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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil zum Anpassen einer Impedanz und zum Verstärken eines Signals einer Rundfunkantenne für ein Fahrzeug, wobei in einem Gehäuse des Bauteils neben einer ersten elektronischen Schaltung des Bauteils mindestens eine zweite elektronische Schaltung zum Verbinden mit einer Antennenstruktur zum Senden und Empfangen von Daten angeordnet ist.
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Ein Informationsaustausch zwischen mehreren Fahrzeugen oder eine sogenannte Car-to-Car Kommunikation, ermöglicht es verschiedenen Fahrzeugen miteinander zu kommunizieren. Durch die Bereitstellung unterschiedlicher Informationen kann die Sicherheit der Fahrzeuge im Straßenverkehr erhöht werden. Als mögliche Übertragungsstandards zum drahtlosen Übertragen von Daten können beispielsweise IEEE802.11p oder WLANp bei 5,9GHz verwendet werden. Es sind somit entsprechende Sender und Empfänger bzw. Transceiver zum Anwenden der genannten Übertragungsstandards notwendig.
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Zum Optimieren der Reichweite und der Datenübertragungsrate ist es vorteilhaft, den Transceiver möglichst nah bei den entsprechenden Antennen, optimalerweise gemeinsam in einem Modul, zu positionieren. Hierdurch kann die Dämpfung des hochfrequenten Signals auf der Strecke zwischen dem Transceiver und der Antenne minimiert werden. Des Weiteren sollte die Antenne zum vollständigen Abdecken des Fahrzeugaußenbereichs mit einem ausreichend starken Signal an einer exponierten Position am Fahrzeug angeordnet sein. Derzeit sind bereits verschiedene Möglichkeiten zum Anordnen von Antennen bekannt.
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In der
DE 44 10 542 A1 ist ein Sende- und Empfangssystem für ein Mobilfunkgerät offenbart. Insbesondere ist eine Kommunikation zwischen einem Mobilfunkgerät und einem Fahrzeug vorgesehen. Das Sende- und Empfangssystem besteht hier aus Leitungsstrukturen auf den Fahrzeugscheiben und einem angeschlossenem Bauteil zur Signalverarbeitung der Leitungsstrukturen bzw. der Antenne.
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Die
DE10 2004 032 192 A1 zeigt eine Antennenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein entsprechendes Fahrzeug. Zum Reduzieren des Montageaufwandes sind alle Fahrzeugantennen und die entsprechenden Transceiver in einem aerodynamischen Bauteil bzw. Spoiler des Fahrzeuges integriert.
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DE 199 226 99 A1 beschreibt eine Ausführung einer passiven Mobilfunkantenne über Massegrund. Die Mobilfunkantenne beinhaltet eine passive Leistungsstruktur.
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Aus der
DE 10 2009 051 605 A1 geht eine Multiband-Finnenantenne für ein Fahrzeug hervor. Das Antennenmodul weist Antennenelemente auf, die unter einer gemeinsamen finnenförmigen Außenabdeckung auf der Außenseite des Fahrzeugs angeordnet sein können. Die finnenförmige Außenabdeckung hat im Innern eine Antennenplatine, auf der die Antennenelemente angeordnet sind.
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Aufgrund des begrenzten Bauraums und der hohen Bauteildichte in Fahrzeugen ist die Integration eines Car-2-Car Kommunikationsmoduls mit der entsprechenden Antenne in einem separaten Bauteil problematisch. Als ein möglicher Einbauort kann die im Außenbereich des Fahrzeugs angeordnete Dachantenne dienen. Dies kann jedoch zu negativen Wechselwirkungen verschiedener drahtloser Dienste führen. Darüber hinaus ist eine entsprechende Integration bei Fahrzeugen ohne Dachantenne, wie beispielsweise Cabrios, nicht möglich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine zusätzliche Antenne möglichst platzsparend in ein Fahrzeug zu integrieren und Wechselwirkungen mit anderen Antennen zu minimieren.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Bauteil zum Anpassen einer Impedanz und zum Verstärken eines Signals einer Rundfunkantenne für ein Fahrzeug. Das Bauteil weist mindestens eine in ein Gehäuse eingebrachte erste elektronische Schaltung zum passiven oder aktiven Anpassen einer Impedanz und zum Verstärken eines Signals sowie mindestens einen elektrischen Eingang und einen elektrischen Ausgang auf. Erfindungsgemäß ist in dem Gehäuse des Bauteils mindestens eine zweite elektronische Schaltung zum elektrischen Verbinden mit einer Antennenstruktur zum Senden und Empfangen von Daten angeordnet.
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Das Bauteil zum Anpassen einer Impedanz und zum Verstärken eines Signals bzw. die erste elektronische Schaltung ist ein Impedanzwandler. Der Impedanzwandler ist üblicherweise im Bereich der Armaturen eines Fahrzeuges angeordnet und ist mit einer Antenne zum Bereitstellen von Rundfunkdiensten verbunden. Die Antenne zum Bereitstellen von Rundfunkdiensten ist üblicherweise außerhalb des Fahrzeuges in einen Dachbereich angeordnet und somit von dem Impedanzwandler beanstandet. Durch Einbringen einer Antenne in das Gehäuse oder an dem Gehäuse des Impedanzwandlers kann eine weitere Antenne derart in das Fahrzeug integriert werden, dass beidseitig negative Wechselwirkungen der Antennen minimal sein können. Die im oder an dem Gehäuse angeordnete Antenne kann hier beispielsweise eine Antenne zum Bereitstellen einer Car-to-Car Kommunikationsverbindung, wie beispielsweise einer WLAN-p Verbindung, sein. Eine elektronische Ansteuerung der Antenne kann ebenfalls in das Gehäuse des Impedanzwandlers integriert werden. Die Antenne bzw. Antennenstruktur kann dabei gemeinsam mit der entsprechenden elektronischen Schaltung auf einer Leiterplatte des Impedanzwandlers angeordnet sein. Alternativ können auch mehrere Leiterplatten parallel oder senkrecht zueinander im Gehäuse des Impedanzwandlers implementiert sein. Durch das Einbringen der zusätzlichen Antenne und der elektronischen Schaltung der Antenne in ein bereits vorhandenes Bauteil kann das Bereitstellen eines zusätzlichen Bauraumes für ein separates Bauteil entfallen. Des Weiteren weist eine derart in das Bauteil integrierte Antenne einen minimalen elektrischen Anbindungsweg zu der entsprechenden elektronischen Ansteuerung der Antenne auf. Durch diese Art der Integration kann die Reichweite der Antenne sowie die Datenübertragungsrate erhöht werden. Aufgrund der exponierten Position des Impedanzwandlers an der Heckklappe bzw. der A- Säule des Fahrzeuges kann eine Datenübertragung mit minimalen Verlusten realisiert werden. Hierdurch können bereits integrierte und beispielsweise in einen Dachbereich des Fahrzeuges angeordnete Car-2-Car Antennen ersetzt werden, da sich eine größere Entfernung zwischen der Car-2-Car Antenne und einem entsprechenden Transceiver und damit eine größere Strecke der Anbindung der Antenne im Dachbereich nachteilig auf die Leistungsfähigkeit der Antenne auswirkt. Durch das Einbringen der Antenne auf eine Leiterplatte kann die Antenne beispielsweise durch fotolithografische Herstellungsverfahren beliebig geformt sein und beispielsweise eine flächig ausgeprägte Antennenstruktur bilden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die zweite elektronische Schaltung ein Transceiver. Insbesondere diente der Transceiver zur Ansteuerung und Auswertung der zusätzlichen in oder am Gehäuse des Bauteils angeordneten Antenne. Da der Transceiver in unmittelbarer Nähe zu der Antenne angeordnet ist, ist sowohl eine platzsparende Integration des Transceivers in das Gehäuse des Bauteils, als auch eine vorteilhafte elektronische Anbindung möglich. Insbesondere können die Antenne und der Transceiver auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bilden die in dem Gehäuse des Bauteils integrierte zweite Schaltung und die Antennenstruktur ein Car-2-Car-Kommunikationsmodul. Das Kommunikationsmodul kann alternativ als ein separates Bauteil ausgeführt sein, welches bei der Herstellung des Impedanzwandlers einbringbar ist. Die Kommunikationsmodule können somit formschlüssig in das Gehäuse integrierbar und über entsprechende elektrische Leitungen elektronisch an den Impedanzwandler anbindbar sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die zweite elektronische Schaltung und die Antennenstruktur auf einer Leiterplatte des Bauteils integriert. Hierdurch kann der Impedanzwandler unmittelbar durch die Antenne und ihrer Ansteuerung erweitert werden. Unter Verwendung von SMD Bauteilen und einer Optimierung der Packungsdichte auf der Leiterplatte des Impedanzwandlers kann eine zusätzliche Antenne und der entsprechende Transceiver mit den elektronischen Bestandteilen des Impedanzwandlers auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Antennenstruktur außerhalb des Gehäuses des Bauteils angeordnet. Hierdurch kann die Antennenstruktur beispielsweise als eine Folie ausgeführt sein und um das Gehäuse des Impedanzwandlers gewickelt bzw. an diesem befestigt sein. Hierdurch kann die Leistungsfähigkeit der Antenne erhöht werden, da eine Dämpfung durch das Gehäuse entfallen kann.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Antennenstruktur in die Wandung des Gehäuses des Bauteils integriert. Hierdurch kann bei der Herstellung des Gehäuses des Impedanzwandlers die Antennenstruktur in das Gehäuse integriert werden. Beispielsweise kann die Antennenstruktur in eine Spritzgussform vor dem Injizieren eines Kunststoffes, zum Herstellen des Gehäuses, eingelegt werden. Insbesondere kann hierdurch der benötigte Bauraum weiter reduziert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung stellt die Rundfunkantenne Radiodienste oder Fernsehdienste bereit. Hierdurch kann das Fahrzeug auf ein breites Multimediaangebot zurückgreifen und dieses Multimediaangebot bereitstellen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Bauteil in einem vorderen Bereich des Fahrzeuges oder in einem hinteren Bereich des Fahrzeuges angeordnet. Hierdurch kann eine optimierte Einbaulage des Bauteils bzw. des Impedanzwandlers in einem Fahrzeug ermöglicht werden. Insbesondere kann durch eine derartige Positionierung des Bauteils eine verlustminimierte Kommunikationsverbindung zu benachbarten Fahrzeugen realisiert werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung teilen der mindestens eine elektrische Eingang und der mindestens eine elektrische Ausgang der ersten elektronischen Schaltung mindestens eine Durchgangsöffnung des Gehäuses mit elektrischen Leitungen der zweiten elektronischen Schaltung. Hierdurch können bereits vorhandene Öffnungen in dem Gehäuse dazu verwendet werden, die elektrische Anbindung des Kommunikationsmoduls zu gewährleisten. Hierfür kann beispielsweise eine Kabeldurchführung aus Gummi oder Silikon angepasst werden. Das Gehäuse des Impedanzwandlers kann hierbei ohne konstruktive Änderungen verbleiben.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
- 1 in einer schematischen Darstellung ein Bauteil zum Anpassen einer Impedanz und zum Verstärken eines Signals gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 in einer schematischen Darstellung ein Bauteil zum Anpassen einer Impedanz und zum Verstärken eines Signals gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
- 3 in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeuge mit einer beispielhaften Einbaulage des Bauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugszeichen auf.
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Die 1 zeigt ein Bauteil 1 zum Anpassen einer Impedanz einer nicht dargestellten Rundfunkantenne. Das Bauteil ist hierbei ein Impedanzwandler 1. Der Impedanzwandler 1 besteht gemäß dem Ausführungsbeispiel aus einem Gehäuse 4, einer Leiterplatine 6, einer außerhalb des Gehäuses 4 angeordneten Antennenstruktur 8 und einer zweiten Leiterplatine 10.
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Das Gehäuse 4 nimmt die erste Leiterplatine 6 und die zweite Leiterplatine 10 des Impedanzwandlers 1 auf. Zwei Durchgangsöffnungen 12 dienen zum Durchführen von elektrischen Leitungen in das Gehäuse 4 hinein und aus dem Gehäuse 4 heraus. Auf einer äußeren Oberfläche des Gehäuses 4 ist die Antennenstruktur 8 angeordnet.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Antennenstrukturen 8 eine WLANp-Antenne, die zum Durchführen einer Car-to-Car Kommunikation vorgesehen ist. Die Antennenstruktur 8 ist hier in Form einer Folie ausgeführt und ist mit dem Gehäuse 4 verklebt. Die Antennenstruktur 8 kann an beliebigen Teilen des Gehäuses 4 befestigt oder um das Gehäuse 4 gewickelt sein. Über eine elektrische Verbindung 14 ist die Antennenstruktur 8 an die im Gehäuse 4 angeordnete zweite Leiterplatine 10 angebunden. Die zweite Leiterplatine 10 ist ein Transceiver 10 zum Senden und Empfangen von Daten über die Antennenstruktur 8. Hierdurch kann in einen regulären Impedanzwandler eines Fahrzeuges 2 eine weitere Sende- bzw. Empfangseinheit mit entsprechender Antenne 8 integriert werden. Hierzu ist außerhalb des Impedanzwandlers 1 bzw. des Gehäuses 4 des Impedanzwandlers 1 kein zusätzlicher Bauraum notwendig.
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Die zweite Leiterplatine 10, die hier die erfindungsgemäß vorgesehene zweite Schaltung realisiert, ist hier zu der ersten Leiterplatine 6 benachbart angeordnet. Die erste Leiterplatine 6,die hier die erfindungsgemäß vorgesehene erste Schaltung realisiert, erfüllt die Funktion des Impedanzwandlers. Insbesondere kann die erste Leiterplatte 6 ein Antennensignal der nicht dargestellten Rundfunkantenne des Fahrzeuges 2 je nach Anforderungen anpassen oder verstärken.
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In der 2 ist eine schematische Darstellung des Bauteils 1 zum Anpassen einer Impedanz und zum Verstärken eines Signals einer Rundfunkantenne eines Fahrzeuges 2 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Im Unterschied zu dem in der 1 gezeigten Bauteil 1, ist die Antennenstruktur 8 in einem Innenraum des Gehäuses 4 angeordnet. Insbesondere ist hier die Antennenstruktur 8 auf der zweiten Leiterplatine 10 gemeinsam mit der Ansteuerung der Antennenstruktur 8 positioniert.
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Die 3 veranschaulicht eine mögliche Einbaulage des erfindungsgemäßen Bauteils 1 bzw. Impedanzwandlers 1 gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung in einem Fahrzeug 2. Es sind hierbei zwei Impedanzwandler 1 in einem hinteren Bereich des Fahrzeuges 2 angeordnet. Die jeweiligen Impedanzwandler 1 können auch unterschiedliche integrierte Antennen aufweisen. Beispielsweise kann eine WLANp-Antennenstruktur in einem ersten Impedanzwandler 1 integriert sein. In einem zweiten Impedanzwandler 1 kann beispielsweise eine Bluetooth-Antenne eingebaut sein. Ebenso kann ein Impedanzwandler 1 in einen vorderen Bereich und ein zweiter Impedanzwandler 1 in einem hinteren Bereich des Fahrzeuges 2 angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteil / Impedanzwandler
- 2
- Fahrzeug
- 4
- Gehäuse
- 6
- erste Leiterplatine
- 8
- Antennenstruktur
- 10
- zweite Leiterplatine
- 12
- Durchgangsöffnung
- 14
- elektrische Anbindung der Antennenstruktur
