DE102018203539A1

DE102018203539A1 - Mobilfunkantenne, Antennensystem, Fahrzeugscheibe, Fensterrahmen und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018203539A1
Application number: DE102018203539.3A
Authority: DE
Inventors: Adrian Posselt; Aline Friedrich; Dirk Manteuffel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2019-09-12

Abstract

Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Mobilfunkantenne, ein Antennensystem, eine Fahrzeugscheibe, einen Fensterrahmen und ein Fahrzeug. Eine Mobilfunkantenne (10) ist zur Montage in oder an einem Fensterrahmen (22) eines Fahrzeugs (20) ausgebildet. Ein Massebezug der Mobilfunkantenne (10) ist zur Anbindung an einer Kante des Fensterrahmens (22) ausgebildet. Eine zur Energieabstrahlung ausgebildete Fläche (12) der Mobilfunkantenne (10) erstreckt sich zumindest abschnittsweise von dem Fensterrahmen (22) weg.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele befassen sich mit einer Mobilfunkantenne, einem Antennensystem, einer Fahrzeugscheiben, einem Fensterrahmen und einem Fahrzeug, insbesondere aber nicht ausschließlich mit einem Mobilfunkantennenkonzept für ein Fahrzeug bei dem zumindest eine Mobilfunkantenne in oder an einem Fahrzeugscheibenrahmen angeordnet ist.
Hintergrund
Fahrzeuge sind häufig mit einer Vielzahl von Antennen für unterschiedliche Dienste ausgestattet. Dabei gibt es eine große Bandbreite von verschiedenen Anwendungen. Beispielsweise werden manche Antennen genutzt, um ein analoges oder digitales Audio-Radioprogramm und zusätzliche Informationen wie Stauwarnungen zu empfangen, andere sorgen für eine Verbindung des Fahrzeugs über ein Mobilfunksystem und wieder andere werden für eine direkte Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation genutzt. Dabei wird die Integration von Antennensystemen in oder auf Fahrzeugen häufig durch ästhetische und entwurfsbezogene Einschränkungen sowie Leistungsanforderungen bestimmt.
Die Vision eines vernetzten Automobils stellt derzeit ein zentrales Innovationsfeld der gesamten Automobilbranche dar. Basierend auf der Kommunikation zwischen Fahrzeugen und ihrer Umwelt sollen neuartige Mobilitätskonzepte und Applikationen ermöglicht werden. Grundlage dieser Fahrzeug Vernetzung sind in der Regel zellulare Mobilfunksysteme wie GSM (Global System for Mobile communications), UMTS (engl. Universal Mobile Telecommunication System) und LTE (engl. Long Term Evolution) sowie ad-hoc Technologien wie WLAN (engl. Wireless Local Area Network) sowie GNSS (engl. Global Navigation Satellite System), beispielsweise GPS (Globales Positionierungssystem), GLONASS (engl. GLObal NAvigation Satellite System), Galileo oder Beidou, zur Positionierung für Navigationsanwendungen.
Ein wesentlicher Bestandteil dieser Fahrzeugvernetzungsarchitekturen sind die entsprechenden externen Antennensysteme, die in der Regel als abstehende Bauteile auf dem Fahrzeugdach ausgeführt sind und in maximaler Ausprägung Antennensysteme für zellulare Systeme, WLAN, GNSS und zusätzlich SDARS (Satellite Digital Audio Radio Services, US-Satellitenradio) beinhalten können. Zur Steigerung der Datenrate und Verlässlichkeit kommen häufig zudem Mehrantennensysteme (MIMO-Antennen, Multiple-Input-Multiple-Output) zum Einsatz, die ebenfalls innerhalb desselben Bauraumes untergebracht sind.
Telematik-Antennen werden konventionell über diskrete Aufbautechnik in Form von vertikal orientierten Leiterplattenantennen (insb. für die terrestrische Mobilfunk-Kommunikation) oder keramischen Patchantennen (insb. für Satellitendienste) in einem gemeinsamen Multistandard-Dachantennenmodul integriert. In der Regel bestehen diese Dachantennensysteme aus einer Dachantennenelektronik, die die konkrete Antennenordnung inkl. weiterer notwendiger Komponenten (z.B. Verstärker, Anpasselemente etc.) beinhaltet sowie einer Designhaube, um die Elektronikkomponenten geeignet in das Fahrzeugdesign zu integrieren.
Die Integration von Antennensystemen in das Automobil ist grundsätzlich von Performance- und Designvorgaben beschränkt. Zukünftige Mobilfunksysteme der 5. Generation (5G) erfordern noch höherwertige Mehrantennensysteme, um den Anforderungen von Infotainment-Applikationen sowie Anwendungen zur Fahrerassistenz und des hochautomatisierten Fahrens in Bezug auf Datenrate und Verlässlichkeit gerecht zu werden. Hierbei kommen statt Mehrantennensystemen 2. Ordnung (2x2 MIMO) mindestens Systeme 4. Ordnung (4x4 MIMO) zum Einsatz. Die Verwendung von Multi-Modem Kommunikationssystemen innerhalb des Fahrzeuges kann mehrere hinreichend gut voneinander entkoppelte Antennensysteme erfordern. Des Weiteren erfordern ästhetische Entwicklungen im Fahrzeugdesign die karosseriekonforme Integration aller Antennensysteme ohne abstehende Bauteile.
Aktuelle Realisierungsvarianten sind hier beispielsweise in einer Dachfinne aus Kunststoff oder in einem Kunststoffspoiler untergebracht. Bei aktueller Technologie ergeben sich die Einschränkungen im Wesentlichen durch die Design-Anforderungen, die zu einer stark limitierten Integrationshöhe führen, sowie durch ein insgesamt zu kleines Integrationsvolumen, um mehr als 4 Antennen für Mobilfunkapplikationen zu berücksichtigen und dabei die geforderten technischen Spezifikationen zu erfüllen. Diese Anforderungen aus technologischer Sicht können durch das beschränkte Volumen der Dachantennensysteme nicht abgebildet werden: Bei Mehrantennensystemen müssen einzelne Antennenelemente z.B. durch räumliche Separierung ausreichend voneinander entkoppelt werden, sodass die Interelementkorrelation sinkt. Eine geringe Korrelation zwischen den Antennenelementen kann dabei essentiell für eine ordnungsgemäße Funktion der räumlichen Signalverarbeitungskonzepte sein.
Zusammenfassung
Ausführungsbeispielen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Mobilfunkantennen in einen Fensterrahmen eines Fahrzeugs integriert werden können. Dabei kann eine elektrische Wechselwirkung mit dem Fensterrahmen, der mit der Fahrzeugmasse gekoppelt ist, ausgenutzt werden, um eine entsprechende Impedanzanpassung und Abstrahlcharakteristik der Mobilfunkantenne zu erreichen. Ausführungsbeispiele können dabei berücksichtigen, dass eine Position der Speisung und der Masseverbindung im Fensterahmen zur Impedanzanpassung genutzt werden kann. Insofern basieren Ausführungsbeispiele auf der Erkenntnis, dass über die Position der Speisung/Masseverbindung in Kombination mit der dadurch entstehenden Stromverteilung auf dem Fahrzeug auch die gewünschte Richtcharakteristik erreicht werden kann.
Ausführungsbeispiele schaffen eine Mobilfunkantenne zur Montage in oder an einem Fensterrahmen eines Fahrzeugs, wobei ein Massebezug der Mobilfunkantenne zur elektromagnetischen Anbindung an einer Kante des Fensterrahmens ausgebildet ist. Eine zur Energieabstrahlung ausgebildete Fläche der Mobilfunkantenne ist zur Montage in einer Ebene einer den Fensterrahmen des Fahrzeugs ausfüllenden Scheibe ausgebildet. Sie kann sich zumindest abschnittsweise von dem Fensterrahmen weg erstrecken. Ausführungsbeispiele können so den Einbau von Mobilfunkantennen in oder an einem Fensterrahmen eines Fahrzeugs ermöglichen. In einigen weiteren Ausführungsbeispielen kann die zur Energieabstrahlung ausgebildete Fläche zumindest zwei sich in ihrer Richtung unterscheidende Abschnitte aufweisen. Diese Abschnitte können eine Impedanzanpassung und eine Formung der Abstrahlcharakteristik erlauben.
Die zumindest zwei Abschnitte können einen im Wesentlichen rechten Winkel einschließen, denkbar sind jedoch auch andere Winkel, insbesondere in Anpassung an den Fensterrahmen. Dadurch kann eine Rundstrahlcharakteristik ausgeformt werden. Einer der zumindest zwei Abschnitte kann sich im Wesentlichen in tangentialer oder paralleler Richtung relativ zu einem Fensterrahmenabschnitt erstrecken. Einer der zumindest zwei Abschnitte kann sich in im Wesentlichen senkrechter Richtung relativ zu einer Massefläche, die durch einen metallischen Fensterrahmen des Fahrzeugs gebildet wird, erstrecken. Die geometrischen Varianten der zumindest zwei Abschnitte können dabei zur Impedanzanpassung und Strahlformung (Abstrahlcharakteristik) genutzt werden. Einschränkungen, die im Wesentlichen durch die Design-Anforderungen zu einer stark limitierten Integrationshöhe führen sowie ein insgesamt kleines Integrationsvolumen bedingen, um mehr als 4 Antennen für Mobilfunkapplikationen zu berücksichtigen, können damit zumindest teilweise umgangen werden, wobei dabei geforderte technische Spezifikationen trotzdem erfüllt werden können.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Massebezug der Mobilfunkantenne zur galvanischen oder kapazitiven Anbindung ausgebildet sein, bzw. kann diese einen Kontakt zur Anbindung des Massebezugs an den Fensterrahmen aufweisen. Die Mobilfunkantenne kann in manchen Ausführungsbeispielen aufwandgünstig mit der Fahrzeugmasse gekoppelt werden. Beispielsweise kann die Mobilfunkantenne für einen Frequenzbereich größer 450MHz und/oder für einen Frequenzbereich kleiner 6GHz ausgebildet sein. In manchen Ausführungsbeispielen kann darüber hinaus ein Befestigungsmittel zur Befestigung an dem Fensterahmen oder einem Windlauf vorgesehen sein, so dass die Mobilfunkantenne auch aufwandgünstig befestigt werden kann. Beispielsweise kann das Befestigungsmittel eine Rasteinrichtung umfassen.
Ausführungsbeispiele schaffen auch eine Fahrzeugscheibe oder einen Fensterrahmen für ein Fahrzeug mit ein oder mehreren integrierten Mobilfunkantennen gemäß der obigen Beschreibung. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugscheibe gemäß obiger Beschreibung und/oder mit ein oder mehreren Mobilfunktantennen gemäß obiger Beschreibung. Die ein oder mehreren Mobilfunkantennen können in einem Ausführungsbeispiel des Fahrzeugs nach innen durch einen Dachhimmel verdeckt sein und/oder nach außen durch einen Schwarzdruck auf einer Fahrzeugscheibe verdeckt sein. In manchen Ausführungsbeispielen können die Mobilfunkantennen demnach verdeckt angebracht sein, sodass diese von innen oder von außen oder von innen und von außen nicht sichtbar sind. Dabei können die ein oder mehreren Mobilfunkantennen über den Massebezug der Mobilfunkantennen und den Fensterrahmen mit einer Masse des Fahrzeugs galvanisch oder kapazitiv gekoppelt sein. Ausführungsbeispiele können so eine aufwandgünstige Ankopplung der ein oder mehreren Mobilfunkantennen ermöglichen.
In manchen Ausführungsbeispielen können die ein oder mehreren Mobilfunkantennen in einem Fensterrahmen einer Frontscheibe angeordnet sein und das Fahrzeug kann ferner ein oder mehrere weitere Mobilfunkantennen in einer Dachfinne oder einer Heckscheibe umfassen. Ausführungsbeispiele können so mehrere Mobilfunkantennen an einem Fahrzeug vorsehen. Das Fahrzeug kann in weiteren Ausführungsbeispielen ferner eine Kontrolleinrichtung für die ein oder mehreren Mobilfunkantennen umfassen, wobei die Kontrolleinrichtung ausgebildet ist, um über die ein oder mehreren Mobilfunkantennen eine Signalverarbeitung gemäß einem Mehrantennenkonzept durchzuführen. Ausführungsbeispiele können so ein effizientes Signalverarbeitungskonzept unter Verwendung mehrerer integrierter Antennen ermöglichen. Das Fahrzeug kann darüber hinaus ein integriertes Mobilfunkgerät umfassen, das mit den ein oder mehreren Mobilfunkantennen gekoppelt ist. In Ausführungsbeispielen kann das Fahrzeug demnach Mobilfunkdienste unter Verwendung ein oder mehrerer Mobilfunkantennen anbieten. Die ein oder mehreren Mobilfunkantennen können dabei derart angeordnet sein, dass zumindest zwischen einer Mobilfunkantenne und zwei Schenkeln des Fensterrahmens eine elektrische Wechselwirkung auftritt. In manchen Ausführungsbeispielen können so die elektrischen Verhältnisse in den Ecken eines Fensterrahmens ausgenutzt werden.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Mobilfunkantenne;
2 Beispiele von Antennenelementen;
3 eine Positionierung und elektrische Speisung eines Antennenelementes am Rahmen einer Fahrzeugscheibe in einem Ausführungsbeispiel;
4 eine Ausführung eines Antennenelements im Fahrzeugrahmen einer Frontscheibe eines Cabriofahrzeuges in einem Ausführungsbeispiel;
5 ein generisches Fahrzeugmodell mit Antennenelement im Rahmen einer Frontscheibe in einem Ausführungsbeispiel;
6 einen Eingangsreflektionsfaktor eines Ausführungsbeispiels eines Antennenelements im Rahmen einer Frontscheibe eines generischen Fahrzeugmodells;
7 Richteigenschaften eines Ausführungsbeispiels eines Antennenelementes im Rahmen einer Frontscheibe eines generischen Fahrzeugmodells;
8 ein Modell für ein in den Rahmen einer Fahrzeugscheibe integrierbares Antennenelement zur Mobilfunkkommunikation (800MHz, 1800MHz, 2600MHz) in einem Ausführungsbeispiel;
9 Simulationsergebnisse für einen Eingangsreflektionsfaktor für ein Ausführungsbeispiel eines in den Rahmen der Fahrzeugscheibe integrierbaren Antennenelementes;
10 eine Realisierung einer Antenne mit Antennenfläche und Cliphalter zum Einschieben in einer Tasche zwischen zwei Blechen eines mehrteiligen Windlaufes zur rohbaufesten Montage in einem Ausführungsbeispiel; und
11 eine Realisierung einer Antenne mit Antennenfläche und Aufnahme einer laschenartigen Abstellung eines Bleches eines ein- oder mehrteiligen Windlaufes zum Aufschieben, rohbaufester Montage inklusive Verdrehschutz, haptisch-akustischer Arretierung über eine komponentenseitige Rastnase und Loch an Lasch in einem Ausführungsbeispiel.

Beschreibung
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente.
Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „verkoppelt“ bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können.
Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „einer“, „eine“, „eines“ und „der, die, das“ auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z.B. „beinhaltet“, „beinhaltend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z.B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, solange dies hierin nicht ausdrücklich anders definiert ist.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Mobilfunkantenne 10. Die Mobilfunkantenne 10 ist zur Montage in oder an einem Fensterrahmen 22 eines Fahrzeugs 20 ausgebildet. Ein Massebezug der Mobilfunkantenne 10 ist zur elektromagnetischen Anbindung an einer Kante des Fensterrahmens 22 ausgebildet. Eine zur Energieabstrahlung ausgebildete Fläche 12 der Mobilfunkantenne 10 erstreckt sich zumindest abschnittsweise von dem Fensterrahmen 22 weg. Die zur Energieabstrahlung ausgebildete Fläche 12 ist ferner zur Montage in einer Ebene einer den Fensterrahmen 22 des Fahrzeugs 20 ausfüllenden Scheibe 30 ausgebildet. Die in der 1 gezeigte Mobilfunkantenne 10 sei hier entsprechend einem Viertel der Wellenlänge (λ/4) ausgeführt, die zur Kommunikation in einem Mobilkommunikationssystem verwendet werden soll. Die Begriffe Mobilfunkantenne 10 und Antennenelement werden im Folgenden synonym verwendet. Die Mobilfunkantenne 10 kann Teil einer Mehrzahl von Mobilfunkantennen sein. 1 illustriert darüber hinaus ein Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugscheibe 30 oder eines Fensterrahmens 22 für ein Fahrzeug 20 mit ein oder mehreren integrierten Mobilfunkantennen 10. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Fahrzeug 20 mit einer solchen Fahrzeugscheibe 30 oder ein oder mehreren Mobilfunktantennen 10 gemäß der obigen Beschreibung.
In Ausführungsbeispielen kann das Mobilfunksystem oder das Mobilkommunikationssystem beispielsweise einem Mobilfunksystem entsprechen, das von entsprechenden Standardisierungsgremien, wie z.B. der 3rd Generation Partnership Project (3GPP)-Gruppe, standardisiert werden.
Beispiele für solche Mobilkommunikationssysteme umfassen das Global System for Mobile Communications (GSM), Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE), GSM EDGE Radio Access Network (GERAN), das Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) oder das Evolved UTRAN (E-UTRAN), wie z. B. das Universal Mobile Telecommunication System (UMTS), Long Term Evolution (LTE) oder LTE-Advanced (LTE-A), System der fünften Generation (5G) oder auch Mobilfunksysteme anderer Standards, wie z. B. das Worldwide Interoperability for Microwave Access (WIMAX), IEEE802.16 oder Wireless Local Area Network (WLAN), IEEE802.11, sowie generell ein System, das auf einem Zeitbereichsvielfachzugriffsverfahren (auch engl. „Time Division Multiple Access (TDMA)“), Frequenzbereichsvielfachzugriffsverfahren (auch engl. „Frequency Division Multiple Access (FDMA)“), Kodebereichsvielfachzugriffsverfahren (auch engl. „Code Division Multiple Access (CDMA)“), Orthogonalen Frequenzbereichsvielfachzugriffsverfahren (auch engl. „Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA)“) oder einer anderen Technologie bzw. Vielfachzugriffverfahren basiert. Im Folgenden werden die Begriffe Mobilfunksystem, Mobilfunknetz, Mobilkommunikationssystem und Mobilfunknetzwerk synonym benutzt.
Im Folgenden wird angenommen, dass ein solches Mobilfunksystem zumindest einen stationären Sendeempfänger im Sinne einer Basisstation umfasst, der über Anbindung an den leitungsgebundenen Teil des Mobilfunknetzes verfügt. Auf der anderen Seite wird davon ausgegangen, dass das Mobilfunknetz zumindest einen mobilen Sendeempfänger (Mobilfunkendgerät) umfasst, wobei sich der Begriff mobil hier darauf beziehen soll, dass mit diesem Sendeempfänger über die Luftschnittstelle, d. h. kabellos/schnurlos, kommuniziert wird. Ein solcher mobiler Sendeempfänger kann beispielsweise einem tragbaren Telefon, einem Smartphone, einem Tablet-Computer, einem tragbaren Computer oder einem Funkmodul entsprechen, das nicht zwingend mobil in dem Sinne ist, als dass es sich tatsächlich gegenüber seiner Umgebung bewegt. Der Sendeempfänger kann auch stationär sein (z.B. relativ zu einem Fahrzeug oder Kraftfahrzeug), mit dem Mobilfunknetz jedoch drahtlos kommunizieren. Insofern kann die bereits erwähnte Basisstation einer Basisstation einem der oben erwähnten Standards entsprechen, beispielsweise einer NodeB, einer eNodeB, usw.
Ein Basisstations-Sendeempfänger oder eine Basisstation (diese Begriffe können äquivalent/synonym verwendet werden) kann ausgelegt sein, um mit einem oder mehreren aktiven Mobilfunkgeräten zu kommunizieren und um in oder benachbart zu einem Versorgungsbereich eines anderen Basisstations-Sendeempfängers oder einer Basisstation zu kommunizieren, z.B. als Makrozell-Basisstation oder als Kleinzell-Basisstation. Somit können Ausführungsformen ein Mobilkommunikationssystem mit einem oder mehreren Mobilfunkendgeräten und einer oder mehreren Basisstationen umfassen, wobei die Basisstations-Sendempfänger Makrozellen oder kleine Zellen bereitstellen können, z. B. Pico-, Metro- oder Femto-Zellen. Ein mobiler Sendeempfänger oder Mobilfunkendgerät kann einem Smartphone (intelligentes Telefon), einem Handy, einem Benutzergerät, einem Funkgerät, einer Mobilen, einer Mobilstation, einem Laptop, einem Notebook, einem Personal Computer (PC), einem Personal Digital Assistant (PDA), einem Universal Serial Bus (USB)-Stick oder-Adapter, einem Fahrzeug, wie z.B. einem Kraftfahrzeug (Kfz), einem Auto, Lastkraftwagen (Lkw), Motoräder, Fahrräder, Züge, Flugzeuge, Schiffe, sämtliche Luft-, Land-, und Wasserfortbewegungsmittel etc., entsprechen. Ein mobiler Sendeempfänger kann auch als engl. „User Equipment (UE)“ oder Mobile im Einklang mit der 3GPP-Terminologie bezeichnet werden.
Ein Basisstations-Sendeempfänger oder eine Basisstation kann sich zumindest aus der Sicht eines Mobilfunkendgerätes in einem feststehenden oder zumindest festverbundenen Teil des Netzwerks oder Systems befinden. Ein Basisstations-Sendeempfänger oder eine Basisstation kann auch einem Remote Radio Head, einer Relay-Station, einem Übertragungspunkt, einem Zugriffspunkt (auch engl. „Access Point“), einem Funkgerät, einer Makrozelle, einer kleinen Zelle, einer Mikrozelle, einer Femtozelle, einer Metrozelle usw. entsprechen. Eine Basisstation oder ein Basisstations-Sendeempfänger wird somit als logisches Konzept eines Knotens/einer Einheit zur Bereitstellung eines Funkträgers oder von Funkverbindungen über die Luftschnittstelle verstanden, über den oder die einem Endgerät/mobilen Sendeempfänger Zugang zu einem Mobilfunknetz verschafft wird.
Eine Basisstation oder ein Basisstations-Sendeempfänger kann eine drahtlose Schnittstelle für Mobilfunkendgeräte zu einem verdrahteten Netzwerk darstellen. Die verwendeten Funksignale können durch 3GPP standardisierte Funksignale sein oder allgemein Funksignale in Übereinstimmung mit einer oder mehreren der oben genannten Systeme. So kann eine Basisstation oder ein Basisstations-Sendeempfänger einer NodeB, einer eNodeB, einer Base Transceiver Station (BTS), einem Zugangspunkt, einem Remote Radio Head, einem Übertragungspunkt, einer Relaystation, etc. entsprechen, die in weitere Funktionseinheiten unterteilt sein kann.
Ein Mobilfunkendgerät oder mobiler Sendeempfänger kann einer Basisstation oder Zelle zugeordnet werden oder bei dieser registriert sein. Der Begriff Zelle bezieht sich auf einen Abdeckungsbereich der Funkdienste, die durch eine Basisstation bereitgestellt werden, z.B. von einer NodeB (NB), einer eNodeB (eNB), einem Remote Radio Head, einem Übertragungspunkt, einer Relay-Station, etc. Eine Basisstation kann eine oder mehrere Zellen auf einer oder mehreren Trägerfrequenzen bereitstellen. In manchen Ausführungsformen kann eine Zelle auch einem Sektor entsprechen. Zum Beispiel können Sektoren mit Sektorantennen, die zur Abdeckung eines Winkelabschnitts um einen Antennenstandort herum ausgebildet sind, gebildet werden. In einigen Ausführungsformen kann eine Basisstation beispielsweise zum Betrieb von drei oder sechs Zellen oder Sektoren ausgelegt sein (z.B. 120° im Fall von drei Zellen und 60° im Fall von sechs Zellen). Eine Basisstation kann mehrere Sektorantennen umfassen. Im Folgenden können die Begriffe Zelle und Basisstation auch synonym verwendet werden.
Mit anderen Worten kann in den Ausführungsformen das Mobilkommunikationssystem auch ein heterogenes Zellnetzwerk (HetNet) umfassen, das unterschiedliche Zelltypen aufweist, z.B. Zellen mit geschlossenen Nutzergruppen (auch engl. „Closed Subscriber Group CSG“) und offene Zellen sowie Zellen unterschiedlicher Größe, wie z.B. Makrozellen und kleine Zellen, wobei der Abdeckungsbereich einer kleinen Zelle kleiner ist als der Abdeckungsbereich einer Makrozelle. Eine kleine Zelle kann einer Metrozelle, einer Mikrozelle, einer Picozelle, einer Femtozelle usw. entsprechen. Die Abdeckungsbereiche der einzelnen Zellen werden durch die Basisstationen für ihre Versorgungsgebiete bereitgestellt und hängen von den Sendeleistungen der Basisstationen und den Interferenzbedingungen in dem jeweiligen Bereich ab. In manchen Ausführungsformen kann der Abdeckungsbereich einer kleinen Zelle zumindest teilweise von einem Versorgungsbereich einer anderen Zelle umgeben sein oder teilweise mit dem Versorgungsbereich z.B. einer Makrozelle übereinstimmen oder überlappen. Kleine Zellen können eingesetzt werden, um die Kapazität des Netzwerks zu erweitern. Eine Metrozelle kann daher verwendet werden, um eine kleinere Fläche als eine Makrozelle abzudecken, z.B. werden Metrozellen verwendet, um eine Straße oder einen Abschnitt in einem Ballungsgebiet abzudecken. Für eine Makrozelle kann der Abdeckungsbereich einen Durchmesser in der Größenordnung von einem Kilometer oder mehr haben, z.B. entlang von Autobahnen auch 10km oder mehr, für eine Mikrozelle kann der Abdeckungsbereich einen Durchmesser von weniger als einem Kilometer haben und eine Picozelle kann einen Abdeckungsbereich mit einen Durchmesser von weniger als 100m haben. Eine Femtozelle kann den kleinsten Abdeckungsbereich aufweisen und sie kann verwendet werden, um beispielsweise einen Haushalts-, einen Kfz- oder einen Gate-Bereich auf dem Flughafen abzudecken, d.h. ihr Sendegebiet kann einen Durchmesser von unter 50m aufweisen.
Ausführungsbeispiele der Mobilfunkantenne 10 können Einschränkungen, die sich im Wesentlichen durch Design-Anforderungen sowie ein zu kleines Integrationsvolumen ergeben, um mehr als 4 Antennen für Mobilfunkapplikationen zu berücksichtigen, zumindest teilweise überwinden. Ausführungsbeispiele können die Integration der Antenne 10 in den Fensterrahmen 22 der Frontscheibe 30 mit Verdeckung durch den Dachhimmel nach innen und Schwarzdruck der Scheibe 30 der Scheibe nach außen ermöglichen und erschließen somit einen neuen Einbauort. In anderen Worten können die ein oder mehreren Mobilfunkantennen 10 in Ausführungsbeispielen nach innen durch einen Dachhimmel verdeckt sein und nach außen durch einen Schwarzdruck auf einer Fahrzeugscheibe 30 verdeckt sein.
Durch die Integration der Antenne 10 am Rahmen 22 der Fahrzeugscheibe 30 (insbesondere Front- und Heckscheibe) und deren genauer Positionierung, kann die gegenüber den üblichen Bauräumen erforderliche Antennengröße (insbesondere die Höhe) reduziert werden. Die erzielten Richteigenschaften bleiben dabei ausgelöst durch die auf der Fahrzeugkarosserie angeregten elektromagnetischen Feldverteilung annähernd rundstrahlend. Durch die Anordnung des Massebezugs an der Kante des Fahrzeugrahmens 22 kann eine kapazitive Massekopplung im Vergleich zur flächig ausgeführten Massefläche reduziert werden. Dies ermöglicht eine breitbandige Impedanzanpassung der Antenne zur Abdeckung der beispielsweise im LTE Standard vorgesehenen Frequenzbänder. Dabei kann berücksichtigt werden, dass eine Position der Speisung und eine Position der Masseverbindung im Fensterahmen 22 zur Impedanzanpassung bzw. zur Beeinflussung der elektrischen Eigenschaften genutzt werden kann. Über die Position der Speisung/Masseanbindung in Kombination mit der dadurch entstehenden Stromverteilung auf dem Fahrzeug kann die Richtcharakteristik beeinflusst und eingestellt werden. Die genauen Abhängigkeiten können bei bekannter Fahrzeuggeometrie beispielsweise durch Simulationen oder auch durch Messungen bestimmt werden. Speisungs- und Masseanbindungspunkte/-positionen für eine gewünschte Richtcharakteristik können so ermittelt werden.
Darüber hinaus können zumindest in manchen Ausführungsbeispielen die ein oder mehreren Mobilfunkantennen 10 in einem Fensterrahmen 22 einer Frontscheibe 32 angeordnet sein und das Fahrzeug 20 ferner ein oder mehrere weitere Mobilfunkantennen umfassen, beispielsweise in einer Dachfinne, einer Heckscheibe oder an anderen Orten. Es kann demnach in einigen Ausführungsbeispielen eine Kontrolleinrichtung für die ein oder mehreren Mobilfunkantennen 10 vorgesehen sein. Die Kontrolleinrichtung kann ausgebildet sein, um über die ein oder mehreren Mobilfunkantennen 10 eine Signalverarbeitung gemäß einem Mehrantennenkonzept durchzuführen. Die Kontrolleinrichtung kann dabei zur Durchführung einer entsprechenden räumlichen Signalverarbeitung implementiert sein. Denkbar sind beispielsweise ein beliebiger Controller oder Prozessor oder eine programmierbaren Hardwarekomponente. Beispielsweise kann eine solche Kontrolleinrichtung auch als Software oder Computerprogramm realisiert sein, die oder das für eine entsprechende Hardwarekomponente programmiert ist. Insofern kann die Kontrolleinrichtung als programmierbare Hardware mit entsprechend angepasster Software implementiert sein. Dabei können beliebige Prozessoren, wie Digitale Signalprozessoren (DSPs) zum Einsatz kommen. Ausführungsbeispiele sind dabei nicht auf einen bestimmten Typ von Prozessor eingeschränkt. Es sind beliebige Prozessoren oder auch mehrere Prozessoren zur Implementierung des Kontrollmoduls denkbar.
Ferner kann das Fahrzeug 20 in Ausführungsbeispiele ferner ein integriertes Mobilfunkgerät umfassen, das mit den ein oder mehreren Mobilfunkantennen 10 gekoppelt ist. Dieses Mobilfunkgerät kann einem Fahrzeugbenutzer entsprechende Dienste bereitstellen, wie z.B. diverse Daten und Sprachdienste, oder auch Fahrzeugdaten, wie z.B. Telemetrie-, Navigations- oder Notfalldaten, übermitteln.
Ein resonantes Antennenelement 10 wird in den Rahmen 22 der Fahrzeugscheibe 30 z.B. Front- oder Heckscheibe eingebracht. Dies zeigt die 1. Durch eine gezielte Positionierung im Rahmen 22 kann so trotz geringer geometrischen Abmessungen ein resonantes Verhalten erzeugt werden, welches eine breitbandige Impedanzanpassung aufweist. Die Platzierung des Antennenelements 10 im Scheibenrahmen 22 kann so gewählt werden, dass sich zum einen eine gute Impedanzanpassung und zum anderen ein möglichst rundstrahlendes Richtdiagramm ergibt.
Mobilfunkantennen werden üblicherweise außen an der Karosserie und von dieser abstehend angebracht. 2 zeigt Beispiele von solchen Antennenelementen. Die 2 zeigt dabei resonante Monopole mit Masseflächen. Die 2 zeigt links einen λ/4 Monopol mit flächigem Massebezug und normal geführtem Antennenelement gemäß einer üblichen Ausführung. Die 2 zeigt rechts eine Ausführung mit flächigem Massebezug und teilweise tangential geführtem Antennenelement gemäß einer anderen üblichen Ausführung. Im Gegensatz dazu zeigt die 1 ein Ausführungsbeispiel mit Massebezug auf der Kante im Rahmen 22 der Frontscheibe 30 und teilweise tangential zur Kante 22 geführtem Antennenelement 10. Die zur Energieabstrahlung ausgebildete Fläche 12 kann gemäß 1 zumindest zwei sich in ihrer Richtung unterscheidende Abschnitte aufweisen. Die zumindest zwei Abschnitte können dabei einen im Wesentlichen rechten Winkel einschließen. Es können jedoch auch andere Winkel vorkommen. Insbesondere kann sich ein von den beiden Abschnitten eingeschlossener Winkel an einem Winkel in dem Fensterrahmen 22 orientieren. Einer der zumindest zwei Abschnitte kann sich in im Wesentlichen tangentialer oder paralleler Richtung relativ zu einem Fensterrahmenabschnitt erstrecken. Einer der zumindest zwei Abschnitte kann sich in im Wesentlichen senkrechter Richtung relativ zu einer Massefläche, die durch einen metallischen Fensterrahmen 22 des Fahrzeugs 20 gebildet wird, in dem Fensterrahmenabschnitt erstrecken.
In Ausführungsbeispielen eines Fahrzeugs 20 können die ein oder mehreren Mobilfunkantennen 10 derart angeordnet sein, dass zumindest zwischen einer Mobilfunkantenne 10 und zwei Schenkeln des Fensterrahmens 22 eine elektrische Wechselwirkung auftritt.
Ausführungsbeispiele können so neue ästhetische Designs oder auch einen reduzierten Windwiderstand ermöglichen, durch den Antenneneinbauort. Es sind so Mobilfunkantennen 10 möglich, die nicht von der Karosserie abstehen und die eine kostengünstige Integration ermöglichen. Ausführungsbeispiele können eine Integration der Antenne 10 in den Schwarzdruck der Scheibe 30 ermöglichen und erschließen somit einen neuen Einbauort. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Antenne als geruckte Version, in das Glas integrierte, oder in eine Sicherheitsfolie (z.B. bei Verbundglas) integrierte Antenne ausgebildet sein. Ausführungsbeispiele können z.B. eine Integration der Antenne 10 am Rahmen 22 der Fahrzeugscheibe 30 (insbesondere Front- und Heckscheibe) vorsehen und deren genaue Positionierung, die gegenüber den üblichen Bauräumen erforderliche Antennengröße (insbesondere Höhe) kann in manchen Ausführungsbeispielen stark reduziert werden.
Zumindest in manchen Ausführungsbeispielen bleiben die erzielten Richteigenschaften dabei, ausgelöst durch die auf der Fahrzeugkarosserie angeregte elektromagnetische Feldverteilung, annähernd rundstrahlend. Durch die Anordnung des Massebezugs an der Kante 22 des Fahrzeugrahmens kann die kapazitive Massekopplung im Vergleich zur flächig ausgeführten Massefläche reduziert werden. Dies kann z.B. eine breitbandige Impedanzanpassung der Antenne 10 zur Abdeckung der im LTE Standard vorgesehenen Frequenzbänder ermöglichen.
In Ausführungsbeispielen können Antennen 10 für z.B. Mobilkommunikation ohne die Benötigung zusätzlich angebrachter/eingebrachter Bauräume wie z.B. ein Dachantennenmodul direkt ins Fahrzeug 20 integriert werden. Bedingt durch die besondere Funktionalisierung des Bauraumes können, trotz der im Verhältnis zur Wellenlänge in zumindest manchen Ausführungsbeispielen geometrisch stark verkleinerten Antennen, die für die Mobilkommunikation im Fahrzeugumfeld erforderlichen elektromagnetischen Eigenschaften realisiert werden, z.B. können Richtcharakteristik, Impedanzanpassung und Bandbreite erzielt werden. Konstruktiv kann die Positionierung des Antennenelementes 10 gemäß der 3 erfolgen. 3 zeigt eine Positionierung und elektrische Speisung eines Antennenelementes am Rahmen 22 einer Fahrzeugscheibe 30 in einem Ausführungsbeispiel. Die 3 zeigt oben schematisch in gestrichelten Linie ein Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugscheibe 30. Dabei ist eine Vielzahl von verschiedenen Einbaupositionen für die Mobilfunkantenne 10 gezeigt. In manchen Ausführungsbeispielen wird nur eine Antenne 10 an einem der gezeigten Einbauorte verwendet. In anderen Ausführungsbeispielen können aber auch mehrere Antennen 10 an mehreren Einbauorten verwendet werden. Der Rahmen 22 der Fahrzeugscheibe 30 ist in der 3 mit gestrichelten Linien dargestellt. Die 3 zeigt darüber hinaus unten eine vergrößerte Darstellung, als Beispiel der oberen rechten Ecke der Scheibe 30 mit einer Mobilfunkantenne 10, die über ein Koaxialkabel gespeist wird und einen Massebezug auf den Fahrzeugrahmen 22 hat.
Wie die 3 zeigt kommen mehrere Einbauorte (z.B. Pos. 1, Pos. 2 usw.) für ein oder mehrere Mobilfunkantennen 10 in Frage. Die Positionierung der Mobilfunkantenne 10 kann in den Fahrzeugrahmen 22 parallel zur Fahrzeugscheibe 30 unter Berücksichtigung der exakten Positionierung zur Erzielung einer breitbandigen Anpassung erfolgen. Die exakte Position zur Einspeisung kann im Rahmen 22 so ausgelegt werden, dass das Antennenelement 10 unter Berücksichtigung des Nutzfrequenzbereichs eine gute Impedanzanpassung aufweist.
In einem Ausführungsbeispiel kann der Speisepunkt am Rahmen 22 der Fahrzeugscheibe 30 liegen, wobei die Kante des metallischen Rahmens 22 den Massebezug darstellt. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung und elektrischen Speisung. Das Antennenelement 10 wird in seiner Länge so ausgelegt, dass es sich nahe seiner Resonanz (z.B. λ/4 Resonanz) befindet. Die exakte Form der resonanten Länge des Antennenelementes 10 kann je nach Bauraumgröße sowohl normal als auch tangential zum metallischen Rahmen 22 der Fahrzeugscheibe 30 geführt werden.
In einigen weiteren Ausführungsbeispielen kann der Massebezug zur galvanischen oder kapazitiven Anbindung ausgebildet sein. Wie anhand des Ausführungsbeispiels der 3 angedeutet kann die Mobilfunkantenne 10 ferner einen Kontakt zur Anbindung des Massebezugs an den Fensterrahmen 22 aufweisen. In Ausführungsbeispielen kann die Mobilfunkantenne 10 für einen Frequenzbereich größer 450MHz ausgebildet sein und/oder für einen Frequenzbereich kleiner 6GHz. In Ausführungsbeispielen können die ein oder mehreren Mobilfunkantennen 10 über den Massebezug der Mobilfunkantennen 10 und den Fensterrahmen 22 mit einer Masse des Fahrzeugs 20 galvanisch oder kapazitiv gekoppelt sein.
4 zeigt eine Ausführung eines Antennenelements 10 im Fahrzeugrahmen 22 einer Frontscheibe 30 eines Cabriofahrzeuges 20 in einem Ausführungsbeispiel. Darüber hinaus zeigt die 4 unten verschiedene Varianten oder geometrische Ausgestaltungen des Antennenelements 10. Wie die 4 rechts zeigt, kann die Antenne 10 auch als ein senkrecht verlaufender Monopol gebildet werden. 4 zeigt demnach Beispiele für verschiedene Konfigurationen des Antennenelementes 10 anhand eines vereinfachten Fahrzeugmodells. Bedingt durch die reduzierte kapazitive Kopplung gegenüber einem auf einer flächigen Massefläche ausgeführten Antennenelement, wie es üblicherweise auf dem Fahrzeugdach der Fall ist, kann trotz tangential zur Masse geführter resonanter Länge breitbandig ein gute Impedanzanpassung erzielt werden. Des Weiteren kann trotz seitlicher und im inneren des Fahrzeuges 20 positionierter Antenne 10 eine annähernd rundstrahlende Charakteristik erreicht werden, wie sie für terrestrische Funkdienste erforderlich ist. Dies wird durch die gezielte Positionierung und Speisung im Fahrzeugrahmen 22 erreicht. 5 illustriert in 5A das generische Fahrzeugmodell 20 mit Antennenelement 10 im Rahmen 22 einer Frontscheibe 30 in einem Ausführungsbeispiel und in 5B eine entsprechende Vergrößerung der Mobilfunkantenne 10 in der Scheibe 30.
6 zeigt einen Eingangsreflektionsfaktor des Ausführungsbeispiels des Antennenelements 10 im Rahmen 22 der Frontscheibe 30 des generischen Fahrzeugmodells 20 der 4 und 5. 7 illustriert die Richteigenschaften des Ausführungsbeispiels des Antennenelementes 10 im Rahmen 22 der Frontscheibe 30 des generischen Fahrzeugmodells 20. Die 6 und 7 zeigen den simulierten Eingangsreflektionsfaktor für das Antennenelement 10, welches für Mobilfunkfrequenzen ab 690 MHz ausgelegt ist und das dazugehörige Modell.
Wie der simulierte Eingangsreflektionsfaktor in 6 zeigt, kann durch die Einbringung des Antennenelementes 10 in den Fahrzeugrahmen 22 trotz der im Verhältnis zur Wellenlänge geringen Höhe (h) eine hohe Bandbreite bei guter Impedanzanpassung erzeugt werden. Zusätzlich besitzt die Struktur durch die spezielle Integration am Rande des metallischen Rahmens 22 eine Abstrahlcharakteristik, welche selbst bei seitlicher Positionierung, wie in 7 gezeigt, nahezu rundstrahlende Eigenschaften aufweist. 7 zeigt die dazugehörige Richtcharakteristik bei Bandmittenfrequenz für verschiedene Winkel (70°, 80°, 90°) relativ zur Antennenfläche.
Ausführungsbeispiele können somit designkonforme Integration von geometrisch kleinen Antennen 10 z.B. für die Mobilkommunikation ab 690 MHz in den Scheibenrahmen (insb. der Heck- und Frontscheibe) eines Fahrzeugs 20 ermöglichen. Neben der Integration eines Antennenelements 10 mit einer resonanten Länge kann zusätzlich zur Erweiterung des Funktionsfrequenzbereiches dieser Ansatz mit einem breitbandigen Monopol für höhere Frequenzbereiche z.B. für terrestrische Mobilfunkkommunikation kombiniert werden, ohne dass dies Auswirkungen auf die prinzipielle Funktion des niederfrequenten Bereiches hat. 8 zeigt ein Modell für ein in den Rahmen einer Fahrzeugscheibe integrierbares Antennenelement 10 zur Mobilfunkkommunikation (800MHz, 1800MHz, 2600MHz) in einem Ausführungsbeispiel. 9 illustriert zugehörige Simulationsergebnisse für einen Eingangsreflektionsfaktor für das Ausführungsbeispiel des in den Rahmen der Fahrzeugscheibe 30 integrierbaren Antennenelementes 10. Dabei zeigt die 8 exemplarisch eine solche Anordnung, wie sie im rechten oberen Rahmen 22 der Frontscheibe 30 eines generischen Fahrzeugmodells 20 integriert ist.
Die Montage der Antennenkomponente oder der Mobilfunkantenne 10 im Fahrzeug 20 kann bei Windläufen durch Nutzung einer Taschen-/Laschenanordnung an Antenne bzw. Windlauf erfolgen. Durch die Befestigung der Antenne 10 am Rohbau des Fahrzeugs 20 kann ein Verbau unabhängig von der Windschutzscheibe 30 (Variantenreduktion bei Sonderausstattungs-abhängigem Verbau bei Windschutzscheibe) erfolgen. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Antenne 10 auch in die Scheibe integriert werden, beispielsweise durch Aufdrucken. Des Weiteren ist so eine galvanische Anbindung der Antenne 10 an die Fahrzeugmasse möglich. 10 zeigt eine Realisierung einer Antenne 10 mit Antennenfläche und einem Cliphalter zum Einschieben in einer Tasche zwischen zwei Blechen eines mehrteiligen Windlaufes zur rohbaufesten Montage in einem Ausführungsbeispiel. 11 illustriert eine Realisierung einer Antenne 10 mit Antennenfläche und Aufnahme einer laschenartigen Abstellung eines Bleches eines ein- oder mehrteiligen Windlaufes zum Aufschieben, rohbaufester Montage inklusive Verdrehschutz, haptisch-akustischer Arretierung über eine komponentenseitige Rastnase und Loch an Lasch in einem Ausführungsbeispiel. In manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Mobilfunkantenne 10 demnach ein Befestigungsmittel zur Befestigung an dem Fensterahmen 22 oder einem Windlauf. Das Befestigungsmittel kann eine Rasteinrichtung umfassen.
Manche Ausführungsbeispiele können so Antennen 10 für Mobilkommunikation ohne die Benötigung zusätzlich angebrachter/eingebrachter Bauräume wie z.B. ein Dachantennenmodul direkt ins Fahrzeug integriert werden. Bedingt durch die besondere Funktionalisierung des Bauraumes können, trotz der im Verhältnis zur Wellenlänge geometrisch stark verkleinerten Antennen, die für die Mobilkommunikation im Fahrzeugumfeld erforderlichen elektromagnetischen Eigenschaften realisiert werden, z.B. Richtcharakteristik, Impedanzanpassung und Bandbreite erzielt werden. Die Integration kann für den Benutzer nicht sichtbar durch mechanische und elektromagnetische Funktionalisierung eines neuen Bauraumes, welcher für Antennensysteme oder andere Sensor-Elektronik bisher nicht genutzt wurde erfolgen.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims

Eine Mobilfunkantenne (10) zur Montage in oder an einem Fensterrahmen (22) eines Fahrzeugs (20), wobei ein Massebezug der Mobilfunkantenne (10) zur elektromagnetischen Anbindung an einer Kante des Fensterrahmens (22) ausgebildet ist, und wobei sich eine zur Energieabstrahlung ausgebildete Fläche (12) der Mobilfunkantenne (10) zumindest abschnittsweise von dem Fensterrahmen (22) weg erstreckt.
Die Mobilfunkantenne (10) gemäß Anspruch 1, wobei die zur Energieabstrahlung ausgebildete Fläche (12) zur Montage in einer Ebene einer den Fensterrahmen (22) des Fahrzeugs (20) ausfüllenden Scheibe (30) ausgebildet ist.
Die Mobilfunkantenne (10) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die zur Energieabstrahlung ausgebildete Fläche zumindest zwei sich in ihrer Richtung unterscheidende Abschnitte aufweist.
Die Mobilfunkantenne (10) gemäß Anspruch 3, wobei sich einer der zumindest zwei Abschnitte in im Wesentlichen tangentialer oder paralleler Richtung relativ zu einem Fensterrahmenabschnitt erstreckt.
Die Mobilfunkantenne (10) gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die zumindest zwei Abschnitte einen im Wesentlichen rechten Winkel einschließen.
Die Mobilfunkantenne (10) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei sich einer der zumindest zwei Abschnitte in im Wesentlichen senkrechter Richtung relativ zu einer Massefläche, die durch einen metallischen Fensterrahmen (22) des Fahrzeugs (20) gebildet wird, erstreckt.
Die Mobilfunkantenne (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Massebezug zur galvanischen oder kapazitiven Anbindung ausgebildet ist.
Die Mobilfunkantenne (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ferner einen Kontakt zur Anbindung des Massebezugs an den Fensterrahmen (22) aufweist.
Die Mobilfunkantenne (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die für einen Frequenzbereich größer 450MHz ausgebildet ist.
Die Mobilfunkantenne (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die für einen Frequenzbereich kleiner 6GHz ausgebildet ist.
Die Mobilfunkantenne (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ein Befestigungsmittel zur Befestigung an dem Fensterahmen (22) oder einem Windlauf aufweist.
Die Mobilfunkantenne (10) gemäß einem Anspruch 11, wobei das Befestigungsmittel eine Rasteinrichtung umfasst.
Fahrzeugscheibe (30) für ein Fahrzeug (20) mit ein oder mehreren integrierten Mobilfunkantennen (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Fensterrahmen (22) für ein Fahrzeug (20) mit ein oder mehreren integrierten Mobilfunkantennen (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.
Fahrzeug (20) mit einer Fahrzeugscheibe (30) gemäß Anspruch 12 und/oder einem Fensterrahmen (22) gemäß Anspruch 14, oder ein oder mehreren Mobilfunktantennen (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
Fahrzeug (20) gemäß Anspruch 15, wobei die ein oder mehreren Mobilfunkantennen (10) nach innen durch einen Dachhimmel verdeckt sind und nach außen durch einen Schwarzdruck auf einer Fahrzeugscheibe (30) verdeckt sind.
Fahrzeug (20) gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei die ein oder mehreren Mobilfunkantennen (10) über den Massebezug der Mobilfunkantennen (10) und den Fensterrahmen (22) mit einer Masse des Fahrzeugs (20) galvanisch oder kapazitiv gekoppelt sind.
Fahrzeug (20) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die ein oder mehreren Mobilfunkantennen (10) in einem Fensterrahmen (22) einer Frontscheibe (32) angeordnet und das Fahrzeug (20) ferner ein oder mehrere weitere Mobilfunkantennen in einer Dachfinne oder einer Heckscheibe umfasst.
Fahrzeug (20) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, das ferner eine Kontrolleinrichtung für die ein oder mehreren Mobilfunkantennen (10) umfasst, wobei die Kontrolleinrichtung ausgebildet ist, um über die ein oder mehreren Mobilfunkantennen (10) eine Signalverarbeitung gemäß einem Mehrantennenkonzept durchzuführen.
Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, das ferner ein integriertes Mobilfunkgerät umfasst, das mit den ein oder mehreren Mobilfunkantennen (10) gekoppelt ist.
Fahrzeug (20) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei die ein oder mehreren Mobilfunkantennen (10) derart angeordnet sind, dass zumindest zwischen einer Mobilfunkantenne (10) und zwei Schenkeln des Fensterrahmens (22) eine elektrische Wechselwirkung auftritt.