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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die gegenständliche Erfindung betrifft eine flexible anpassungsfähige Vorrichtung für Gruppenantennen.
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HINTERGRUND
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Die Anbringung von einigen Radarvorrichtungen kann aufgrund des beanspruchten Raums problematisch sein. Bisherige Antennenfabrikate wurden auf unflexiblen, nicht transparenten Leiterplatten mit separaten Halterungskomponenten angebracht. Diese Radarsensoren erfordern den Einsatz von großen Halterungen, welche beispielsweise hinter der Verkleidung eines Fahrzeugs (z. B. hinter der Stoßstange) einigen Platz beanspruchen. Zur Verwendung von aktiven Sicherheitsfunktionen und anderen Anwendungen der Radarsensoren in einer Vorrichtung für das Fahrzeug ist beispielsweise eine hohe Winkelauflösung nötig. Jedoch macht eine hohe Winkelauflösung eine dichte Sensoranordnung mit einem physikalisch großen Öffnungswinkel und eine große Anzahl der Sensoren erforderlich. Dementsprechend ist es wünschenswert, eine flexible, anpassungsfähige Antennenvorrichtung mit dem notwendigen Öffnungswinkel, welche den Platzerfordernissen entspricht, anzubieten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel setzt sich ein Set aus einer Frontplatte; einer derart beschaffenen Antennenvorrichtung, dass diese formgerecht hinter der Frontplatte angebracht werden kann und einer zwischen der Antennenvorrichtung und der Frontplatte befindlichen Haftschicht, zusammen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, stellt eine Herrstellungsart der Antennenvorrichtung auf die Methode auf die Kopplung der strahlenden Elemente auf eine Struktur ab. Hierzu wird auf der Außenseite der Antennenvorrichtung eine Haftschicht angebracht; wobei die Außenseite an der Innenfläche der Verkleidung der Konstruktion angebracht wird.
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Die oben genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung sowie den beigefügten Zeichnungen leicht ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere Eigenschaften, Vorteile und Details erscheinen, nur exemplarisch, in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen und der ausführlichen Beschreibung, welche sich auf die folgenden Zeichnungen bezieht:
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1. stellt die auf einer gebogenen Oberfläche angebrachte Antennenvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel dar;
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2. stellt die auf einer ebenen Fläche angebrachte Antennenvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dar;
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3. zeigt eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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4. illustriert ein System, welches eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet;
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5. zeigt ein System, welches Antennenvorrichtungen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel beinhaltet.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken. Es wird darauf hingewiesen, dass in allen Zeichnungen die gleichen Referenznummern auf die gleichen oder entsprechenden Teile und Merkmale verweisen.
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Die hier beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich auf Antennenvorrichtungen, welche die weiter oben erwähnten und Montage- und Platzbeschränkungen überwinden. Die Vorrichtungen in den Ausführungsbeispielen passen sich sowohl flachen und als auch gekrümmten Flächen unmittelbar an. Das Fahrzeug (z. B. ein Automobil) wird hier für Veranschaulichungszwecke als eine Beispielkomponente oder ein Gebilde beschrieben, in Zusammenhang mit welchem die flexible anpassungsfähigen Gruppenantennenvorrichtung genutzt wird. Die hier erläuterten Ausführungsformen sind aber auch mit anderen Fahrzeugen (z. B. mit Landwirtschaftsfahrzeugen, Baustellenfahrzeugen usw.), sowie mit fahrzeugfremden Komponenten (z. B. mit Unterhaltungselektronik, Geräten, anderen Transportsystemen, Erzeugungssystemen) kombinierbar.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, zeigt 1. die an einer gebogenen Oberfläche 120 angebrachte Antennenvorrichtung 110. Wie anhand von weiteren hier besprochenen Ausführungsformen gezeigt werden kann, können eine oder mehrere Antennenvorrichtungen 110 an einer Verkleidung 125 montiert oder geklebt werden. Die am Beispiel geschilderte anpassungsfähige Antennenvorrichtung 110 beinhaltet passive Radarkomponenten (z. B. Übertragungsleitungen, Strom Strahlteiler/ Kopplern einschließlich Wilkinson Leistungskopplern, Abstrahlungselemente). Die aktiven Komponenten (Potenziometer, Verstärker, Phasenschieber) dieser Ausführungsformen werden hier nicht detailliert beschrieben. Das Ausführungsbeispiel betrifft eine Vorrichtung für Fahrzeuge; die gekrümmte Oberfläche 120 in . illustriert beispielsweise eine Glasscheibe. Unter die im Beispiel genannten gekrümmten Glasoberflächen 120 für Fahrzeugnutzung fallen die Windschutzscheiben- oder Scheinwerfereinheiten. Andere Beispiele für gekrümmte Oberflächen 120 sind etwa die Türverkleidung, die Motorhaube, die Verkleidung der vorderen Stoßfänger, die Verkleidung die hinteren Stoßfänger und den Kofferraum.
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In anderen Anwendungsvarianten kann die flexible Gruppenantenne 320 ( .) mit integrierter Elektronik (gemeinsam: die Antennenvorrichtung 110) auf einer anderen gekrümmten Oberfläche 120 montiert werden. Die Haftschicht 130 kann verwendet werden, um die Antennenvorrichtung 110 an der gekrümmten Fläche 120 (angedeutet durch den Pfeil) anzubringen. Durch eine Substrat-Trennschicht 150 kann die Antennenvorrichtung 110 von der Masseebene 140 getrennt werden. Die Masseebene 140 kann aus Aluminium, einem Aufsprüh-Silber-Nanodrahtfilm oder aus einem anderen elektrisch leitenden Material bestehen. Die Antennenvorrichtung 110 kann auf dem Substrat 330 (3), wie etwa auf einem Polyimidsubstrat, aufgrund dessen Nachgiebigkeit und dessen guter Hochfrequenzeigenschaften (z. B. eine niedrige dielektrische Verlusttangente) aufgebaut werden. Polyimid weist als Material eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen große Temperaturschwankungen und Feuchtigkeitsveränderungen auf, weshalb dieser Stoffe etwa für den Einsatz im Automobilbereich gut geeignet ist. Für alternative Ausführungsformen der Antennenvorrichtung 110 kann als Substrat 330 ein Flüssigkristallpolymer (LCT), Parylen-C, Parylen-N, Polyethylenterephthalat (PET) oder das Polyethylennaphthalat, verwendet werden.
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Ein Funkfrequenzverbinder (RF) 160 wird zum Koppeln der Antennenvorrichtung 110 mit der Elektronik-Hardware 170 verwendet, wenn diese nicht in unmittelbarer Nähe der gekrümmten Oberfläche angebracht wurde 120 (Verkleidung 125). Im speziellen Beispiel einer Automobilanwendung kann exemplarisch die HF-Energie von etwa 24 Gigahertz (GHz) oder 77 GHz zentriert eingesetzt werden. Exemplarisch kann die Hochfrequenzenergie 76 bis 81 GHz betragen. In anderen Anwendungsmodalitäten der Antennenvorrichtung 110 kann ein anderer Hochfrequenzwert zielführend sein. Das zu erzielende Frequenzniveau kann durch die Anzahl der in die abstrahlende Struktur der Antennenvorrichtung 110 integrierten Metallschichten 310 (3) beeinflusst werden. Aufgrund des wegen des Designs der Antennenvorrichtung 110 erleichterten Herstellungsverfahrens, kann diese neben deren Anpassungsfähigkeit zusätzlich zur Verringerung von Gewicht und Kosten beitragen. Die Herstellung der Antennenvorrichtung 110 in großen Mengen im Roll-to-Roll-Verfahren wird beispielsweise durch den Einsatz von Polyimid erleichtert. Es kann die Montagezeit verringert und die mechanische Überlebensfähigkeit gegenüber der von der starren Elektronik erhöht werden.
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2 veranschaulicht die nach einem weiteren Ausführungsbeispiel auf einer flachen Oberfläche aufgebaute Antennenvorrichtung 110 (obwohl sie bevorzugt an der gebogenen Verkleidung 125 montiert wird). Während die Verkleidung 125 oder eine andere Oberfläche, an welcher die Antennenvorrichtung 110 befestigt ist in abweichenden Ausführungsformen flach sein kann, ist die in 2. abgebildete Oberfläche (Verkleidung 125) gekrümmt 120, wie dies in der 1 abgebildeten Ausführungsform der Fall war. Zur Anbringung der Antennenvorrichtung 110 wird eine glatte Oberfläche (eine eindimensionale zylinderförmige Krümmung), gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, durch Verwendung einer Schaumstoffeinlage 220 als Schnittstelle oder Zuordnungselement zwischen der gebogenen Oberfläche 120 (von einer beliebigen zweidimensionalen Krümmung) und der Antennenvorrichtung 110, gebildet. Wie in 2 abgebildet, haftet die Antennenvorrichtung 110 insbesondere durch Verwendung einer Haftschicht 130 auf der flachen Seite der Schaumstoffeinlage 220. Die Antennenvorrichtung 110 umwickelt die eindimensionale zylinderförmige Krümmung der Schaumstoffeinlage 220. Als Schaumstoff für die Einlage 220 kann beispielsweise der Polymethacrylimid-Schaum eingesetzt werden. Die Rückseite der Schaumstoffeinlage 220 ist so gestaltet, dass sie an die Form der gekrümmten Oberfläche 120 angepasst ist. Die Antennenvorrichtung 110 ist auch mittels einer zweiten Haftschicht 135 an einer weiteren auf der Masseebene 140 angebrachten Schaumstoffeinlage 210 befestigt. Die Trenneinlagen 150 (1), 210 und 220 können aus gleichen oder aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein. Durch Verwendung der Schaumstoffeinlage 220 zur Erleichterung der Flachmontage der Antennenvorrichtung 110 kann die Einarbeitung von Roll-to-Roll-Polyimidfolien in die Antennenvorrichtung 110 erleichtert werden.
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3 zeigt eine Antennenvorrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wie oben erwähnt, kann die zu erzielende Frequenz der flexiblen Antennenvorrichtung 110 durch die Anzahl der in die in die Antennen-Abstrahlelemente 320 eingebauten Metallschichten 310, beeinflusst werden. Diese Metallschichten 310 können aus Kupfer, Gold, Nickel-Gold oder beispielsweise aus anderen Metallen bestehen. Die passive Kombinationsschaltung kann auf einer Metallschicht und die abstrahlenden Antennenelemente (320) können auf einer weiteren Schicht innerhalb der Antennenvorrichtung 110, aufgebaut werden. Die passiven Elemente beinhalten neben den Abstrahlungselementen 320 zusätzlich Übertragungsleitungen 340 sowie Leistungsteiler/Kombinierer 350. Die Abstrahlungselemente 320 sind im Ausführungsbeispiel der 3 eine Patchantennengruppe. Insbesondere wird hier eine Antennenvorrichtung mit einer 1 × 8 Patchantennengruppe 110 dargestellt.
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4 illustriert das System 400, welches die Antennenvorrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet. Das in 4 dargestellte exemplarische System 400 ist ein Kraftfahrzeug, wobei die Antennenvorrichtung 110 hinter der Windschutzscheibe 410 (Verkleidung 125) liegt. 5 zeigt das System 500, welches Antennenvorrichtungen 110 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel beinhaltet. Das exemplarische System 500 ist ein Kraftfahrzeug. Vier Antennenvorrichtungen 110 sind hinter einem Stoßfänger 510 (Verkleidung 125) angesiedelt. In alternativen Ausführungsformen könnte die Antennenvorrichtung 110 hinter einer Verkleidung 125 (z. B. Scheinwerferbaugruppe, Stoßfänger, Kotflügel, Haube) angeordnet (angebracht) sein, um die Antennenvorrichtung 110 vor Störfaktoren aus der Umgebung zu schützen. Die konkrete Verkleidung 125 kann zum Beispiel nach dem bevorzugten Design ausgewählt werden.
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Während die Erfindung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen, und die einzelnen Teile durch entsprechende andere Teile ausgetauscht werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Materialsituation an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist vorgesehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen beschränkt sein soll, sondern dass sie auch alle Ausführungsformen beinhaltet, die innerhalb des Umfangs der Anmeldung fallen.
