die Darstellung der entsprechenden Querschnitte in den nachfolgenden Figuren b) bis e).
    • b) Die Darstellung des Querschnitts gemäß der Schnittlinie Q1 zeigt die steilen Seitenwände der Pyramide. In dieser Position sind die Kapazitätselektroden 5b (links unten) und 5c (rechts unten) sowie die Gegenelektroden, welche durch die elektrisch leitende Grundfläche 6 einerseits und durch den Antennenanschluss 5e andererseits gebildet sind, dargestellt.
    • c) Darstellung des Querschnitts gemäß der Schnittlinie Q2 analog zu b). Die Kapazitätselektroden sind hier nicht betroffen
    • d) Darstellung des Querschnitts gemäß der Schnittlinie Q3. Die im Wesentlichen vertikalen Strahler 4, 4a–d sind unter dem Winkel α gegen die zur Grundfläche 6 vertikalen Bezugslinie geneigt.
    • e) Darstellung des Querschnitts gemäß der Schnittlinie Q4
    • f) Darstellung des Querschnitts gemäß der Schnittlinie Q5.
  • 6
    Beispielhafte Ausführung von zwei Ringleitungsstrahlern 1 und 1' mit gemeinsamem Zentrum, aufgebracht auf die Antennenschutzhaube 1a, welche ähnlich wie in den 4 und 5 als ein von unten ausgehöhlter stumpfen Pyramide gestaltet ist. Die Darstellung zeigt in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Sicht auf die Antennenschutzhaube 1a von unten mit den durch Gitternetz gekennzeichneten aufgebrachten elektrisch leitenden Flächen sowohl des inneren als auch des äußeren Ringleitungsstrahlers 1, 1'. Beide Ringleitungsstrahler 1 bzw. 1' können z. B. jeweils durch geeignete Dimensionierung der Ringleitung und der Kapazitäten für die gleiche Frequenz für den kombinierten Einsatz bei Antennen-Diversity-Technologien gestaltet sein. Hierbei wird der innere Ringleitungsstrahler 1 als Strahler 1. Ordnung, d. h. für eine azimutale Phasenverteilung von 2π über einen Umlauf und der äußere Ringleitungsstrahler 1' als Strahler 2. Ordnung, d. h. für eine azimutale Phasenverteilung von 2·2π über einen Umlauf gestaltet. Ebenso kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der äußere Ringleitungsstrahler 1 für den Empfang eines weiteren Satelliten-Funkdienstes bei einer niedrigeren Frequenz als der des inneren Ringleitungsstrahler 1 mit nur vier vertikalen Strahlern 4' ausgestattet werden.
  • 7
    In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Ringleitungsstrahler 1 mit einer terrestrischen Breitband-Kommunikationsantenne 15, zum Beispiel für die LTE-Kommunikation und mit einer terrestrischen Empfangsantenne 14, zum Beispiel für den AM/FM/DAB-Rundfunkempfang, kombiniert. Der besondere Vorteil der dargestellten Kombination besteht in der vollständigen elektromagnetischen Entkopplung der terrestrischen Antennen von dem Ringleitungsstrahler 1 für Satellitenempfang.
    • a) Aus der Sicht auf die Antennenschutzhaube 1a in 7a von schräg unten geht die vorteilhafte Kombinierbarkeit der terrestrischen Antennen mit dem gemeinsamen terrestrischen Antennen-Anschluss 6 im Zentrum des Ringleitungsstrahlers 1 hervor. Die terrestrische Breitband-Kommunikationsantenne 15 ist im Wesentlichen aus an der Antennen-Anschlussstelle 13 zusammenlaufenden streifenförmigen elektrisch leitenden Leiterbahnen 12 gebildet, welche auf V-förmig auf der Antennenschutzhaube 1a ausgebildeten Flächen eingelasert bzw. gedruckt sind. Auf ähnliche Weise ist die terrestrische Empfangsantenne 14 durch streifenförmige aufgedruckte bzw. eingelaserte elektrisch leitende Leiterbahnen 12 mit der gemeinsamen Antennen-Anschlussstelle 13 gestaltet.
    • b) zeigt diese Anordnung mit Sicht von unten, woraus die Kombination der terrestrischen Empfangsantenne 14 – an deren oberen Ende eine Dachkapazität 16 ausgebildet ist – mit der Breitband-Kommunikationsantenne 15.
  • 8
    Für die Anwendung derartiger Antennen auf dem Fahrzeugdach kommen Antennenschutzhauben 1a zur Anwendung, deren Breite quer zur Fahrtrichtung aus strömungstechnischen Gründen kleiner ist als längs zur Fahrtrichtung.
    • a) Darstellung der beispielhaften Gestaltung des Querschnitts einer Antennenschutzhaube nach der Erfindung 1a (quer zur Fahrtrichtung) mit den für den Ringleitungsstrahler 1 und der terrestrischen Breitband-Kommunikationsantenne 15 elektrisch leitend mit streifenförmigen Leiterbahnen 12 beschichteten Flächen. Diese Leiterbahnen sind V-förmig in der Ebene quer zur Fahrtrichtung ausgewinkelt. Zur qualitativ hochwertigen Beschichtung der Antennenschutzhaube 1a von unten aus Richtung der senkrechten gestrichelten Linie ist es notwendig, den Beschichtungswinkel α = 5° zwischen dieser Linie und der zu beschichtenden Fläche an keiner Stelle zu unterschreiten.
    • b) in der Darstellung eines Schnittes der Antennenschutzhaube 1a nach der Erfindung längs der Fahrtrichtung sind die streifenförmigen Leiterbahnen 12 der im Vergleich zur Breitband-Kommunikationsantenne 15 höheren terrestrischen Empfangsantenne 14 dargestellt. Diese Leiterbahnen 12 sind im Gegensatz zu denen der Breitband-Kommunikationsantenne 15 in der Ebene längs der Fahrtrichtung V-förmig ausgewinkelt. Beide Antennen treffen sich in der gemeinsamen terrestrischen Antennen-Anschlussstelle 13.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Ringleitungsstrahler
    1a
    Antennenschutzhaube
    2
    Elektrisch leitend beschichtete Leiterplatte
    3
    Ringleitung
    4, 4a, 4b, 4c, 4d
    vertikale Strahler
    5a, 5b, 5c, 5d
    Kapazitätselektroden
    5, 5e
    Antennenanschluss
    6
    Leitende Grundfläche
    7, 7a, 7b, 7c, 7d
    Ringleitungs-Koppelpunkte
    8
    vertikale Teile
    9
    horizontale Teile
    10
    Abstand der Höhe h
    11
    Abstand
    12
    Streifenförmige Leiterbahnen
    13
    Terrestrische Antennen-Anschlussstelle
    14
    terrestrische Empfangsantenne
    15
    terrestrische Breitband-Kommunikationsantenne
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009040910 [0006]
    • DE 102013005001 [0006]

Claims (11)

  1. Ringleitungsstrahler (1) unter einer schalenförmigen Antennenschutzhaube (1a) aus dielektrischem Kunststoff für den Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale, über einer, mit der Antennenschutzhaube (1a) mechanisch verbundenen, die Schalen-Öffnungsseite der Antennenschutzhaube (1a) abdeckenden und auf der Außenhaut eines Kraftfahrzeugs im Wesentlichen horizontal orientiert zu positionierenden elektrisch leitenden Grundplatte (6), umfassend wenigstens einen, durch eine im Abstand h parallel zur leitenden Grundplatte (6) verlaufend angeordnete geschlossene Ringleitung (3) gebildeten Ringleitungsstrahler (1) mit am Umfang der Ringleitung (3) verteilt angeschlossenen und zur leitenden Grundplatte (6) hin verlaufenden, linearen im Wesentlichen vertikalen Strahlern (4, 4a–d), wobei mindestens einer der vertikalen Strahler (4, 4a–d) an seinem unteren Ende über eine Kapazität (5a, 5b, 5c) mit der elektrisch leitenden Grundplatte (6) und ein anderer im Wesentlichen vertikaler Strahler (4d) über eine Kapazität (5d) mit dem Antennenanschluss (5) kapazitiv verbunden ist. dadurch gekennzeichnet, dass – auf der Innenfläche der Antennenschutzhaube (1a) der Ringleitungsstrahler (1), bestehend aus der Ringleitung (3) und den an diese angeschlossenen und zur leitenden Grundplatte (6) hin verlaufenden im Wesentlichen vertikalen Strahler (4, 4a–d) als elektrisch leitend zusammenhängende Antennenstrukturen beschichtet aufgebracht sind. – Die Kontur der Innenfläche der schalenförmigen Antennenschutzhaube (1a) durch Formgebung der Innenfläche der Antennenschutzhaube (1a) für die Gestaltung der elektrisch leitenden Flächen in der Weise gestaltet ist, dass die geschlossene Ringleitung als eine elektrisch leitend beschichtete Fläche auf einer zur leitenden Grundfläche (6) parallelen Fläche gestaltet ist und die zur leitenden Grundfläche (6) hin verlaufenden im wesentlichen vertikalen Strahler (4, 4a–d) durch im wesentlich vertikale, elektrisch leitend beschichtete Flächen gebildet sind.
  2. Antenne nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass – die Kapazitäten (5a, 5b, 5c, 5d) jeweils durch eine flächige Kapazitätselektrode (5a, 5b, 5c, 5d) und eine hierzu jeweils parallele flächigen Gegenelektrode paarig einander gegenüberliegend gebildet sind, von denen jeweils die flächige Kapazitätselektrode (5a, 5b, 5c, 5d) als elektrisch leitende flächige Struktur auf einer parallel – in einem den Kapazitätswert der Kapazitäten (5a, 5b, 5c, 5d) bestimmenden Abstand (11) – zur leitenden Grundplatte (6) gebildeten Ausprägung der Innenfläche der Antennenschutzhaube (1a) beschichtet aufgebracht ist und mit dem unteren Ende des betreffenden im Wesentlichen vertikalen Strahlers (4, 4a–d) elektrisch leitend verbunden ist. – zur Verbindung des mindestens einen der im Wesentlichen vertikalen Strahler (4, 4a–d) mit der elektrisch leitenden Grundplatte (6) an dessen unterem Ende die Gegenelektrode durch die elektrisch leitenden Grundplatte (6) gebildet ist – zur kapazitiven Verbindung des mindestens einen der im Wesentlichen vertikalen Strahler (4, 4a–d) an seinem unteren Ende mit dem Antennenanschluss (5) in der Ebene der Grundplatte (6) eine von dieser elektrisch isolierte flächige Gegenelektrode (5e) gebildet ist, welche mit dem Antennenanschluss (5) verbunden ist.
  3. Antenne nach einem der Ansprüche 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass alle auf der Außenhaut sowie alle auf der Innenhaut der schalenförmigen Antennenschutzhaube (1a) liegenden Flächenteile zu einer gemeinsamen, horizontalen Bezugsebene einen Winkel von nicht mehr als 89,5° (Entformungsschräge) einnehmen.
  4. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass – die Beschichtung aller elektrisch leitend zu beschichtenden Flächen aus nur einer Richtung (= Bearbeitungsrichtung) erfolgt, welche im Wesentlichen senkrecht zu der Bezugsebene verläuft. – alle im Inneren der schalenförmigen Antennenschutzhaube (1a) liegenden dementsprechend zu beschichtenden Flächen zu dieser Richtung der Beschichtung (= Bearbeitungsrichtung) einen Winkel von mindestens 5° zur Sicherstellung einer scharf konturierbaren Beschichtung einnehmen
  5. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass – die elektrisch leitend zu beschichtenden Flächen des Ringleitungsstrahlers (1), sowie auch die Kapazitätselektroden (5a, 5b, 5c, 5d) jeweils im Wesentlichen parallel zur Bezugsebene und somit im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Beschichtung (= Bearbeitungsrichtung) liegen – die elektrisch leitend zu beschichtenden Flächen der im Wesentlichen vertikalen Strahler (4, 4a–d) gegenüber der Richtung der Beschichtung (= Bearbeitungsrichtung) einen Winkel von im Allgemeinen über 45° und mindestens jedoch über 5° zur Sicherstellung einer scharf konturierbaren Beschichtung einnehmen.
  6. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass – die schalenförmige Antennenschutzhaube (1a) im Wesentlichen in Form einer von unten ausgeholten Stufen-Pyramide aufgebaut ist, deren untere Seitenwände an der elektrisch leitenden Grundfläche (6) aufliegen und die Stufen-Pyramide parallel zu dieser Grundfläche (6) zwei darüber befindliche im Wesentlichen horizontale Ebenen in Form einer ersten umlaufenden Stufe und einer darüber liegenden ebenen Dachfläche aufweist – sich vier Kapazitätselektroden (5a, 5b, 5c, 5d) auf der Unterseite der horizontalen Fläche der umlaufenden Stufe jeweils in deren vier Ecken befinden – sich der Ringleitungsstrahler (1) auf der Unterseite der oberen Dachfläche im Verlauf im Wesentlichen der Kontur dieser Dachfläche folgend befindet – die vier Kapazitätselektroden (5a, 5b, 5c, 5d) jeweils mit der darüber liegenden Ecke der Ringleitung (3) über jeweils einen im Wesentlichen vertikalen Strahler (4a, 4b, 4c, 4d) verbunden sind
  7. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass – die schalenförmige Antennenschutzhaube (1a) im Wesentlichen in Form einer von unten ausgeholten stumpfen Pyramide, bestehend aus vier steilen Seitenwänden und einer Dachfläche aufgebaut ist, wobei diese Seitenwände an der elektrisch leitenden Grundfläche (6) aufliegen – sich der Ringleitungsstrahler (1) auf der Unterseite der Dachfläche im Verlauf im Wesentlichen der Kontur dieser Dachfläche folgend befindet – die Ringleitung (3) an jedem ihrer vier Ecken jeweils mit einem im Wesentlichen vertikalen Strahler (4a, 4b, 4c, 4d) verbunden ist, welcher jeweils von dem betreffenden Eck ausgehend entlang der inneren Kante zwischen den am Eck anliegenden Seitenwänden entlang führt, bis er im Abstand (11) von der Grundfläche (6) endet – die vertikalen Strahler (4a, 4b, 4c, 4d) im Abstand (11) von der Grundfläche (6) jeweils mit einer Kapazitätselektrode (5a, 5b, 5c, 5d) verbunden sind, welche durch Ausprägungen an der jeweiligen Ecke in Form einer im Abstand (11) parallel zur Grundfläche (6) verlaufenden horizontalen Fläche ausgeführt sind, welche durch Abstufung der Innenseite der Seitenwände gegeben ist.
  8. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass – die elektrisch leitend zu beschichtenden Flächen in Form von elektrisch leitenden Gitterstrukturen aufgebaut sind, deren Maschenweite im Wesentlichen kleiner als 1/8 der Wellenlänge ist
  9. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Ringleitungsstrahler (1) mit mindestens einer terrestrischen vertikalen Antenne (14, 15) mit einer terrestrischen Antennen-Anschlussstelle (13) in Zentrum des Ringleitungsstrahlers (1) für weitere Funkdienste kombiniert ist.
  10. Antenne nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass zwei terrestrische Antennen mit einer gemeinsamen terrestrischen Antennen-Anschlussstelle (13) im Zentrum des Ringleitungsstrahlers (1) vorhanden sind, von denen die eine als terrestrische Breitband-Kommunikationsantenne (15) für die LTE-Kommunikation und die andere terrestrische Empfangsantenne (14) für die Abdeckung von Frequenzbändern bei einer tieferen Frequenz wie z. B. der LTE-Kommunikation im Low-Band oder dem AM/FM/DAB-Rundfunkempfang dient. Beide Antennen sind aus an der Antennen-Anschlussstelle (13) büschelartig zusammenlaufenden streifenförmigen elektrisch leitenden Leiterbahnen (12) gebildet, welche auf V-förmig im Inneren der Antennenschutzhaube (1a) ausgebildeten Flächen eingelasert bzw. gedruckt sind.
  11. Antenne nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (12) der terrestrischen Breitband-Kommunikationsantenne (15) in der Ebene vorzugsweise quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs und die Leiterbahnen (12) der höheren terrestrischen Empfangsantenne (14) in der Ebene längs der Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgewinkelt sind.
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