DE102016109156A1

DE102016109156A1 - Strahlereinheit und Antennenanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Strahlereinheit

Info

Publication number: DE102016109156A1
Application number: DE102016109156.1A
Authority: DE
Inventors: Johannes Kammerer; Alois Huber; Frank Mierke
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Continental Advanced Antenna GmbH
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2017-11-23
Anticipated expiration: 2036-05-19
Also published as: DE102016109156B4

Abstract

Eine Strahlereinheit (1) zum Einsatz in Kraftfahrzeugen (8), Gebäudestrukturen und dergleichen umfasst eine erste Resonanzfläche (2) und eine zweite Resonanzfläche (3), die aus einem elektrisch leitfähigen Medium bestehen oder ein elektrisch leitfähiges Medium umfassen. Die erste Resonanzfläche (2) und die zweite Resonanzfläche (3) sind in zwei verschiedenen Ebenen angeordnet. In Draufsicht auf die Strahlereinheit (1) sind die erste Resonanzfläche (2) und die zweite Resonanzfläche (3) teilweise überlappend zueinander angeordnet. Die erste Resonanzfläche (2) ist über ihre Verbindungsseite (2a) mit einer Verbindungsseite (3a) der zweiten Resonanzfläche (3) über eine galvanische Verbindung verbunden. Die erste Resonanzfläche (2) ist mit einer Speiseleitung verbindbar, worüber ein Signal in die erste Speiseleitung ein- oder aus dieser ausspeisbar ist. Die zweite Resonanzfläche (3) ist mit einer Masse, insbesondere einer Massefläche (7) verbindbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strahlereinheit und eine Antennenanordnung bzw. ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Strahlereinheit.
In Kraftfahrzeugen werden heutzutage vielen Funktionen über eine Funkschnittstelle (berührungslos) vom Benutzer ausgelöst. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist das Betätigen der Zentralverriegelung über einen Knopfdruck einer Funkfernbedienung, die im Fahrzeugschlüssel integriert ist. In moderneren Fahrzeugen wurde ergänzend auch auf ein Zündschloss verzichtet. Der Fahrer kann das Fahrzeug bereits dann starten, wenn der sich der Fahrzeugschlüssel im Fahrzeug befindet. Hierfür werden unterschiedliche Antennen eingesetzt, die auf unterschiedlichen Frequenzbereichen betrieben werden. Diese Systeme werden unter anderem auch als "keyless entry system" (dt. schlüssellose Zugangssysteme) zusammengefasst. Je nach Region haben sich hierfür unterschiedliche Frequenzen etabliert. Verwendet werden z.B. 315 MHz und 433,92 MHz. Die Antennen müssen dabei in der Umgebung des Fahrzeugs und in das Fahrzeug selbst abstrahlen. Die Vielzahl von unterschiedlichen Antennen machen die Produktion dieser und die Montage des Kraftfahrzeugs entsprechend teuer.
Ein Antennenmodul für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise aus der DE 100 25 931 A1 bekannt. Dieses weist eine Umrandung auf, auf der zwei Stege aufeinander zu verlaufen. Innerhalb der Ausnehmung, die von der Umrandung begrenzt wird, sind verschiedene weitere Antennenstrukturen eingebracht, um eine Vielzahl von Diensten, die unterschiedliche Frequenzen verwenden, nutzbar zu machen. Nachteilig an der DE 100 25 931 A1 ist, dass die Herstellung aufgrund der vielen einzelnen Antennenelemente kompliziert und teuer ist und nur eine schlechte Antennendiversität für niedrige Frequenzen (hier FM Rundfunk) vorhanden ist.
Es ist daher die Aufgabe eine Strahlereinheit und eine Antennenanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Strahlereinheit zu schaffen, wobei die Strahlereinheit einfacher und kostengünstiger herzustellen sein soll als diejenigen aus dem Stand der Technik und wobei die Antennenanordnung bzw. das Kraftfahrzeug zusammen mit der Strahlereinheit derart aufgebaut sein soll, dass ein guter Empfang der Funkfernbedienung bzw. des Funksignals in der Umgebung der Antennenanordnung bzw. außerhalb und innerhalb des Kraftfahrzeugs möglich sein soll.
Die Aufgabe wird für die Strahlereinheit durch den unabhängigen Anspruch 1, für die Antennenanordnung mit einer solchen Strahlereinheit durch den Anspruch 21 und für das Kraftfahrzeug mit einer solchen Strahlereinheit durch den Anspruch 22 gelöst. In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Strahlereinheit und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer solchen Strahlereinheit wieder.
Die Strahlereinheit zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, Gebäudestrukturen und dergleichen umfasst eine erste Resonanzfläche und eine zweite Resonanzfläche, die aus einem elektrisch leitfähigen Medium bestehen oder ein elektrisch leitfähiges Medium umfassen. Die erste Resonanzfläche und die zweite Resonanzfläche sind in zwei verschiedenen Ebenen angeordnet, wobei in Draufsicht auf die Strahlereinheit die erste Resonanzfläche und die zweite Resonanzfläche teilweise überlappend zueinander angeordnet sind. Dies bedeutet, dass es in Draufsicht Bereiche gibt, in denen sich beide Resonanzflächen nicht vollständig überlappen. Dies gilt insbesondere für die erste Resonanzfläche im Vergleich zur zweiten Resonanzfläche. Dies bedeutet, dass in Draufsicht auf die erste Resonanzfläche unterhalb eines Teils der ersten Resonanzfläche die zweite Resonanzfläche nicht ausgebildet ist, die erste Resonanzfläche also über die zweite Resonanzfläche übersteht. Optional kann dies zusätzlich auch für die zweite Resonanzfläche im Vergleich zur ersten Resonanzfläche gelten. Weiterhin ist die erste Resonanzfläche über ihre Verbindungsseite mit einer Verbindungsseite der zweiten Resonanzfläche über eine galvanische Verbindung verbunden. Die erste Resonanzfläche ist dabei mit einer Speiseleitung verbindbar, worüber ein Signal in die erste Speiseleitung ein- oder aus dieser ausspeisbar ist. Diese Speiseleitung wird dabei vorzugsweise beabstandet von der Verbindungsseite an der ersten Resonanzfläche angeschlossen. Die zweite Resonanzfläche ist mit einer Masse, insbesondere einer Massefläche verbindbar. Diese Verbindung ist vorzugsweise ebenfalls beabstandet von der Verbindungsseite angeordnet.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Resonanzflächen kann eine Strahlereinheit geschaffen werden, die in mehrere Richtungen abstrahlt. Wird eine solche Strahlereinheit z.B. in einem Kraftfahrzeug verbaut, dann wird durch diese sowohl die Umgebung des Kraftfahrzeugs als auch der Innenraum des Kraftfahrzeugs abgedeckt. Wird diese Strahlereinheit z.B. in einer Gebäudestruktur verbaut, dann kann beispielsweise ein Bereich vor und hinter einer Schiebetür überwacht werden. Sobald sich eine Person mit einer Schlüsselkarte (engl. Keycard) auf die Tür zu bewegt, wird die Information auf der Schlüsselkarte ausgelesen und je nach Berechtigung die Schiebetür geöffnet oder geschlossen gehalten.
Für den Einsatz in Gebäudestrukturen wird vorzugsweise eine Antennenanordnung bereitgestellt, die alle wesentlichen Komponenten beinhaltet. Diese wird vorzugsweise in eine Öffnung der Gehäusewand eingesetzt. Die Antennenanordnung umfasst eine Fläche, die aus einem elektrisch leitfähigen Medium besteht. Weiterhin weist sie eine Flächenausnehmung auf, die innerhalb der elektrisch leitfähigen Fläche angeordnet ist, wodurch die elektrisch leitfähige Fläche eine Umrandung der ersten Flächenausnehmung darstellt. Die Strahlereinheit ist in der Flächenausnehmung angeordnet, wobei die zweite Resonanzfläche mit der elektrisch leitfähigen Fläche galvanisch verbunden ist. Die elektrisch leitfähige Fläche kann eine Massefläche (z.B. aus Kupfer) sein, die auf einer Platine (engl. printed circuit board) ausgebildet ist. Die elektrisch leitfähige Fläche kann auch ein einfaches Blech sein, aus dem die Flächenausnehmung ausgestanzt ist. Einschränkungen auf bestimmte Anwendungsgebiete bestehen insoweit nicht.
Der Einbau der Strahlereinheit in ein solches Kraftfahrzeug erfolgt wie folgt. Das Kraftfahrzeug umfasst eine Fläche, die aus einem elektrisch leitfähigen Medium besteht. Dabei handelt es sich vorzugsweise um Metall der Karosserie, wie es beispielsweise für die Dachkonstruktion verwendet wird. In diesem elektrisch leitfähigen Medium ist eine erste Flächenausnehmung angeordnet, wodurch die elektrisch leitfähige Fläche eine Umrandung der ersten Flächenausnehmung darstellt. Die Strahlereinheit ist dabei in der ersten Flächenausnehmung angeordnet. Die Flächenausnehmung wird auch als Schlitz bezeichnet, der durch die Strahlereinheit angeregt wird. Die zweite Resonanzfläche ist mit der elektrisch leitfähigen Fläche, bei welcher es sich insbesondere um die Massefläche handelt, galvanisch verbunden. Dadurch, dass der Schlitz angeregt wird, arbeitet die gesamte Antennenanordnung, die aus der Massefläche mit der Flächenausnehmung, also dem Schlitz und der Strahlereinheit besteht, sehr breitbandig. Damit ist es möglich, dass mit der Strahlereinheit beide eingangs erwähnten Frequenzen von 315 MHz und 433,92 MHz abgedeckt werden. Die Antennenanordnung weist in ihrem Impedanzverhalten eine überkritische Kopplung auf. Die zwei Nutzfrequenzbänder liegen daher nahe der Höckerfrequenzen (< 10 % Abweichung). Dies dient bei dieser Struktur dazu, dass die Antennenanordnung in deren Nutzbändern in Resonanz ist. Zusätzlich ist es so möglich, mit diesem Impedanzverhalten in den Nutzbändern, mit nur wenigen passiven Bauelementen, die Antennenanordnung an die Systemimpedanz (beispielsweise 50 Ohm) dualbandig anzupassen. Die erregten Ströme auf dem Schlitz erzeugen eine überwiegend phi-polarisierte Richtcharakteristik. Die Ströme der Elemente im Schlitz erzeugen eine theta-polarisierte Hauptkomponente der Richtcharakteristik, wodurch die gesamte Antennenanordnung eine Richtcharakteristik aufweist, die sowohl theta-, als auch phi-polarisiert ist. Es wäre auch möglich, dass die Strahlereinheit zusammen als Antennenmodul bzw. Antennenanordnung geliefert werden. In diesem Fall könnte diese Anordnung einen Teil der elektrisch leitfähigen Fläche (Massefläche) und die Flächenausnehmung (Schlitz) bereits umfassen, wobei die Strahlereinheit in Draufsicht auf die Flächenausnehmung in und/oder über bzw. unter der Flächenausnehmung angeordnet ist.
Vorteilhafterweise weist die zweite Resonanzfläche einen kleineren Flächeninhalt auf als die erste Resonanzfläche. Wie bereits erläutert, bedeutet dies, dass die erste Resonanzfläche in Draufsicht zumindest teilweise oder vollständig die zweite Resonanzfläche überlappt und in Draufsicht über diese übersteht und/oder seitlich versetzt zu dieser angeordnet ist. Die erste Resonanzfläche kann auch als Speisefläche bezeichnet werden.
Die erste Resonanzfläche und die zweite Resonanzfläche können parallel zueinander angeordnet sein. Bevorzugt sind sie allerdings schräg zueinander angeordnet. Der Winkel zwischen beiden Resonanzflächen ist dabei vorzugsweise derart gewählt, dass er sich an den Einbauort der Strahlereinheit in dem Kraftfahrzeug anpasst, sich also an die Steigung des Dachhimmels anlehnt, bzw. weiter vorzugsweise dieser Steigung in etwa (±10°, bzw. ±5°) entspricht. Der Winkel ist vorzugsweise kleiner als 50°, weiter vorzugsweise kleiner als 40°, weiter vorzugsweise kleiner als 30°, aber vorzugsweise größer als 5°, weiter vorzugsweise größer als 10° und weiter vorzugsweise größer als 20°. Die beiden Resonanzflächen laufen dabei in Richtung ihrer Verbindungsseiten aufeinander zu.
Um die die Strahlereinheit möglichst günstig herstellen zu können sind die erste und die zweite Resonanzfläche vorzugsweise aus einem gemeinsamen Teil gebildet oder aus zumindest zwei getrennten Teilen zusammengefügt. Die Herstellung als gemeinsames Teil kann in einem Stanzprozess erfolgen, wobei der Rohling im Anschluss in einem Biegeprozess auf die gewünschte Form gebogen wird. Die elektrischen Eigenschaften derart hergestellter Strahlereinheiten sind in diesem Fall in der Produktion sehr konstant. Es wäre natürlich auch möglich, dass die Strahlereinheit mittels eines Löt- und/oder Schweißprozesses aus zwei getrennten Teilen hergestellt wird.
Um den Mindestabstand zwischen beiden Resonanzflächen etwas vergrößern zu können, was je nach Anwendungsfall wünschenswert sein kann, kann zwischen der Verbindungsseite der ersten Resonanzfläche und der Verbindungsseite der zweiten Resonanzfläche eine Verbindungsfläche angeordnet werden. Die erste Resonanzfläche ist an ihrer Verbindungsseite über eine Löt- oder Schweiß- oder Knick- oder Biegeverbindung mit der Verbindungsfläche verbunden, wobei die zweite Resonanzfläche an ihrer Verbindungsseite über eine Löt- oder Schweiß- oder Knick- oder Biegeverbindung mit der Verbindungsfläche verbunden ist. Für den Fall, dass die Resonanzflächen über eine Knick- oder Biegeverbindung mit der Verbindungsfläche verbunden sind, besteht die so gebildete Strahlereinheit aus einem gemeinsamen integralen Teil, welches vorzugsweise in einem Stanzprozess hergestellt ist und zumindest zwei Biegekanten aufweist. Die Verbindungsseiten der beiden Resonanzflächen greifen an zwei verschiedenen, vorzugsweise sich gegenüberliegenden Seiten der Verbindungsfläche an. Über die Verbindungsfläche, welche vorzugsweise aus demselben Material besteht wie die Resonanzflächen und damit ebenfalls elektrisch leitend ist, erfolgt die galvanische Verbindung zwischen beiden Resonanzflächen.
Alternativ zu dem Einsatz einer Verbindungsfläche ist es auch möglich, dass die erste Resonanzfläche mit der zweiten Resonanzfläche an den zugehörigen Verbindungsseiten über eine Löt- oder Schweiß- oder Knick- oder Biegeverbindung direkt verbunden ist, wodurch die galvanische Verbindung gebildet ist. In einem solchen Fall erfolgt die Herstellung einfacher, weil nur eine entsprechende Kante durch die Löt- oder Schweiß- oder Knick- oder Biegeverbindung vorhanden ist.
Je nach Einsatzbereich ist die erste Resonanzfläche nur über eine Teillänge oder über die gesamte Länge ihrer Verbindungsseite mit der Verbindungsfläche galvanisch verbunden. Ergänzend oder alternativ gilt dies auch für die zweite Resonanzfläche, die nur über eine Teillänge oder über die gesamte Länge ihrer Verbindungsseite mit der Verbindungsfläche galvanisch verbunden. Für den Fall, dass keine Verbindungsfläche ausgebildet ist, kann die erste Resonanzfläche über eine Teillänge oder über die gesamte Länge ihrer Verbindungsseite mit einer Teillänge oder der gesamten Länge der Verbindungsseite der zweiten Resonanzfläche galvanisch verbunden sein. Je nach Ausgestaltung dieser Verbindung kann die Induktivität zwischen dem Anschlusspunkt der Speiseleitung an der ersten Resonanzfläche und dem Anschlusspunkt der Massefläche an der zweiten Resonanzfläche verändert werden. Dadurch können die Resonanzfrequenzen angepasst werden.
Vorzugsweise befindet sich der Anschlusspunkt für die Speiseleitung nicht in der gleichen Ebene, in der die erste Resonanzfläche angeordnet ist. Vielmehr ist es vorteilhaft, wenn die erste Resonanzfläche einen Speiseanschluss umfasst, der sich von der ersten Resonanzfläche in Richtung der zweiten Resonanzfläche erstreckt und mit seinem ersten Ende in einem Abstand von der zweiten Resonanzfläche endet bzw. von der zweiten Resonanzfläche galvanisch getrennt ist. Das erste Ende des Speiseanschlusses, also das Ende, welches weiter von der ersten Resonanzfläche beabstandet ist, ist mit der Speiseleitung verbindbar. In diesem Fall kann ein Innenleiter der Speiseleitung sehr einfach mit dem Speiseanschluss, der auch als Speisefläche bezeichnet werden kann und dessen Länge vorzugsweise größer als seine Breite ist, verbunden werden, wobei ein Außenleiter der Speiseleitung gleichzeitig mit der zweiten Resonanzfläche verbunden werden kann. Die gesamte Strahlereinheit ist dann sehr kompakt und störungssicher aufgebaut.
Der Speiseanschluss ist vorzugsweise an einer offenen Seite der ersten Resonanzfläche angeordnet. Diese liegt bevorzugt gegenüber der Verbindungsseite bzw. näher an der der Verbindungsseite gegenüberliegenden Seite als an der Verbindungsseite. Der Speiseanschluss ist dabei entweder:

a) über eine Löt- oder Schweiß- oder Knick- oder Biegeverbindung mit der offenen Seite galvanisch verbunden; oder
b) versetzt von der offenen Seite der ersten Resonanzfläche in Richtung eines Innenbereichs der ersten Resonanzfläche angeordnet und über eine Löt- oder Schweiß- oder Knick- oder Biegeverbindung im Innenbereich der ersten Resonanzfläche mit dieser galvanisch verbunden.

Um die Induktivität zwischen dem Speiseanschluss und dem "Open"-Bereich und/oder dem "Short"-Bereich zu erhöhen, weist die erste Resonanzfläche zumindest eine erste Ausnehmung auf. Diese erste Ausnehmung durchsetzt die erste Resonanzfläche derart, dass ein Verbindungssteg gebildet ist, wobei die Verbindungsseite an einem Seitenbereich dieses Verbindungsstegs anliegt. Der Verbindungssteg ist lediglich mit seinem ersten Ende mit der Resonanzfläche galvanisch verbunden, sodass sich durch die erste Ausnehmung die elektrische Länge vom Punkt der Einspeisung hin zur Verbindungsseite gegenüber einer direkten Verbindung verlängert. Hierdurch erhöht sich die Induktivität zu dem "Short"-Bereich, der an der Verbindungsseite liegt. Weiterhin kann die Induktivität zu dem "Open"-Bereich dadurch erhöht werden, dass die erste Resonanzfläche zumindest eine zweite Ausnehmung aufweist. Die zweite Ausnehmung durchsetzt die erste Resonanzfläche derart, dass ein Anschlusssteg gebildet ist, an dessen erstem Ende die Einspeisung erfolgt, wobei der Anschlusssteg lediglich an seinem zweiten Ende mit der restlichen ersten Resonanzfläche galvanisch verbunden ist. Der "Open"-Bereich liegt dabei ebenfalls auf der ersten Resonanzfläche und zwar in etwa gegenüberliegend zu dem "Short"-Bereich. Dadurch können die Resonanzfrequenzen entsprechend eingestellt werden.
Die zumindest eine erste Ausnehmung verläuft parallel oder überwiegend parallel zu der Verbindungsseite, wohingegen die zumindest eine zweite Ausnehmung vorzugsweise senkrecht oder überwiegend senkrecht zu der Verbindungsseite verläuft. Dadurch ergibt sich für den Verbindungssteg vorzugsweise ein gerader Verlauf. Gleiches gilt vorzugsweise ebenfalls auch für den Anschlusssteg. Ein gebogener oder zickzack- oder mäanderförmiger Verlauf ist ebenfalls denkbar. Dadurch würde die elektrische Länge des jeweiligen Steges weiter erhöht werden.
Es wäre auch möglich, dass der Anschlusssteg keine Seitenfläche der ersten Resonanzfläche bildet, sondern von Bereichen der ersten Resonanzfläche über seine gesamte Länge umgeben ist. In diesem Fall würde die erste Resonanzfläche vorzugsweise zwei zweite Ausnehmungen aufweisen, wobei zwischen beiden zweiten Ausnehmungen der Anschlusssteg angeordnet ist. Die Einspeisung würde in diesem Fall eher mittig bezogen auf die offene Seite der ersten Resonanzfläche erfolgen. Vorzugsweise überdeckt der Anschlusssteg in Draufsicht zumindest zum Teil die zweite Resonanzfläche.
Die zweite Resonanzfläche weist eine Masseanschlussfläche auf, die mit einem ersten Ende mit einer Anschlussseite der zweiten Resonanzfläche galvanisch verbunden ist. Die Anschlussseite der zweiten Resonanzfläche ist vorzugsweise gegenüber der Verbindungsseite der zweiten Resonanzfläche angeordnet. Die Masseanschlussfläche kann dabei mit ihrem ersten Ende mit der Anschlussseite der zweiten Resonanzfläche mittig oder außermittig, insbesondere am End- bzw. Eckbereich der Anschlussseite galvanisch verbunden sein. Auch gilt vorzugsweise wieder, dass die Masseanschlussfläche und die zweite Resonanzfläche aus einem gemeinsamen Teil gebildet sind. Ein zweites Ende der Masseanschlussfläche, das dem ersten Ende gegenüber liegt, ist mit der Masse, insbesondere der Massefläche verbindbar. Bei Einsatz der Strahlereinheit in einem Kraftfahrzeug handelt es sich bei dieser Masse, bzw. Massefläche um die Fahrzeugmasse.
Das Kraftfahrzeug umfasst vorzugsweise zwei derartige Strahlereinheiten. Hierzu ist zumindest eine zur ersten Flächenausnehmung versetzt liegende zweite Flächenausnehmung vorgesehen, die innerhalb der elektrisch leitfähigen Fläche angeordnet ist. Die elektrisch leitfähige Fläche stellt daher eine Umrandung der zweiten Flächenausnehmung dar. In dieser zweiten Flächenausnehmung ist die zweite Strahlereinheit angeordnet. Die erste Flächenausnehmung und die zumindest eine zweite Flächenausnehmung sind im Bereich des Dachs, des Kofferraumdeckels oder der Seitentür des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei beide Flächenausnehmungen vorzugsweise spiegelsymmetrisch zu einer vertikalen Ebene angeordnet sind, die durch die Längsachse des Kraftfahrzeugs verläuft. Die beiden zweiten Resonanzflächen sind dann galvanisch mit der elektrisch leitenden Fläche, also mit der Fahrzeugmasse verbunden. Durch die symmetrische Anordnung erfolgt eine verbesserte Abdeckung der Fahrzeugumgebung. Die beiden Flächenausnehmungen können auch schräg zueinander versetzt und/oder verdreht (z.B. 90° oder 180°) angeordnet sein.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Gleiche Gegenstände weisen dieselben Bezugszeichen auf. Die entsprechenden Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
1: eine räumliche Ansicht der erfindungsgemäßen Strahlereinheit mit zwei Resonanzflächen, die über einem Schlitz angeordnet sind;
2 bis 6: weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele der Strahlereinheit in räumlicher Darstellung;
7: eine räumliche Ansicht der erfindungsgemäßen Strahlereinheit, wobei eine Massefläche dargestellt ist, die von einer Ausnehmung (Schlitz) durchsetzt ist;
8: eine vereinfacht Darstellung des Schlitzes anhand derer die ungefähren Abmessung von diesem Schlitz erläutert werden;
9: eine vereinfachte Darstellung einer Draufsicht auf die erfindungsgemäße Strahlereinheit; und
10: eine vereinfachte Darstellung einer Draufsicht auf das Dach eines Kraftfahrzeugs, wobei in das Dach zwei erfindungsgemäße Strahlereinheiten integriert sind.
1 zeigt eine räumliche Ansicht der erfindungsgemäßen Strahlereinheit 1 mit zwei Resonanzflächen 2, 3, die über einem Schlitz 4 angeordnet sind. Die erste Resonanzfläche 2 und die zweite Resonanzfläche 3, bestehen aus oder umfassen ein elektrisch leitfähiges Medium, wie beispielsweise Kupfer, Aluminium oder Stahl oder eine Legierung daraus. Beide Resonanzflächen 2, 3 sind dabei in verschiedenen Ebenen angeordnet. In 1 verlaufen die Resonanzflächen 2, 3 schräg zueinander. Die zweite Resonanzfläche 3 ist in etwa parallel zu dem Schlitz 4 angeordnet, wobei die erste Resonanzfläche 2 schräg dazu verläuft. Es könnte auch umgekehrt sein. In Draufsicht auf die Strahlereinheit 1 sind die erste Resonanzfläche 2 und die zweite Resonanzfläche 3 teilweise überlappend zueinander angeordnet, wobei die erste Resonanzfläche 2 eine größere Fläche aufweist als die zweite Resonanzfläche 3. Vorzugsweise ist die erste Resonanzfläche 2 mehr als doppelt so groß als die zweite Resonanzfläche 3.
Die erste Resonanzfläche 2 umfasst eine Verbindungsseite 2a und die zweite Resonanzfläche 3 umfasst ebenfalls eine Verbindungsseite 3a. Die beiden Resonanzflächen 2, 3 sind über ihre Verbindungsseiten 2a, 3a galvanische miteinander verbunden. Die Resonanzflächen 2, 3 haben vorzugsweise in Draufsicht die Form eines Vierecks, insbesondere eines Quadrats oder eines Recktecks, wobei die Verbindungsseiten 2a, 3a eine dieser Seiten darstellen. Andere Formen (z.B. kreisförmig, oval oder regelmäßig oder unregelmäßig n-polygonal) sind ebenfalls denkbar. Die Resonanzflächen 2, 3 können auch unterschiedliche Grundformen haben. Die Verbindungsseiten 2a, 3a verlaufen in 1 parallel, bzw. sind identisch.
Die Verbindungsseiten 2a, 3a sind in diesem Fall ungleich lang. Die Verbindungsseite 3a der zweiten Resonanzfläche 3 hat eine Länge von mehr als 20%, vorzugsweise von mehr als 30%, weiter vorzugsweise von mehr als 40%, aber von weniger als 80%, vorzugsweise von weniger als 70%, weiter vorzugsweise von weniger als 60% der Länge der Verbindungsseite 2a der ersten Resonanzfläche 2.
Dies bedeutet, dass die erste Resonanzfläche 2 lediglich über eine Teillänge ihrer Verbindungsseite 2a mit der gesamten Länge der Verbindungsseite 3a der zweiten Resonanzfläche 3 verbunden ist. Es wäre natürlich auch möglich, dass die Verbindungsseite 2a der ersten Resonanzfläche 2 mit nur einer Teillänge der Verbindungsseite 3a der zweiten Resonanzfläche 3 verbunden ist. Natürlich können beide Verbindungsseiten 2a, 3a auch über ihre gesamte Länge miteinander verbunden sein. In diesem Fall wäre die Verbindungsseite 3a der zweiten Resonanzfläche 3 so lang wie die Verbindungsseite 2a der ersten Resonanzfläche 2.
Die erste Resonanzfläche 2 ist mit der zweiten Resonanzfläche 3 an den zugehörigen Verbindungsseiten 2a, 3a über eine Knick- oder Biegeverbindung verbunden. Dadurch wird die galvanische Verbindung gebildet. Dies bedeutet, dass die erste und die zweite Resonanzfläche 2, 3 aus einem gemeinsamen Teil gebildet sind. Ein solches Teil wird vorzugsweise in einem Stanzprozess geschaffen, um anschließend entsprechend gebogen zu werden.
Die erste Resonanzfläche 2 könnte mit der zweiten Resonanzfläche 3 an den zugehörigen Verbindungsseiten 2a, 3a auch über eine Löt- oder Schweißverbindung verbunden sein. In diesem Fall wäre die Strahlereinheit 1, die unter anderem aus den beiden Resonanzflächen 2, 3 besteht, aus zumindest zwei getrennten Teilen zu einem gemeinsamen Teil zusammengefügt.
Die erste Resonanzfläche 2 ist mit einer Speiseleitung (nicht dargestellt) verbindbar, worüber ein Signal in die erste Speiseleitung ein- oder aus dieser ausspeisbar ist. Ein Innenleiter dieser Speiseleitung kann direkt mit der ersten Resonanzfläche 2 verbunden werden. Dabei wird das Signal möglichst an einer Seite der ersten Resonanzfläche 2 eingespeist, die der Verbindungsseite 2a gegenüberliegt. Diese Seite wird auch als offene Seite 2b bezeichnet. Die offene Seite 2b und die Verbindungsseite 2a der ersten Resonanzfläche 2 verlaufen vorzugsweise parallel zueinander. Die Einspeisung erfolgt dabei bevorzugt im End- oder Eckbereich der offenen Seite 2b hin zu einer Querseite 2c oder 2d. Die Einspeisung erfolgt daher vorzugsweise außermittig bezogen auf die offene Seite 2b der ersten Resonanzfläche 2.
In 1 umfasst die erste Resonanzfläche 2 einen Speiseanschluss 5. Der Speiseanschluss 5 erstreckt sich von der ersten Resonanzfläche 2 in Richtung der zweiten Resonanzfläche 3 und endet mit seinem ersten Ende 5a in einem Abstand von der zweiten Resonanzfläche 3 bzw. ist von der zweiten Resonanzfläche 3 galvanisch getrennt. Das erste Ende 5a des Speiseanschlusses 5 ist mit der nicht dargestellten Speiseleitung, bzw. mit dem Innenleiter der Speiseleitung verbindbar. Über das zweite Ende 5b, das dem ersten Ende 5a gegenüber liegt, ist der Speiseanschlusses 5 galvanisch mit der ersten Resonanzfläche 2 verbunden. In 1 bilden der Speiseanschluss 5 und die erste Resonanzfläche 2 einen rechten Winkel. Gleiches gilt auch für die zweite Resonanzfläche 3 hin zu dem Speiseanschluss 5. Der Speiseanschluss 5 kann aber auch unter einem Winkel, also schräg, auf die erste und die zweite Resonanzfläche 2, 3 zulaufen. Der Speiseanschluss 5 und die erste Resonanzfläche 2 sind vorzugsweise aus einem gemeinsamen Teil hergestellt (gestanzt), wobei der Speiseanschluss 5 entsprechend gebogen worden ist. Ein Außenleiter der nicht dargestellten Speiseleitung wird mit der zweiten Resonanzfläche 3 galvanisch verbunden (z.B. verlötet). Daher ist es vorteilhaft, wenn sich der Speiseanschluss 5 in Richtung der zweiten Resonanzfläche 3 erstreckt.
Der Speiseanschluss 5 könnte auch über eine Löt- oder Schweißverbindung mit der offenen Seite 2b der ersten Resonanzfläche 2 verbunden werden.
In Analogie zum Speiseanschluss 5 der ersten Resonanzfläche 2 umfasst die zweite Resonanzfläche 3 vorzugsweise eine Masseanschlussfläche 6. Die Masseanschlussfläche 6 ist mit ihrem ersten Ende 6a mit einer Anschlussseite 3b der zweiten Resonanzfläche 3 galvanisch verbunden. Die Anschlussseite 3b der zweiten Resonanzfläche 3 liegt gegenüber der Verbindungsseite 3a der zweiten Resonanzfläche 3. Vorzugsseite liegen eine Querseite 3c der zweiten Resonanzfläche 3 und eine Seite 6c der Masseanschlussfläche 6 auf derselben Geraden. Die Masseanschlussfläche 6 kontaktiert die zweite Resonanzfläche 3 vorzugsweise nicht auf der gesamten Länge der Anschlussseite 3b, sondern nur auf einer Teillänge der Anschlussseite 3b.
Die Querseiten 3c und 3d der zweiten Resonanzfläche 3 sind vorzugsweise parallel zueinander. Sie könnten allerdings auch in einem Winkel zueinander verlaufen. Das Gleiche gilt auch für die Verbindungsseite 3a und die Anschlussseite 3b der zweiten Resonanzfläche 3. Dieser Sachverhalt kann auch für die Seiten 2a, 2b, 2c, 2d der ersten Resonanzfläche 2 gelten.
Die erste Querseite 2c der ersten Resonanzfläche 2 verläuft in der gleichen Ebene wie eine Querseite 3c der zweiten Resonanzfläche 3, wobei diese Ebene senkrecht zu der zweiten Resonanzfläche 3 steht.
Die zweite Resonanzfläche 3 ist zusammen mit der Masseanschlussfläche 6 vorzugsweise aus einem gemeinsamen Teil hergestellt (gestanzt) und liegen bevorzugt, mit Ausnahme des zweiten Endes 6b der Masseanschlussfläche 6, in derselben Ebene. Eine Löt- oder Schweißverbindung wäre allerdings auch möglich.
Die Masseanschlussfläche 6 ist mit dem zweiten Ende 6b mit einer Masse, bzw. Massefläche 7 (siehe 7) verbunden, bei welcher es sich vorzugsweise um eine Gehäusemasse eines Kraftfahrzeugs 8 (siehe 10) handelt. Das zweite Ende 6b der Masseanschlussfläche 6 kann daher noch in Richtung der Massefläche 7 geneigt sein, um einen Kontakt zu der Massefläche 7 herzustellen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Masseanschlussfläche 6 zusammen mit der zweiten Resonanzfläche 3 oberhalb oder unterhalb des Schlitzes 4 angeordnet sind und nicht in der gleichen Ebene liegen wie die Massefläche 7. Das zweite Ende 6b der Masseanschlussfläche 6 wird dann mit der Masssefläche 7 vorzugsweise verlötet oder verschweißt.
In 1 ist ebenfalls dargestellt, dass die erste Resonanzfläche 2 zumindest eine erste Ausnehmung 9 aufweist, die die erste Resonanzfläche 2 derart durchsetzt, dass ein Verbindungssteg 10 gebildet ist. Die Verbindungsseite 2a liegt an einem Seitenbereich des Verbindungsstegs 10 an bzw. ist dort ausgebildet, wobei der Verbindungssteg 10 lediglich mit seinem ersten Ende 10a mit der ersten Resonanzfläche 2 galvanisch verbunden ist. Dadurch verlängert sich die elektrische Länge vom Punkt der Einspeisung hin zur Verbindungsseite 2a gegenüber einer direkten Verbindung. Dies ist von Bedeutung, weil sich im Bereich der Verbindungsseite 2a der "Short"-Bereich 11 befindet, worüber die Resonanzfrequenzen eingestellt werden können.
Die zumindest eine erste Ausnehmung 9 verläuft parallel oder überwiegend parallel zu der Verbindungsseite 2a der ersten Resonanzfläche 2. Sie beginnt bei der ersten Querseite 2c und erstreckt sich in Richtung der zweiten Querseite 2d. Genauer gesagt beginnt die erste Ausnehmung 9 auf derjenigen Querseite 2c, 2d, die näher zur Einspeisung hin angeordnet ist.
Die erste Ausnehmung 9 und damit der Verbindungssteg 10 haben eine Länge von mehr als 20%, vorzugsweise von mehr als 30%, weiter vorzugsweise von mehr als 40%, aber von weniger als 80%, vorzugsweise von weniger als 70%, weiter vorzugsweise von weniger als 60% der Länge der Verbindungsseite 2a der ersten Resonanzfläche 2. Die Breite ist vorzugsweise geringer als die Länge und weiter vorzugsweise kleiner als 50% der Länge der ersten Querseite 2c. Die Ausnehmung 9 kann auch schräg zur Verbindungsseite 2a der ersten Resonanzfläche 2 verlaufen.
Vorzugsweise weist die erste Resonanzfläche 2 zumindest eine zweite Ausnehmung 12a auf, die die erste Resonanzfläche 2 derart durchsetzt, dass ein Anschlusssteg 13 gebildet ist, an dessen erstem Ende 13a die Einspeisung erfolgt. Der Anschlusssteg 13 ist lediglich an seinem zweiten Ende 13b mit der restlichen ersten Resonanzfläche 2 galvanisch verbunden. An dem ersten Ende 13a ist in diesem Fall der Speiseanschluss 5 angeordnet. Die zumindest eine zweite Ausnehmung 12a verläuft senkrecht oder überwiegend senkrecht zu der Verbindungsseite 2a bzw. parallel zur ersten Querseite 2c. Der Anschlusssteg 13 stellt damit auch ein Teil der Querseite 2c dar und ist dadurch außermittig an der offenen Seite 2b angeordnet. Dadurch kann die Induktivität hin zu dem "Open"-Bereich 14 vergrößert werden, der näher an der offenen Seite 2b als an der Verbindungsseite 2a der ersten Resonanzfläche 2 angeordnet ist.
Der Anschlusssteg 13 hat eine Länge von mehr als 20%, vorzugsweise von mehr als 30%, weiter vorzugsweise von mehr als 40%, aber von weniger als 80%, vorzugsweise von weniger als 70%, weiter vorzugsweise von weniger als 60% der Länge einer Querseite 2c, 2d der ersten Resonanzfläche 2, wobei sich die Querseite 2c, 2d quer bzw. senkrecht zur Verbindungsseite 2a an diese anschließt.
In Draufsicht auf die erste Resonanzfläche 2 überdeckt der Anschlusssteg 13 zumindest zum Teil die zweite Resonanzfläche 3.
Der Verbindungssteg 10 verläuft gerade. Er könnte auch gebogen oder zickzack- oder mäanderförmig verlaufen, wodurch eine höhere Induktivität erreicht werden würde. Gleiches gilt auch für den Anschlusssteg 13.
2 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Strahlereinheit 1 in einer räumlichen Darstellung. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel aus 1 sind die erste Resonanzfläche 2 und die zweite Resonanzfläche 3 parallel bzw. mit einer Komponente überwiegend parallel zueinander angeordnet. Dies bedeutet, dass sich die Verbindungsseiten 2a, 3a der beiden Resonanzflächen 2, 3 nicht mehr direkt berühren, es also zwischen beiden Resonanzflächen 2, 3 mehr als eine Biegekante gibt. Aus diesem Grund ist vorzugsweise zwischen der Verbindungsseite 2a der ersten Resonanzfläche 2 und der Verbindungsseite 3a der zweiten Resonanzfläche 3 eine Verbindungsfläche 20 angeordnet. Die erste Resonanzfläche 2 ist an ihrer Verbindungsseite 2a über eine Löt- oder Schweiß- oder Knick- oder Biegeverbindung mit einer ersten Seite der Verbindungsfläche 20 verbunden. Die zweite Resonanzfläche 3 ist an ihrer Verbindungsseite 3a über eine Löt- oder Schweiß- oder Knick- oder Biegeverbindung mit einer zweiten Seite der Verbindungsfläche 20, die der ersten Seite gegenüber liegt, verbunden.
Vorzugsweise ist die gesamte Strahlereinheit 1 einteilig ausgebildet. Dies bedeutet, dass die erste und zweite Resonanzfläche 2, 3 zusammen mit der Verbindungsfläche 20 (optional) und dem Speiseanschluss 5, sowie der Masseanschlussfläche 6 aus einem gemeinsamen Blech als ein Teil ausgestanzt werden, um im Anschluss daran entsprechend gebogen zu werden.
Die Verbindungsfläche 20 ist in diesem Fall senkrecht zu beiden Resonanzflächen 2, 3 angeordnet. Es wäre auch möglich, dass sie nur senkrecht zu einer Resonanzfläche 2, 3 oder senkrecht zu keiner der Resonanzflächen 2, 3 angeordnet ist.
Die erste Resonanzfläche 2 ist über die gesamte Länge ihrer Verbindungsseite 2a mit der Verbindungsfläche 20 galvanisch verbunden. Das gleiche gilt auch für die zweite Resonanzfläche 3, die ebenfalls über die gesamte Länge ihrer Verbindungsseite 3a mit der Verbindungsfläche 20 galvanisch verbunden ist. Es wäre allerdings auch möglich, dass eine solche Verbindung nur über eine Teillänge der jeweiligen Verbindungsseite 2a, 3a erfolgt.
Eine Querseite 2c der ersten Resonanzfläche 2 verläuft in der gleichen Ebene wie eine Querseite 3c der zweiten Resonanzfläche 3, wobei die Ebene senkrecht zu der ersten und zweiten Resonanzfläche 2, 3 steht.
In Draufsicht endet die offene Seite 2b der ersten Resonanzfläche 2 genau über der Anschlussseite 3b der zweiten Resonanzfläche 3. Gleiches gilt auch für die beiden Verbindungsseiten 2a, 3a und die ersten Querseiten 2c, 3c. Lediglich die zweite Querseite 2d der ersten Resonanzfläche 2 steht über die zweite Querseite 3d der zweiten Resonanzfläche 3 über.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Resonanzfläche 2 weiter von dem Schlitz 4 beabstandet als die zweite Resonanzfläche 3.
Die erste Ausnehmung 9 ist von außen, also in 2 von der ersten Querseite 2c aus zugänglich. Die zumindest eine zweite Ausnehmung 12 ist ebenfalls von außen, also in 2 von der offen Seite 2b aus zugänglich.
3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Strahlereinheit 1 in einer räumlichen Darstellung. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel aus 1 schließt die Seite 6c der Masseanschlussfläche 6 nicht mehr bündig mit der ersten Querseite 3c der zweiten Resonanzfläche 2 ab. Stattdessen schließt eine dieser gegenüberliegende Seite bündig mit der zweiten Querseite 3d ab und stellt eine Verlängerung zu dieser Seite dar.
Weiterhin ist das zweite Ende 5b des Speiseanschlusses 5 über eine Löt- oder Schweißverbindung mit der Unterseite des Anschlusssteges 13 galvanisch verbunden.
4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Strahlereinheit 1 in einer räumlichen Darstellung. Die erste Resonanzfläche 2 weist zwei zweite Ausnehmungen 12a, 12b auf, die versetzt zueinander angeordnet sind. Zwischen beiden zweiten Ausnehmungen 12a, 12b ist der Anschlusssteg 13 angeordnet. Der Anschlusssteg 13 ist jetzt kein Teil der Querseite 2c der ersten Resonanzfläche 2 mehr. Beide zweite Ausnehmungen 12a, 12b sind von der offenen Seite 2b aus zugänglich. Der Anschlusssteg 13 ist bei Einsatz von zwei zweiten Ausnehmungen 12a, 12b vorzugsweise breiter als bei Verwendung nur einer zweiten Ausnehmung 12a.
Das zweite Ende 5b des Speiseanschlusses 5 liegt nicht mehr mittig am Anschlusssteg 13, sondern außermittig am Anschlusssteg 13 an. Das erste Ende 5a des Speiseanschlusses 5 zeigt zwar noch in Richtung der Anschlussseite 3b der zweiten Resonanzfläche 3, allerdings ist es entlang der Anschlussseite 3b versetzt zu der Masseanschlussfläche 6 angeordnet.
5 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Strahlereinheit 1 in einer räumlichen Darstellung. Der Speiseanschluss 5 ist in diesem Fall versetzt von der offenen Seite 2b der ersten Resonanzfläche 2 in Richtung eines Innenbereichs der ersten Resonanzfläche 2 angeordnet und über eine Knick- oder Biegeverbindung im Innenbereich der ersten Resonanzfläche 2 mit dieser galvanisch verbunden. Die Biegeverbindung wird dadurch geschaffen, dass in einem Stanzprozess der Speiseanschluss 5 von drei Seiten ausgestanzt wird. Die vierte Seite dient als Biegekante, wodurch der Speiseanschluss 5 in Richtung der zweiten Resonanzfläche 3 gebogen wird. Dadurch entsteht ein Öffnungsfenster 21. Alternativ könnte der Speiseanschluss 5 auch über eine Löt- oder Schweißverbindung mit einer Unterseite der ersten Resonanzfläche 2 galvanisch verbunden werden.
Die erste Resonanzfläche 2 hat in diesem Ausführungsbeispiel keine Ausnehmungen 9, 12a, 12b. Entsprechende Ausnehmungen 9, 12a, 12b wären allerdings möglich.
6 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Strahlereinheit 1 in einer räumlichen Darstellung. Im Gegensatz zu allen anderen Ausführungsformen sind in 6 die Resonanzflächen 2, 3 zusammen mit der Masseanschlussfläche 6 umgedreht. Dies bedeutet, dass die erste Resonanzfläche 2 näher an dem Schlitz 4 angeordnet ist als die zweite Resonanzfläche 3. Auch wenn es in der Perspektive nicht zu erkennen ist, befinden sich in Draufsicht beide Resonanzflächen 2, 3 immer im Bereich des Schlitzes 4. Sie stehen über dessen Seitenabmessungen nicht seitlich hervor.
7 zeigt, wie eingangs erläutert, eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Strahlereinheit 1 in einer räumlichen Darstellung, wobei die Massefläche 7 dargestellt ist, die den Schlitz 4 umgibt. 7 zeigt auch eine Antennenanordnung bzw. ein Antennenmodul. So wäre es möglich, dass die Strahlereinheit 1 zusammen mit einem Teil einer Massefläche 7, in die eine Flächenausnehmung in Form des Schlitzes 4 eingebracht ist, hergestellt und angeboten wird. In diesem Fall stehen beide Resonanzflächen 2, 3 auf einer Seite des Schlitzes 4 über diesen hervor. Es wäre auch möglich, dass die erste oder zweite Resonanzfläche 2, 3 in der gleiche Ebene angeordnet ist, wie die Metallfläche 7. Alternativ könnte die erste Resonanzfläche 2 auch auf einer ersten Seite des Schlitzes 4 über diesen hervorstehen, wohingegen die zweite Resonanzfläche 3 auf der anderen Seite des Schlitzes 4 über diesen hervorsteht. Eine solche Antennenanordnung könnte in Gebäudestrukturen oder in Fahrzeugen eingesetzt werden.
Das zweite Ende 6b der Masseanschlussfläche 6 wird vorzugsweise mit der Massefläche 7 verlötet. Bei der Massefläche 7 kann es sich um Stahl, Kupfer, Aluminium oder ein anderes leitfähiges Metall bzw. eine Metalllegierung handeln. Alle elektrisch leitfähigen Teile können auch aus einem Dielektrikum (z.B. Kunststoff) bestehen, das mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen wurde (beispielsweise galvanisiert).
Nicht gezeigt ist, dass zwischen der ersten Resonanzfläche 2 und der zweiten Resonanzfläche 3 zumindest ein Abstandshalter angeordnet sein kann, der aus einem dielektrischen Material besteht. Dadurch ist gewährleistet, dass der Abstand zwischen beiden Resonanzflächen 2, 3 immer konstant ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn Vibrationen durch den Motor des Kraftfahrzeugs 8 bzw. den Straßenverlauf auf Strahlereinheit 1 einwirken.
Ebenfalls nicht gezeigt ist die Möglichkeit, dass die erste und/oder zweite Resonanzfläche 2, 3 Befestigungsöffnungen aufweisen können, in die ein Halteabschnitt einer Haltevorrichtung unter Ausbildung einer lösbaren Form- und/oder Kraftschlussverbindung in Eingriff bringbar ist. Bei einer solchen Form- und/oder Kraftschlussverbindung handelt es sich beispielsweise um eine Clip- oder Rast- oder Bajonettverbindung. Dadurch kann die Strahlereinheit 1 werkzeugfrei (z.B. am Dach eines Kraftfahrzeugs 8) montiert werden.
8 zeigt eine vereinfacht Darstellung des Schlitzes 4 und erläutert die ungefähren Abmessungen dieses Schlitzes 4. Der Schlitz 4 ist vorzugsweise rechteckförmig. Der Umfang U des Schlitzes 4 berechnet sich gemäß der Formel: U = 2·(b·l). Der Umfang U beträgt in diesem Ausführungsbeispiel mindestens in etwa:
Wobei
mit c als der Lichtgeschwindigkeit und f_x als Resonanzfrequenz. Die erste Resonanzfrequenz beträgt ca. f₁ = 433,92 MHz, wohingegen die zweite Resonanzfrequenz f₂ = 315 MHz beträgt. Entsprechend können die Seiten dann bezüglich ihrer Länge gewählt werden. Die Seite l ist allerdings vorzugsweise parallel zu den Querseiten 2c, 2d bzw. 3c, 3d der Resonanzflächen 2, 3, wohingegen die Seite b vorzugsweise parallel zu den Verbindungsseiten 2a, 3a der Resonanzflächen 2, 3 ist. Allgemein gilt für den Umfang U, dass dieser in etwa λ/2 entsprechen soll. Für die oben genannten Frequenzen kann sich eine Abmessung von l = 18 cm und b = 8 cm ergeben. Die Strahlereinheit 1 kann auch für andere Frequenzen verwendet werden.
9 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Draufsicht auf die erfindungsgemäße Strahlereinheit 1. Zu erkennen ist, dass der Schlitz 4 größer ist als die erste und zweite Resonanzfläche 2, 3 und die Masseanschlussfläche 6. In Draufsicht liegen die beiden Resonanzflächen 2, 3 und die Masseanschlussfläche 6, mit Ausnahme des zweiten Endes 6b der Masseanschlussfläche 6, innerhalb der Abmessungen des Schlitzes 4. Die Masseanschlussfläche 6 verläuft parallel zu den Querseiten 2c, 2d bzw. 3c, 3d der Resonanzflächen 2, 3. Sie könnte auch senkrecht oder mit einer Komponente überwiegend senkrecht zu den Querseiten 2c, 2d bzw. 3c, 3d der Resonanzflächen 2, 3 verlaufen.
10 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Draufsicht auf das Dach eines Kraftfahrzeugs 8, wobei in das Dach zwei erfindungsgemäße Strahlereinheiten 1, 1a integriert sind. Das Kraftfahrzeug 8 umfasst eine Fläche, die aus einem elektrisch leitfähigen Medium 7 besteht. Bei dieser elektrisch leitfähigen Fläche 7 handelt es sich vorzugsweise um einen Teil der Karosserie. In dieses Medium, also in diese elektrisch leitfähige Fläche 7 ist eine erste Flächenausnehmung 4, in Form eines Schlitzes 4 ausgebildet. Diese Flächenausnehmung 4 ist innerhalb der elektrisch leitfähigen Fläche 7 angeordnet, wodurch die elektrisch leitfähige Fläche 7 eine Umrandung der ersten Flächenausnehmung 4 darstellt. Die Strahlereinheit 1 ist dabei in und/oder über und/oder unter der ersten Flächenausnehmung angeordnet. Die zweite Resonanzfläche 3 ist mit dieser Fläche, bei welcher es sich insbesondere um die Massefläche 7 handelt, galvanisch verbunden. Die erste Flächenausnehmung 4 kann auch in einem Kofferraumdeckel oder in einer Seitentür des Kraftfahrzeugs ausgebildet oder an anderer Stelle eingebaut sein.
Die Flächenausnehmung 4 ist vorzugsweise im Bereich eines Dachs des Kraftfahrzeugs 8 angeordnet, wobei die Strahlereinheit 1 sowohl in das Innere des Kraftfahrzeugs 8, als auch in die Umgebung des Kraftfahrzeugs 8 strahlt. Genauer gesagt ist die Strahlereinheit 1 vorzugsweise näher an der B-Säule angeordnet als an der A-Säule des Kraftfahrzeugs 8. Für den Fall, dass es sich bei dem Kraftfahrzeug 8 um ein Coupé handelt ist die Strahlereinheit 1 näher an der C-Säule angeordnet als an der A-Säule. Für den Fall, dass es sich bei dem Kraftfahrzeug 8 um einen Kombi handelt ist die Strahlereinheit 1 vorzugsweise näher an der B-, C-, oder D-Säule angeordnet als an der A-Säule. Es wäre auch möglich, dass die Strahlereinheit 1 in den Kofferraumdeckel integriert wird. Ebenfalls denkbar wäre eine Integration der Strahlereinheit 1 in den Türbereich.
In 10 sind die jeweiligen Verbindungsseiten 2a, 3a der ersten und zweiten Resonanzfläche 2, 3 näher in Richtung einer nächstliegenden Fahrzeugseite 8a, 8b angeordnet, als die den Verbindungsseiten 2a, 2b gegenüberliegenden Seiten (offene Seite 2b, Anschlussseite 3b) der Resonanzflächen 2, 3.
Die Strahlereinheit 1 ist so angeordnet, dass sich der Abstand der Resonanzflächen 2, 3 zueinander in Richtung einer durch die Längsachse 30 des Kraftfahrzeugs 8 verlaufenden vertikalen Ebene vergrößert. Dabei ist der Abstand der Resonanzflächen 2, 3 zueinander vorzugsweise an den Verlauf des Dachs des Kraftfahrzeugs 8 angepasst.
In 10 gibt es neben einer Strahlereinheit 1 noch eine weitere Strahlereinheit 1a. Hierzu ist zumindest eine zur ersten Flächenausnehmung 4 versetzt liegende zweite Flächenausnehmung 4a angeordnet, die innerhalb der elektrisch leitfähigen Fläche 7 gebildet ist, wodurch die elektrisch leitfähige Fläche 7 ebenfalls eine Umrandung der zweiten Flächenausnehmung 4a darstellt. Die weitere Strahlereinheit 1a ist in der zweiten Flächenausnehmung 4a angeordnet. Die erste Flächenausnehmung 4 und die zumindest eine zweite Flächenausnehmung 4a sind im Bereich des Dachs des Kraftfahrzeugs 8 angeordnet, wobei beide vorzugsweise spiegelsymmetrisch zu einer vertikalen Ebene angeordnet sind, die durch die Längsachse 30 des Kraftfahrzeugs 8 verläuft. Die beiden Flächenausnehmungen 4, 4a können auch schräg zueinander versetzt und/oder verdreht angeordnet sein.
Die Flächenausnehmungen 4, 4a, also die Schlitze 4, 4a strahlen sowohl in den Innenraum des Kraftfahrzeugs 8 als auch in dessen Umgebung. Eine Anordnung in dem Kofferraumdeckel oder in der Seitentür wäre ebenfalls möglich.
Die erste Resonanzfläche 2 kann näher in Richtung des Inneren des Kraftfahrzeugs 8 angeordnet sein als die zweite Resonanzfläche 3. Dies wäre bei einer Montage gemäß 6 der Fall. Normalerweise ist die Montage aber derart, dass die zweite Resonanzfläche 3 näher in Richtung des Inneren des Kraftfahrzeugs 8 angeordnet ist als die erste Resonanzfläche 2.
Die Strahlereinheiten 1, 1a sind mit einer entsprechenden Steuer- und Auswerteeinheit verbunden. Über diese kann festgestellt werden, ob sich der Fahrzeugschlüssel im Auto befindet oder ob der Fahrer neben dem Auto steht. In ersterem Fall kann das Auto gestartet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Im Rahmen der Erfindung sind alle beschriebenen und/oder gezeichneten Merkmale beliebig miteinander kombinierbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10025931 A1 [0003, 0003]

Claims

Strahlereinheit (1) insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen (8), Gebäudestrukturen und dergleichen, mit den folgenden Merkmalen: – einer ersten Resonanzfläche (2) und einer zweiten Resonanzfläche (3), die aus einem elektrisch leitfähigen Medium bestehen oder ein elektrisch leitfähiges Medium umfassen; – die erste Resonanzfläche (2) und die zweite Resonanzfläche (3) sind in zwei verschiedenen Ebenen angeordnet; – in Draufsicht auf die Strahlereinheit (1) sind die erste Resonanzfläche (2) und die zweite Resonanzfläche (3) teilweise überlappend zueinander angeordnet; – die erste Resonanzfläche (2) ist über ihre Verbindungsseite (2a) mit einer Verbindungsseite (3a) der zweiten Resonanzfläche (3) über eine galvanische Verbindung verbunden; – die erste Resonanzfläche (2) ist mit einer Speiseleitung verbindbar, worüber ein Signal in die erste Speiseleitung ein- oder aus dieser ausspeisbar ist; – die zweite Resonanzfläche (3) ist mit einer Masse, insbesondere einer Massefläche (7) verbindbar.
Strahlereinheit (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: – die zweite Resonanzfläche (3) weist einen kleineren Flächeninhalt auf als die erste Resonanzfläche (2); und/oder – die erste Resonanzfläche (2) überlappt in Draufsicht zumindest teilweise oder vollständig die zweite Resonanzfläche (3) und/oder steht über diese vor.
Strahlereinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: – die erste Resonanzfläche (2) und die zweite Resonanzfläche (3) sind parallel zueinander angeordnet; oder – die erste Resonanzfläche (2) und die zweite Resonanzfläche (3) verlaufen schräg zueinander.
Strahlereinheit (1) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: – die erste und die zweite Resonanzfläche (2, 3) sind aus einem gemeinsamen Teil gebildet oder aus zumindest zwei getrennten Teilen zusammengefügt.
Strahlereinheit (1) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – zwischen der Verbindungsseite (2a) der ersten Resonanzfläche (2) und der Verbindungsseite (3a) der zweiten Resonanzfläche (3) ist eine Verbindungsfläche (20) angeordnet; – die erste Resonanzfläche (2) ist an ihrer Verbindungsseite (2a) über eine Löt- oder Schweiß- oder Knick- oder Biegeverbindung mit der Verbindungsfläche (20) verbunden; – die zweite Resonanzfläche (3) ist an ihrer Verbindungsseite (3a) über eine Löt- oder Schweiß- oder Knick- oder Biegeverbindung mit der Verbindungsfläche (20) verbunden.
Strahlereinheit (1) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: – Die Verbindungsfläche (20) ist senkrecht zu beiden Resonanzflächen (2, 3) oder zu zumindest einer Resonanzfläche (2, 3) angeordnet.
Strahlereinheit (1) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: – die erste Resonanzfläche (2) ist mit der zweiten Resonanzfläche (3) an den zugehörigen Verbindungsseiten (2a, 3a) über eine Löt- oder Schweiß- oder Knick- oder Biegeverbindung verbunden, wodurch die galvanische Verbindung gebildet ist.
Strahlereinheit (1) nach Anspruch 5 oder 7, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – die erste Resonanzfläche (2) ist über eine Teillänge oder über die gesamte Länge ihrer Verbindungsseite (2a) mit der Verbindungsfläche (20) galvanisch verbunden; und/oder die zweite Resonanzfläche (3) ist über eine Teillänge oder über die gesamte Länge ihrer Verbindungsseite (3a) mit der Verbindungsfläche (20) galvanisch verbunden; oder – die erste Resonanzfläche (2) ist über eine Teillänge oder über die gesamte Länge ihrer Verbindungsseite (2a) mit einer Teillänge oder der gesamten Länge der Verbindungsseite (3a) der zweiten Resonanzfläche (3) galvanisch verbunden.
Strahlereinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – die erste Resonanzfläche (2) umfasst einen Speiseanschluss (5); – der Speiseanschluss (5) erstreckt sich von der ersten Resonanzfläche (2) in Richtung der zweiten Resonanzfläche (3) und endet mit seinem ersten Ende (5a) in einem Abstand von der zweiten Resonanzfläche (3) bzw. ist von der zweiten Resonanzfläche (3) galvanisch getrennt; – das erste Ende (5a) des Speiseanschlusses (5) ist mit der Speiseleitung verbindbar.
Strahlereinheit (1) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – die erste Resonanzfläche (2) umfasst eine offene Seite (2b); – die offene Seite (2b) ist gegenüber der Verbindungsseite (2a) angeordnet; – der Speiseanschlusses (5) ist: a) über eine Löt- oder Schweiß- oder Knick- oder Biegeverbindung mit der offenen Seite (2b) galvanisch verbunden; oder b) versetzt zu der offenen Seite (2b) der ersten Resonanzfläche (2) in Richtung eines Innenbereichs der ersten Resonanzfläche (2) angeordnet und über eine Löt- oder Schweiß- oder Knick- oder Biegeverbindung im Innenbereich der ersten Resonanzfläche (2) mit dieser galvanisch verbunden.
Strahlereinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – die erste Resonanzfläche (2) weist zumindest eine erste Ausnehmung (9) auf, die die erste Resonanzfläche (2) derart durchsetzt, dass ein Verbindungssteg (10) gebildet ist, wobei die Verbindungsseite (2a) an einem Seitenbereich des Verbindungsstegs (10) anliegt, wobei der Verbindungssteg (10) lediglich mit seinem ersten Ende (10a) mit der ersten Resonanzfläche (2) galvanisch verbunden ist, sodass sich durch die erste Ausnehmung (9) die elektrische Länge vom Punkt der Einspeisung hin zur Verbindungsseite (2a) gegenüber einer direkten Verbindung verlängert; und/oder – die erste Resonanzfläche (2) weist zumindest eine zweite Ausnehmung (12a) auf, die die erste Resonanzfläche (2) derart durchsetzt, dass ein Anschlusssteg (13) gebildet ist, an dessen erstem Ende (13a) die Einspeisung erfolgt, wobei der Anschlusssteg (13) lediglich an seinem zweiten Ende (13b) mit der restlichen ersten Resonanzfläche (2) galvanisch verbunden ist.
Strahlereinheit (1) nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – die zumindest eine erste Ausnehmung (9) verläuft parallel oder überwiegend parallel zu der Verbindungsseite (2a); und/oder – die zumindest eine zweite Ausnehmung (12a) verläuft senkrecht oder überwiegend senkrecht zu der Verbindungsseite (2a).
Strahlereinheit (1) nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – der Verbindungssteg (10) verläuft gerade oder gebogen oder zickzack- oder mäanderförmig; und/oder – der Anschlusssteg (13) verläuft gerade oder gebogen oder zickzack- oder mäanderförmig.
Strahlereinheit (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: – die erste Resonanzfläche (2) weist zwei zweite Ausnehmungen (12a, 12b) auf, wobei zwischen beiden zweiten Ausnehmungen (12a, 12b) der Anschlusssteg (13) angeordnet ist.
Strahlereinheit (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – der Anschlusssteg (13) ist außermittig angeordnet; und/oder – der Anschlusssteg (13) überdeckt in Draufsicht zumindest zum Teil die zweite Resonanzfläche (3).
Strahlereinheit (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – der Anschlusssteg (13) hat eine Länge von mehr als 20%, vorzugsweise von mehr als 30%, weiter vorzugsweise von mehr als 40%, aber von weniger als 80%, vorzugsweise von weniger als 70%, weiter vorzugsweise von weniger als 60% der Länge einer Querseite (2c, 2d) der ersten Resonanzfläche (2), wobei sich die Querseite (2c, 2d) quer bzw. senkrecht zur Verbindungsseite (2a) an diese anschließt; und/oder – der Verbindungssteg (10) hat eine Länge von mehr als 20%, vorzugsweise von mehr als 30%, weiter vorzugsweise von mehr als 40%, aber von weniger als 80%, vorzugsweise von weniger als 70%, weiter vorzugsweise von weniger als 60% der Länge der Verbindungsseite (2a) der ersten Resonanzfläche (2).
Strahlereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – die Verbindungsseite (3a) der zweiten Resonanzfläche (3) hat eine Länge von mehr als 20%, vorzugsweise von mehr als 30%, weiter vorzugsweise von mehr als 40%, aber von weniger als 80%, vorzugsweise von weniger als 70%, weiter vorzugsweise von weniger als 60% der Länge der Verbindungsseite (2a) der ersten Resonanzfläche (2); und/oder – eine Querseite (2c) der ersten Resonanzfläche (2) verläuft in der gleichen Ebene wie eine Querseite (3c) der zweiten Resonanzfläche (3), wobei die Ebene senkrecht zu der ersten und/oder zweiten Resonanzfläche (2, 3) steht.
Strahlereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – die zweite Resonanzfläche (3) weist eine Masseanschlussfläche (6) auf; – die Masseanschlussfläche (6) ist mit einem ersten Ende (6a) mit einer Anschlussseite (3b) der zweiten Resonanzfläche (3) galvanisch verbunden, wobei die Anschlussseite (3b) der zweiten Resonanzfläche (3) gegenüber der Verbindungsseite (3a) der zweiten Resonanzfläche (3) liegt.
Strahlereinheit (1) nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – die Masseanschlussfläche (6) ist mit ihrem ersten Ende (6a) mit der Anschlussseite (3b) der zweiten Resonanzfläche (3) mittig oder außermittig, insbesondere am End- oder Eckbereich der Anschlussseite (3b) galvanisch verbunden; und/oder – die Masseanschlussfläche (6) und die zweite Resonanzfläche (3) sind aus einem gemeinsamen Teil gebildet; und/oder – ein zweites Ende (6b) der Masseanschlussfläche (6), das dem ersten Ende (6a) gegenüber liegt, ist mit der Masse, insbesondere der Massefläche (7) verbindbar.
Strahlereinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – zwischen der ersten Resonanzfläche (2) und der zweiten Resonanzfläche (3) ist zumindest ein Abstandshalter angeordnet, der aus einem dielektrischen Material besteht; und/oder – die erste und/oder zweite Resonanzfläche (2, 3) weisen Befestigungsöffnungen auf, in die ein Halteabschnitt einer Haltevorrichtung unter Ausbildung einer lösbaren Form- und/oder Kraftschlussverbindung in Eingriff bringbar ist.
Antennenanordnung mit zumindest einer Strahlereinheit (1), die gemäß einem der vorherigen Ansprüche aufgebaut ist, mit den folgenden Merkmalen: – die Antennenanordnung umfasst eine Fläche (7), die aus einem elektrisch leitfähigen Medium besteht; – einer Flächenausnehmung (4), die innerhalb der elektrisch leitfähigen Fläche (7) angeordnet ist, wodurch die elektrisch leitfähige Fläche (7) eine Umrandung der ersten Flächenausnehmung (4) darstellt; – die Strahlereinheit (1) ist in der Flächenausnehmung (4) angeordnet; – die zweite Resonanzfläche (3) ist mit der elektrisch leitfähigen Fläche (7) galvanisch verbunden.
Kraftfahrzeug (8) mit zumindest einer Strahlereinheit (1, 1a), die gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20 aufgebaut ist, mit den folgenden Merkmalen: – das Kraftfahrzeug (8) umfasst eine Fläche (7), die aus einem elektrisch leitfähigen Medium besteht; – einer ersten Flächenausnehmung (4), die innerhalb der elektrisch leitfähigen Fläche (7) angeordnet ist, wodurch die elektrisch leitfähige Fläche (7) eine Umrandung der ersten Flächenausnehmung (4) darstellt; – die Strahlereinheit (1) ist in der ersten Flächenausnehmung (4) angeordnet; – die zweite Resonanzfläche (3) ist mit der elektrisch leitfähigen Fläche (7) galvanisch verbunden.
Kraftfahrzeug (8) mit zumindest einer Strahlereinheit (1, 1a) nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: – die Flächenausnehmung (4) ist im Bereich eines Dachs oder eines Kofferraumdeckels oder einer Seitentür des Kraftfahrzeugs (8) angeordnet, wobei die Strahlereinheit (1) sowohl in das Innere des Kraftfahrzeugs (8), als auch in die Umgebung des Kraftfahrzeugs (8) strahlt.
Kraftfahrzeug (8) mit zumindest einer Strahlereinheit (1, 1a) nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – die Strahlereinheit (1) ist so angeordnet, dass sich der Abstand der Resonanzflächen (2, 3) zueinander in Richtung einer durch eine Längsachse (30) des Kraftfahrzeugs (8) verlaufenden vertikalen Ebene vergrößert; und/oder – der Abstand der Resonanzflächen (2, 3) zueinander ist an den Verlauf des Dachs des Kofferraumdeckels oder der Seitentür des Kraftfahrzeugs (8) angepasst.
Kraftfahrzeug (8) mit zumindest einer Strahlereinheit (1, 1a) nach einem der Ansprüche 22 bis 24, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: – die jeweiligen Verbindungsseiten (2a, 3a) der ersten und zweiten Resonanzfläche (2, 3) sind näher in Richtung einer nächstliegenden Fahrzeugseite (8a, 8b) angeordnet, als die den Verbindungsseiten (2a, 3a) gegenüberliegenden Seiten (2b, 3b) der Resonanzflächen (2, 3).
Kraftfahrzeug (8) mit zumindest einer Strahlereinheit (1, 1a) nach einem der Ansprüche 22 bis 25, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – zumindest einer zur ersten Flächenausnehmung (4) versetzt liegenden zweiten Flächenausnehmung (4a), die innerhalb der elektrisch leitfähigen Fläche (7) angeordnet ist, wodurch die elektrisch leitfähige Fläche (7) eine Umrandung der zweiten Flächenausnehmung (4a) darstellt; – eine weitere Strahlereinheit (1a) ist in der zweiten Flächenausnehmung (4a) angeordnet; – die erste Flächenausnehmung (4) und die zumindest eine zweite Flächenausnehmung (4a) sind im Bereich des Dachs oder des Kofferraumdeckels oder der Seitentür des Kraftfahrzeugs (8) angeordnet, wobei a) beide Flächenausnehmungen (4, 4a) spiegelsymmetrisch zu einer vertikalen Ebene angeordnet sind, die durch die Längsachse (30) des Kraftfahrzeugs (8) verläuft; oder b) beide Flächenausnehmungen (4, 4a) schräg zueinander versetzt und/oder verdreht angeordnet sind.