DE102017131088B4

DE102017131088B4 - Mobilfunkkompensator zum Einsatz in Kraftfahrzeugen und ein solches Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017131088B4
Application number: DE102017131088.6A
Authority: DE
Inventors: Martin HAUN; Rudolf Weber
Original assignee: Kathrein Automotive GmbH
Current assignee: Continental Advanced Antenna GmbH
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2037-12-23
Also published as: CN109981132B; US20190199381A1; US10439662B2; CN109981132A; DE102017131088A1

Abstract

Ein Mobilfunkkompensator (1) umfasst eine einstellbare Signalpegel-Verstärkerseinrichtung (12a, 12b) und eine zentrale Detektionseinrichtung (13), um bezüglich der Sendesignale den Signalpegel zu detektieren. Eine Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) kann in Abhängigkeit des von der Detektionseinrichtung (13) detektierten Signalpegels die Einstellung einer von der Signalpegel-Verstärkereinrichtung (12a, 12b) erzeugten Signalverstärkung der Sendesignale vornehmen. Eine Auskoppeleinrichtung (15) mit zumindest zwei Auskoppelsignalpfaden (15a, 15b, 15c) ist vorgesehen, wobei die Auskoppelsignalpfade (15a, 15b, 15c) mit einer Leistungsaddiereinrichtung (19) verbunden sind, deren Ausgang (20) wiederum an der Detektionseinrichtung (13) angeschlossen ist. Die Auskoppeleinrichtung (15) umfasst eine Filtereinrichtung (25, 25a, 25b, 25c), die an bzw. in den zumindest zwei Auskoppelsignalpfaden (15a, 15b, 15c) angeordnet ist, wobei sich die Durchlassfrequenzbereiche (Δf₁, Δf₂, Δf₃) für jeden der zumindest zwei Auskoppelsignalpfade (15a, 15b, 15c) voneinander unterscheiden. Die Auskoppelsignalpfade (15a, 15b, 15c) umfassen eine einstellbare Verstärkereinrichtung (30a, 30b, 30c), die von der Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) im Wechsel ein- und ausgeschalten werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mobilfunkkompensator zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, der zur Kompensation einer Signaldämpfung bei der Übertragung von Signalen von oder zu einem Mobilfunkgerät dient, sowie ein solches Kraftfahrzeug.
Es ist bekannt, dass Mobilfunknetze für eine möglichst flächendeckende Versorgung zellenförmig aufgebaut sind. Eine Mobilfunkzelle wird üblicherweise durch eine Basisstation gebildet, an der in der Regel feststehende Mobilfunkantennen montiert sind.
Durch diese Antennen der Basisstation wird eine entsprechende Zelle „ausgeleuchtet“, mit der Folge, dass ein sich innerhalb dieser Mobilfunkzelle befindlicher und in der Regel mobiler Teilnehmer eine Kommunikation mit der Basisstation durchführen und darüber beispielsweise Gespräche mit anderen Teilnehmern auch in anderen Mobilfunknetzen oder in Festnetzen führen kann.
Die Kommunikation zwischen Basisstation und Mobilfunkgeräten in einer Mobilfunkzelle verläuft bekanntermaßen unter Verwendung von Funkwellen. Nähert sich ein Mobilfunkgerät zunehmend mehr der Zellengrenze einer Mobilfunkzelle an, so benötigt es eine zunehmend höhere Sendeleistung, um mit der Basisstation noch kommunizieren zu können. Mit anderen Worten muss das Handy nunmehr „lauter“ senden, also seinen Signalpegel erhöhen, um noch „gehört“ zu werden.
Nähert sich das Mobilfunkgerät zunehmend stärker einer Basisstation, so wird die benötigte Sendeleistung, also der Signalpegel, heruntergeregelt. Das Handy kommuniziert zunehmend „leiser“ mit der Basisstation.
Wie die Kommunikation zwischen Basisstation und Mobilfunkgerät abläuft, ist durch eine Reihe von Vorschriften geregelt. Im Rahmen dieser Vorschriften sind maximale Sendestärken (Signalpegel) wie aber auch minimale Sendestärken in der Regel technologieabhängig festgelegt. Je nach Mobilfunkstandard (GSM, UMTS, LTE) gibt es unterschiedliche Grenzwerte für maximale / minimale Signalpegel.
Wie die Sendeleistung eines Mobilfunkgerätes sich verändert und/oder geregelt wird, ergibt sich beispielsweise aus der Veröffentlichung „WCDMA FOR UMTS“, Third Edition, Harri Holma and Antti Toskala, WILEY; (Veröffentlichungsdatum: März 2016 (reprinted)). Dort ist beispielsweise auf Seite 55 und Seite 56 im Kapitel „Power Control“ wiedergegeben, dass immer dann, wenn das Mobilfunkgerät in einer Mobilfunkzelle mit einem zu starken Signal sendet, die Basisstation das Mobilfunkgerät anweist die Sendeleistung zu erniedrigen. Ist die Sendeleistung des Mobilfunkgerätes zu niedrig, so weist die Mobilfunkstation das Mobilfunkgerät an seine Sendeleistung wieder zu erhöhen. Ein entsprechender Mess- und Anweisungszyklus wird beispielsweise 1500 Mal pro Sekunde ausgeführt.
Auch hieraus ist als bekanntes Grundproblem zu entnehmen, dass (über die Basisstation gesteuert) die Mobilfunkgeräte in ihrem unterschiedlichen Abstand zur Basisstation so gesteuert werden müssen, dass die Signalstärken an der Basisstation vergleichbar hoch sind, damit kein Mobilfunkgerät das andere „übertönen“ kann, mit anderen Worten also dadurch eine sichere Kommunikation zwischen einer Basisstation und allen Mobilfunkgeräten in einer Zelle abgewickelt werden kann.
Wird das Mobilfunkgerät nicht im Freien eingesetzt, sondern beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, so empfiehlt es sich grundsätzlich eine außerhalb des Kraftfahrzeuges angebaute Kraftfahrzeugantenne zu verwenden, um hierüber die Kommunikation mit einer Basisstation abzuwickeln.
Dies erfordert aber die Verwendung einer entsprechenden Koppel- und Leitungsstruktur, worüber die Sendesignale vom Mobilfunkgerät zur Kraftfahrzeugantenne und umgekehrt beim Empfang von Signalen übertragen werden können. Die Verwendung einer derartigen Koppel- und Leitungsstruktur verursacht aber letztendlich eine zusätzliche Dämpfung, weshalb entsprechende nicht vom Mobilfunkgerät selbst, sondern über die Kraftfahrzeugantenne abgestrahlte Sendesignale eine niedrigere Sendeleistung (niedriger Sendepegel) aufweisen Vor diesem Hintergrund ist es von daher bekannt, entsprechende Verstärkerschaltungen zuzuschalten, die dem Ausgleich der Dämpfung der Signalstärke dienen.
Dabei ist es grundsätzlich wünschenswert, dass der Verstärker, also der Mobilfunkkompensator die vorhandene zusätzliche Dämpfung so ausgleicht bzw. kompensiert (weshalb diese Verstärker auch teilweise Kompensatoren genannt werden), dass die Kommunikation zwischen der Kraftfahrzeug-Außenantenne und der Basisstation genauso abgewickelt werden kann, als ob das Mobilfunkgerät im Freien außerhalb des Kraftfahrzeuges an der entsprechenden Position innerhalb einer Mobilfunkzelle ohne einen derartigen Verstärker verwendet werden würde.
Ziel eines derartigen Mobilfunkkompensators, sowie einer zugehörigen Regelung ist, dass die durch die Schaltungsanordnung verursachte zusätzliche Dämpfung, mit der Folge der Verringerung der Sendeleistung, ausgeglichen wird.
Im Idealfall würde der Mobilfunkkompensator die verursachte Dämpfung so kompensieren, dass die Sendeleistung an der Kraftfahrzeugantenne genau jenen Wert aufweist, mit dem auch ein im Freien befindliches Mobilfunkgerät ohne einen derartigen Mobilfunkkompensator mit einer Basisstation kommunizieren würde.
Mit anderen Worten liegt also eine ideale und damit optimale Kompensation bezüglich einer Signaldämpfung bei der Übertragung von Sendesignalen eines Mobilfunkgerätes vor, wenn der Mobilfunkkompensator zum Kompensieren einer Signaldämpfung, bei der Übertragung der Sendesignale eines Mobilfunkgerätes unter möglichst allen Betriebsbedingungen und vor allem unter den kritischen Betriebsbedingungen in großer wie in geringer Entfernung zur Basisstation identisch mit jenen Sendeleistungen sendet, mit denen auch ein Mobilfunkgerät im Freien senden würde. Dabei dürfen die vorgeschriebenen Grenzwerte für die maximalen und minimalen Signalpegel nicht überschritten werden bzw. es soll sichergestellt sein, dass diese auch erreicht werden.
Aus der EP 1 841 083 A2 ist ein Mobilfunkkompensator bekannt, der verschiedene Sendesignalverstärker für verschiedene Mobilfunkstandards umfasst. Verschiedene Detektionseinrichtungen detektieren den Mobilfunkstandard des Sendesignals, sodass der Mobilfunkkompensator den für den detektierten Mobilfunkstandard des Sendesignals jeweils passenden Sendesignalverstärker zum Verstärken des Sendesignals auswählt. Für jeden Mobilfunkstandard ist dabei eine Detektionseinrichtung notwendig.
Die DE 10 2016 108 206 A1 beschreibt einen Mobilfunkkompensator, der die Koppeldämpfung zwischen einem Mobilfunkgerät und der Koppelschale kompensiert. Eine Detektionseinheit ermittelt die Antennensignalleistung des Antennensignals im Signalpfad der Antennensignalverbindung. In diesem ist auch ein Antennensignalverstärker angeordnet. Eine Steuereinheit dient zum Anpassen des Verstärkungsfaktors an die Koppeldämpfung in Abhängigkeit einer erkannten Reaktion (Änderung der Sendeleistung) des Mobilfunkgeräts bei Veränderung des Verstärkungsfaktors.
Ein Mobilfunkkompensator ist auch aus der DE 10 2013 101 590 A1 bekannt geworden. Um die Verstärkung auf den gewünschten Wert einstellen zu können, ist eine Kenntnis des aktuellen Signalpegels notwendig. Hierzu ist eine Detektionseinrichtung vorgesehen, die den Pegel mit einem oberen und einem unteren Schwellwert vergleicht, um in Abhängigkeit des Detektionsergebnisses eine Dämpfungseinrichtung entsprechend anzusteuern, damit die Sendesignalpegel in den zulässigen Grenzbereichen bleiben.
Nachteilig an der DE 10 2013 207 898 A1 ist, dass die Detektionseinrichtung keine Unterscheidung zulässt, welche Mobilfunkbänder gerade in Betrieb sind und welche nicht, um die Verstärkereinrichtung zielgerichtet zu steuern.
Es ist daher die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung einen Mobilfunkkompensator zu schaffen, der auf sehr einfache und kostengünstige Art und Weise erlaubt festzustellen, ob ein Mobilfunkgerät ein Sendesignal aussendet, welches verstärkt werden soll und welches Mobilfunkband dieses Mobilfunkgerät verwendet.
Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Mobilfunkkompensator gemäß dem Anspruch 1 und durch das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug, welches einen solchen Mobilfunkkompensator beinhalt, gemäß dem Anspruch 27 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Mobilfunkkompensators sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Mobilfunkkompensator erlaubt nicht nur eine Detektion des Mobilfunkbandes, welches gerade benutzt wird mit den sich daraus ergebenden weiteren Vorteilen, sondern realisiert diese Detektion auf sehr günstige, einfache und zuverlässige Art und Weise. Der Mobilfunkkompensator umfasst hierzu eine mobilfunkgeräteseitige Anschlusseinrichtung und eine antennenseitige Anschlusseinrichtung. Das Mobilfunkgerät ist über die mobilfunkgeräteseitige Anschlusseinrichtung anschließbar bzw. ankoppelbar. Das Mobilfunkgerät kann auf alle geeigneten Arten, beispielsweise elektromagnetisch, induktiv und/oder kapazitiv oder galvanisch mit der mobilfunkgeräteseitigen Anschlusseinrichtung verbunden werden. Eine darunter fallende Realisierungsform der Ankopplung wäre, wenn eine Koppelschale an die mobilfunkgeräteseitige Anschlusseinrichtung angeschlossen wird, wobei das Mobilfunkgerät dann drahtlos mit der Koppelschale (engl. cradle) kommuniziert. Die antennenseitige Anschlusseinrichtung des Mobilfunkkompensators ist wiederum (galvanisch) mit einer Antenneneinrichtung anschließbar. Beide Anschlusseinrichtungen sind dabei über eine Signalstrecke, die zumindest einen Signalpfad umfasst, elektrisch miteinander verbunden. In dieser Signalstrecke ist eine einstellbare Signalpegel-Verstärkereinrichtung angeordnet, die zumindest einen Verstärker zur Verstärkung der Sendesignale aufweist. Bei den Sendesignalen handelt es sich vorzugsweise um diejenigen Signale, die das Mobilfunkgerät an die Basisstationen aussenden möchte. Weiterhin ist (genau) eine zentrale Detektionseinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, bezüglich der Sendesignale den zugehörigen Signalpegel zu detektieren. Unter einem Signalpegel wird beispielsweise ein Absolutwert in mV oder dBm verstanden. Unter einem Signalpegel wird allerdings auch die Aussage verstanden, ob ein gewisser (erster) Schwellwert überschritten ist oder nicht, also ob das Mobilfunkband Verwendung findet oder nicht. Vorzugsweise ist die Signalpegel-Verstärkereinrichtung abgeschaltet, wenn das Mobilfunkgerät keine Sendesignale an die Basisstation senden möchte. Je nachdem, welches Mobilfunkband das Mobilfunkgerät verwendet, kann die Signalpegel-Verstärkereinrichtung mit unterschiedlicher Verstärkung betrieben werden. Um das Vorliegen eines Signalpegels für ein bestimmtes Mobilfunkband erfassen zu können, umfasst der Mobilfunkkompensator eine Auskoppeleinrichtung, die zumindest zwei Auskoppelsignalpfade vorsieht. Je ein Eingangsanschluss dieser Auskoppelsignalpfade ist mit der Signalstrecke verbunden bzw. gekoppelt. Dabei können mehrere Eingangsanschlüsse zusammengefasst werden. Dagegen ist je ein Ausgangsanschluss dieser Auskoppelsignalpfade mit einer Leistungsaddiereinrichtung verbunden, die die Signalleistungen am Ausgang der Auskoppelsignalpfade aufsummiert. Ein Ausgang dieser Leistungsaddiereinrichtung ist wiederum mit der Detektionseinrichtung elektrisch verbunden. Die Auskoppeleinrichtung umfasst außerdem eine Filtereinrichtung, die an bzw. in den zumindest zwei Auskoppelsignalpfaden angeordnet ist. Der Durchlassbereich der Filtereinrichtung ist dabei für jeden der zumindest zwei Auskoppelsignalpfade zumindest teilweise oder vollständig unterschiedlich gewählt. Dies bedeutet, dass an den Ausgangsanschlüssen der jeweiligen Auskoppelsignalpfade Signale mit unterschiedlichen Frequenzen anliegen. Für den Fall, dass das Mobilfunkgerät auf Band 3 (Bereich 1800 MHz) sendet, wird dieses Signal an einem Ausgangsanschluss eines anderen Auskoppelsignalpfads ausgegeben, als wenn das Mobilfunkgerät auf Band 7 (Bereich 2500 MHz) sendet. Erfindungsgemäß ist dabei in jedem von den zumindest zwei Auskoppelsignalpfaden eine einstellbare Verstärkereinrichtung angeordnet. Eine Einstell- und/oder Steuereinrichtung ist vorhanden und dazu ausgebildet, diese ein- bzw. auszuschalten. Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, in einem Such- und Analysezustand herauszufinden, ob ein Sendesignal eines Mobilfunkgeräts vorliegt und in welchen Durchlassfrequenzbereich dieses fällt. Um dies zu erreichen ist die Einstell- und/oder Steuereinrichtung weiter dazu ausgebildet, die Verstärkereinrichtung in einem Auskoppelsignalpfad mit der Verstärkereinrichtung in zumindest einem anderen Auskoppelsignalpfad im Wechsel nacheinander ein- und auszuschalten, sodass am Ausgang der Leistungsaddiereinrichtung ein Messsignal anliegt und der Detektionseinrichtung zuführbar ist, das aus demjenigen Auskoppelsignalpfad ausgegeben wird, dessen Verstärkereinrichtung eingeschaltet ist. Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung ist ferner dazu ausgebildet, das von der Detektionseinrichtung detektierte Messsignal mit einem ersten Schwellwert zu vergleichen und für den Fall, dass das Messsignal den ersten Schwellwert erreicht oder überschreitet, die Signalpegel-Verstärkungseinrichtung derart anzusteuern, dass die Signalpegel-Verstärkungseinrichtung eine Signalverstärkung des Sendesignals um einen Einstellfaktor vornimmt.
Der erfindungsgemäße Vorteil hieran ist, dass lediglich eine Detektionseinrichtung verwendet wird, wodurch Bauteile eingespart werden können. Weiterhin ist es erfindungsgemäß von Vorteil, dass keine Schalter, wie beispielsweise SPnT (engl. Single Pole n Throw) verwendet werden, weil diese nur eine geringe Isolationsfestigkeit haben. Die Isolationsfestigkeit beträgt ca. 20 dB. Durch den Einsatz einer einstellbaren Verstärkereinrichtung in jedem der zumindest zwei Auskoppelsignalpfade kann eine höhere Isolationsfestigkeit erreicht werden. Eine Isolationsfestigkeit von 40, 50 oder 60 dB und mehr ist möglich. Dadurch, dass die Einstell- und/oder Steuereinrichtung die einzelnen Verstärkereinrichtungen deaktiviert (z.B. durch Abschalten bzw. Reduzieren der Versorgungsspannung), wird an einigen Eingängen der Leistungsaddiereinrichtung kein Signal (weil sehr hohe Isolationsfestigkeit der einstellbaren Verstärkereinrichtung) zugeführt, so dass das „aufsummierte“ Signal am Ausgang der Leistungsaddiereinrichtung lediglich aus denjenigen Eingangssignalen besteht, die am Ausgang derjenigen Auskoppelsignalpfade anliegen, deren einstellbare Verstärkereinrichtung eingeschaltet sind. Der von der Detektionseinrichtung ermittelte Signalpegel eines Messsignals kann dann problemlos dem entsprechenden Mobilfunkband zugeordnet werden, weil die Durchlassfrequenzbereiche in jedem Auskoppelsignalpfad zu (genau) einem Mobilfunkband korrespondieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Mobilfunkkompensators ist die Einstell- und/oder Steuereinrichtung ferner dazu ausgebildet, einen Idle-Zustand einzunehmen und in diesem die Verstärkereinrichtungen von zumindest zwei oder allen Auskoppelsignalpfaden anzuschalten und das von der Detektionseinrichtung detektierte Messsignal, bei welchem es sich in diesem Fall um ein Summensignal handelt, mit einem zweiten Schwellwert zu vergleichen. Der zweite Schwellwert kann dabei von der Höhe dem ersten Schwellwert entsprechen oder unterschiedlich gewählt sein. Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung ist ferner dazu ausgebildet, vom Idle-Zustand in den Such- und Analysezustand zu wechseln, wenn das detektierte Messsignal den zweiten Schwellwert erreicht oder überschreitet. Der zweite Schwellwert ist derart gewählt, dass dieser für den Fall, dass kein Mobilfunkband in Benutzung ist, nicht überschritten wird. In dem Moment, in dem das Mobilfunkgerät eine Kommunikationsverbindung über ein Mobilfunkband aufbaut, wird das der Detektionseinrichtung zugeführte Messsignal, welches einem Summensignal aller Signale entspricht, die über die Auskoppelsignalpfade der Leistungsaddiereinrichtung zugeführt werden, einen zweiten Schwellwert überschreiten. Erst in diesem Fall werden die einzelnen Auskoppelsignalpfade nacheinander durchgeschaltet, um herauszufinden, welcher Mobilfunk tatsächlich in Benutzung ist. Dies geschieht im Such- und Analysezustand, der dann eingeleitet wird.
Je nach Mobilfunkstandard versucht das Mobilfunkgerät die Verbindung mit der Basisstation derart aufzubauen, dass dieses zuerst mit der minimalen Sendeleistung sendet und diese dann immer weiter erhöht, bis es eine Antwort von der Basisstation erhält. Der zumindest eine zweite Schwellwert (gilt auch für den ersten Schwellwert, falls kein Idle-Zustand Verwendung findet) muss daher genauso wie der Verstärkungsfaktor in den Verstärkereinrichtungen von zumindest zwei oder allen Auskoppelsignalpfaden derart gewählt werden, dass ein solcher Kommunikationsversuch des Mobilfunkgeräts möglichst früh entdeckt wird. Der Wortlaut „möglichst früh“ kann z.B. bedeuten, dass ein solcher Kommunikationsversuch bereits bei einem Signalpegel des Sendesignals von mehr als -50 dBm, -40 dBm, -30 dBm, -20 dBm, -10 dBm oder 0 dBm erkannt wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Einstell- und/oder Steuereinrichtung dazu ausgebildet, von dem Such- und Analysezustand in einem Betriebszustand zu wechseln. Dies erfolgt dann, wenn das erfasste Messsignal den ersten Schwellwert erreicht oder überschreitet. In diesem Fall ist die Einstell- und/oder Steuereinrichtung dazu ausgebildet, diejenige Verstärkereinrichtung angeschaltet zu lassen, über die das erfasste Messsignal, welches den ersten Schwellwert überschreitet, übertragen wird. Die Verstärkereinrichtung wird dabei solange eingeschaltet gelassen, bis das erfasste Messsignal den einstellbaren ersten Schwellwert oder einen dritten Schwellwert wieder unterschreitet. Für den Zeitraum, in dem die entsprechende Verstärkereinrichtung eingeschaltet ist, sind die anderen Verstärkereinrichtungen der anderen Auskoppelsignalpfade allerdings ausgeschaltet.
Für den Fall, dass das von der Detektionseinrichtung erfasste Messsignal den einstellbaren ersten Schwellwert oder den dritten Schwellwert wieder unterschreitet, ist die Einstell- und/oder Steuereinrichtung dazu ausgebildet, vom Betriebszustand entweder in den Idle-Zustand oder in den Such- und Analysezustand zurück zu wechseln. In diesem Fall wird wieder untersucht, ob dasselbe oder ein anderes Mobilfunkband in Benutzung ist. Dieses Zurückwechseln kann auch erst nach einer vorbestimmten Zeitdauer erfolgen, für die das erfasste Messsignal den einstellbaren Schwellwert wieder unterschreiten muss (zeitliche Hysterese).
Der erste, zweite und dritte Schwellwert können dabei gleich oder unterschiedlich gewählt sein.
Für den Fall, dass die Einstell- und/oder Steuereinrichtung die Verstärkereinrichtung in einem Auskoppelsignalpfade mit der Verstärkereinrichtung in zumindest einem anderen Auskoppelsignalpfad im Wechsel nacheinander ein- und ausschaltet, ist es möglich, dass für eine vorbestimmte Zeitdauer entweder keine Verstärkereinrichtung in einem Auskoppelsignalpfad angeschaltet ist oder die Verstärkereinrichtungen in zwei Auskoppelsignalpfaden gleichzeitig eingeschaltet sind. Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass jeweils genau eine Verstärkereinrichtung in einem Auskoppelsignalpfad zur selben Zeit angeschaltet ist. Bei der ersten Variante gibt es Zeitdauern, in denen keine Verstärkereinrichtung eingeschaltet ist. Dies kann sinnvoll sein, um Energie zu sparen. Für den Fall, dass zu einem Zeitpunkt zwei Verstärkereinrichtungen gleichzeitig eingeschaltet sind, wird das Messsignal nur dann ermittelt, wenn eine davon wieder ausgeschaltet ist.
Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass ein nahtloser Übergang stattfindet zwischen dem Zeitpunkt, in dem die eine Verstärkereinrichtung eines Signalkoppelpfads eingeschaltet ist zu dem Zeitpunkt, in dem die eine Verstärkereinrichtung des anderen Signalkoppelpfads eingeschaltet wird.
Grundsätzlich ist die Einstell- und/oder Steuereinrichtung dazu ausgebildet, die Verstärkereinrichtungen im Such- und Analysezustand und/oder im Idle-Zustand in jedem Auskoppelsignalpfad in regelmäßigen Zyklen einmal einzuschalten. Diese können beispielsweise mindestens alle 500 µs, 250 µs, 100 µs, 90 µs, 80 µs oder 70 µs einmal eingeschaltet werden.
Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung ist auch dazu ausgebildet, die Verstärkereinrichtungen für eine Zeitdauer von mehr als 1 µs, 5 µs, 10 µs, 20 µs, 50 µs, 100 µs aber vorzugsweise für weniger als 100 ms, 50 ms, 1 ms, 500 µs, 250 µs, 100 µs, 75 µs, 25 µs, 15 µs, 5 µs einzuschalten.
Wie bereits eingangs erwähnt, entsprechen die Durchlassfrequenzbereiche der Filtereinrichtung unterschiedlichen Mobilfunkbändern. Der Einstellfaktor, mit dem die Signalpegel-Verstärkereinrichtung eine Signalverstärkung des Sendesignals vornimmt, ist dabei entweder abhängig von der Höhe des detektierten Signalpegels des Messsignals und/oder von demjenigen Auskoppelsignalpfad über den das Messsignal der Detektionseinrichtung zugeführt wird (also von dem aktiven Mobilfunkband). Dabei ist es möglich, dass für den Fall, dass das Messsignal den ersten Schwellwert nicht überschreitet, die Signalpegel-Verstärkereinrichtung mit einer reduzierten Signalverstärkung arbeitet oder gänzlich ausgeschaltet wird. Ansonsten kann die Signalpegel-Verstärkereinrichtung mit einer konstanten Signalverstärkung arbeiten, wobei diese auch in Abhängigkeit des genutzten Mobilfunkbands geändert werden kann.
Die Signalübertragungsrichtung der Auskoppeleinrichtung verläuft vorzugsweise vom Eingangsanschluss der Auskoppelsignalpfade zum Ausgangsanschluss der Auskoppelsignalpfade. Die Filtereinrichtung ist dabei in Signalübertragungsrichtung vor und/oder nach der einstellbaren Verstärkereinrichtung in jedem Auskoppelsignalpfad angeordnet.
Jede einstellbare Verstärkereinrichtung in jedem der zumindest zwei Auskoppelsignalpfade umfasst dabei zumindest einen Verstärker. Bei diesem handelt es sich insbesondere um einen Transistorverstärker. Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, die Versorgungsspannung des zumindest einen Verstärkers in dem jeweiligen Auskoppelsignalpfad auszuschalten bzw. zu reduzieren, um diesen Verstärker auszuschalten. Ergänzend oder alternativ ist die Einstell- und/oder Steuereinrichtung dazu ausgebildet, einen Steueranschluss des zumindest einen Verstärkers (wird teilweise auch als „Enable-Pin“ bezeichnet) in dem jeweiligen Auskoppelsignalpfad mit einem entsprechenden Steuersignal zu beaufschlagen, so dass sich der zumindest eine Verstärker ausschaltet.
Nichts anderes gilt auch für den Fall, dass die einstellbare Verstärkereinrichtung zumindest zwei, drei, vier, fünf oder mehr Verstärker umfasst, die elektrisch in Reihe geschaltet angeordnet sind. Grundsätzlich wäre es möglich, dass die Einstell- und/oder Steuereinrichtung lediglich einen der mehreren in Reihe geschalteten Verstärker ausschalten kann (Versorgungsspannung reduzieren bzw. Steueranschluss beschalten). Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung könnte dies allerdings auch mit mehreren oder allen dieser Verstärker durchführen. Dabei ist es möglich, dass die Verstärkereinrichtungen in den einzelnen Auskoppelsignalpfaden gleich viele oder unterschiedlich viele Verstärker umfassen.
Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung ist außerdem dazu ausgebildet, die in Reihe geschalteten Verstärker (zumindest zwei Verstärker) des jeweiligen Auskoppelsignalpfads derart anzusteuern, dass zumindest zwei oder, bei mehr als zwei Verstärkern, mehrere oder alle dieser Verstärker im eingeschalteten Zustand jeweils mit dem gleichen oder einem unterschiedlichen Verstärkungsfaktor arbeiten.
Um zu verhindern, dass Störsignale weiter verstärkt werden, ist es möglich, dass zwischen zwei in Reihe geschalteten Verstärkern eines Auskoppelsignalpfads noch zumindest ein weiteres Bauelement aus der Gruppe der Filter (insbesondere Bandpassfilter) und/oder Dämpfungsglieder angeordnet ist. Die Dämpfungsglieder können dabei einen festen oder einen variablen Dämpfungswert umfassen.
Grundsätzlich ist es ebenfalls möglich, dass die Einstell- und/oder Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den zumindest einen Verstärker in dem jeweiligen Auskoppelsignalpfad derart anzusteuern, dass dieser in eingeschaltetem Zustand jeweils mit dem gleichen oder einem unterschiedlichen Verstärkungsfaktor arbeitet, wie der zumindest eine Verstärker in dem zumindest einen anderen Auskoppelsignalpfad in dessen angeschaltetem Zustand.
Generell ist es auch hier möglich, dass die Verstärker mit einer unterschiedlichen Verstärkung arbeiten, je nachdem, ob gerade der Such- und Analysezustand, der Idle-Zustand oder der Betriebszustand ausgewählt ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Mobilfunkkompensators umfasst die Detektionseinrichtung einen Komparator, dem neben dem Messsignal vom Ausgang der Leistungsaddiereinrichtung noch ein Vergleichssignal zuführbar ist. Die Höhe des Vergleichssignals entspricht dabei dem ersten bzw. zweiten Schwellwert. Alternativ oder ergänzend dazu kann die Detektionseinrichtung auch noch einen Analog/Digital-Wandler umfassen, der dazu ausgebildet ist, das Messsignal vom Ausgang der Leistungsaddiereinrichtung in einen digitalen Wert umzusetzen und der Einstell- und/oder Steuereinrichtung zuzuführen. In diesem Fall würde die Einstell- und/oder Steuereinrichtung diesen digitalen Wert mit einem gespeicherten ersten bzw. zweiten Schwellwert vergleichen.
Grundsätzlich ist es möglich, dass die Auskoppeleinrichtung, die Detektionseinrichtung und die Einstell- und/oder Steuereinrichtung auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind. Die einzelnen Auskoppelsignalpfade sind dabei voneinander entkoppelt und mit zumindest einem Deckel verschlossen.
Besonders bevorzugt umfasst die einstellbare Signalpegel-Verstärkereinrichtung neben zumindest einem Verstärker noch zumindest einen Dämpfungssteller, um die Verstärkung des Sendesignales gemäß dem Einstellfaktor zu verändern. Bei dem Dämpfungssteller handelt es sich insbesondere um eine digitale Dämpfungseinrichtung, die von der Einstell- und/oder Steuereinrichtung ansteuerbar ist. Die digitale Dämpfungseinrichtung kann je nach Steuersignal verschiedene Dämpfungen zu- bzw. wegschalten. Bevorzugt arbeitet bei Einsatz eines Dämpfungsstellers der zumindest eine Verstärker der Signalpegel-Verstärkereinrichtung mit einer konstanten Verstärkung. In diesem Fall wird der Signalpegel des Sendesignals lediglich durch den zumindest einen Dämpfungssteller in Abhängigkeit des Einstellfaktors geändert. Das Einstellen einer 0 dB Dämpfung ist bevorzugt ebenfalls möglich.
Grundsätzlich ist die Einstell- und/oder Steuereinrichtung auch dazu ausgebildet, den zumindest einen Dämpfungssteller derart anzusteuern, dass dieser für den Fall, dass das Messsignal den ersten Schwellwert überschreitet, die Dämpfung dann erhöht, wenn das Messsignal außerdem einen oberen Grenzwert erreicht oder überschreitet oder wenn das Messsignal einen unteren Grenzwert erreicht oder unterschreitet. Sowohl der obere Grenzwert als auch der untere Grenzwert liegen dabei oberhalb des ersten Schwellwerts. Dadurch ist gewährleistet, dass für den Fall, dass ein Mobilfunkband in Verwendung ist, die durch den jeweiligen Mobilfunkstandard vorgegebenen Grenzwerte (der Sendeleistung) nicht verletzt werden. Dies bedeutet insbesondere, dass der obere Grenzwert (Maximalwert der Sendeleistung) des Mobilfunkstandards nicht überschritten wird und dass der untere Grenzwert (Minimalwert der Sendeleistung) des Mobilfunkstandards auch erreicht wird, wenn die Basisstation das Mobilfunkgerät auffordert, mit der minimalen Sendeleistung zu senden. Der untere Grenzwert liegt dabei oberhalb eines unteren Grenzwertes des Mobilfunkstandards. Der obere Grenzwert (Maximalwert der Sendeleistung) kann je nach verwendetem Mobilfunkstandard bei 23 dBm bzw. 30 dBm oder 33 dBm liegen. Der untere Grenzwert (Minimalwert der Sendeleistung) kann je nach verwendetem Mobilfunkstandard beispielsweise bei -50 dBm liegen.
Der untere Grenzwert ist dabei derart gewählt, dass der Betrag der Differenz zwischen dem unteren Grenzwert und dem unteren Grenzwert des Mobilfunkstandards größer ist als der Betrag der Differenz zwischen maximal - und minimal möglicher Verstärkung der Signalpegel-Verstärkereinrichtung, welche aus der minimal - bzw. maximal möglichen Einstellung des Dämpfungsstellers in Verbindung mit dem zumindest einen Verstärker mit weitgehend konstanter Verstärkung resultiert. Dadurch ist gewährleistet, dass der untere Grenzwert des Mobilfunkstandards durch das Sendesignal des Mobilfunkgeräts in Verbindung mit dem Mobilfunkkompensator immer erreicht bzw. (nach unten) unterschritten wird, wenn die Basisstation das Mobilfunkgerät auffordert, mit der minimalen Sendeleistung zu senden.
Eine Differenz zwischen unterem Grenzwert und dem unteren Grenzwert des Mobilfunkstandards ist insbesondere kleiner als 70 dB, 50 dB, 40 dB, 20 dB, 10 dB oder 5 dB.
Die mobilfunkgeräteseitige Anschlusseinrichtung ist außerdem noch mit einer ersten Frequenzweiche verbunden. Die antennenseitige Anschlusseinrichtung ist dagegen noch mit einer zweiten Frequenzweiche verbunden. Bei den Frequenzweichen handelt es sich vorzugsweise um Duplexer oder um eine Schalteinrichtung. Im Falle von GSM-Signalen können nämlich auch (Halbleiter-)Schalter für die Separierung von Uplink und Downlink verwendet werden. Ein erster Ausgang der ersten Frequenzweiche ist mit dem ersten Ausgang der zweiten Frequenzweiche verbunden und unterteilt die Signalstrecke in einen Downlink-Signalpfad, über den Signale von der antennenseitigen Anschlusseinrichtung zur mobilfunkgeräteseitigen Anschlusseinrichtung übertragbar sind. Ein zweiter Ausgang der ersten Frequenzweiche ist mit dem zweiten Ausgang der zweiten Frequenzweiche verbunden und unterteilt die Signalstrecke in einen Uplink-Signalpfad, über den die Sendesignale von der mobilfunkgeräteseitigen Anschlusseinrichtung zur antennenseitigen Anschlusseinrichtung übertragbar sind. Zumindest im Uplink-Signalpfad ist die einstellbare Signalpegel-Verstärkereinrichtung angeordnet. Die Eingangsanschlüsse der Auskoppelsignalpfade der Auskoppeleinrichtung sind beispielsweise mit der Signalstrecke zwischen der mobilfunkgeräteseitigen Anschlusseinrichtung und der ersten Frequenzweiche bzw. mit der Signalstrecke zwischen der antennenseitigen Anschlusseinrichtung und der zweiten Frequenzweiche verbunden bzw. gekoppelt. Alternativ können die Eingangsanschlüsse auch mit dem Uplink-Signalpfad zwischen der ersten Frequenzweiche und der Signalpegel-Verstärkereinrichtung oder zwischen der zweiten Frequenzweiche und der Signalpegel-Verstärkereinrichtung verbunden bzw. gekoppelt sein. Der zumindest eine Dämpfungssteller kann dabei im Uplink-Signalpfad zwischen der ersten Frequenzweiche und der Signalpegel-Verstärkereinrichtung (also dem zumindest einen Verstärker) angeordnet sein oder zwischen der zweiten Frequenzweiche und der Signalpegel-Verstärkereinrichtung (also dem zumindest einen Verstärker). Der Dämpfungssteller kann auch in der Signalstrecke zwischen der mobilfunkgeräteseitigen Anschlusseinrichtung und der ersten Frequenzweiche bzw. zwischen der antennenseitigen Anschlusseinrichtung und der zweiten Frequenzweiche angeordnet sein. In den letzten beiden Fällen würde über den zumindest einen Dämpfungssteller sowohl der Uplink-Signalpfad als auch der Downlink-Signalpfad gemeinsam verlaufen.
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass es noch weitere Uplink-Signalpfade gibt. In diesem Fall würde die zumindest eine erste und die zumindest eine zweite Frequenzweiche jeweils noch einen dritten Ausgang aufweisen, die miteinander verbunden sind. Hierüber würde ein weiterer Uplink-Signalpfad gebildet sein, über den Sendesignale von der mobilfunkgeräteseitigen Anschlusseinrichtung zur antennenseitigen Anschlusseinrichtung übertragbar sind. In diesem weiteren Uplink-Signalpfad ist eine weitere Signalpegel-Verstärkereinrichtung angeordnet. Diese umfasst wiederum zumindest einen Verstärker. Die Eingangsanschlüsse der Auskoppelsignalpfade der Auskoppeleinrichtung sind mit dem weiteren Uplink-Signalpfad zwischen der ersten Frequenzweiche und der weiteren einstellbaren Signalpegel-Verstärkereinrichtung verbunden bzw. gekoppelt oder mit dem weiteren Uplink-Signalpfad zwischen der zweiten Frequenzweiche und der weiteren Signalpegel-Verstärkereinrichtung. Grundsätzlich ist es möglich, dass die eine Signalpegel-Verstärkereinrichtung in dem Uplink-Signalpfad und die weitere Signalpegel-Verstärkereinrichtung in dem weiteren Uplink-Signalpfad jeweils zumindest einen Verstärker beinhalten und dass ein gemeinsamer Dämpfungssteller verwendet wird, über den beide Uplink-Signalpfade und ergänzend auch noch der Downlink-Signalpfad verlaufen. Unter dem Wortlaut, „dass die erste Frequenzweiche und die zweite Frequenzweiche jeweils einen dritten Signalausgang aufweisen“ ist ebenfalls zu verstehen, dass sowohl Duplexer als auch Diplexer eingesetzt werden. Diese sind vorzugsweise zumindest in Teilen in Reihe geschaltet.
Grundsätzlich ist die Einstell- und/oder Steuereinrichtung dazu ausgebildet, die Verstärkereinrichtungen von zumindest zwei verschiedenen Auskoppelsignalpfaden gleichzeitig anzuschalten. Vorzugsweise werden diejenigen Verstärkereinrichtungen von denjenigen Auskoppelsignalpfaden gleichzeitig angeschaltet, die zu Mobilfunkbändern korrespondieren (deren Filtereinrichtungen eine Durchlassfrequenz für diese Mobilfunkbänder haben), die am seltensten verwendet werden. Hierzu kann der Mobilfunkkompensator selbst eine Statistik anlegen oder auf voreingestellte Statistiken zurückgreifen. Zum Anlegen dieser Statistik kann sich die Einstell- und/oder Steuereinrichtung die Tatsache zu Nutze machen, dass das Mobilfunkgerät des Anwenders bzw. der vom Anwender gewählte Netzbetreiber über einen längeren Zeitraum unverändert ist. In diesem Fall werden einige Mobilfunkbänder stärker bzw. öfter und andere Mobilfunkbänder seltener bzw. gar nicht verwendet. Ein solches gleichzeitiges Anschalten von Verstärkereinrichtungen verschiedener Auskoppelsignalpfade hat den Vorteil, dass eine Nichtnutzung von bestimmten Mobilfunkbändern schneller überprüft werden kann. Dadurch kann die Zeitdauer für das zyklische Durchschalten der einzelnen Auskoppelsignalpfade reduziert werden.
Sollte in dem o.g. Fall die Detektionseinrichtung dennoch einen Signalpegel detektieren, könnte dieser nicht sicher einem Mobilfunkband zugeordnet werden. In diesem Fall ist die Einstell- und/oder Steuereinrichtung dazu ausgebildet, alle angeschalteten Verstärkereinrichtungen bis auf die Verstärkereinrichtungen in genau einem der zumindest zwei Auskoppelsignalpfade im Wechsel abzuschalten. Dies würde wiederum im Such- und Analysezustand erfolgen. Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung ist dann dazu ausgebildet, den von der Detektionseinrichtung erfassten Signalpegel demjenigen Sendesignal in demjenigen Frequenzbereich zuzuweisen, der über denjenigen Signalkoppelpfad übertragen wird, dessen Verstärkereinrichtung gerade eingeschaltet ist. Dadurch kann in einem zweiten Schritt sicher festgestellt werden, welches Mobilfunkband durch das Mobilfunkgerät verwendet wird.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst einen eingangs beschriebenen Mobilfunkkompensator. Dabei ist die mobilfunkgeräteseitige Anschlusseinrichtung mit einer Koppelschale elektrisch verbunden, die sich im Inneren des Kraftfahrzeugs befindet und die zur Ankopplung bzw. zum Anschluss des Mobilfunkgeräts dient. Die antennenseitige Anschlusseinrichtung ist dabei mit zumindest einer Fahrzeugantenne verbunden, die an einer Außenseite, insbesondere an einem Dach bzw. Dachbereich des Kraftfahrzeugs montiert ist. Eine derartige Anordnung erlaubt, dass das Mobilfunkgerät mit nur einem sehr geringen Sendepegel sendet, so dass die Mobilfunkstrahlung im Inneren des Kraftfahrzeugs gering ist, wobei gleichzeitig eine optimale Empfangsqualität des Sendesignals durch die Basisstation und umgekehrt gewährleistet ist.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Gleiche Gegenstände weisen dieselben Bezugszeichen auf. Die entsprechenden Figuren der Zeichnungen zeigen im Einzelnen:

1: eine schematische Gesamtansicht eines Kraftfahrzeugs, welches einen erfindungsgemäßen Mobilfunkkompensator umfasst, der an eine Außenantenne und an eine innenliegende Koppelschale angeschlossen ist;
2: einen schematischen Schaltplan des erfindungsgemäßen Mobilfunkkompensators;
3: eine schematische Darstellung, die erläutert, dass erfindungsgemäß eine zentrale Detektionseinrichtung verwendet wird, um festzustellen, welches Mobilfunkband gerade in Verwendung ist;
4A, 4B: eine schematische Darstellung, die erläutert, dass zur besseren Isolation in den einzelnen Auskoppelsignalpfaden abschaltbare Verstärker verwendet werden, sodass der Detektionseinrichtung lediglich eine genau bestimmte Anzahl an Sendesignalen eines oder mehrerer Mobilfunkbänder zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt zugeführt wird bzw. werden; und
5: eine schematische Darstellung, die erläutert, wie eine einfache Leistungsaddiereinrichtung aufgebaut sein kann.

1 erläutert den Einsatz eines erfindungsgemäßen Mobilfunkkompensators 1 in einem Kraftfahrzeug 2, zur Kompensation einer Dämpfung, die auf einer Signalstrecke 3, beispielsweise zwischen einem Mobilfunkgerät 4 und einer Fahrzeugantenne 5, vorhanden ist.
Der Mobilfunkkompensator 1 umfasst eine mobilfunkseitige Anschlusseinrichtung 6a, an die beispielsweise eine Koppeleinrichtung 7 angeschlossen werden kann, die beispielsweise als Koppelschale ausgebildet sein kann (teilweise auch „Cradle“ genannt). In diese Koppelschale kann beispielsweise das Mobilfunkgerät 4 abgelegt bzw. eingelegt werden. Die Koppeleinrichtung 7 kann dabei mit dem Mobilfunkgerät 4 auf alle geeigneten Arten eine Signalübertragung herstellen, beispielsweise elektromagnetisch, galvanisch, induktiv und/oder kapazitiv.
Im Gegensatz dazu umfasst der Mobilfunkkompensator 1 noch eine antennenseitige Anschlusseinrichtung 6b. An diese antennenseitige Anschlusseinrichtung 6b kann die Antenneneinrichtung 5 des Kraftfahrzeugs 2 angeschlossen werden, die zumindest eine Fahrzeugantenne 5 umfasst.
Zwischen der Koppeleinrichtung 7 und der Fahrzeugantenne 5 befindet sich die Signalstrecke 3.
2 zeigt einen schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Mobilfunkkompensators 1. Wie bereits im Hinblick auf 1 beschrieben, umfasst der Mobilfunkkompensator 1 eine mobilfunkgeräteseitige Anschlusseinrichtung 6a und eine antennenseitige Anschlusseinrichtung 6b. Die mobilfunkgeräteseitige Anschlusseinrichtung 6a und die antennenseitige Anschlusseinrichtung 6b sind über die Signalstrecke 3, die zumindest einen Signalpfad 10a, 10b umfasst, miteinander elektrisch, insbesondere galvanisch verbunden. Der Mobilfunkkompensator 1 trennt dabei die Signalstrecke 3 in einen Uplink-Signalpfad 10a und einen Downlink-Signalpfad 10b auf. Dies geschieht durch den Einsatz einer ersten Frequenzweiche 11a und einer zweiten Frequenzweiche 11b, die vorzugsweise in Form eines Duplexers ausgebildet sind. Die mobilfunkgeräteseitige Anschlusseinrichtung 6a ist dabei mit der ersten Frequenzweiche 11a elektrisch leitend verbunden, wobei die antennenseitige Anschlusseinrichtung 6b mit der zweiten Frequenzweiche 11b elektrisch leitend verbunden ist. Ein erster Ausgang der ersten Frequenzweiche 11a ist mit dem ersten Ausgang der zweiten Frequenzweiche 11b elektrisch leitend verbunden und unterteilt die Signalstrecke 3 in den Downlink-Pfad 10b, über den Signale von der antennenseitigen Anschlusseinrichtung 6b zur mobilfunkgeräteseitigen Anschlusseinrichtung 6a übertragbar sind. Ein zweiter Ausgang der ersten Frequenzweiche 11a ist mit dem zweiten Ausgang der zweiten Frequenzweiche 11b elektrisch leitend verbunden und unterteilt die Signalstrecke 3 in den Uplink-Signalpfad 10a, über den die Sendesignale von der mobilfunkgeräteseitigen Anschlusseinrichtung 6a zur antennenseitigen Anschlusseinrichtung 6b übertragbar sind.
In dem Uplink-Signalpfad 10a befindet sich eine einstellbare Signalpegel-Verstärkereinrichtung 12a. Eine weitere Signalpegel-Verstärkereinrichtung 12b befindet sich im Downlink-Signalpfad 10b. Die Signalpegel-Verstärkereinrichtung 12a umfasst zumindest einen Verstärker, der zur Verstärkung der Sendesignale dient. Optional umfasst dieser noch zumindest einen Dämpfungssteller (nicht dargestellt).
Weiterhin umfasst der erfindungsgemäße Mobilfunkkompensator 1 eine zentrale Detektionseinrichtung 13, die dazu ausgebildet ist, den Signalpegel eines Signals auf der Signalstrecke 3 zu detektieren. Insbesondere ist die Detektionseinrichtung 13 dazu ausgebildet, bezüglich der Sendesignale (diejenigen Signale, die von dem Mobilfunkgerät 4 in Richtung der Fahrzeugantenne 5 übertragen werden) den entsprechenden Signalpegel zu detektieren.
Die Detektionseinrichtung 13 ist dabei mit einer Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 verbunden, die in Abhängigkeit des von der Detektionseinrichtung 13 detektierten Signalpegels und Mobilfunkbands die Einstellung einer von der Signalpegelverstärkung 12a, 12b erzeugten Signalverstärkung der Sendesignale vornimmt. Dabei können die Sendesignale, je nach verwendetem Mobilfunkband, das unterschiedlichen Mobilfunkstandards zugewiesen ist, auf unterschiedliche Signalpegel verstärkt werden.
Damit die Detektionseinrichtung 13 den Signalpegel des Sendesignals detektieren kann, umfasst der Mobilfunkkompensator 1 eine Auskoppeleinrichtung 15, um einen Teil des Sendesignals für die Messung des Signalpegels auszukoppeln und der Detektionseinrichtung 13 zuzuführen.
Verschiedene Stellen, an denen die Auskoppeleinrichtung 15 innerhalb des Mobilfunkkompensators 1 angeordnet werden kann, sind in 2 gestrichelt bzw. mit einer durchgezogenen Linie dargestellt.
So kann die Auskoppeleinrichtung 15 mit der Signalstrecke 3 zwischen der mobilfunkgerätseitigen Anschlusseinrichtung 6a und der ersten Frequenzweiche 11a verbunden bzw. gekoppelt sein. Die Auskoppeleinrichtung 15 kann ebenfalls mit der Signalstrecke 3 zwischen der antennenseitigen Anschlusseinrichtung 6b und der zweiten Frequenzweiche 11b verbunden bzw. gekoppelt sein. Es wäre auch möglich, dass die Auskoppeleinrichtung 15 mit dem Uplink-Signalpfad 10a zwischen der ersten Frequenzweiche 11a und der Signalpegel-Verstärkereinrichtung 12a verbunden bzw. gekoppelt ist. Grundsätzlich könnte die Auskoppeleinrichtung 15 auch mit dem Uplink-Signalpfad 10a zwischen der zweiten Frequenzweiche 11b und der Signalpegel-Verstärkereinrichtung 12a verbunden bzw. gekoppelt sein.
3 erläutert detailliert das Zusammenspiel der Auskoppeleinrichtung 15 mit der Detektionseinrichtung 13 und der Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14. Die Auskoppeleinrichtung 15 umfasst zumindest zwei Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c. In dem Ausführungsbeispiel aus 3 gibt es drei Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c. Es könnten allerdings auch vier, fünf, sechs oder mehr Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c vorhanden sein. Vorzugsweise gibt es so viele Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c wie es unterschiedliche Mobilfunkbänder gibt, die durch den Mobilfunkkompensator 1 verstärkt bzw. unterstützt werden sollen.
Die Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c entspringen einer Koppeleinheit 16, die wiederum mit der Signalstrecke 3 gekoppelt bzw. verbunden ist. Im einfachsten Fall könnte die Koppeleinheit 16 aus einem Leitungsabschnitt bestehen, der über einen bestimmten Weg parallel zur Signalstrecke 3 geführt ist, so dass eine Überkopplung des Sendesignals von der Signalstrecke 3 zum Leitungsabschnitt der Koppeleinheit 16 erfolgt, wobei der Teil der Sendesignale, welcher in die Koppeleinheit 16 überkoppelt, den einzelnen Auskoppelsignalpfaden 15a, 15b, 15c zugeführt wird. Mit anderen Worten sind die verschiedenen Eingangsanschlüsse 17a, 17b, 17c der Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c mit der Signalstrecke 3 verbunden bzw. gekoppelt. Dagegen sind die Ausgangsanschlüsse 18a, 18b, 18c der Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c mit einer Leistungsaddiereinrichtung 19 verbunden. Der Ausgang 20 dieser Leistungsaddiereinrichtung 19 ist mit der Detektionseinrichtung 13 verbunden.
5 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer solchen Leistungsaddiereinrichtung 19, der sich zur Aufsummierung von drei Eingangssignalen eignet. Die Leistungsaddiereinrichtung 19 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel drei Widerstände 21, wobei jeder dieser Widerstände 21 mit dem Ausgang 20 der Leistungsaddiereinrichtung 19 verbunden ist. Weiterhin sind die Widerstände 21 mit je einem Ausgang 18a, 18b, 18c der Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c verbunden. Durch geeignete Wahl der Widerstände 21 (z.B. 16 1/3 Ohm) können die einzelnen Signale an den Ausgängen 18a, 18b, 18c der Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c zu einem Messsignal aufsummiert werden, wobei jeder Eingang der Leistungsaddiereinrichtung 19 einen Wellenwiderstand von vorzugsweise 50 Ohm darstellt, sodass Reflektionen zurück in die Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c verhindert werden.
Jeder Auskoppelsignalpfad 15a, 15b, 15c umfasst vorzugsweise genau einen Eingangsanschluss 17a, 17b, 17c und genau einen Ausgangsanschluss 18a, 18b 18c und weiter vorzugsweise keinerlei Verzweigungen (verzweigungsfrei).
Der Ausgang 20 der Leistungsaddiereinrichtung 19 wird genau einer Detektionseinrichtung 13 zugeführt. Der Mobilfunkkompensator 1 umfasst insbesondere genau eine Detektionseinrichtung 13, die allerdings, wie nachfolgend noch erläutert wird, ausreichend ist, um die Präsenz eines Sendesignals in einem bestimmten Mobilfunkband feststellen zu können.
Die Auskoppeleinrichtung 15 umfasst außerdem eine Filtereinrichtung 25, die an bzw. in den zumindest mehreren Auskoppelsignalpfaden 15a, 15b, 15c angeordnet ist und derart ausgebildet ist, dass die Durchlassfrequenzbereiche Δf₁ , Δf₂ , Δf₃ für (jeden der) zumindest zwei Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c zumindest teilweise oder vollständig unterschiedlich sind. In dem Ausführungsbeispiel aus 3 ist ein Teil der Filtereinrichtung 25 bereits in der Koppeleinheit 16 integriert. Dadurch ist gewährleistet, dass in die jeweiligen Eingangsanschlüsse 17a, 17b, 17c der Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c lediglich Sendesignale mit unterschiedlichen Frequenzbereichen Δf₁ , Δf₂ , Δf₃ durchgelassen werden.
Bei der Filtereinrichtung 25, 25a, 25b, 25c kann es sich um einen Tiefpass, Bandpass oder Hochpass handeln.
Weiterhin umfasst die Filtereinrichtung 25 in diesem Ausführungsbeispiel noch zusätzliche Filtereinheiten 25a, 25b, 25c die direkt in den jeweiligen Auskoppelsignalpfaden 15a, 15b, 15c angeordnet sind. Die unterschiedlichen Durchlassfrequenzbereiche Δf₁ , Δf₂ , Δf₃ der Filtereinrichtung 25, 25a, 25b, 25c für die unterschiedlichen Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c entsprechen bzw. korrespondieren zu verschiedenen Mobilfunkbändern bzw. Mobilfunkstandards. Die einzelnen Durchlassfrequenzbereiche Δf₁ , Δf₂ , Δf₃ der unterschiedlichen Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c können sich um weniger als 50 MHz, 40 MHz, 30 MHz, 25 MHz, 20 MHz, 10 MHz, 5 MHz voneinander unterscheiden.
Erfindungsgemäß ist auch in jedem der Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c eine einstellbare Verstärkereinrichtung 30a, 30b, 30c angeordnet, die wiederum über die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 ein- oder ausschaltbar ist. Die einstellbare Verstärkereinrichtung 30a, 30b, 30c in jedem der zumindest zwei Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c umfasst zumindest einen Verstärker 40; 40a, 40b, ..., 40n, insbesondere in Form eines Transistorverstärkers 40, 40a, 40b, ..., 40n. Ein solcher Verstärker 40; 40a, 40b, ..., 40n ist in den 4A und 4B dargestellt. Grundsätzlich ist es dabei möglich, dass in jedem der Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c ein Verstärker 40 bzw. mehrere Verstärker 40a, 40b, ..., 40n elektrisch in Reihe geschaltet angeordnet sind.
Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 ist dazu ausgebildet die Versorgungsspannung des zumindest einen Verstärkers 40; 40a, 40b, ..., 40n in dem jeweiligen Auskoppelsignalpfad 15a, 15b, 15c auszuschalten bzw. zu reduzieren, um diesen auszuschalten. Ergänzend oder alternativ kann diese auch einen Steueranschluss des zumindest einen Verstärkers 40; 40a, 40b, ..., 40n in dem jeweiligen Auskoppelsignalpfad 15a, 15b, 15c mit einem entsprechenden Steuersignal beaufschlagen, sodass sich der zumindest eine Verstärker 40; 40a, 40b, ..., 40n ausschaltet.
Zwischen zwei in Reihe geschalteten Verstärkern 40; 40a, 40b, ..., 40n eines Auskoppelsignalpfads 15a, 15b, 15c ist noch zumindest ein Filter und/oder ein Dämpfungsglied angeordnet. Das Dämpfungsglied kann auch eine Dämpfung von 0 dB einstellen.
Vorzugsweise arbeiten die einzelnen Verstärker 40, 40a, 40b, ... 40n der jeweiligen Verstärkereinrichtungen 30a, 30b, 30c im angeschaltetem Zustand mit dem gleichen Verstärkungsfaktor. Die Verstärkung kann allerdings auch beliebig gewählt werden.
Vorzugsweise werden als Verstärker 40a, 40b, ... 40n laterale Transistoren verwendet. Diese werden weiter vorzugsweise direkt auf das Substrat, insbesondere auf eine Leiterplatte aufgebracht. Bei lateralen Transistoren kann dabei auf den Einsatz von Bondingdrähten verzichtet werden, wodurch Überkopplungen zwischen verschiedenen Auskoppelsignalpfaden 15a, 15b, 15c verringert bzw. verhindert werden.
Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 ist dazu ausgebildet, die einstellbaren Verstärkereinrichtungen 30a, 30b, 30c in den zumindest zwei Auskoppelsignalpfaden 15a, 15b, 15c derart ein- und auszuschalten, so dass zumindest eine einstellbare Verstärkereinrichtung 30a, 30b, 30c in einem Auskoppelsignalpfad 15a, 15b, 15c abgeschaltet ist, so dass am Ausgang 20 der Leistungsaddiereinrichtung 19 ein Messsignal anliegt und der Detektionseinrichtung 13 zuführbar ist, das dem gefilterten Sendesignal desjenigen Auskoppelsignalpfads 15a, 15b, 15c entspricht, dessen einstellbare Verstärkereinrichtung 30a, 30b, 30c eingeschaltet ist.
Grundsätzlich ist die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 dazu ausgebildet ist, in einem Such- und Analysezustand herauszufinden, ob ein Sendesignal eines Mobilfunkgeräts 4 vorliegt und in welchen Durchlassfrequenzbereich Δf₁ , Δf₂ , Δf₃ dieses fällt. Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 ist dazu ausgebildet, die Verstärkereinrichtung 30a, 30b, 30c in einem Auskoppelsignalpfad 15a, 15b, 15c mit der Verstärkereinrichtung 30a, 30b, 30c in zumindest einem anderen Auskoppelsignalpfad 15a, 15b, 15c im Wechsel nacheinander ein- und auszuschalten, sodass am Ausgang 20 der Leistungsaddiereinrichtung 19 ein Messsignal anliegt und der Detektionseinrichtung 13 zuführbar ist, das aus demjenigen (genau einen) Auskoppelsignalpfad 15a, 15b, 15c ausgegeben wird, dessen Verstärkereinrichtung 30a, 30b, 30c eingeschaltet ist.
Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 ist ferner dazu ausgebildet, das von der Detektionseinrichtung 13 detektierte Messsignal mit einem ersten Schwellwert zu vergleichen und für den Fall, dass das Messsignal den ersten Schwellwert erreicht oder überschreitet, die Signalpegel-Verstärkungseinrichtung 12a, 12b derart anzusteuern, dass die Signalpegel-Verstärkungseinrichtung 12a, 12b eine Signalverstärkung des Sendesignals um einen Einstellfaktor vornimmt.
Grundsätzlich ist es so, dass die einstellbare Verstärkereinrichtung 30a, 30b, 30c in jedem Auskoppelsignalpfad 15a, 15b, 15c vor und/oder nach der Filtereinrichtung 25, 25a, 25b, 25c angeordnet ist.
Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 schaltet die Verstärkereinrichtung 30a, 30b, 30c in jedem Auskoppelsignalpfad 15a, 15b, 15c vorzugsweise im Wechsel zu und ab. Insbesondere ist dabei jeweils nur eine Verstärkereinrichtung 30a, 30b, 30c in einem Auskoppelsignalpfad 15a, 15b, 15c zur gleichen Zeit zugeschaltet. Dadurch ist es der Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14, die mit der Detektionseinrichtung 13 verbunden ist, möglich, anhand des von der Detektionseinrichtung 13 erfassten Signalpegels festzustellen, welches Mobilfunkband gerade von dem Mobilfunkgerät 4 verwendet wird. Dies bedeutet, dass die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 dazu ausgebildet ist, den von der Detektionseinrichtung 13 erfassten Signalpegel demjenigen Sendesignal in demjenigen Frequenzbereich zuzuweisen, der über denjenigen Auskoppelsignalpfad 15a, 15b, 15c übertragen wird, dessen zumindest eine Verstärkereinrichtung 30a, 30b, 30c (und damit dessen zumindest ein Verstärker 40a, 40b, ..., 40n) zugeschaltet ist.
Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 ist ferner dazu ausgebildet, in einem Idle-Zustand die Verstärkereinrichtungen 30a, 30b, 30c von zumindest zwei oder allen Auskoppelsignalpfaden 15a, 15b, 15c einzuschalten und das von der Detektionseinrichtung 13 detektierte Messsignal mit einem zweiten Schwellwert zu vergleichen. Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 ist dann dazu ausgebildet, vom Idle-Zustand in den Such- und Analysezustand zu wechseln, falls das detektierte Messsignal den zweiten Schwellwert erreicht oder überschreitet.
Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 ist auch dazu ausgebildet, von dem Such- und Analysezustand in einen Betriebszustand zu wechseln, wenn das erfasste Messsignal den ersten Schwellwert erreicht oder überschreitet. Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 ist dazu ausgebildet, in dem Betriebszustand diejenige Verstärkereinrichtung 30a, 30b, 30c, in der das von der Detektionseinrichtung 13 erfasste Messsignal den einstellbaren ersten Schwellwert erreicht oder überschreitet, solange eingeschaltet zu lassen, bis das erfasste Messsignal den einstellbaren ersten Schwellwert oder einen dritten Schwellwert wieder unterschreitet, wobei die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 weiter dazu ausgebildet ist, in diesem Zeitraum die anderen Verstärkereinrichtungen 30a, 30b, 30c der anderen Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c ausgeschaltet zu lassen.
Die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 ist dazu ausgebildet für den Fall, dass das von der Detektionseinrichtung 13 erfasste Messsignal den einstellbaren ersten Schwellwert oder den dritten Schwellwert wieder unterschreitet oder für eine vorbestimmte Zeitdauer lang wieder unterschreitet, vom Betriebszustand in den Idle-Zustand oder in den Such- und Analysezustand zurückzuwechseln. Die vorbestimmte Zeitdauer beträgt mehr als 10 ms, 50 ms, 100 ms, 200 ms, 400 ms, 800 ms, 1200 ms, 2s, 4s, 8s oder mehr als 10s und vorzugsweise weniger als 20s, 15s, 12s, 9s, 7s, 5s, 3s oder weniger als 1s. Der erste und der dritte Schwellwert können dabei identisch oder unterschiedlich gewählt sein.
Vorteilhafterweise sind die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 und insbesondere die Detektionseinrichtung 13 dazu ausgebildet, die Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c in regelmäßigen Zyklen dahingehend zu überprüfen, ob das Mobilfunkgerät 7 in dem entsprechenden Mobilfunkband ein Sendesignal aussenden möchte. Vorzugsweise können alle Mobilfunkbänder, also alle Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c in regelmäßigen Zyklen von vorzugsweise weniger als 100 µs, 90 µs, 80 µs oder 70 µs einmal auf die Präsenz eines Signalpegels überprüft werden. Insbesondere ist eine solche Überprüfung aller Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c in einem Zeitraum möglich, der der Länge eines GSM-Slots entspricht oder kleiner ist als die Länge eines GSM-Slots.
Die Detektionseinrichtung 13 umfasst vorzugsweise einen Komparator, dem neben dem Messsignal vom Ausgang 20 der Leistungsaddiereinrichtung 19 noch ein Vergleichssignal (erster Schwellwert bzw. zweiter Schwellwert) zugeführt ist. Sobald das Messsignal vom Ausgang 20 der Leistungsaddiereinrichtung 19 größer als das Vergleichssignal ist, geht die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 davon aus, dass das Mobilfunkgerät 4 in einem Mobilfunkband ein Sendesignal übertragen möchte und bestimmt das entsprechende Mobilfunkband. Die Detektionseinrichtung 13 könnte ebenfalls einen A/D-Wandler umfassen, der dazu ausgebildet ist, das Messsignal am Ausgang 20 der Leistungsaddiereinrichtung 19 in einen digitalen Wert umzusetzen und der Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 zuzuführen. Ein solcher A/D-Wandler könnte auch am Ausgang des Komparators angeordnet sein.
Die Auskoppeleinrichtung 15, die Detektionseinrichtung 13 und die Einstell- und/oder Steuereinrichtung 14 sind vorzugsweise auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet. Die einzelnen Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c sind vorzugsweise voneinander entkoppelt. Dies kann dadurch geschehen, dass die einzelnen Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c von einer Vielzahl von Durchkontaktierungen voneinander getrennt sind, wobei ein zusätzlicher Deckel mit einzelnen Wänden, die auf den Durchkontaktierungen zum Liegen kommen, die Auskoppeleinrichtung 15 auf der Leiterplatte verschließt. Dadurch, dass die einstellbare Verstärkereinrichtung 30a, 30b, 30c eine sehr hohe Isolationsfestigkeit von wenigstens 30 dB, 40 dB, 50 dB oder mehr als 60 dB aufweist, kann im Gegensatz zum Einsatz von Schaltern auf sehr kostengünstige Art und Weise eine hohe Isolationsfestigkeit erreicht werden. Dadurch ist es möglich, mehrere Auskoppelsignalpfade 15a, 15b, 15c auf unterschiedliche Eingänge einer Leistungsaddiereinrichtung 19 zu schalten, wobei der Ausgang 20 dieser Leistungsaddiereinrichtung 19 einer einzigen Detektionseinrichtung 13 zugeführt wird. Dadurch, dass lediglich eine einzelne Detektionseinrichtung (mit einer einzelnen Detektionseinheit bzw. einem einzelnen Detektionselement) verwendet wird, kann auf eine sehr kostengünstige und zuverlässige Art und Weise geprüft werden, welche Mobilfunkbänder durch das Mobilfunkgerät 4 verwendet werden. Dadurch kann der Mobilfunkkompensator 1 die entsprechende einstellbare Signalpegel-Verstärkereinrichtung 12a, 12b optimal einstellen bzw. diese innerhalb der zulässigen Grenzwerte für jedes Mobilfunkband bzw. Mobilfunkstandard betreiben.
Wie eingangs erwähnt umfasst die einstellbare Signalpegel-Verstärkereinrichtung 12a, 12b neben dem zumindest einen Verstärker noch zumindest einen Dämpfungssteller, um die Verstärkung des Sendesignals gemäß dem Einstellfaktor zu verändern. Der zumindest eine Verstärker der Signalpegel-Verstärkereinrichtung 12a, 12b arbeitet mit einer konstanten Verstärkung, wobei der zumindest eine Dämpfungssteller dazu ausgebildet ist, das Sendesignal in Abhängigkeit des Einstellfaktors zu dämpfen. Über den Dämpfungssteller wird auch sichergestellt, dass der Mobilfunkkompensator 1 keine Sendesignale ausgibt, deren Signalpegel höher ist als der durch den jeweiligen Mobilfunkstandard zugelassene maximale Signalpegel.
Der Dämpfungssteller kann dabei im Uplink-Signalpfad 10a angeordnet sein. Über den Dämpfungssteller können ebenfalls sowohl der Uplink-Signalpfad 10a als auch der Downlink-Signalpfad gemeinsam verlaufen.
Der Mobilfunkkompensator 1 kann einen oder mehrere Mobilfunkstandards wie GSM, UMTS und/oder LTE unterstützen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Im Rahmen der Erfindung sind alle beschriebenen und/oder gezeichneten Merkmale beliebig miteinander kombinierbar.

Claims

Mobilfunkkompensator (1) zum Einsatz in Kraftfahrzeugen (2), zur Kompensation einer Signaldämpfung bei Übertragung von Sendesignalen eines Mobilfunkgerätes (4), mit folgenden Merkmalen: - es ist eine mobilfunkgeräteseitige Anschlusseinrichtung (6a) und eine antennenseitige Anschlusseinrichtung (6b) vorgesehen, wobei das Mobilfunkgerät (4) über die mobilfunkgeräteseitige Anschlusseinrichtung (6a) an den Mobilfunkkompensator (1) anschließbar bzw. ankoppelbar ist und wobei eine Antenneneinrichtung (5) an die antennenseitige Anschlusseinrichtung (6b) anschließbar ist; - die mobilfunkgeräteseitige Anschlusseinrichtung (6a) und die antennenseitige Anschlusseinrichtung (6b) sind über eine Signalstrecke (3), die zumindest einen Signalpfad (10a, 10b) umfasst, miteinander elektrisch verbunden; - in der Signalstrecke (3) ist eine einstellbare Signalpegel-Verstärkereinrichtung (12a, 12b) angeordnet, die zumindest einen Verstärker zur Verstärkung des Sendesignals aufweist; - es ist eine zentrale Detektionseinrichtung (13) vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, bezüglich des Sendesignals einen zugehörigen Signalpegel zu detektieren; - es ist eine Auskoppeleinrichtung (15) mit zumindest zwei Auskoppelsignalpfaden (15a, 15b, 15c) vorgesehen, wobei je ein Eingangsanschluss (17a, 17b, 17c) dieser Auskoppelsignalpfade (15a, 15b, 15c) der Auskoppeleinrichtung (15) mit der Signalstrecke (3) verbunden bzw. gekoppelt ist und wobei je ein Ausgangsanschluss (18a, 18b, 18c) dieser Auskoppelsignalpfade (15a, 15b, 15c) mit einer Leistungsaddiereinrichtung (19) verbunden ist, deren Ausgang (20) wiederum an der Detektionseinrichtung (13) angeschlossen ist; - die Auskoppeleinrichtung (15) umfasst eine Filtereinrichtung (25, 25a, 25b, 25c), die an bzw. in den zumindest zwei Auskoppelsignalpfaden (15a, 15b, 15c) angeordnet ist, wobei die Durchlassfrequenzbereiche (Δf₁, Δf₂, Δf₃) der Filtereinrichtung (25, 25a, 25b, 25c) für zumindest zwei Auskoppelsignalpfade (15a, 15b, 15c) zumindest teilweise oder vollständig unterschiedlich gewählt sind; - in jedem von den zumindest zwei Auskoppelsignalpfaden (15a, 15b, 15c) ist eine einstellbare Verstärkereinrichtung (30a, 30b, 30c) angeordnet; - es ist eine Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, in einem Such- und Analysezustand herauszufinden, ob ein Sendesignal eines Mobilfunkgeräts (4) vorliegt und in welchen Durchlassfrequenzbereich (Δf₁, Δf₂, Δf₃) dieses fällt, wobei die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) hierfür ausgebildet ist, die Verstärkereinrichtung (30a, 30b, 30c) in einem Auskoppelsignalpfad (15a, 15b, 15c) mit der Verstärkereinrichtung (30a, 30b, 30c) in zumindest einem anderen Auskoppelsignalpfad (15a, 15b, 15c) im Wechsel nacheinander ein- und auszuschalten, sodass am Ausgang (20) der Leistungsaddiereinrichtung (19) ein Messsignal anliegt und der Detektionseinrichtung (13) zuführbar ist, das aus demjenigen Auskoppelsignalpfad (15a, 15b, 15c) ausgegeben wird, dessen Verstärkereinrichtung (30a, 30b, 30c) eingeschaltet ist; - die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) ist ferner dazu ausgebildet, das von der Detektionseinrichtung (13) detektierte Messsignal mit einem ersten Schwellwert zu vergleichen und für den Fall, dass das Messsignal den ersten Schwellwert erreicht oder überschreitet, die Signalpegel-Verstärkungseinrichtung (12a, 12b) derart anzusteuern, dass die Signalpegel-Verstärkungseinrichtung (12a, 12b) eine Signalverstärkung des Sendesignals um einen Einstellfaktor vornimmt.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) ist ferner dazu ausgebildet, in einem Idle-Zustand die Verstärkereinrichtungen (30a, 30b, 30c) von zumindest zwei oder allen Auskoppelsignalpfaden (15a, 15b, 15c) einzuschalten und das von der Detektionseinrichtung (13) detektierte Messsignal mit einem zweiten Schwellwert zu vergleichen; - die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) ist ferner dazu ausgebildet, vom Idle-Zustand in den Such- und Analysezustand zu wechseln, falls das detektierte Messsignal den zweiten Schwellwert erreicht oder überschreitet.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) ist dazu ausgebildet, von dem Such- und Analysezustand in einen Betriebszustand zu wechseln, wenn das erfasste Messsignal den ersten Schwellwert erreicht oder überschreitet; - die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) ist dazu ausgebildet, in dem Betriebszustand diejenige Verstärkereinrichtung (30a, 30b, 30c), in der das von der Detektionseinrichtung (13) erfasste Messsignal den einstellbaren ersten Schwellwert erreicht oder überschreitet solange eingeschaltet zu lassen, bis das erfasste Messsignal den einstellbaren ersten Schwellwert oder einen dritten Schwellwert wieder unterschreitet, wobei die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) weiter dazu ausgebildet ist, in diesem Zeitraum die anderen Verstärkereinrichtungen (30a, 30b, 30c) der anderen Auskoppelsignalpfade (15a, 15b, 15c) ausgeschaltet zu lassen.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 3 oder Anspruch 3 und Anspruch 2, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) ist dazu ausgebildet für den Fall, dass das von der Detektionseinrichtung (13) erfasste Messsignal den einstellbaren ersten Schwellwert oder den dritten Schwellwert wieder unterschreitet, vom Betriebszustand in den Idle-Zustand oder in den Such- und Analysezustand zurückzuwechseln.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) ist dazu ausgebildet für den Fall, dass das von der Detektionseinrichtung (13) erfasste Messsignal den einstellbaren ersten Schwellwert für eine vorbestimmte Zeitdauer wieder unterschreitet, vom Betriebszustand in den Idle-Zustand oder in den Such- und Analysezustand zurückzuwechseln.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die vorbestimmte Zeitdauer beträgt mehr als 10 ms, 50 ms, 100 ms, 200 ms, 400 ms, 800 ms, 1200 ms, 2s, 4s, 8s, 10s und vorzugsweise weniger als 20s, 15s, 12s, 9s, 7s, 5s, 3s, 1s.
Mobilfunkkompensator (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) ist dazu ausgebildet, die Verstärkereinrichtung (30a, 30b, 30c) in einem Auskoppelsignalpfad (15a, 15b, 15c) mit der Verstärkereinrichtung (30a, 30b, 30c) in zumindest einem anderen Auskoppelsignalpfad (15a, 15b, 15c) derart im Wechsel nacheinander ein- und auszuschalten, dass für eine vorbestimmte Zeitdauer: a) keine Verstärkereinrichtung (30a, 30b, 30c) in einem Auskoppelsignalpfad (15a, 15b, 15c) eingeschaltet ist; oder b) die Verstärkereinrichtungen (30a, 30b, 30c) in zwei Auskoppelsignalpfaden (15a, 15b, 15c) gleichzeitig eingeschalten sind; oder c) die Verstärkereinrichtung (30a, 30b, 30c) in genau einem Auskoppelsignalpfad (15a, 15b, 15c) eingeschalten ist.
Mobilfunkkompensator (1) nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) ist dazu ausgebildet, die Verstärkereinrichtungen (30a, 30b, 30c) im Such- und Analysezustand und/oder im Idle-Zustand in jedem Auskoppelsignalpfad (15a, 15b, 15c) in regelmäßigen Zyklen, insbesondere mindestens alle 100µs, 90µs, 80µs oder 70µs einmal einzuschalten.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) ist dazu ausgebildet, die Verstärkereinrichtungen (30a, 30b, 30c) für eine Zeitdauer von mehr als 1µs, 5µs, 10µs, 20µs, 50µs oder 100µs aber vorzugsweise für weniger als 100ms, 50ms, 1ms, 500µs, 250µs, 100µs, 75µs, 25µs, 15µs oder 5µs einzuschalten.
Mobilfunkkompensator (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Durchlassfrequenzbereiche (Δf₁, Δf₂, Δf₃) der Filtereinrichtung (25, 25a, 25b, 25c) entsprechen unterschiedlichen Mobilfunkbändern; - der Einstellfaktor, mit dem die Signalpegel-Verstärkereinrichtung (12a, 12b) eine Signalverstärkung des Sendesignals vornimmt, ist abhängig von: a) der Höhe des detektierten Signalpegels des Messsignals; und/oder b) demjenigen Auskoppelsignalpfad (15a, 15b, 15c), über den das Messsignal der Detektionseinrichtung (13) zugeführt ist.
Mobilfunkkompensator (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - eine Signalübertragungsrichtung der Auskoppeleinrichtung (15) verläuft vom Eingangsanschluss (17a, 17b, 17c) der Auskoppelsignalpfade (15a, 15b, 15c) zum Ausgangsanschluss (18a, 18b, 18c) der Auskoppelsignalpfade (15a, 15b, 15c); - die Filtereinrichtung (25, 25a, 25b, 25c) ist in Signalübertragungsrichtung vor und/oder nach der einstellbaren Verstärkereinrichtung (30a, 30b, 30c) in jedem Auskoppelsignalpfad (15a, 15b, 15c) angeordnet.
Mobilfunkkompensator (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die einstellbare Verstärkereinrichtung (30a, 30b, 30c) in jedem der zumindest zwei Auskoppelsignalpfade (15a, 15b, 15c) umfasst zumindest einen Verstärker (40; 40a, 40b, ..., 40n) ; - die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) ist dazu ausgebildet: a) die Versorgungsspannung des zumindest einen Verstärkers (40; 40a, 40b, ..., 40n) in dem jeweiligen Auskoppelsignalpfad (15a, 15b, 15c) auszuschalten bzw. zu reduzieren, um diesen auszuschalten; und/oder b) einen Steueranschluss des zumindest einen Verstärkers (40; 40a, 40b, ..., 40n) in dem jeweiligen Auskoppelsignalpfad (15a, 15b, 15c) mit einem entsprechenden Steuersignal zu beaufschlagen, sodass sich der zumindest eine Verstärker (40; 40a, 40b, ..., 40n) ausschaltet.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - in einem, mehreren oder allen der zwei, drei, vier oder zumindest fünf Auskoppelsignalpfade (15a, 15b, 15c) sind zumindest zwei, drei, vier, fünf oder mehr Verstärker (40; 40a, 40b, ..., 40n) elektrisch in Reihe geschaltet angeordnet; - die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) ist dazu ausgebildet: a) die Versorgungsspannung von einem, mehreren oder allen der in Reihe geschalteten Verstärker (40; 40a, 40b, ..., 40n) des jeweiligen Auskoppelsignalpfads (15a, 15b, 15c) auszuschalten bzw. zu reduzieren, um diesen oder diese Verstärker (40; 40a, 40b, ..., 40n) auszuschalten; und/oder b) einen Steueranschluss von einem, mehreren oder allen der in Reihe geschalteten Verstärker (40; 40a, 40b, ..., 40n) des jeweiligen Auskoppelsignalpfads (15a, 15b, 15c) mit einem entsprechenden Steuersignal zu beaufschlagen, um diesen oder diese Verstärker (40; 40a, 40b, ..., 40n) auszuschalten.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) ist dazu ausgebildet, die in Reihe geschalteten Verstärker (40; 40a, 40b, ..., 40n) des jeweiligen Auskoppelsignalpfads (15a, 15b, 15c) derart anzusteuern, dass zumindest zwei oder alle dieser Verstärker (40; 40a, 40b, ..., 40n) im eingeschalteten Zustand jeweils mit dem gleichen oder einem unterschiedlichen Verstärkungsfaktor arbeiten.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - zwischen zwei in Reihe geschalteten Verstärkern (40; 40a, 40b, ..., 40n) eines Auskoppelsignalpfads (15a, 15b, 15c) ist noch zumindest ein weiteres Bauelement aus der Gruppe der: a) Filter; und/oder b) Dämpfungsglieder; angeordnet.
Mobilfunkkompensator (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) ist dazu ausgebildet, den zumindest einen Verstärker (40; 40a, 40b, ..., 40n) in dem jeweiligen Auskoppelsignalpfad (15a, 15b, 15c) derart anzusteuern, dass dieser im eingeschalteten Zustand jeweils mit dem gleichen oder einem unterschiedlichen Verstärkungsfaktor arbeitet wie der zumindest eine Verstärker (40; 40a, 40b, ..., 40n) in dem zumindest einem anderen Auskoppelsignalpfad (15a, 15b, 15c) in dessen angeschaltetem Zustand.
Mobilfunkkompensator (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - bei dem zumindest einen Verstärker (40; 40a, 40b, ..., 40n) in jedem der zumindest zwei Auskoppelsignalpfade (15a, 15b, 15c) handelt es sich um einen Transistorverstärker.
Mobilfunkkompensator (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Detektionseinrichtung (13) umfasst einen Komparator, dem neben dem Messsignal vom Ausgang (20) der Leistungsaddiereinrichtung (19) noch ein Vergleichssignal zuführbar ist; oder - die Detektionseinrichtung (13) umfasst einen Analog/Digital-Wandler, der dazu ausgebildet ist, das Messsignal vom Ausgang (20) der Leistungsaddiereinrichtung (19) in einen digitalen Wert umzusetzen und der Einstell- und/oder Steuereinrichtung (13) zuzuführen.
Mobilfunkkompensator (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Auskoppeleinrichtung (15), die Detektionseinrichtung (13) und die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) sind auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet, wobei die einzelnen Auskoppelsignalpfade (15) voneinander entkoppelt und bevorzugt mit zumindest einem Deckel verschlossen sind.
Mobilfunkkompensator (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die einstellbare Signalpegel-Verstärkereinrichtung (12a, 12b) umfasst neben dem zumindest einen Verstärker noch zumindest einen Dämpfungssteller, um die Verstärkung des Sendesignals gemäß dem Einstellfaktor zu verändern.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - der zumindest eine Verstärker der Signalpegel-Verstärkereinrichtung (12a, 12b) arbeitet mit einer konstanten Verstärkung, wobei der zumindest eine Dämpfungssteller dazu ausgebildet ist, das Sendesignal in Abhängigkeit des Einstellfaktors zu dämpfen.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Einstell- und/oder Steuereinrichtung (14) ist dazu ausgebildet, den zumindest einen Dämpfungssteller derart anzusteuern, dass dieser für den Fall, dass das Messsignal den ersten Schwellwert überschreitet die Dämpfung dann erhöht, wenn das Messsignal außerdem einen a) oberen Grenzwert erreicht oder überschreitet; oder b) einen unteren Grenzwert erreicht oder unterschreitet, wobei sowohl der obere Grenzwert als auch der untere Grenzwert oberhalb des ersten Schwellwerts liegen.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - der obere Grenzwert ist durch einen Mobilfunkstandard vorgegeben, in dem das Mobilfunkgerät betreibbar ist und liegt z.B. bei 23 dBm oder 30 dBm; oder der obere Grenzwert liegt unterhalb eines durch den Mobilfunkstandard vorgegeben oberen Grenzwerts für die maximale Sendeleistung, wobei der obere Grenzwert des Mobilfunkstandards bei z.B. 23 dBm oder 30 dBm liegt; und/oder - der untere Grenzwert liegt oberhalb eines unteren Grenzwerts des Mobilfunkstandards, welchen das Mobilfunkgerät erreichen oder unterschreiten muss, wenn es von einer Basisstation aufgefordert wird, mit der minimalen Sendeleistung zu senden, wobei der untere Grenzwert des Mobilfunkstandards beispielsweise bei -50 dBm liegt.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - der untere Grenzwert ist derart gewählt, dass der Betrag der Differenz zwischen dem unteren Grenzwert und dem unteren Grenzwert des Mobilfunkstandards größer ist als der Betrag der Differenz zwischen maximal und minimal möglicher Verstärkung der Signalpegel-Verstärkereinrichtung (12a, 12b), welche aus der minimal bzw. maximal möglichen Einstellung des Dämpfungsstellers in Verbindung mit dem zumindest einen Verstärker mit weitgehend konstanter Verstärkung resultiert.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 23 oder 24, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - eine Differenz zwischen dem unteren Grenzwert und dem unteren Grenzwert des Mobilfunkstandards ist kleiner als 50 dB, 40 dB, 30 dB, 20 dB, 10 dB oder 5 dB.
Mobilfunkkompensator (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die mobilfunkgeräteseitige Anschlusseinrichtung (6a) ist mit einer ersten Frequenzweiche (IIa), insbesondere einem ersten Duplexer oder einer ersten Schalteinrichtung, verbunden; - die antennenseitige Anschlusseinrichtung (6b) ist mit einer zweiten Frequenzweiche (11b), insbesondere einem zweiten Duplexer oder einer zweiten Schalteinrichtung, verbunden; - ein erster Ausgang der ersten Frequenzweiche (11a) ist mit dem ersten Ausgang der zweiten Frequenzweiche (11b) verbunden und unterteilt die Signalstrecke (3) in einen Downlink-Signalpfad (10b), über den Signale von der antennenseitigen Anschlusseinrichtung (6b) zur mobilfunkgeräteseitigen Anschlusseinrichtung (6a) übertragbar sind; - ein zweiter Ausgang der ersten Frequenzweiche (11a) ist mit dem zweiten Ausgang der zweiten Frequenzweiche (11b) verbunden und unterteilt die Signalstrecke (3) in einen Uplink-Signalpfad (10a), über den die Sendesignale von der mobilfunkgeräteseitigen Anschlusseinrichtung (6a) zur antennenseitigen Anschlusseinrichtung (6b) übertragbar sind; - zumindest im Uplink-Signalpfad (10a) ist die einstellbare Signalpegel-Verstärkereinrichtung (12a) angeordnet; - die Eingangsanschlüsse (17a, 17b, 17c) der Auskoppelsignalpfade (15a, 15b, 15c) der Auskoppeleinrichtung (15) sind: a) mit der Signalstrecke (3) zwischen der mobilfunkgeräteseitigen Anschlusseinrichtung (6a) und der ersten Frequenzweiche (11a) verbunden bzw. gekoppelt; oder b) mit der Signalstrecke (3) zwischen der antennenseitigen Anschlusseinrichtung (6b) und der zweiten Frequenzweiche (11b) verbunden bzw. gekoppelt; oder c) mit dem Uplink-Signalpfad (10a) zwischen der ersten Frequenzweiche (11a) und der Signalpegel-Verstärkereinrichtung (12a) verbunden bzw. gekoppelt; oder d) mit dem Uplink-Signalpfad (10a) zwischen der zweiten Frequenzweiche (11b) und der Signalpegel-Verstärkereinrichtung (12a) verbunden bzw. gekoppelt.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 26 und einem der Ansprüche 20 bis 25, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - der zumindest eine Dämpfungssteller ist in: a) der Signalstrecke (3) zwischen der mobilfunkgeräteseitigen Anschlusseinrichtung (6a) und der ersten Frequenzweiche (11a) angeordnet; und/oder b) der Signalstrecke (3) zwischen der antennenseitigen Anschlusseinrichtung (6b) und der zweiten Frequenzweiche (11b) angeordnet; und/oder c) dem Uplink-Signalpfad (10a) zwischen der ersten Frequenzweiche (11a) und der Signalpegel-Verstärkereinrichtung (12a) angeordnet; und/oder d) dem Uplink-Signalpfad (10a) zwischen der zweiten Frequenzweiche (11b) und der Signalpegel-Verstärkereinrichtung (12a) angeordnet.
Mobilfunkkompensator (1) nach Anspruch 26 oder 27, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - zumindest ein dritter Ausgang der ersten Frequenzweiche (11a) ist mit zumindest einem dritten Ausgang der zweiten Frequenzweiche (11b) verbunden und unterteilt die Signalstrecke (3) in einen weiteren Uplink-Signalpfad, über den die Sendesignale von der mobilfunkgeräteseitigen Anschlusseinrichtung (6a) zur antennenseitigen Anschlusseinrichtung (6b) übertragbar sind; - im weiteren Uplink-Signalpfad ist eine weitere einstellbare Signalpegel-Verstärkereinrichtung angeordnet; - die Eingangsanschlüsse (17a, 17b, 17c) der Auskoppelsignalpfade (15a, 15b, 15c) der Auskoppeleinrichtung (15) sind: a) mit dem weiteren Uplink-Signalpfad zwischen der ersten Frequenzweiche (11a) und der weiteren einstellbaren Signalpegel-Verstärkereinrichtung (12a) verbunden bzw. gekoppelt; oder b) mit dem weiteren Uplink-Signalpfad zwischen der zweiten Frequenzweiche (11b) und der weiteren Signalpegel-Verstärkereinrichtung verbunden bzw. gekoppelt.
Kraftfahrzeug (2) mit einem Mobilfunkkompensator (1), der nach einem der vorherigen Ansprüche aufgebaut ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die mobilfunkgeräteseitige Anschlusseinrichtung (6a) ist mit einer Koppelschale (7) elektrisch verbunden, die sich im Inneren des Kraftfahrzeugs (2) befindet und die zur Ankopplung bzw. zum Anschluss eines Mobilfunkgeräts (4) dient; - die antennenseitige Anschlusseinrichtung (6b) ist mit zumindest einer Fahrzeugantenne (5) elektrisch verbunden, die an einer Außenseite, insbesondere an einem Dach des Kraftfahrzeugs (2) angeordnet ist.