DE102016211890A1

DE102016211890A1 - Antenne und Fahrzeug, das die Antenne aufweist

Info

Publication number: DE102016211890A1
Application number: DE102016211890.0A
Authority: DE
Inventors: Dongjin Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2017-05-18
Also published as: KR101709074B1; US10347992B2; CN106711615B; US20170141476A1; CN106711615A

Abstract

Eine Antenne weist auf: eine obere Platte, die fächerförmig ist, eine untere Platte, die eine Form aufweist, die der oberen Platte entspricht, eine Zufuhreinheit, die in einem Zentrum der Fächerform angeordnet ist, wenigstens einen Wellenleiter, der zwischen der oberen Platte und der unteren Platte ausgebildet ist, zur Fortpflanzung von Signalen, die von der Zufuhreinheit zugeführt werden, und wenigstens einen Abstrahlschlitz, der in einem Bogen der Fächerform ausgebildet ist, zum Abstrahlen der Signale nach außen, die sich durch den wenigstens einen Wellenleiter fortpflanzen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen eine Antenne, die Radiowellensignale im Millimeterband für eine Kommunikation der fünften Generation (5G) übertragen und empfangen kann, und ein Fahrzeug, das die Antenne aufweist.
HINTERGRUND
Eine Antenne, die für eine 5G-Kommunikation verwendet wird, erfordert eine Struktur, die eine geringe Verlustcharakteristik und eine hohe Richtwirkung aufweist, aufgrund der Verluste im Millimeterband.
Eine "Microstrip-Patch-Array"-Antenne, eine kastenförmige "Horn-Array"-Antenne usw. wurden als herkömmliche Antennen zur Verwendung im Millimeterband verwendet. Allerdings weist die "Microstrip-Patch-Array"-Antenne große Probleme beim Übertragen von Signalen, die dieselbe Amplitude aufweisen, an jeden Abstrahlschlitz und eine hohe Verlustrate auf, die vom Material verursacht wird. Die kastenförmige "Horn-Array"-Antenne weist ferner eine komplizierte Struktur auf und ist schwierig herzustellen.
Somit ist es nötig, eine Antenne zu entwickeln, die Radiowellensignale im Millimeterband mit geringen Verlusten übertragen kann und einfach herzustellen ist.
Gegenstand der Erfindung
Folglich betrifft ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung die Bereitstellung einer Antenne, die eine einfache Struktur aufweist, bei der eine Zufuhreinheit und eine Abstrahleinheit in derselben Ebene angeordnet sind, so dass keine Gestaltungsmaßnahmen für eine zusätzliche Zufuhreinheit erforderlich sind, und eines Fahrzeugs, das diese aufweist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Antenne, mit der ein Abstrahlwinkel eingestellt werden kann, wobei auf einfache Weise eine Änderung des Designs der Antenne gemäß einer Benutzung der Antenne ermöglicht wird, und ein Fahrzeug bereitzustellen, das diese aufweist.
Weitere Aspekte der Offenbarung sind teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und sind teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch Ausführen der Offenbarung in Erfahrung gebracht werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine Antenne auf: eine obere Platte, die fächerförmig ist; eine untere Platte, die eine Form aufweist, die der oberen Platte entspricht; eine Zufuhreinheit, die in einem Zentrum der Fächerform angeordnet ist; wenigstens einen Wellenleiter, der zwischen der oberen Platte und der unteren Platte ausgebildet ist und zur Ausbreitung bzw. Fortpflanzung von Signalen, die von der Zufuhreinheit zugeführt werden, eingerichtet ist; und wenigstens einen Abstrahlschlitz, der in einem Bogen der Fächerform ausgebildet ist und die Signale, die sich durch den wenigstens einen Wellenleiter fortpflanzen, nach außen abstrahlt.
Der wenigstens eine Wellenleiter kann durch mehrere Trennwände, die zwischen der oberen Platte und der unteren Platte angeordnet sind, unterteilt sein.
Jede der mehreren Trennwände kann eine Plattenform aufweisen.
Die Trennwände können aus mehreren Pins ausgebildet sein, die benachbart in einem kritischen Abstand oder näher angeordnet sind.
Die mehreren Pins können in die obere Platte und die untere Platte eingebracht sein.
Mehrere Wellenleiter können vorgesehen sein, und die mehreren Wellenleiter können Signale, die von der Zufuhreinheit zugeführt werden, mit derselben Phase und derselben Amplitude verteilen.
Die Antenne kann ferner mehrere Induktionsstäbe aufweisen, die an Einlässen der mehreren Wellenleiter angeordnet sind, in welche die Signale, die von der Zufuhreinheit zugeführt werden, eingegeben werden.
Die obere Platte und die untere Platte können gedruckte Platinen (PCBs) aufweisen.
Die obere Platte, die untere Platte und die Trennwände können wenigstens ein Material aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Metall umfasst, wie etwa Kupfer, Eisen, Aluminium, Silber, Nickel und/oder Edelstahl.
Jede der mehreren Trennwände kann denselben Winkel, ausgebildet durch benachbarte Trennwände, aufweisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist ein Fahrzeug auf: wenigstens eine Antenne; und einen Transceiver, der Signale moduliert, die zu der wenigstens einen Antenne zuzuführen sind, und Signale demoduliert, die von der wenigstens einen Antenne empfangen werden, wobei die Antenne aufweist: eine obere Platte, die fächerförmig ist; eine untere Platte, die eine Form aufweist, die der oberen Platte entspricht; eine Zufuhreinheit, die in einem Zentrum der Fächerform angeordnet ist; wenigstens einen Wellenleiter, der zwischen der oberen Platte und der unteren Platte ausgebildet ist und zur Ausbreitung bzw. Fortpflanzung von Signalen, die von der Zufuhreinheit zugeführt werden, eingerichtet ist; und wenigstens einen Abstrahlschlitz, der in einem Bogen der Fächerform ausgebildet ist und die Signale, die sich durch den wenigstens einen Wellenleiter fortpflanzen, nach außen abstrahlt.
Der wenigstens eine Wellenleiter kann durch mehrere Trennwände, die zwischen der oberen Platte und der unteren Platte angeordnet sind, unterteilt sein.
Jede der mehreren Trennwände kann eine Plattenform aufweisen, oder die Trennwände können durch mehrere Pins ausgebildet sein, die benachbart in einem kritischen Abstand oder näher angeordnet sind.
Die mehreren Pins können in die obere Platte und die untere Platte eingebracht sein.
Mehrere Wellenleiter können vorgesehen sein, und die mehreren Wellenleiter können Signale, die von der Zufuhreinheit zugeführt werden, mit derselben Phase und derselben Amplitude verteilen.
Die obere Platte und die untere Platte können gedruckte Platinen (PCBs) aufweisen.
Die obere Platte, die untere Platte und die Trennwände können wenigstens ein Material aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Metall umfasst, wie etwa Kupfer, Eisen, Aluminium, Silber, Nickel und/oder Edelstahl.
Jede der mehreren Trennwände kann denselben Winkel, ausgebildet durch benachbarte Trennwände, aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und/oder andere Aspekte der Offenbarung werden deutlich und einfacher verständlich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen zu nehmen ist.
1 ist eine Ansicht eines großformatigen Antennensystems mit einer Basisstation, basierend auf einem Kommunikationsverfahren der fünften Generation (5G);
2 ist eine Ansicht eines Netzwerks basierend auf einem 5G-Kommunikationsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antenne von außen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Innenstruktur einer Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
5 ist eine Draufsicht, die eine Innenstruktur einer Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
6 ist eine weitere perspektivische Ansicht, die eine Innenstruktur einer Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
7 ist eine Ansicht, die eine Zufuhrstruktur einer Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
8 ist eine Ansicht, die eine Verteilung von Leistung, die durch eine Zufuhreinheit zugeführt wird, darstellt;
9 und 10 sind Ansichten, die eine Zufuhrstruktur darstellt, die ferner Induktionsstäbe aufweist;
11 ist eine graphische Darstellung, die einen Reflexionsverlust einer Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
12 ist eine Ansicht, die ein Abstrahlmuster der Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
13 bis 15 sind Ansichten von Beispielen, in denen eine Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann;
16 und 17 sind Ansichten, die ein Fahrzeug von außen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen; und
18 ist ein Steuerblockdiagramm des Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird im Detail Bezug genommen auf die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, wobei Beispiele derselben in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, wobei dieselben Bezugszeichen stets gleichartige Elemente bezeichnen.
Eine Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann in einem Fahrzeug eingebaut sein und kann Radiowellensignale übertragen und empfangen, so dass das Fahrzeug eine Kommunikation mit einer externen Terminaleinrichtung, einem externen Server oder einem weiteren Fahrzeug durchführen kann.
Die Radiowellensignale, die von der Antenne übertragen und empfangen werden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, können Signale sein basierend auf einem Kommunikationsverfahren der zweiten Generation (2G), wie etwa "Time Division Multiple Access" (TDMA) und "Code Division Multiple Access" (CDMA), einem Kommunikationsverfahren der dritten Generation (3D oder 3G), wie etwa "Wide Code Division Multiple Access" (WCDMA), "Code Division Multiple Access 2000" (CDMA2000), "Wireless Broadband" (Wibro) und "World Interoperability for Microwave Access" (WiMAX), einem Kommunikationsverfahren der vierten Generation (4D oder 4G), wie etwa "Long Term Evolution" (LTE) und "Wireless Broadband Evolution" (Wibro), oder einem Kommunikationsverfahren der fünften Generation (5G).
Im Folgenden wird gemäß einer Ausführungsform, die im Detail beschrieben wird, eine Antenne, die Radiowellensignale basierend auf dem 5G-Kommunikationsverfahren überträgt bzw. aussendet und empfängt, beschrieben.
1 ist eine Ansicht eines großformatigen Antennensystems mit einer Basisstation basierend auf einem 5G-Kommunikationsverfahren, und 2 ist eine Ansicht eines Netzwerks basierend auf dem 5G-Kommunikationsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Ein großformatiges Antennensystem kann in dem 5G-Kommunikationsverfahren angewendet werden. Das großformatige Antennensystem kann ein System bedeuten, in dem mehrere Zehn bzw. Dutzend Antennen verwendet werden können, und das ein Ultrahochfrequenzband abdecken und große Datenmengen über einen gleichzeitigen Mehrfachzugriff senden und empfangen kann. Im Detail kann das großformatige Antennensystem eine Anordnung von Antennenelementen einstellen und Radiowellensignale in einer bestimmten Richtung weiter senden und empfangen, so dass eine Übertragung hoher Kapazität durchgeführt werden kann und ein verfügbares Gebiet für ein 5G-Kommunikationsnetzwerk erweitert werden kann.
Mit Bezug auf 1 kann eine Basisstation (BS) über das großformatige Antennensystem Daten gleichzeitig an viele Einrichtungen senden und von diesen empfangen. Ferner können in dem großformatigen Antennensystem Radiowellensignale, die in einer Richtung auszusenden sind, die sich von einer Richtung unterscheidet, in der die Radiowellensignale übertragen werden, minimiert werden, wodurch Rauschen verringert wird, so dass Verbesserungen der Übertragungsqualität und Verringerungen der Leistung erzielt werden können.
Ferner können beim 5G-Kommunikationsverfahren drahtlose Signale, die unter Verwendung eines Verfahrens eines nicht-orthogonalen Multiplexzugriffs (NOMA) moduliert werden, so übertragen werden, dass ein Mehrfahrzugriff mehrerer Einrichtungen durchgeführt werden kann und gleichzeitig ein Senden/Empfangen hoher Kapazität durchgeführt werden kann, im Unterschied zu einem herkömmlichen Kommunikationsverfahren, in dem Übertragungssignale unter Verwendung eines orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens (OFDM) moduliert werden.
Beispielsweise kann beim 5G-Kommunikationsverfahren eine Übertragungsgeschwindigkeit von 1 Gbps (maximal) bereitgestellt werden. Beim 5G-Kommunikationsverfahren kann eine immersive Kommunikation, die eine Übertragung hoher Kapazität erfordert, wie beispielsweise bei "Ultra High Definition" (UHD), dreidimensional (3D) oder Hologramm, durch eine Übertragung hoher Kapazität unterstützt werden. Somit kann der Benutzer aufwendigere und immersive Daten ultrahoher Kapazität über das 5G-Kommunikationsverfahren schneller übertragen und empfangen.
Ferner kann beim 5G-Kommunikationsverfahren eine Echtzeitverarbeitung von einer Millisekunde oder weniger (maximale Antwortrate) erzielt werden. Somit kann beim 5G-Kommunikationsverfahren ein Echtzeitservice unterstützt werden, mit einer Antwort, die schneller als die Erkennungszeit des Nutzers ist.
Wenn ein Kommunikationsmodul, das eine 5G-Kommunikation ermöglicht, in einem Fahrzeug eingebaut ist, kann das Fahrzeug beispielsweise selbst als Hub bzw. Netzknoten der Kommunikation, der Daten überträgt und empfängt, fungieren. Somit kann das Fahrzeug, das eine Kommunikation mit einer externen Einrichtung durchführen kann, Sensorinformationen von verschiedenen Einrichtungen empfangen, selbst wenn das Fahrzeug fährt, es kann ein Selbstfahrsystem durch Echtzeitverarbeitung bereitstellen und es kann verschiedene Fernsteuerungen bereitstellen.
Ferner kann, wie es in 2 dargestellt ist, ein Fahrzeug 10 Sensorinformationen mit anderen Fahrzeugen 20, 30 und 40, die sich in der Umgebung des Fahrzeugs 10 befinden, über das 5G-Kommunikationsverfahren in Echtzeit verarbeiten, es kann Informationen bezüglich einer Kollisionsauftrittswahrscheinlichkeit dem Benutzer in Echtzeit bereitstellen und es kann Informationen zur Verkehrssituation, erzeugt auf einem Fahrweg in Echtzeit, bereitstellen.
Ferner kann das Fahrzeug 10 einen Big-Data-Service für Fahrgäste in dem Fahrzeug 10 bereitstellen, durch eine Echtzeitverarbeitung und Übertragung großer Kapazität, die durch die 5G-Kommunikation bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das Fahrzeug 10 verschiedene Informationen aus dem Internet und Informationen sozialer Netzwerkservices (SNS) analysieren und individuell angepasste Informationen bereitstellen, die für Fahrgastsituationen in dem Fahrzeug 10 geeignet sind. Gemäß einem Beispiel kann das Fahrzeug 10 mittels Big-Data-Mining Informationen sammeln, die verschiedene Restaurants und Orte von Sehenswürdigkeiten betreffen, die in der Umgebung des Fahrwegs liegen, und es kann die Informationen in Echtzeit bereitstellen, so dass die Fahrgäste sofort die verschiedenen Informationen prüfen können, die sich in der Umgebung eines Gebiets befinden, in dem das Fahrzeug 10 fährt.
Ferner kann das Netzwerk der 5G-Kommunikation eine Zelle so unterteilen, dass ein hochdichtes Netzwerk aufgebaut werden kann und eine Übertragung hoher Kapazität unterstützt werden kann. Hierbei bedeutet die Zelle eine Zone, die durch Unterteilen eines großen Gebiets in kleine Zonen ausgebildet wird, so dass eine Frequenz bei der mobilen Kommunikation effektiv genutzt werden kann. In diesem Fall kann eine Basisstation geringer Ausgabe in jeder Zelle installiert sein, so dass eine Kommunikation zwischen Terminals bzw. Anschlussgeräten unterstützt werden kann. Beispielsweise unterteilt das Netzwerk der 5G-Kommunikation die Zelle durch Verringern der Größe der Zelle, so dass eine zweistufige Struktur eines Kommunikationsterminals mit Makrozellenbasisstation und verteilter kleiner Basisstation (two-stage structure of macro cell base station – distributed small base station – communication terminal) ausgebildet werden kann.
Ferner kann im Netzwerk der 5G-Kommunikation eine Relaisübertragung drahtloser Signale unter Verwendung eines Multihop-Verfahrens durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Fahrzeug, das in dem Netzwerk der BS vorgesehen ist, eine Relaisübertragung drahtloser Signale, die von anderen Fahrzeugen oder Einrichtungen gesendet werden, die außerhalb des Netzwerks der BS liegen, zum BS durchführen. Somit kann ein Gebiet, in dem das 5G-Kommunikationsnetzwerk unterstützt wird, vergrößert werden, und gleichzeitig kann ein Problem der Pufferung gelöst werden, das auftritt, wenn sich viele Benutzer in der Zelle befinden.
Ferner kann in dem 5G-Kommunikationsverfahren eine Einrichtung-zu-Einrichtung-(D2D)-Kommunikation durchgeführt werden, die für ein Fahrzeug und eine Kommunikationseinrichtung angewendet wird. D2D-Kommunikation bedeutet eine Kommunikation, bei der Einrichtungen drahtlose Signale direkt, ohne Einbeziehung bzw. Weiterleitung durch eine Basisstation senden und empfangen. Wenn eine D2D-Kommunikation durchgeführt wird, ist es nicht nötig, dass die drahtlosen Signale über die Basisstation übertragen und empfangen werden, und es wird eine drahtlose Signalübertragung direkt zwischen den Einrichtungen durchgeführt, so dass unnötige Energie verringert werden kann.
Im Folgenden wird eine Struktur einer Antenne, die eine 5G-Kommunikation des Fahrzeugs ermöglicht, beschrieben.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antenne von außen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt, und 4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Innenstruktur der Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt, und 5 ist eine Draufsicht, die eine Innenstruktur einer Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Wie es in den 3 bis 5 dargestellt ist, kann eine Antenne 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung fächerförmig aufgebaut sein. Die Antenne 100, die eine Fächerform aufweist, kann, wie es weiter unten beschrieben ist, Radiowellensignale verteilen bzw. divergieren, die von einem Zentrum der Fächerform, das heißt einem Scheitelpunkt, in viele Zweige zugeführt werden, und sie kann so eingerichtet sein, dass sich die Radiowellensignale hin zum Bogen der Fächerform fortpflanzen bzw. ausbreiten, und durch Ausbilden mehrerer Ausstrahlungsschlitze, die jeweils den Zweigen entsprechen, an einer Position, die dem Bogen der Fächerform entspricht, kann eine scharfe Strahlbreite erhalten werden.
Ferner kann ein Mittelpunktswinkel der Fächerform so eingestellt werden, dass ein gewünschter Abstrahlwinkel, d.h. eine gewünschte Abdeckung, implementiert werden kann, und die Anzahl der Abstrahlschlitze kann so eingestellt werden, dass eine gewünschte Strahlbreite implementiert werden kann, d.h. die Gestaltung und Durchführung von Änderungen können auf einfache Weise durchgeführt werden.
Mit Bezug auf 3 kann die Antenne 100 eine obere Platte 111 und eine untere Platte 112 aufweisen, die eine Außenseite ausbilden, und Radiowellensignale können in den freien Raum nach außen abgestrahlt werden, durch mehrere Abstrahlschlitze 113, die zwischen der oberen Platte 111 und der unteren Platte 112 ausgebildet sind.
Die 4 und 5 sind Ansichten einer Innenstruktur einer Antenne 100, wobei die obere Platte 111 bei der Darstellung weggelassen ist.
Mit Bezug auf die 4 und 5 sind mehrere Wellenleiter 115: 115a, 115b, 115c, 115d, 115e und 115f durch Trennwände 114: 114a, 114b, 114c, 114d, 114e, 114f und 114g ausgebildet, so dass ein Raum zwischen der oberen Platte 111 und der unteren Platte 112 unterteilt wird.
Wenn gemäß einem Beispiel sechs Wellenleiter in der Antenne 100 ausgebildet sind, können sieben Trennwände ausgebildet sein, das heißt erste bis siebente Trennwände 114a, 114b, 114c, 114d, 114e, 114f und 114g, welche die Wellenleiter 115: 115a, 115b, 115c, 115d, 115e und 115f abteilen.
Ein erster Wellenleiter 115a kann durch die erste Trennwand 114a und die zweite Trennwand 114b ausgebildet sein, und ein zweiter Wellenleiter 115b kann durch die zweite Trennwand 114b und die dritte Trennwand 114c ausgebildet sein, und ein dritter Wellenleiter 115c kann durch die dritte Trennwand 114c und die vierte Trennwand 114d ausgebildet sein. Ferner kann ein vierter Wellenleiter 115d durch die vierte Trennwand 114d und die fünfte Trennwand 114e ausgebildet sein, und ein fünfter Wellenleiter 115e kann durch die fünfte Trennwand 114e und die sechste Trennwand 114f ausgebildet sein, und ein sechster Wellenleiter 115f kann durch die sechste Trennwand 114f und die siebente Trennwand 114g ausgebildet sein.
Die obere Platte 111, die untere Platte 112 und die Trennwände 114 können aus einem Leiter ausgebildet sein. Beispielsweise können die obere Platte 111, die untere Platte 112 und die Trennwände 114 aus einem Metall ausgebildet sein, wie etwa Kupfer, Aluminium, Eisen, Nickel, Silber oder einer Legierung derselben, wie etwa Edelstahl. In diesem Fall kann die Antenne 100 einfach unter Verwendung einer Technik, wie etwa 3D-Druck oder Gießen (casting), ausgebildet werden.
Alternativ können zur Ausbildung der Antenne 100 die Trennwände 114, die jeweils eine Plattenform aufweisen, zwischen einer oberen Platte 111 und einer unteren Platte 112, die als Substrat einer gedruckten Platine (PCB) realisiert sind, angeordnet sein.
Ferner kann ein Hohlraum zwischen der oberen Platte 111 und der unteren Platte 112 mit einem Dielektrikum gefüllt werden. Das Dielektrikum kann Luft aufweisen.
Die Wellenleiter 115, die durch einen Leiter ausgebildet sind, sind so eingerichtet, dass sich Radiowellensignale fortpflanzen bzw. ausbreiten können, und die Radiowellensignale, die sich durch den Wellenleiter 115 ausbreiten, können durch die Abstrahlschlitze 113 in einen freien Raum nach außen abgestrahlt werden.
6 ist eine weitere perspektivische Ansicht, die eine Innenstruktur einer Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Mit Bezug auf 6 können die Trennwände 114, welche die Wellenleiter 115 abteilen, auch durch mehrere Pins realisiert werden, die in bestimmten Abständen angeordnet sind. Ein Abstand zwischen benachbarten Pins kann auf einen kritischen Abstand oder weniger begrenzt sein, so dass ein Verlust der Radiowellensignale, die durch die Wellenleiter 115 treten, unterbunden werden kann. Gemäß einer Ausführungsform können die mehreren Pins in einem Abstand angeordnet sein, der kleiner als 1/10 der Wellenlänge der Radiowellensignale ist.
In der Antenne 100, die in 6 dargestellt ist, können die obere Platte 111 und die untere Platte 112 als PCB-Substrat realisiert sein, und mehrere Metallpins können so in die obere Platte 111 und die untere Platte 112 eingebracht sein, dass die Trennwände 114 realisiert werden. In diesem Fall können Herstellungs- und Gestaltungsschwierigkeiten verringert werden.
Selbst in diesem Fall kann der Hohlraum zwischen der oberen Platte 111 und der unteren Platte 112 mit einem Dielektrikum gefüllt sein, und das Dielektrikum kann Luft enthalten.
7 ist eine Ansicht, die eine Zufuhrstruktur bzw. Einspeisungsstruktur einer Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt, und 8 ist eine Ansicht, welche die Verteilung einer Leistung, die über eine Zufuhreinheit zugeführt wird, darstellt.
Mit Bezug auf 7 kann eine Zufuhreinheit 116 mit einer gegenüberliegenden Seite bezüglich der Abstrahlschlitze 113 verbunden sein, das heißt mit einem Zentrum der Fächerform. Beispielsweise kann die Zufuhreinheit 116 pinförmig realisiert werden, und Radiowellensignale, die von einem externen Transmitter übertragen werden, können über die Zufuhreinheit 116 zur Antenne 100 übertragen werden, und die Radiowellensignale, die von der Antenne 100 empfangen werden, können über die Zufuhreinheit 116 an eine externe Empfangseinheit übertragen werden.
Die Radiowellensignale, die von der Zufuhreinheit 116 zugeführt werden, können sich in sechs Wellenleiter 115a, 115b, 115c, 115d, 115e und 115f aufteilen, und die aufgeteilten Radiowellensignale können sich durch die Wellenleiter 115 fortpflanzen.
Die Radiowellensignale können in einen freien Raum nach außen abgestrahlt werden, über die Abstrahlschlitze 113a, 113b, 113c, 113d, 113e und 113f, die jeweils an den Enden der Wellenleiter ausgebildet sind.
Somit kann bezüglich der Antenne 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Antenne mit niedrigem Profil realisiert werden, und die Herstellung derselben ist einfach, da eine Zufuhrstruktur und eine Abstrahlstruktur in derselben Ebene (xy-Ebene) angeordnet sind und die Zufuhrstruktur nicht separat gestaltet werden muss.
Wenn ferner Radiowellensignale, die von der Zufuhreinheit 116 zugeführt werden, divergieren, kann die Leistung der Radiowellensignale verteilt werden. Im vorliegenden Beispiel kann eine Struktur der Trennwände 114 eine Funktion eines Leistungsverteilers durchführen. Im Folgenden wird die Divergenz der Radiowellensignale im Hinblick auf die Leistungsverteilung mit Bezug auf 8 beschrieben.
Wie es in 8 dargestellt ist, kann die Länge der Trennwände 114, welche die Wellenleiter jeweils ausbilden, so eingestellt werden, dass die Leistung, die von der Zufuhreinheit 116 zugeführt wird, hierarchisch verteilt wird.
Beispielsweise können, wie es in 8 dargestellt ist, die Länge der zweiten Trennwand 114b, die eine Grenze zwischen dem ersten Wellenleiter 115a und dem zweiten Wellenleiter 115b ist, die Länge der vierten Trennwand 114d, die eine Grenze zwischen dem dritten Wellenleiter 115c und dem vierten Wellenleiter 115d ist, und die Länge der sechsten Trennwand 114f, die eine Grenze zwischen dem fünften Wellenleiter 115e und dem sechsten Wellenleiter 115f ist, so realisiert werden, dass diese kürzer als jene der verbleibenden Trennwände sind. Die Länge einer Trennwand kann die Länge von einem Ende einer Trennwand benachbart zur Zufuhreinheit 116 bis zum gegenüberliegenden Ende und die Länge der fächerförmigen Antenne 100 in einer radialen Richtung bedeuten.
Die erste Trennwand 114a und die siebente Trennwand 114g können eine Grenze sein, die eine Außenseite der Antenne 100 ausbilden, und diese können sich somit bis zum hinteren Ende der Zufuhreinheit 116 erstrecken. Die Vorderseite der Zufuhreinheit 116 kann bezüglich einer Richtung vorgesehen sein, in der die Leistung oder Radiowellensignale verteilt werden, und die Rückseite der Zufuhreinheit 116 kann zum Zentrum der fächerförmigen Antenne 100 gerichtet sein.
Die dritte Trennwand 114c und die fünfte Trennwand 114e können so realisiert sein, dass diese länger als die zweite Trennwand 114b, die vierte Trennwand 114d und die sechste Trennwand 114f und kürzer als die erste Trennwand 114a und die siebente Trennwand 114g sind.
Wenn die Antenne 100 eine Struktur aufweist, welche die oben beschriebenen Trennwände umfasst, kann eine Leistung P₁, die von der Zufuhreinheit 116 zugeführt wird, in einen Raum zwischen der ersten Trennwand 114a und der dritten Trennwand 114c, einen Raum zwischen der dritten Trennwand 114c und der fünften Trennwand 114e und einem Raum zwischen der fünften Trennwand 114e und der siebenten Trennwand 114g verteilt werden. In diesem Fall wird die verteilte Leistung entsprechend als P₁₂, P₃₄ und P₅₆ bezeichnet.
Ein Winkel θ₁₂, der von der ersten Trennwand 114a und der dritten Trennwand 114c ausgebildet wird, ein Winkel θ₃₄, der von der dritten Trennwand 114c und der fünften Trennwand 114e ausgebildet wird, und ein Winkel θ₅₆, der von der fünften Trennwand 114e und der siebenten Trennwand 114g ausgebildet wird, können gleich groß vorgesehen sein, so dass die verteilte Leistung P₁₂, P₃₄ und P₅₆ dieselbe Stärke aufweisen.
Das heißt, es kann gelten: θ₁₂ = θ₃₄ = θ₅₆, so dass P₁₂ = P₃₄ = P₅₆. Da ferner die zugeführte Leistung P₁ in drei Leistungswerte aufgeteilt wurde, welche dieselbe Stärke aufweisen, kann die Beziehung P₁ = 3 P₁₂ = 3 P₃₄ = 3P₅₆ realisiert werden.
Die Leistung P₁₂, die in einen Raum zwischen der ersten Trennwand 114a und der dritten Trennwand 114c verteilt wird, kann in einen Raum zwischen der ersten Trennwand 114a und der zweiten Trennwand 114b und einen Raum zwischen der zweiten Trennwand 114b und der dritten Trennwand 114c weiterverteilt werden. Das heißt, die Leistung P₁₂ kann in den ersten Wellenleiter 115a und den zweiten Wellenleiter 115b verteilt werden. In einem solchen Fall wird die verteilte Leistung entsprechend als P₁ und P₂ bezeichnet.
Die Leistung P₃₄, die in einen Raum zwischen der dritten Trennwand 114c und der fünften Trennwand 114e verteilt wird, kann in einen Raum zwischen der dritten Trennwand 114c und der vierten Trennwand 114d und einen Raum zwischen der vierten Trennwand 114d und der fünften Trennwand 114e weiterverteilt werden. Das heißt, die Leistung P₃₄ kann in den dritten Wellenleiter 115c und den vierten Wellenleiter 115d verteilt werden. In einem solchen Fall wird die verteilte Leistung entsprechend als P₃ und P₄ bezeichnet.
Die Leistung P₅₆, die in einen Raum zwischen der fünften Trennwand 114e und der siebenten Trennwand 114g verteilt wird, kann in einen Raum zwischen der fünften Trennwand 114e und der sechsten Trennwand 114f und einen Raum zwischen der sechsten Trennwand 114f und der siebenten Trennwand 114g weiterverteilt werden. Das heißt, die Leistung P₅₆ kann in den fünften Wellenleiter 115e und den sechsten Wellenleiter 115f verteilt werden. In einem solchen Fall wird die verteilte Leistung entsprechend als P₅ und P₆ bezeichnet.
Gleichermaßen können ein Winkel θ₁, der von der ersten Trennwand 114a und der zweiten Trennwand 114b ausgebildet wird, ein Winkel θ₂, der von der zweiten Trennwand 114b und der dritten Trennwand 114c ausgebildet wird, ein Winkel θ₃, der von der dritten Trennwand 114c und der vierten Trennwand 114d ausgebildet wird, ein Winkel θ₄, der von der vierten Trennwand 114d und der fünften Trennwand 114e ausgebildet wird, ein Winkel θ₅, der von der fünften Trennwand 114e und der sechsten Trennwand 114f ausgebildet wird, und ein Winkel θ₆, der von der sechsten Trennwand 114f und der siebenten Trennwand 114g ausgebildet wird, gleich groß vorgesehen sein, so dass die Stärke der Leistung, die in jeden Wellenleiter verteilt wird, gleich sein kann. Das heißt, θ₁₂ = 2 θ₁ = 2θ₂ und θ₃₄ = 2θ₃ = 2θ₄ und θ₅₆ = 2 θ₅ = 2θ₆.
Somit kann die Beziehung P₁ = 3 P₁₂ = 3 P₃₄ = 3 P₅₆ = 6 P₁ = 6 P₂ = 6 P₃ = 6 P₄ = 6P₅ = 6P₆ realisiert werden. Das heißt, Leistungen derselben Stärke können jeweils in die Wellenleiter eingebracht werden, und Radiowellensignale, welche dieselbe Phase und dieselbe Amplitude aufweisen, können sich ausbreiten und durch die Abstrahlschlitze abgestrahlt werden.
Wie im vorliegenden Beispiel ist es möglich, dass, wenn ein Mittelpunktswinkel der Richtantenne 100 90 Grad beträgt, gilt: θ₁₂ = θ₃₄ = θ₅₆ = 30 Grad und θ₁ = θ₂ = θ₃ = θ₄ = θ₅ = θ₆ = 15 Grad.
Die Verteilung der Leistung unter Verwendung der oben beschriebenen Trennwandstruktur ist lediglich ein Beispiel, das für die Antenne 100 angewendet werden kann, und es ist ersichtlich, dass verschiedene modifizierte Beispiele möglich sind, etwa indem das Niveau der Leistungsverteilung weiter unterteilt werden kann oder die Leistung in sechs Richtungen auf einmal verteilt werden kann oder die Anzahl der Wellenleiter kleiner oder größer als 6 sein kann.
9 und 10 sind Ansichten, die eine Zufuhrstruktur, die ferner Induktionsstäbe aufweist, darstellen.
Mit Bezug auf die 9 und 10 können ferner Induktionsstäbe 117 in der Antenne 100 enthalten sein, um die Eigenschaften bezüglich eines Rückwärtsverlusts bzw. Reflexionsverlusts zu verbessern. Die Induktionsstäbe 117 können als Metallpins realisiert werden.
Wenn eine Leistungsverteilung durchgeführt wird, wie in dem oben beschriebenen Beispiel, können zunächst drei Induktionsstäbe 117a, 117b und 117c an einer Position in der Nähe der Zufuhreinheit 116 angeordnet sein, hinter denen sechs Induktionsstäbe 117d, 117e, 117f, 117g, 117h und 117i, die jeweils einem Wellenleiter entsprechen, angeordnet sein können.
Im Detail können die Induktionsstäbe 117a, 117b und 117c entsprechend in einem Raum zwischen der ersten Trennwand 114a und der dritten Trennwand 114c, einem Raum zwischen der dritten Trennwand 114c und der fünften Trennwand 114e und einem Raum zwischen der fünften Trennwand 114e und der siebenten Trennwand 114g angeordnet sein.
Die Induktionsstäbe 117d, 117e, 114f, 117g, 117h und 117i können entsprechend in einem Raum zwischen der ersten Trennwand 114a und der zweiten Trennwand 114b, einem Raum zwischen der zweiten Trennwand 114b und der dritten Trennwand 114c, einem Raum zwischen der dritten Trennwand 114c und der vierten Trennwand 114d, einem Raum zwischen der vierten Trennwand 114d und der fünften Trennwand 114e, einem Raum zwischen der fünften Trennwand 114e und der sechsten Trennwand 114f und einem Raum zwischen der sechsten Trennwand 114f und der siebenten Trennwand 114g angeordnet sein.
Wie es oben beschrieben ist, können die Induktionsstäbe so angeordnet sein, dass die Eigenschaft bezüglich des Reflexionsverlusts der Radiowellensignale, die in jeden Raum verteilt werden, um etwa 20% verbessert werden kann.
Die Induktionsstäbe 117 können mit der oberen Platte 111 und der unteren Platte 112 verbunden sein, und es kann eine Differenz der Induktionskapazitäten aufgrund der Durchmesser der Induktionsstäbe 117 auftreten. Somit können die Durchmesser der Induktionsstäbe 117 unter Berücksichtigung einer Reflexionsverlustquantität bestimmt werden.
Ferner kann ein Abstand zwischen den Induktionsstäben 117 und der Zufuhreinheit 116 gemäß einer mittleren Frequenz der Radiowellensignale bestimmt werden.
Da ferner auch die Höhe der Zufuhreinheit 116 die Reflexionsverlustquantität beeinflusst, kann die Antenne 100 so gestaltet sein, dass diese eine Höhe aufweist, bei der die Reflexionsverlustquantität minimiert wird. In diesem Fall kann die Höhe der Zufuhreinheit 116, bei der die Menge des Reflexionsverlusts minimiert ist, durch Simulation, experimentell oder durch eine Berechnung bestimmt werden.
Wenn ferner Induktionsstäbe 117 angeordnet sind, kann eine kapazitive Komponente zwischen der oberen Platte 111 und der unteren Platte 112 verringert werden, so dass eine Änderung der Impedanz auftritt. Somit kann die Höhe der Zufuhreinheit 116 geeignet eingestellt werden, in Abhängigkeit der Anordnung der Induktionsstäbe 117.
11 ist eine graphische Darstellung, die einen Reflexionsverlust der Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 12 ist eine Ansicht, die ein Abstrahlmuster der Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Das Beispiel der 11 zeigt das Resultat, das unter Verwendung einer Antenne 100, designt für ein Band von 60 GHz, gemessen wurde.
Sende-/Empfangscharakteristika der Radiowellensignale, die Radiofrequenz-(RF)-Signale sind, können durch S-Parameter gekennzeichnet werden. Die S-Parameter können durch ein Verhältnis der Ausgabespannung zur Eingabespannung in einer Frequenzverteilung definiert werden und können durch eine dB-Skala gekennzeichnet werden. Da lediglich Eingabeöffnungen in der Antenne vorhanden sind, können S11-Parameter verwendet werden, welche Werte kennzeichnen, an denen bzw. mit denen Spannungen reflektiert werden. Die S11-Parameter werden auch als Reflexionskoeffizienten bezeichnet.
Wenn die S11-Parameter in einem bestimmten Frequenzband rasch fallen, kann die Reflexion einer Eingabespannung in einem entsprechenden Frequenzband minimiert werden. Es tritt, in anderen Worten, ein Resonanzphänomen in dem entsprechenden Frequenzband auf, so dass der Empfang oder die Abstrahlung von Signalen optimiert wird. Ferner bedeutet ein rasches Fallen der S11-Parameter, dass die Reflexionscharakteristika der Signale exzellent sind, und eine große Breite der rasch fallenden Kurve bedeutet, dass die Antenne 100 eine Breitbandcharakteristik zeigt.
Somit zeigt die Antenne 100, die bei der Parametermessung der 11 verwendet wurde, exzellente Reflexionscharakteristika von –20 dB oder mehr im Band von ungefähr 60 GHz. Ferner zeigt die Antenne 100 Breitbandcharakteristika von 5 GHz oder mehr, basierend auf –10 dB.
Der Reflexionsverlust der Antenne 100 kann frei bestimmt werden, durch Einstellen des Mittelpunktswinkels, der Fächerform und der Anzahl der Abstrahlschlitze.
Das Beispiel der 12 zeigt ein Abstrahlmuster für den Fall, dass der Mittelpunktswinkel der Fächerform der Antenne 100 auf 90 Grad festgelegt ist.
Mit Bezug auf 12 ist eine Nebenkeule des Abstrahlmusters der Antenne 100 sehr klein. Der Grund liegt darin, dass den mehreren Wellenleitern 115, welche die Antenne 100 aufbauen, Signale zugeführt wurden, welche dieselbe Amplitude und dieselbe Phase aufweisen.
Ferner ist die Hauptkeule des Abstrahlmusters der Antenne 100 in einer Richtung gezeigt, in der die Abstrahlschlitze der Antenneneinrichtung ausgebildet sind. Somit kann eine ausgezeichnete Richtwirkung der Antenne 100 gewährleistet werden, und der Peakzuwachs beträgt etwa 12 dBi, was auch exzellent ist.
Ferner kann die Halbwertsbreite (HPBW) ungefähr 30 Grad betragen. Allerdings kann die Antenne 100 so realisiert werden, dass diese eine gewünschte Abmessung aufweist, durch Einstellen des Mittelpunktswinkels der Fächerform oder der Anzahl der Abstrahlschlitze.
Die 13 bis 15 sind Ansichten von Beispielen, in denen die Antenne gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann.
Die Antenne 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann fächerförmig sein, und sowohl eine Zufuhrstruktur als auch eine Abstrahlstruktur können in derselben Ebene angeordnet sein. Somit kann eine Änderung des Designs der Antenne 100 auf einfache Weise durchgeführt werden. Somit kann ein Antennenmodul, das verschiedene Formen aufweist, unter Verwendung der Antenne 100 realisiert werden.
Mit Bezug auf 13 können mehrere Antennen 100-1, 100-2, 100-3 und 100-4 in derselben Ebene (xy-Ebene) angeordnet werden, wobei Zentren der Fächerformen der Antennen so übereinstimmen können, dass die Gesamtform der Antenne in der xy-Ebene einen Kreis ausbilden kann.
Wenn beispielsweise der Mittelpunktswinkel der Fächerform einer einzelnen Antenne 90 Grad beträgt und vier einzelne Antennen 100-1, 100-2, 100-3 und 100-4 kreisförmig angeordnet sind, kann ein Antennenmodul 100, das mehrere Antennen 100-1, 100-2, 100-3 und 100-4 aufweist, mit der Charakteristik einer Rundstrahlantenne ausgebildet werden.
Wenn ein Schalter installiert ist, um Leistung jeder Antenne unabhängig zuführen zu können, kann die Leistung einer Antenne selektiv zugeführt, entsprechend einer Richtung, in der eine Kommunikation durchzuführen ist, so dass gewünschte gerichtete Strahlmuster ausgebildet werden können.
Alternativ kann, wie im Beispiel der 14, ein Antennenmodul 2 realisiert werden, das eine zylindrische Form aufweist, in der mehrere Antennen 100-1, 100-2, 100-3, 100-4, 100-5 und 100-6 in einer Richtung der y-Achse gestapelt sind.
Die mehreren Antennen 100-1, 100-2, 100-3, 100-4, 100-5 und 100-6 sind nicht entlang einer Linie einer Richtung der z-Achse gestapelt, sondern sie sind um einen bestimmten Winkel verschoben und gestapelt. Jede Antenne ist so um einen bestimmten Winkel verschoben, dass eine Abstrahlrichtung des Antennenmoduls 2 oder eine Richtung von Strahlmustern auf verschiedene Weise eingestellt werden kann.
Wenn beispielsweise eine erste Antenne 100-1, eine zweite Antenne 100-2, eine dritte Antenne 100-3, eine vierte Antenne 100-4, eine fünften Antenne 100-5 und eine sechste Antenne 100-6 von unten sequentiell gestapelt werden, kann die zweite Antenne 100-2 um 30 Grad in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn bezüglich der ersten Antenne 100-1 verschoben werden, um ein Zentrum C des Antennenmoduls 2 in einer xy-Ebene, und es kann die dritte Antenne 100-3 um 30 Grad in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn bezüglich der zweiten Antenne 100-2 verschoben werden, und kann die vierte Antenne 100-4 um 30 Grad in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn bezüglich der dritten Antenne 100-3 verschoben werden, und kann die fünfte Antenne 100-5 um 30 Grad in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn bezüglich der vierten Antenne 100-4 verschoben werden, und kann die sechste Antenne 100-6 um 30 Grad in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn bezüglich der fünften Antenne 100-5 verschoben werden.
Wenn jede der Antennen 100-1, 100-2, 100-3, 100-4, 100-5 und 100-6 einen Abstrahlbereich von 90 Grad aufweist und die Leistung unabhängig zu den Antennen 100-1, 100-2, 100-3, 100-4, 100-5 und 100-6 zugeführt werden kann, kann das Antennenmodul 2 einen Bereich von ungefähr 240 Grad abdecken und es kann Radiowellensignale in einer gewünschten Richtung innerhalb des 240-Grad-Bereichs selektiv abstrahlen. Ferner kann die Abdeckung des Antennenmoduls 2 durch Ändern des Designs des Abstrahlbereichs einer einzelnen Antenne, eines Verschiebungswinkels zwischen einzelnen Antennen und der Anzahl der Antennen auf verschiedene Weise eingestellt werden.
Wenn ferner wie in den Beispielen der 13 und 14 mehrere Antennen angeordnet oder gestapelt werden können, um ein Antennenmodul 1 oder 2 aufzubauen, kann der Abstrahlwinkel jeder Antenne, das heißt der Mittelpunktswinkel der Fächerform, oder die Anzahl der Abstrahlschlitze so realisiert werden, dass diese gleich oder unterschiedlich sind.
Ferner kann eine einzelne Antenne 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in einer Kommunikationseinrichtung eingebaut werden. Alternativ kann, wie es oben beschrieben ist, auch das Antennenmodul 1 oder 2, das auf eine Weise aufgebaut ist, dass mehrere Antennen 100 angeordnet oder gestapelt sind, in einer Kommunikationseinrichtung eingebaut werden.
Im obigen Fall können, wie im Beispiel der 15, Antennen 100-1 und 100-2 in einer Mobileinrichtung 3, wie etwa einem Smartphone, eingebaut werden. Die Antennen 100-1 und 100-2 können aufgrund der Fächerform einfach an einem Außenabschnitt der Mobileinrichtung 3 installiert werden.
Ein Antennenmodul, das die Antenne 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung oder mehrere Antennen aufweist, kann in einem Fahrzeug eingebaut sein und eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen oder eine Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einer weiteren Kommunikationseinrichtung oder einem Server ermöglichen. Im Folgenden wird eine Ausführungsform des Fahrzeugs, das die Antenne 100 aufweist, beschrieben.
Die 16 und 17 sind Ansichten, die ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung von außen darstellen.
Mit Bezug auf die 16 und 17 weist ein Fahrzeug 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf: Räder 201F und 201R auf, welche dem Fahrzeug 200 ermöglichen, sich zu bewegen, einen Körper 202, der eine Außenseite des Fahrzeugs 200 ausbildet, eine Antriebseinrichtung (nicht gezeigt), welche die Räder 201F und 201R in Drehung versetzt, Türen 203, die einen Innenraum des Fahrzeugs 200 vom Außenbereich trennen, eine Frontscheibe 204, die für einen Fahrer im Innenraum des Fahrzeugs 200 ein Sichtfeld in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs 200 bereitstellt, und Seitenspiegel 205L und 205R, die für den Fahrer ein Sichtfeld in der Richtung nach hinten bezüglich des Fahrzeugs 200 bereitstellen.
Die Räder 201F und 201R umfassen ein Vorderrad 201F, das vorn am Fahrzeug 200 angeordnet ist, und ein Hinterrad 201R, das hinten am Fahrzeug 200 angeordnet ist. Die Antriebseinrichtung, die unter einer Motorhaube 207 vorgesehen ist, stellt eine Drehkraft für das bzw. die Vorderräder 201F oder das bzw. die Hinterräder 201R bereit, so dass das Fahrzeug 200 sich in der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bewegen kann.
Es kann ein Motor, der eine Drehkraft durch Verbrennen eines fossilen Kraftstoffs erzeugt, oder ein Motor, der eine Drehkraft durch Leistung erzeugt, die von einer elektrischen Einrichtung zugeführt wird (nicht gezeigt), als Antriebseinrichtung angewendet werden.
Die Türen 203 sind schwenkbar an der linken und rechten Seite des Fahrzeugs 202 angeordnet, ermöglichen dem Fahrer, den Innenraum des Fahrzeugs 200 zu betreten, wenn eine Tür 203 offen ist, und schirmen den Innenraum des Fahrzeugs 200 von der äußeren Umgebung ab, wenn die Türen 203 geschlossen sind.
Die Frontscheibe 204 ist vorn am Körper 202 angeordnet, ermöglicht dem Fahrer im Fahrzeug, visuelle Informationen bezüglich des Vorderbereichs des Fahrzeugs 200 zu erhalten und wird auch als Windschutzscheibe bezeichnet.
Ferner umfassen die Seitenspiegel 205L und 205R einen linken Seitenspiegel 205L, der an der linken Seite des Körpers 202 angeordnet ist, und einen rechten Seitenspiegel 205R, der an der rechten Seite des Körpers 202 angeordnet ist, und sie erlauben dem Fahrer im Fahrzeug 200, Informationen bezüglich den Seiten und dem Bereich hinter dem Körper 202 zu erhalten.
Die Antenne 100 kann außen am Fahrzeug 200 installiert sein. Da die Antenne 100 sehr klein und mit einem flachen Profil realisiert werden kann, wie im Beispiel der 16, kann die Antenne 100 oben auf einem Dach oder der Motorhaube 207 installiert werden, und wie im Beispiel der 17 kann die Antenne 100 als ein Körper zusammen mit einer Dachantenne (shark antenna), installiert an einer oberen Seite der Heckscheibe 206, realisiert werden. Wenn beispielsweise die Antenne 100 basierend auf einem 60-Hz-Band gestaltet ist, gemäß der oben beschriebenen Struktur der 4, kann die Antenne 100 mit einer Höhe von 1,0 mm realisiert werden, und ein Radius der Fächerform kann 6 mm betragen.
Ferner können auch zwei oder mehr Antennen 100 in dem Fahrzeug 200 installiert sein. Beispielsweise kann eine Antenne 100, welche den Vorderbereich abdeckt, auf der Motorhaube 207 installiert sein, und eine Antenne 100, welche den rückwärtigen Bereich abdeckt, kann an einem Kofferraum 208 oder in der Dachantenne installiert sein.
Die Position der Antenne 100 oder die Anzahl der Antennen 100 ist nicht beschränkt, und eine geeignete Position der Antenne 100 und Anzahl der Antennen 100 können unter Berücksichtigung der Verwendung der Antenne 100, des Designs des Fahrzeugs 200 und linearen Fortpflanzungscharakteristika bestimmt werden.
Ferner kann eine einzelne Antenne 100 in dem Fahrzeug 200 installiert sein, oder es kann auch das Antennenmodul 1 oder 2, in dem mehrere Antennen 100 angeordnet oder gestapelt sind, in dem Fahrzeug 200 installiert sein. Im letzteren Fall kann ein Schalter, mit dem die Leistung jeder Antenne unabhängig und selektiv zugeführt werden kann, in dem Antennenmodul 1 oder 2 vorgesehen sein.
18 ist ein Steuerblockdiagramm des Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Steuerblockdiagramm der 18 stellt einen Aufbau dar, der die Kommunikation eines Fahrzeugs betrifft, wobei Konfigurationen, die andere Funktionen bzw. Abläufe betreffen, wie etwa das Fahren des Fahrzeugs und Innenraumsteuerungen, weggelassen sind. Somit weist der Umstand, dass Elemente im Steuerblockdiagramm der 18 nicht gezeigt sind, nicht darauf hin, dass diese Elemente als Elemente des Fahrzeugs 200 ausgeschlossen sind.
Mit Bezug auf 18 kann das Fahrzeug 200 aufweisen: eine interne Kommunikationseinheit 210, die über ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk im Fahrzeug 200 mit verschiedenen elektronischen Einrichtungen im Fahrzeug 200 kommuniziert, eine Drahtloskommunikationseinheit 230, die mit einer Terminaleinrichtung außerhalb des Fahrzeugs 200 kommuniziert, eine Basisstation, einen Server oder ein weiteres Fahrzeug, und eine Steuereinheit 220, welche die interne Kommunikationseinheit 210 und die Drahtloskommunikationseinheit 230 steuert.
Die interne Kommunikationseinheit 210 kann eine interne Kommunikationsschnittstelle 211, die mit dem Fahrzeugkommunikationsnetzwerk verbunden ist, und ein internes Signalumwandlungsmodul 212 aufweisen, das Signale moduliert/demoduliert.
Die interne Kommunikationsschnittstelle 211 kann Kommunikationssignale empfangen, die von verschiedenen elektronischen Einrichtungen im Fahrzeug 200 über das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk übertragen werden, und kann Kommunikationssignale an verschiedene elektronische Einrichtungen im Fahrzeug 200 über das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk senden. Hierbei bedeuten Kommunikationssignale solche Signale, die über das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk gesendet/empfangen werden.
Die interne Kommunikationsschnittstelle 211 kann Kommunikationsanschlüsse und einen Transceiver aufweisen, der Signale sendet/empfängt.
Das interne Signalumwandlungsmodul 212 kann die Kommunikationssignale, die über die interne Kommunikationsschnittstelle 211 empfangen werden, in Steuersignale demodulieren und kann die Steuersignale, die von der Steuereinheit 220 ausgegeben werden, in analoge Kommunikationssignale demodulieren, die über die interne Kommunikationsschnittstelle 211 zu übertragen sind.
Das interne Signalumwandlungsmodul 212 kann die Steuersignale, die von der Steuereinheit 220 ausgegeben werden, in Kommunikationssignale umwandeln bzw. modulieren, basierend auf einem Kommunikationsprotokoll eines Fahrzeugnetzwerks, und es kann die Kommunikationssignale basierend auf dem Kommunikationsprotokoll des Fahrzeugnetzwerks in Steuersignale demodulieren, die von der Steuereinheit 220 erkannt werden können.
Das interne Signalumwandlungsmodul 212 kann einen Speicher zum Speichern eines Programms und von Daten zur Durchführung der Modulation/Demodulation der Kommunikationssignale und einen Prozessor zum Durchführen der Modulation/Demodulation der Kommunikationssignale gemäß dem Programm und den Daten, die in dem Speicher gespeichert sind, aufweisen.
Die Steuereinheit 220 steuert Abläufe des internen Signalumwandlungsmoduls 212 und der Kommunikationsschnittstelle 211. Wenn beispielsweise Kommunikationssignale empfangen werden, kann die Steuereinheit 220 bestimmen, ob eine Kommunikationsschnittstelle durch eine andere elektronische Einrichtung belegt ist, über die Kommunikationsschnittstelle 211, und wenn das Kommunikationsnetzwerk leer ist, kann die Steuereinheit 220 die interne Kommunikationsschnittstelle 311 und das internen Signalumwandlungsmodul 212 so steuern, dass die Kommunikationssignale übertragen werden. Wenn ferner die Kommunikationssignale empfangen werden, kann die Steuereinheit 220 die interne Kommunikationsschnittstelle 211 und das interne Signalumwandlungsmodul 212 so steuern, dass die Kommunikationssignale, die über die Kommunikationsschnittstelle 211 empfangen werden, demodulieren werden.
Die Steuereinheit 220 kann einen Speicher zum Speichern eines Programms und von Daten zur Steuerung des internen Signalumwandlungsmoduls 212 und der Kommunikationsschnittstelle 211 und einen Prozessor zum Erzeugen von Steuersignalen durch Ausführen des Programms, das in dem Speicher gespeichert ist, und Verarbeiten der Daten aufweisen.
Ferner kann die Steuereinheit 220 auch in einer elektronischen Steuereinheit (ECU) zum Durchführen einer allgemeinen Steuerung des Fahrzeugs 200 enthalten sein, oder sie kann separat von der ECU angeordnet sein. Ferner kann die Steuereinheit 220 den Prozessor, der in der internen Kommunikationseinheit 210 enthalten ist, oder die Drahtloskommunikationseinheit 230 gemeinsam nutzen bzw. teilen.
Die Drahtloskommunikationseinheit 330 kann einen Transceiver 331, der Signale moduliert/demoduliert, und eine Antenne 100 aufweisen, die Radiowellensignale nach außen abstrahlt und/oder Radiowellensignale von außen empfängt.
Der Transceiver 231 kann einen Receiver, der die Radiowellensignale, die von der Antenne 100 empfangen werden, demoduliert, und einen Transmitter aufweisen, der die Steuersignale, die von der Steuereinheit 220 ausgegeben werden, in Radiowellensignale zur Übertragung nach außen umwandelt.
Die Radiowellensignale können Signale mittels einer Hochfrequenzträgerwelle (beispielsweise ungefähr ein Band von 28 GHz im Fall eines 5G-Kommunikationsverfahrens) senden. Zu diesem Zweck kann der Transceiver 231 die Hochfrequenzträgerwelle gemäß den Steuersignalen, die von der Steuereinheit 220 ausgegeben werden, modulieren, um Übertragungssignale zu erzeugen, und er kann die Signale, die von der Antenne 100 empfangen werden, demodulieren, um Empfangssignale wiederherzustellen.
Beispielsweise kann der Transceiver 231 einen Encoder (ENC), einen Modulator (MOD), einen Mehrfacheingabe-Mehrfachausgabe-Encoder (MIMO), einen Vorkodierer, eine Einrichtung zur inversen schnellen Fourier-Transformation (IFFT), einen Parallel/Seriell-Wandler (P/S), einen "Cyclic-Prefix-Inserter" (CP), einen Digital/Analog-Wandler (DAC) und einen Frequenzwandler aufweisen, um Übertragungssignale zu erzeugen.
L-Steuersignale können über den ENC und den MOD in den MIMO-Encoder eingegeben werden. M-Ströme, die von dem MIMO-Encoder ausgegeben werden, werden von dem Vorkodierer vorkodiert und in N-vorkodierte Signale umgewandelt. Die vorkodierten Signale werden als analoge Signale über die IFFT, den P/S, den CP-Inserter und den DAC ausgegeben. Die analogen Signale, die von dem DAC ausgegeben werden, werden in ein RF-Band umgewandelt, unter Verwendung des Frequenzwandlers, und werden den Antenne 100 zugeführt.
Der Transceiver 231 kann einen Speicher zum Speichern eines Programms und von Daten zum Durchführen einer Modulation/Demodulation von Kommunikationssignalen und einen Prozessor zum Durchführen einer Modulation/Demodulation der Kommunikationssignale gemäß dem Programm und den im Speicher gespeicherten Daten aufweisen.
Allerdings ist der oben beschriebene Aufbau des Transceivers 231 lediglich beispielhaft, und es kann auch ein Transceiver 231 realisiert werden, der einen anderen als den beispielhaften Aufbau aufweist.
Das Fahrzeug 200 kann über die Antenne 100 mit einem externen Server oder einem Steuerzentrum kommunizieren, und es kann Echtzeitverkehrsinformationen, Unfallinformationen und Informationen betreffend einen Status des Fahrzeugs senden und empfangen. Ferner kann das Fahrzeug 200 Sensorinformationen senden und empfangen, die von einem Sensor gemessen werden, der in einem anderen Fahrzeug angeordnet ist, über eine Kommunikation mit einem anderen Fahrzeug, es kann adaptiv mit Fahrbahnsituationen zurechtkommen oder kann Informationen sammeln, die einen Unfall betreffen, wenn ein Unfall aufgetreten ist. Hierbei kann der Sensor, der in dem Fahrzeug 200 angeordnet ist, einen oder mehrere der Sensoren aufweisen, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die einen Bildsensor, einen Beschleunigungssensor, einen Kollisionssensor, einen Gyrosensor, einen Annäherungssensor, einen Lenkwinkelsensor und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor umfasst.
Wenn mehrere Antennen 100 in dem Fahrzeug 200 angeordnet sind und die Leistung jeder Antenne 100 selektiv zugeführt werden kann, kann die Steuereinheit 220 eine Kommunikationsobjektrichtung bestimmen und Leistung der Antenne 100 entsprechend der bestimmten Richtung selektiv zuführen.
Wenngleich oben Ausführungsformen und Zeichnungen beschrieben wurden, kann der Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen bezüglich der obigen Beschreibung vornehmen.
Beispielsweise kann ein geeignetes Resultat weiterhin erzielt werden, selbst wenn die beschriebenen Techniken anders als die beschriebenen Verfahren ausgeführt werden und/oder Elemente des beschriebenen Systems, der Struktur, der Einrichtung und des Schaltkreises gemischt oder kombiniert werden in einer Form, die sich von den beschriebenen Verfahren unterscheidet, oder die Elemente durch andere Elemente oder Äquivalente ersetzt oder ausgetauscht werden.
Folglich gehören weitere Realisierungen, weitere Ausführungsformen und Äquivalente der Ansprüche zum Gegenstand der Ansprüche, die weiter unten beschrieben sind.
Bezüglich einer Antenne gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung und einem Fahrzeug, das selbige aufweist, kann eine einfache Struktur bereitgestellt werden, bei der eine Zufuhreinheit und eine Abstrahleinheit in derselben Ebene angeordnet sind, so dass keine Gestaltungsmaßnahmen für eine zusätzliche Zufuhreinheit erforderlich sind.
Ferner kann ein Abstrahlwinkel eingestellt werden, wodurch auf einfache Weise eine Änderung des Designs der Antenne gemäß einer Benutzung der Antenne ermöglicht wird.
Wenngleich einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gezeigt und beschrieben wurden, ist für den Fachmann ersichtlich, dass Änderungen dieser Ausführungsformen durchgeführt werden können, ohne sich von den Prinzipien und dem Gegenstand der Offenbarung zu entfernen, wobei der Gegenstand derselben in den Ansprüchen und deren Äquivalente definiert ist.

Claims

Antenne, die aufweist: eine obere Platte, die fächerförmig ist; eine untere Platte, die eine Form aufweist, die der oberen Platte entspricht; eine Zufuhreinheit, die in einem Zentrum der Fächerform angeordnet ist; wenigstens einen Wellenleiter, der zwischen der oberen Platte und der unteren Platte ausgebildet ist, zur Fortpflanzung von Signalen, die von der Zufuhreinheit zugeführt werden; und wenigstens einen Abstrahlschlitz, der in einem Bogen der Fächerform ausgebildet ist, zum Abstrahlen der Signale nach außen, die sich durch den wenigstens einen Wellenleiter fortpflanzen.
Antenne nach Anspruch 1, bei welcher der wenigstens eine Wellenleiter durch mehrere Trennwände unterteilt ist, die zwischen der oberen Platte und der unteren Platte angeordnet sind.
Antenne nach Anspruch 2, bei der jede der mehreren Trennwände eine Plattenform aufweist.
Antenne nach Anspruch 2, bei der die Trennwände durch mehrere Pins ausgebildet sind, die benachbart in einem kritischen Abstand oder näher angeordnet sind.
Antenne nach Anspruch 4, bei der die mehreren Pins in die obere Platte und die untere Platte eingebracht sind.
Antenne nach einem der vorigen Ansprüche, bei der mehrere Wellenleiter vorgesehen sind und die mehreren Wellenleiter Signale, die von der Zufuhreinheit zugeführt werden, mit derselben Phase und derselben Amplitude verteilen.
Antenne nach Anspruch 6, die ferner mehrere Induktionsstäbe aufweist, die an Einlässen der mehreren Wellenleiter angeordnet sind, in welche die Signale, die von der Zufuhreinheit zugeführt werden, eingegeben werden.
Antenne nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die obere Platte und die untere Platte gedruckte Platinen (PCBs) aufweisen.
Antenne nach einem der vorigen Ansprüche und Anspruch 2, bei der die obere Platte, die untere Platte und die Trennwände wenigstens eines aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe, die Metall umfasst, wie etwa Kupfer, Eisen, Aluminium, Silber, Nickel und/oder Edelstahl.
Antenne nach einem der vorigen Ansprüche und Anspruch 2, bei der jede der mehreren Trennwände denselben Winkel, ausgebildet durch benachbarte Trennwände, aufweist.
Fahrzeug, das aufweist: wenigstens eine Antenne; und einen Transceiver zum Modulieren von Signalen, die der wenigstens einen Antenne zuzuführen sind, und zum Demodulieren von Signalen, die von der wenigstens einen Antenne empfangen werden, wobei die Antenne aufweist: eine obere Platte, die fächerförmig ist; eine untere Platte, die eine Form aufweist, die der oberen Platte entspricht; eine Zufuhreinheit, die in einem Zentrum der Fächerform angeordnet ist; wenigstens einen Wellenleiter, der zwischen der oberen Platte und der unteren Platte und zur Fortpflanzung von Signalen, die von der Zufuhreinheit zugeführt werden, ausgebildet ist; und wenigstens einen Abstrahlschlitz, der in einem Bogen der Fächerform und zum Abstrahlen der Signale nach außen, die sich durch den wenigstens einen Wellenleiter fortpflanzen, ausgebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 11, bei dem der wenigstens eine Wellenleiter durch mehrere Trennwände unterteilt ist, die zwischen der oberen Platte und der unteren Platte angeordnet sind.
Fahrzeug nach Anspruch 12, bei dem jede der mehreren Trennwände eine Plattenform aufweist oder die Trennwände durch mehrere Pins ausgebildet sind, die benachbart in einem kritischen Abstand oder näher angeordnet sind.
Fahrzeug nach Anspruch 13, bei dem die mehreren Pins in die obere Platte und die untere Platte eingebracht sind.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem mehrere Wellenleiter vorgesehen sind und die mehreren Wellenleiter Signale, die von der Zufuhreinheit zugeführt werden, mit derselben Phase und derselben Amplitude verteilen.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem die obere Platte und die untere Platte gedruckte Platinen (PCBs) aufweisen.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 16 und Anspruch 12, bei dem die obere Platte, die untere Platte und die Trennwände wenigstens eines aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe, die Metall umfasst, wie etwa Kupfer, Eisen, Aluminium, Silber, Nickel und/oder Edelstahl.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 17 und Anspruch 12, bei dem jede der mehreren Trennwände denselben Winkel, ausgebildet durch benachbarte Trennwände, aufweist.