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Technisches Gebiet
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Ausführungsbeispiele befassen sich mit einer Antennenanordnung für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug, genauer, aber nicht ausschließend, mit einer Antennenanordnung für ein erstes und ein zweites Antennenmodul.
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Hintergrund
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Fahrzeuge sind häufig mit einer Vielzahl von Antennen für unterschiedliche Dienste ausgestattet. Dabei gibt es eine große Bandbreite von verschiedenen Anwendungen. Beispielsweise werden manche Antennen genutzt, um ein analoges oder digitales Audio-Radioprogramm und zusätzliche Informationen wie Stauwarnungen zu empfangen, andere sorgen für eine Verbindung des Fahrzeugs über ein Mobilfunksystem und wieder andere werden für eine direkte Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation genutzt. Dabei wird die Integration von Antennensystemen in oder auf Fahrzeugen häufig durch ästhetische und entwurfsbezogene Einschränkungen sowie Leistungsanforderungen bestimmt.
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US 2003/227419 A1 mit dem Titel „Dual-band VHF-UHF antenna system“ offenbart ein Antennensystem, das dazu ausgelegt ist, Signale in einem ersten niedrigeren Frequenzbe-reich und Signale in einem zweiten höheren Frequenzbereich zu empfangen oder auszustrah-len. Dabei wird eine Antenne mit einem oberen Strahlungselement und mit einem unteren Strahlungselement verwendet, wobei das untere Strahlungselement durch ein Koaxialkabel gebildet wird. Zudem ist Stand der Technik beschrieben, in dem zwei vollständig separate Antennen über einen Duplexer mit einer Sende-Empfängereinrichtung verbunden werden.
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Zusammenfassung
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Zumindest manche Ausführungsbeispiele schaffen eine Antennenanordnung für ein erstes und ein zweites Antennenmodul, über die ein Kommunikationsmodul kommuniziert. Das erste Antennenmodul ist angepasst zur Kommunikation in einem höheren Frequenzband, und das zweite Antennenmodul ist angepasst zur Kommunikation in einem niedrigeren Frequenzband. Das zweite Antennenmodul kann dabei beispielsweise (entfernt) über eine kabelgebundene Verbindung angebunden werden, etwa in Integrationsräumen, die durch die erhöhte Dämpfung in höheren Frequenzbereichen für das erste Antennenmodul nicht zur Verfügung stehen. Dadurch können andere, sonst nicht für Antennen nutzbare Integrationsräume für das zweite Antennenmodul genutzt werden. Dabei kann das zweite Antennenmodul beispielsweise über ein Koaxialkabel an das Antennenmodul gekoppelt sein; das erste Antennenmodul kann direkt mit dem Kommunikationsmodul gekoppelt sein.
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Ausführungsbeispiele schaffen eine Antennenanordnung für ein Fahrzeug. Die Antennenanordnung umfasst ein erstes Antennenmodul, angepasst zur Kommunikation in einem ersten höheren Frequenzbereich. Die Antennenanordnung umfasst ferner ein zweites Antennenmodul, angepasst zur Kommunikation in einem zweiten niedrigeren Frequenzbereich. Die Antennenanordnung umfasst ferner ein Kommunikationsmodul, ausgebildet zur Kommunikation über das erste Antennenmodul und über das zweite Antennenmodul. Das zweite Antennenmodul ist über eine kabelgebundene Verbindung mit dem Kommunikationsmodul verbunden. Durch die kabelgebundene Verbindung kann das Kommunikationsmodul weiter von dem zweiten Antennenmodul für den niedrigeren Frequenzbereich entfernt angeordnet sein, was weitere Integrationsmöglichkeiten des Antennenmoduls ermöglicht, mit einer möglicherweise geringeren Dämpfung im zweiten niedrigeren Frequenzband.
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Beispielsweise kann das zweite Antennenmodul über zumindest eine Hochfrequenz-Leitung (HF-Leitung) mit dem Kommunikationsmodul verbunden sein. Die Hochfrequenz-Leitung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, Sende/Empfangssignale des zweiten Antennenmoduls in einem Übertragungsfrequenzband der Sende/Empfangssignale zwischen dem Kommunikationsmodul und dem zweiten Antennenmodul zu übertragen. Die HF-Leitung kann die Übertragung der Antennensignale über längere Distanzen ermöglichen. Beispielsweise kann die Hochfrequenz-Leitung zumindest ein Element der Gruppe von Koaxialkabel, Mikrostreifenleitung und Hohlleiter umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Hochfrequenz-Leitung zumindest einen Lichtwellenleiter mit Opto-Elektrischen Wandlern umfassen.
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Durch eine optische Übertragung des Signals kann beispielsweise eine geringere Dämpfung erreicht, und somit längere Distanzen ermöglicht werden.
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Beispielsweise kann ein Signal, das über das zweite Antennenmodul gesendet oder empfangen wird, in dem zweiten niedrigeren Frequenzbereich zwischen dem zweiten Antennenmodul und dem Kommunikationsmodul übertragen werden. Damit kann beispielsweise eine aufwändige Wandler-/Mischerelektronik in dem oder in der Nähe des zweiten Kommunikationsmoduls vermieden werden.
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Beispielsweise kann die kabelgebundene Verbindung zwischen dem zweiten Antennenmodul und dem Kommunikationsmodul eine Länge von mehr als einer viertel Wellenlänge einer Trägerfrequenz im zweiten niedrigeren Frequenzbereich aufweisen. Über längere Distanzen werden die Signale bei im zweiten niedrigeren Frequenzbereich weniger gedämpft als Signale im ersten höheren Frequenzbereich, so dass größere Distanzen und weitere Integrationsräume ermöglicht werden.
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Beispielsweise kann eine räumliche Distanz zwischen dem Kommunikationsmodul und dem zweiten Antennenmodul größer als 30 cm sein. Über die kabelgebundene Verbindung kann diese Distanz beispielsweise überbrückt werden.
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Beispielsweise kann eine räumliche Distanz zwischen dem ersten Antennenmodul und dem Kommunikationsmodul kleiner als 100cm sein. Beispielsweise kann das erste Antennenmodul auf der gleichen Platine oder Schnittstellenplattform wie das Kommunikationsmodul angeordnet sein. Durch die geringere Distanz kann eine Dämpfung der Signale bei der Übertragung zwischen dem Kommunikationsmodul und dem ersten Antennenmodul beispielsweise reduziert werden.
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Beispielsweise kann der zweite niedrigere Frequenzbereich unterhalb von 1 GHz liegen. Der zweite niedrigere Frequenzbereich kann oberhalb von 200 MHz liegen. Damit können beispielsweise Kommunikationsanwendungen im 400-960 MHz-Frequenzbereich unterstützt werden. Beispielsweise können in dem zweiten niedrigeren Frequenzbereich Kommunikationsanwendungen in einem Frequenzband um 850 MHz unterstützt werden, beispielsweise für GSM-850 (Global System for Mobile Communications, Weltweites System für Mobilkommunikation) in Amerika oder GSM-900 oder LTE Band 20 (Long Term Evolution) um 800 MHz in Europa. Der erste höhere Frequenzbereich kann oberhalb von 1 GHz liegen. Damit können über das erste Antennenmodul beispielsweise Long Term Evolution (LTE)-Funksignale in einem Frequenzbereich über 1 GHz und Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Signale gesendet werden. Das Kommunikationsmodul ist vorliegend ausgebildet, um eine Datenkommunikation über zumindest ein Mobilkommunikationsnetzwerk über das erste Antennenmodul und über das zweite Antennenmodul bereitzustellen.
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Ausführungsbeispiele schaffen ferner ein Fahrzeug, das die Antennenanordnung umfasst. Durch die Möglichkeit, das zweite Antennenmodul weiter entfernt von dem Kommunikationsmodul anzuordnen ermöglicht die Antennenanordnung in dem Fahrzeug eine größere Flexibilität in der Anordnung der Antennen und eine Nutzung von vorherig nicht nutzbaren Integrationsräumen für diese Antennen.
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Beispielsweise können das zweite Antennenmodul und das Kommunikationsmodul in unterschiedlichen Bauräumen des Fahrzeugs angeordnet sein. Durch den niedrigeren Frequenzbereich kann das zweite Antennenmodul beispielsweise auch in einer größeren Distanz von dem Kommunikationsmodul angeordnet sein.
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Beispielsweise können das erste Antennenmodul und das Kommunikationsmodul in dem gleichen Bauraum des Fahrzeugs angeordnet sein. Dies kann beispielsweise eine Signaldämpfung zwischen erstem Antennenmodul und Kommunikationsmodul reduzieren
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Beispielsweise kann das erste Antennenmodul in einer Dachstruktur des Fahrzeugs angeordnet sein. Dadurch kann beispielsweise eine möglicherweise eine Sichtverbindung zwischen dem ersten Antennenmodul und beispielsweise einer Basisstation ohne Einschränkung durch andere Karosserieelemente des Fahrzeugs erreicht werden.
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Beispielsweise kann das zweite Antennenmodul in einer Heckstruktur des Fahrzeugs angeordnet sein. Die Heckstruktur des Fahrzeugs kann beispielsweise Integrationsraum für größere Antennenstrukturen, wie sie beispielsweise für Antennen für niedrigere Frequenzbereiche genutzt werden, bieten.
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Alternativ kann das zweite Antennenmodul in einer Frontstruktur des Fahrzeugs angeordnet sein. Die Frontstruktur des Fahrzeugs kann beispielsweise Integrationsraum für größere Antennenstrukturen, wie sie beispielsweise für Antennen für niedrigere Frequenzbereiche genutzt werden, bieten.
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In manchen Ausführungsbeispielen kann die Antennenanordnung ferner ein drittes Antennenmodul, das angepasst ist, in dem zweiten niedrigeren Frequenzbereich zu kommunizieren, umfassen. Beispielsweise kann das dritte Antennenmodul im Frontbereich angeordnet sein und das zweite Antennenmodul kann im Heckbereich angeordnet sein.
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Beispielsweise kann das zweite Antennenmodul in oder auf einer Fahrzeugscheibe des Fahrzeugs angeordnet sein, beispielsweise auf einer Frontscheibe, einer Heckscheibe oder einer Dach-Fahrzeugscheibe.
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Beispielsweise kann das Kommunikationsmodul in einer Dachstruktur des Fahrzeugs angeordnet ist. Dort kann es beispielsweise in (unmittelbarer) Nähe des ersten Antennenmoduls angeordnet sein.
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Figurenkurzbeschreibung
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Ausführungsbeispiele werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Antennenanordnung 100 für ein Fahrzeug;
- 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs mit einer Antennenanordnung; und
- 2a zeigt beispielhaft eine schematische Zeichnung des Konzepts für abgesetzte Antennen bei niedrigen Frequenzen.
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Beschreibung
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Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
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Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente.
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Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „verkoppelt“ bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können.
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Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „einer," „eine", „eines" und „der, die, das“ auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z.B. „beinhaltet“, „beinhaltend“, aufweist" und/oder „aufweisend“, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
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Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z.B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, solange dies hierin nicht ausdrücklich anders definiert ist.
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Aktuelle Fahrzeuge sind häufig mit einer Vielzahl von Antennen für unterschiedliche Dienste ausgestattet. Diese Antennen sind meist an zentralen Bauteilen am Fahrzeug integriert, um den Verbau von langen Koaxialkabeln (etwa wegen entstehender Kosten und zusätzlicher Signaldämpfung) zu vermeiden. Die verbauten Antennen werden zumeist darauf ausgelegt, alle für die Fahrzeugkonnektivität mit dem Fahrer und der Umwelt erforderlichen Kommunikationsfrequenzen zu unterstützen.
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Heutige Mobilfunknetze haben, insbesondere in ländlichen Gebieten, das Problem unzureichender Netzabdeckung. Dies soll sich durch die Vergabe neuer Mobilfunkfrequenzen im unteren Frequenzbereich (400-600 MHz) grundlegend ändern. Durch die geringere Signaldämpfung pro Kilometer bei niedriger Frequenz soll durch die Verwendung dieser Frequenzen eine verbesserte Netzabdeckung erreicht werden. Niedrige Frequenzen erfordern häufig größere Antennenstrukturen (Frequenz ist antiproportional zur Wellenlänge). Folglich können für die Integration der benötigten Antennen größere Volumina benötigt werden. Bei der Verwendung mehrerer Antennen für z.B. Spatial Multiplexing (Räumliches Multiplexing) oder Diversity (Diversität) kann zudem der Abstand zwischen den Einzelantennenelementen ausreichend groß gehalten werden, um eine verbesserte Entkopplung zu erreichen. Folglich haben andere Integrationskonzepte, welche auf einer zentralen Integration mehrerer Antennenelemente im Dachbereich des Fahrzeugs beruhen, möglicherweise nachteilige Eigenschaften.
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Zumindest manche Ausführungsbeispiele basieren auf dem Konzept einer frequenzselektiven Separation der Antennen, beispielsweise basierend auf abgesetzten Antennen für niedrige Frequenzen zur Netzabdeckung über große Distanzen und in ländlichen Gebieten. Ein zentraler Standort am Fahrzeug (vorzugsweise Fahrzeugdach) kann zur Integration der Antennen für hohe Frequenzen beibehalten werden. Bei niedrigen Frequenzen fällt die „Qualität“ des Bauraumes in Bezug auf „Beeinflussung des Strahlungspatterns“ in manchen Fällen nicht so stark ins Gewicht wie bei hohen Frequenzen, sodass beispielsweise Integrationsräume verwendet werden können, die derzeit für den Verbau von Mobilfunkantennen als „nicht geeignet“ eingestuft werden. Ein Beispiel hierfür ist der Heck- oder Frontspoiler bzw. Schwarzdruck in Front- oder Heckscheibe. Da die Kabeldämpfung bei niedrigen Frequenzen geringer ist, können die abgesetzten Antennen für niedrige Frequenzen beispielsweise einfacher über ein Koaxialkabel an das zentral verbaute Steuergerät angebunden werden.
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1 zeigt ein Blockdiagramm einer Antennenanordnung 100 für ein Fahrzeug (etwa ein Fahrzeug 200, das in 2 eingeführt wird). Die Antennenanordnung umfasst ein erstes Antennenmodul 110, angepasst zur Kommunikation in einem ersten höheren Frequenzbereich, und ein zweites Antennenmodul 120, angepasst zur Kommunikation in einem zweiten niedrigeren Frequenzbereich. Die Antennenanordnung umfasst ferner ein Kommunikationsmodul 130, ausgebildet zur Kommunikation über das erste Antennenmodul 110 und über das zweite Antennenmodul 120. Das zweite Antennenmodul 120 ist über eine kabelgebundene Verbindung mit dem Kommunikationsmodul verbunden.
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Beispielsweise kann das zweite Antennenmodul 120 über eine elektrische Verbindung mit dem Kommunikationsmodul 130 verbunden sein. Beispielsweise kann das zweite Antennenmodul 120 über zumindest eine Hochfrequenz-Leitung mit dem Kommunikationsmodul 130 verbunden sein. Beispielsweise kann die Hochfrequenz-Leitung zumindest ein Element der Gruppe von Koaxialkabel, Mikrostreifenleitung und Hohlleiter umfassen. Alternativ kann das zweite Antennenmodul 120 über eine kabelgebundene Verbindung mit zumindest einem elektro-optischen Wandler mit dem Kommunikationsmodul 130 verbunden sein. Beispielsweise kann die Hochfrequenz-Leitung zumindest einen Lichtwellenleiter mit Opto-Elektrischen Wandlern umfassen. Beispielsweise kann das Kommunikationsmodul 130 ausgebildet sein, Rohdaten über die kabelgebundene Verbindung zu empfangen und/oder zu senden, beispielsweise analog oder als digitale Daten, die ein digitales Abbild von In-Phase und Quadratur-Anteilen von Signalen umfassen, die über das zweite Antennenmodul empfangen oder gesendet werden. Beispielsweise können die digitalen Daten über ein mehradriges Kabel (etwa ein Ethernet-Kabel) oder über ein Fahrzeuginternes Netzwerk übertragen werden.
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Beispielsweise kann ein Signal, das über das zweite Antennenmodul 120 gesendet oder empfangen wird, in dem zweiten niedrigeren Frequenzbereich zwischen dem zweiten Antennenmodul 120 und dem Kommunikationsmodul 130 übertragen werden. Beispielsweise kann das Signal das über das zweite Antennenmodul 120 gesendet oder empfangen wird, in einem Übertragungsband des Signals zwischen dem zweiten Antennenmodul 120 und dem Kommunikationsmodul 130 übertragen werden. Beispielsweise kann ein Signal, das über das zweite Antennenmodul 120 gesendet oder empfangen wird, durch das Kommunikationsmodul 130 demoduliert und moduliert werden. Das Kommunikationsmodul 130 kann ausgebildet sein, ein Eingangssignal auf ein Trägersignal zu modulieren, um das Signal, das über das zweite Antennenmodul 120 gesendet wird zu erhalten, und das Signal über das Antennenmodul (ohne weitere Modulation) über das zweite Antennenmodul 120 zu senden. Das Kommunikationsmodul 130 kann ausgebildet sein, das Signal, das über das zweite Antennenmodul 120 empfangen wird, zu empfangen und zu demodulieren, um ein Ausgangssignal zu erhalten.
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Beispielsweise kann die kabelgebundene Verbindung zwischen dem zweiten Antennenmodul 120 und dem Kommunikationsmodul 130 eine Länge (beispielsweise eines Innenleiters oder eines Außenleiters eines Koaxialkabels) von mehr als einer viertel (oder mehr als eine halbe, mehr als eine, mehr als 2, mehr als 3, mehr als 4) Wellenlängen einer Trägerfrequenz im zweiten niedrigeren Frequenzbereich aufweisen. Beispielsweise kann die kabelgebundene Verbindung zwischen dem zweiten Antennenmodul 120 und dem Kommunikationsmodul 130 eine Länge (beispielsweise eines Innenleiters oder eines Außenleiters eines Koaxialkabels) von mehr als 30 cm (oder mehr als 50 cm, mehr als 80 cm, mehr als 100 cm, mehr als 120cm, mehr als 150cm, mehr als 2 m) aufweisen. Eine räumliche Distanz zwischen dem Kommunikationsmodul 130 und dem zweiten Antennenmodul 120 kann größer als 30 cm (oder größer als 50 cm, größer als 80 cm, größer als 100 cm, größer als 120 cm, größer als 150 cm, größer als 200 cm) sein.
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Beispielsweise kann eine räumliche Distanz zwischen dem ersten Antennenmodul 110 und dem Kommunikationsmodul 130 kleiner als 100 cm (oder kleiner als 80 cm, kleiner als 50 cm, kleiner als 30 cm, kleiner als 10 cm) sein. Beispielsweise können das erste Antennenmodul 110 und das Kommunikationsmodul 130 auf einem gemeinsamen Modulträger angeordnet sein. Beispielsweise können das erste Antennenmodul 110 und das Kommunikationsmodul 130 in einem (dem gleichen) Hohlraum des Fahrzeugs angeordnet sein. Beispielsweise können das erste Antennenmodul 110 und das Kommunikationsmodul 130 über eine Leiterplatine verbunden sein. Beispielsweise kann eine Verbindung zwischen dem ersten Antennenmodul 110 und dem Kommunikationsmodul 130 eine Länge von weniger als 100 cm (oder weniger als 80 cm, weniger als 50 cm) aufweisen. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann das erste Antennenmodul beispielsweise auf oder (direkt) über dem Kommunikationsmodul 130 angeordnet sein. Beispielsweise kann eine laterale Ausdehnung des ersten Antennenmoduls eine laterale Ausdehnung des Kommunikationsmoduls 130 überlappen.
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Beispielsweise kann das Kommunikationsmodul 130 ausgebildet sein, um eine Datenkommunikation über zumindest ein Mobilkommunikationsnetzwerk über das erste Antennenmodul 110 und über das zweite Antennenmodul 120 bereitzustellen. Beispielsweise kann das Kommunikationsmodul 130 ausgebildet sein, über das erste Antennenmodul 110 und das zweite Antennenmodul 120 eine kombinierte Datenverbindung bereitzustellen. Beispielsweise kann eine erste maximale Datenrate über das erste Antennenmodul und das zumindest eine Mobilkommunikationsnetzwerk größer sein als eine zweite maximale Datenrate über das zweite Antennenmodul und das zumindest eine Mobilkommunikationsnetzwerk. Beispielsweise kann das Kommunikationsmodul 130 ausgebildet sein, über das erste Antennenmodul 110 über ein erstes Mobilkommunikationsnetzwerk zu kommunizieren und über das zweite Antennenmodul über ein zweites Mobilkommunikationsnetzwerk zu kommunizieren. Alternativ oder zusätzlich kann das Kommunikationsmodul 130 ausgebildet sein, über das erste Antennenmodul und über das zweite Antennenmodul in unterschiedlichen Frequenzbändern über das gleiche Mobilkommunikationsnetzwerk zu kommunizieren. Beispielsweise kann das Kommunikationsmodul 130 ausgebildet sein, über das erste Antennenmodul 110 über das zumindest eine Mobilkommunikationsnetzwerk über die Datenkommunikation zu kommunizieren, falls eine Verbindung zu dem zumindest einen Mobilkommunikationsnetzwerk über die erste Antennenmodul 110 aufgebaut ist, und über das zweite Antennenmodul 120 über das zumindest eine Mobilkommunikationsnetzwerk über die Datenkommunikation zu kommunizieren, falls keine Verbindung zu dem zumindest einen Mobilkommunikationsnetzwerk über die erste Antennenmodul 110 aufgebaut ist (auch engl. Failover). Alternativ oder zusätzlich kann das Kommunikationsmodul ausgebildet sein, eine Datenkommunikation über zumindest ein Mobilkommunikationsnetzwerk parallel über das erste Antennenmodul 110 und über das zweite Antennenmodul 120 bereitzustellen, etwa durch Kombination der Datenverbindungen (auch engl. Link Combining) und/oder Lastausgleich (auch engl. Load Balancing).
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Das Kommunikationsmodul 130 kann beispielsweise ausgebildet sein, über zumindest ein Mobilkommunikationsnetzwerk der Gruppe von Global System for Mobile telecommunications (GSM), General Packet Radio Service (GPRS), Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE), Universal Mobile Telecommunication System (UMTS), Long Term Evolution, und ein Mobilfunksystem der 5. Generation (5G) zu kommunizieren. In Ausführungsbeispielen kann das Kommunikationsmodul 130 einem beliebigen Controller oder Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente entsprechen. Beispielsweise kann das Kommunikationsmodul 130 auch als Software realisiert sein, die für eine entsprechende Hardwarekomponente programmiert ist. Insofern kann das Kommunikationsmodul 130 als programmierbare Hardware mit entsprechend angepasster Software implementiert sein. Dabei können beliebige Prozessoren, wie Digitale Signalprozessoren (DSPs) zum Einsatz kommen. Ausführungsbeispiele sind dabei nicht auf einen bestimmten Typ von Prozessor eingeschränkt. Es sind beliebige Prozessoren oder auch mehrere Prozessoren zur Implementierung des Kommunikationsmoduls 130. In Ausführungsbeispielen kann das Kommunikationsmodul 130 typische Sender- bzw. Empfängerkomponenten enthalten. Darunter können beispielsweise ein oder mehrere Antennen, ein oder mehrere Filter, ein oder mehrere Mischer, ein oder mehrere Verstärker, ein oder mehrere Diplexer, ein oder mehrere Duplexer, usw. fallen.
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Während die zentral verbauten Antennen für mittlere bis hohe Frequenzen für eine hohe Peak-Datenrate sorgen können, können die abgesetzten Antennen bei niedrigen Frequenzen beispielsweise die Verlässlichkeit des Kommunikationslinks erhöhen. Durch eine intelligente Kombination der verschiedenen Datenströme können beispielsweise neben Applikationen, welche eine hohe Datenrate erfordern, parallel auch sicherheitskritische Anwendungen unterstützt werden. Die damit verbundene Flexibilität ermöglicht beispielsweise eine applikationsspezifische Partitionierung des Gesamtsystems.
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Zumindest manche Ausführungsbeispiele ermöglichen eine verbesserte Konnektivität in ländlichen Gebieten und über große Distanzen durch eine intelligente, abgesetzte Integration von Antennen, welche bei niedrigen Frequenzen operieren. Beispielsweise kann so eine Vorwärtskompatibilität mit zukünftigen Mobilfunkstandards (z.B. der 5. Generation), in denen die Verwendung niedriger Frequenzen zur Signalübertragung vorgesehen ist, ermöglicht werden. Durch eine frequenzspezifische Verteilung der Antennen am Fahrzeug kann beispielsweise ein zentraler Hauptintegrationsraum kleiner ausgeführt werden als bei einer rein zentralen Lösung.
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Beispielsweise kann der zweite niedrigere Frequenzbereich unterhalb von 1000 MHz (oder unterhalb von 800 MHz, unterhalb von 700 MHz, unterhalb von 650 MHz, oder unterhalb von 600 MHz) liegen. Beispielsweise kann eine maximale Trägerfrequenz einer Kommunikation im zweiten niedrigeren Frequenzbereich unterhalb von 700 MHz (oder unterhalb von 650 MHz, oder unterhalb von 600 MHz) liegen. Beispielsweise kann der zweite niedrigere Frequenzbereich oberhalb von 200 MHz (oder oberhalb von 300 MHz, oder oberhalb von 400 MHz) liegen. Beispielsweise kann eine minimale Trägerfrequenz einer Kommunikation im zweiten niedrigeren Frequenzbereich oberhalb von 200 MHz (oder oberhalb von 300 MHz, oder oberhalb von 400 MHz) liegen.
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Beispielsweise kann der erste höhere Frequenzbereich oberhalb von 700 MHz (oder oberhalb von 1000 MHz, oder oberhalb von 1500 MHz) liegen. Beispielsweise kann eine minimale Trägerfrequenz einer Kommunikation im ersten höheren Frequenzbereich oberhalb von 700 MHz (oder oberhalb von 1000 MHz, oder oberhalb von 1500 MHz) liegen.
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Beispielsweise können das erste Antennenmodul 110 und/oder das zweite Antennenmodul 120 (jeweils) ein oder mehrere Antennen umfassen, die beispielsweise auf einem Antennenträger angeordnet sind, etwa zumindest ein Element der Gruppe von Monopol-Antenne, Dipol-Antenne, Patchantenne, (planare) invertierte F-förmige Antenne und Fraktalantenne. Beispielsweise können das erste Antennenmodul 110 und/oder das zweite Antennenmodul 120 (jeweils) ferner ein oder mehrere Verstärker und/oder ein oder mehrere elektro-optische Wandler umfassen. Beispielsweise können die ein oder mehreren Antennen physische Ausmaße haben, die einem Vielfachen einer halben Wellenlänge einer Trägerfrequenz im ersten höheren Frequenzband/zweiten niedrigeren Frequenzband entsprechen (etwa mit einer maximalen Abweichung von 5% des Vielfachen der Wellenlänge der Trägerfrequenz). In zumindest manchen Ausführungsbeispielen können das erste Antennenmodul 110 und/oder das zweite Antennenmodul 120 keinen Mischer für eine Demodulation eines Empfangssignals und/oder eine Modulation eines Sendesignals umfassen. Das Kommunikationsmodul 130 kann zum modulieren von Signalen auf eine Trägerfrequenz im ersten höheren/zweiten niedrigeren Frequenzbereich und/oder zum demodulieren von Empfangssignalen ausgebildet sein.
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2 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs 200 mit einer Antennenanordnung 100. Die Antennenanordnung 100 kann beispielsweise ähnlich implementiert sein wie eine Antennenanordnung, die in Zusammenhang mit 1 eingeführt wird.
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In zumindest manchen Ausführungsbeispielen können das zweite Antennenmodul 120 und das Kommunikationsmodul 130 in unterschiedlichen Bauräumen des Fahrzeugs 200 angeordnet sein. Bauräume können beispielsweise eine Heckstruktur, eine (vordere oder hintere) Dachstruktur, eine Fronstruktur oder ein (Schwarzdruckbereich eines) Fahrzeugfenster des Fahrzeugs sein. Das erste Antennenmodul 110 und das Kommunikationsmodul 130 können beispielsweise in dem gleichen Bauraum des Fahrzeugs 200 angeordnet sein, etwa in einer (hinteren) Dachstruktur des Fahrzeugs.
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Beispielsweise kann das erste Antennenmodul 110 in einer Dachstruktur des Fahrzeugs angeordnet sein. Beispielsweise kann die Dachstruktur einen Hohlraum aufweisen, und in dem Hohlraum kann das Antennenmodul 110 und/oder das Kommunikationsmodul 130 angeordnet sein. Alternativ kann die Dachstruktur eine Antennenstruktur umfassen, die von einer Oberfläche des Dachs absteht, und das erste Antennenmodul 110 kann in der Antennenstruktur umfasst sein. Alternativ kann das erste Antennenmodul 110 in die Dachstruktur integriert sein. Beispielsweise kann ein Teil der Dachstruktur dazu ausgelegt sein, als Antennenmodul 110 zu fungieren.
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Das zweite Antennenmodul 120 kann beispielsweise außerhalb einer Dachstruktur des Fahrzeugs angeordnet sein. Beispielsweise kann das zweite Antennenmodul 120 in einer Heckstruktur des Fahrzeugs 200 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Heckstruktur des Fahrzeugs einen Hohlraum umfassen, in dem das zweite Antennenmodul 120 zumindest teilweise angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Antennenmodul 120 zumindest teilweise auf einer Oberfläche der Heckstruktur angeordnet sein, oder ein Teil der Heckstruktur kann in dem zweiten Antennenmodul 120 umfasst sein, beispielsweise als Antennenelement / Massefläche. Die Heckstruktur kann beispielsweise eine Heckscheibe, eine Heckklappe und einen Teil einer Karosserie des Fahrzeugs umfassen, der (in Fahrtrichtung) hinter einem Insassenraum des Fahrzeugs angeordnet ist.
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Beispielsweise kann das zweite Antennenmodul 120 in einer Heckstruktur des Fahrzeugs 200 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Frontstruktur des Fahrzeugs einen Hohlraum umfassen, in dem das zweite Antennenmodul 120 zumindest teilweise angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Antennenmodul 120 zumindest teilweise auf einer Oberfläche der Frontstruktur angeordnet sein, oder ein Teil der Frontstruktur kann in dem zweiten Antennenmodul 120 umfasst sein, beispielsweise als Antennenelement / Massefläche. Die Frontstruktur kann beispielsweise eine Frontscheibe, eine Motorhaube, einen Motorraum und einen Teil einer Karosserie des Fahrzeugs umfassen, der (in Fahrtrichtung) vor einem Insassenraum des Fahrzeugs angeordnet ist.
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2a zeigt beispielhaft eine systematische Zeichnung des Konzepts für abgesetzte Antennen bei niedrigen Frequenzen. Beispielsweise kann das erste Antennenmodul 110 (mit vier Antennen) auf einem gemeinsamen Modulträger mit dem Kommunikationsmodul 130 in einer Dachstruktur des Fahrzeugs 200 angeordnet sein und das zweite Antennenmodul 120 (und ein drittes Antennenmodul 122) kann davon abgesetzt angeordnet und über ein Koaxialkabel mit dem Kommunikationsmodul 130 verbunden sein.
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Beispielsweise kann das zweite Antennenmodul 120 in oder auf einer Fahrzeugscheibe des Fahrzeugs 200 angeordnet sein. Die Fahrzeugscheibe kann beispielsweise einer Frontscheibe, einer Heckscheibe oder einer Dachfahrzeugscheibe (etwa einem Panoramadach oder einem Schiebedach) des Fahrzeugs entsprechen. Beispielsweise das zweite Antennenmodul 120 zumindest teilweise auf der Fahrzeugscheibe aufgebracht sein. Alternativ oder zusätzlich kann das zumindest ein Teil des zweiten Antennenmoduls 120 in einer Zwischenschicht der Fahrzeugscheibe integriert sein. Beispielsweise kann das zweite Antennenmodul eine Schlitzantenne, eine Patchantenne, eine planare invertierte F-förmige Antenne (PIFA) oder eine Fraktalantenne umfassen, die in oder auf der Fahrzeugscheibe des Fahrzeugs angeordnet ist.
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In zumindest manchen Ausführungsbeispielen könnte das Fahrzeug 200 beispielsweise einem Landfahrzeug, einem Wasserfahrzeug, einem Luftfahrzeug, einem Schienenfahrzeug, einem Straßenfahrzeug, einem Auto, einem Geländefahrzeug, einem Kraftfahrzeug, oder einem Lastkraftfahrzeug entsprechen.
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Mehr Details und Aspekte des Fahrzeugs werden in Verbindung mit dem Konzept oder Beispielen genannt, die vorher (z.B. 1) beschrieben wurden. Das Fahrzeug 200 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale umfassen, die ein oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder der beschriebenen Beispiele entsprechen, wie sie vorher oder nachher beschrieben wurden.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
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Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
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Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.
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Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.
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Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
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Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfolge oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten repräsentierende Signalfolgen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen.
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Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern.
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
