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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung, insbesondere eine flexible Antennenvorrichtung. Die Erfindung betrifft weiterhin einen textilen Gegenstand sowie ein Fortbewegungsmittel mit einer erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung.
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Im Rahmen der fortschreitenden Entwicklung des automatisierten Fahrens ist eine zunehmende Verbreitung von Anwendungen der Car2x-Kommunikation zu beobachten, einer Technik, bei der Fahrzeuge untereinander und mit ihrer Umwelt kommunizieren können. Eine Herausforderung besteht darin, dass Car2x-Verbindungen von kleinen Objekten aus aufgebaut werden müssen, z.B. von Verkehrspylonen. Konkret stellt sich das Problem, wie eine Antenne von ausreichender Größe, um einen entsprechenden Antennengewinn zu erzielen, in einem Verkehrspylon untergebracht werden kann. Problematisch ist insbesondere, dass Verkehrspylone faltbar sein können und der Korpus aus Textilgewebe bestehen kann.
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Bei bekannten Lösungen werden im Wesentlichen feststehende Antennen verwendet. Alternativ ist auch die Verwendung einzelner isolierter Litzen oder auf Glas, Keramik, Platinen oder anderen Materialien aufgedruckter Strukturen bekannt. Durch feststehende Antennen ist aber keine Faltbarkeit gegeben. Bei einzelnen isolierten Litzen besteht die Gefahr des Festhängens, Abreißens, etc.
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Vor diesem Hintergrund beschreibt
US 10,347,962 B1 eine faltbare Antenne mit einer unteren Einkapselungsschicht, einer Vielzahl von Origami-Substraten, die auf der unteren Einkapselungsschicht angeordnet sind, einer oberen Einkapselungsschicht, die auf der Vielzahl von Origami-Substraten angeordnet ist, und eine Leiterbahn, die auf der oberen Einkapselungsschicht angeordnet ist. Die Leiterbahn besteht aus leitfähigen Antennenelementen, die aus leitfähigem Gewebeband, leitfähigem Faden, leitfähigem Band, leitfähigem Draht oder einem Mikrofluidikkanal mit Flüssigmetall gebildet sein können.
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US 10,658,741 B1 beschreibt eine Antennenvorrichtung mit einem faltbaren Substrat und einem darauf angeordneten Antennenelement. Das Antennenelement kann in einer Polygonform wie einem Rechteck oder einem Quadrat auf dem Substrat angeordnet sein. Das Substrat kann vordefinierte Faltlinien aufweisen, sodass das Substrat in verschiedene Positionen gefaltet werden kann.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Antennenvorrichtung bereitzustellen, die sich durch eine verbesserte Faltbarkeit auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird durch eine Antennenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist eine Antennenvorrichtung leitende Fäden auf, die in ein Trägergewebe eingewoben sind, wobei die leitenden Fäden eine Antennenstruktur bilden.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind leitende Fäden, z.B. Metallfäden, in ein Trägergewebe eingewoben, z.B. ein Textilgewebe. Die leitenden Fäden bilden eine Antennenstruktur aus. Die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung hat den Vorteil, dass sie faltbar ist und daher auch zur Verwendung in Gegenständen geeignet ist, die sich zusammenfalten lassen. Durch das Einweben der leitenden Fäden in ein Trägergewebe sind diese gut von Beschädigungen geschützt. Zudem lassen sich sowohl einfache Antennenstrukturen realisieren, die z.B. eine Stabantenne nachbilden, als auch komplexere Antennenstrukturen, die z.B. eine Patchantenne nachbilden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Antennenstruktur eine Struktur aus Deflektoren und Reflektoren nachbildet.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die leitenden Fäden an einem ersten Ende in Form einer Kontaktierungsstruktur ausgestaltet. Durch die Ausgestaltung in Form einer Kontaktierungsstruktur kann an geeigneter Stelle ein Kontakt mit einer zu verbindenden Sendeeinheit oder Empfangseinheit hergestellt werden.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die leitenden Fäden am ersten Ende aus dem Trägergewebe herausgewoben und zu einer Litze als Kontaktierungsstruktur vereint. In einem einfachen Fall sind sie lediglich zu einer Litze verdrillt. Sie können aber auch fest miteinander verbunden sein, z.B. durch Verlöten. Das Vereinigen der leitenden Fäden zu einer Litze hat den Vorteil, dass eine solche Litze gut als Kontakt der Antennenvorrichtung für ein anzuschließendes Gerät geeignet ist.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung bilden die leitenden Fäden am ersten Ende eine flächige Struktur oder eine ringförmige Struktur im Trägergewebe als Kontaktierungsstruktur. Eine solche flächige oder ringförmige Struktur hat den Vorteil, dass ein vergrößerter Bereich für eine Kontaktierung der Antennenvorrichtung bereitgestellt wird. Dies erleichtert die Herstellung der Kontaktierung.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Kontaktierungsstruktur mit einem im Trägergewebe befestigten Steckverbinder versehen. Durch einen Steckverbinder wird der Anschluss der Antennenvorrichtung an ein Gerät weiter vereinfacht. Zudem sorgt die Befestigung des Steckverbinders im Trägergewebe dafür, dass mechanische Belastungen der Verbindung der Kontaktierungsstruktur mit dem Steckverbinder beim Einstecken oder Ausstecken eines Anschlusssteckers erheblich reduziert sind.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Kontaktierungsstruktur durch einen Niet kontaktiert. Ein Niet kann auf einfache Weise in das Gewebe eingebracht werden, beispielsweise mit einer Nietzange. Zudem ist er sicher im Gewebe befestigt, sodass eine langfristige Haltbarkeit der Kontaktierung auch in rauen Einsatzumgebungen gewährleistet ist.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Kontaktierungsstruktur derart ausgestaltet, dass die Antennenvorrichtung mittels einer Koppelantenne an ein Gerät ankoppelbar ist. Dies hat den Vorteil, dass ein Steckverbinder im Trägergewebe oder eine sonstige elektromechanische Kontaktierung entfallen kann. Eine Verbindung zwischen der Antennenvorrichtung und einem anzuschließenden Gerät entsteht in diesem Fall alleine durch die räumliche Nähe.
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Besonders vorteilhaft wird eine erfindungsgemäße Antennenvorrichtung in einem textilen Gegenstand eingesetzt, d.h. einem Gegenstand aus einem Textilgewebe wie einem Textilstoff oder einem ähnlichen Gewebe. Bei dem textilen Gegenstand kann es sich beispielsweise um ein Zelt, einen faltbaren Verkehrspylonen, ein Kleidungsstück oder ein Wearable handeln, insbesondere ein Armband.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der textile Gegenstand faltbar und die Antennenstruktur ist durch Auffalten stabilisierbar oder umdefinierbar. Durch die Faltbarkeit des textilen Gegenstands kann dieser platzsparend verstaut werden. Zugleich besteht die Möglichkeit, die Antennenstruktur durch das Auffalten zu stabilisieren. Zudem kann durch das Auffalten die Form der Antennenstruktur von einer ersten Form in eine zweite Form überführt werden. Dies ermöglicht es, Sende- oder Empfangseigenschaften der Antennenvorrichtung zu verändern.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der textile Gegenstand derart mehrstufig auffaltbar, dass eine Form oder Länge der Antennenstruktur veränderbar ist. Durch das Verändern von Form oder Länge der Antennenstruktur können der Antennengewinn oder die Nutzfrequenz gezielt angepasst werden.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der textile Gegenstand derart ausfaltbar, dass die Antennenstruktur eine definierte Lage relativ zu einer festen Struktur hat. Auf diese Weise kann beispielsweise eine größere metallische Fläche als Masse im definierten Abstand zur Antennenstruktur genutzt werden. Anwendungsfälle für eine solche Lösung sind beispielsweise eine metallische Grundplatte in einem Pylonen mit einer Antennenvorrichtung oder Karosserieteile im Falle einer Antennenvorrichtung in einem Verdeck eines Cabrios.
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Eine vorteilhafte Integration einer erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung ist zudem in einem Fortbewegungsmittel möglich. Bei dem Fortbewegungsmittel kann es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug handeln, z.B. einen Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug, aber auch um ein Schiff, ein Schienenfahrzeug, ein Fluggerät, z.B. einen Volocopter, etc. Die Antennenvorrichtung kann beispielsweise in Bezugsstoffe, etwa von Sitzen, in Cabrio-Verdecken oder in Planen oder Bespannungen, wie etwa an Lastkraftwagen oder Anhängern, integriert werden. Bei der Integration in Planen oder Bespannungen lassen sich besonders große Antennenstrukturen für hohe Antennengewinne oder niederfrequente Anwendungen realisieren. Zudem kann ein in der Form freier beeinflussbares Element, etwa eine Metallspange an einem Verdeck, ein Holm oder eine Strebe, gezielt als Teil der Gesamtantennenstruktur ausgelegt werden. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, nur die feststehende Struktur elektrisch zu kontaktieren und im Trägergewebe lediglich Elemente zu platzieren, die nicht leitend verbunden sind und z.B. als Reflektoren oder Deflektoren fungieren.
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Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
- 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Antennenvorrichtung;
- 2 zeigt eine Ausführungsform der Antennenvorrichtung mit einer Litze als Kontaktierungsstruktur;
- 3 zeigt eine Ausführungsform der Antennenvorrichtung mit einem Steckverbinder;
- 4 zeigt eine Ausführungsform der Antennenvorrichtung mit einer flächigen Struktur als Kontaktierungsstruktur;
- 5 zeigt eine Ausführungsform der Antennenvorrichtung mit einer ringförmigen Struktur als Kontaktierungsstruktur;
- 6 zeigt eine erste Ausführungsform eines textilen Gegenstands mit einer Antennenvorrichtung;
- 7 zeigt eine zweite Ausführungsform eines textilen Gegenstands mit einer Antennenvorrichtung;
- 8 zeigt den textilen Gegenstand in einem zusammengefalteten Zustand;
- 9 stellt schematisch ein Fortbewegungsmittel mit einer Antennenvorrichtung dar; und
- 10 stellt schematisch einen Anhänger mit einer Antennenvorrichtung dar.
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Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
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1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Antennenvorrichtung 1. In ein in ein Trägergewebe 3, z.B. ein Textilgewebe, sind leitende Fäden 2 eingewoben, z.B. Metallfäden. Die leitenden Fäden 2 bilden eine Antennenstruktur 4 aus. Dabei sind einfache Antennenstrukturen 4, die eine Stabantenne nachbilden, ebenso möglich wie komplexere Antennenstrukturen 4, z.B. eine Patchantenne oder eine Struktur aus Deflektoren und Reflektoren. Die leitenden Fäden 2 sind in diesem Beispiel an einem ersten Ende 5 in Form einer Kontaktierungsstruktur 6 ausgestaltet, sodass an geeigneter Stelle elektromechanisch ein Kontakt mit einer zu verbindenden Sendeeinheit oder Empfangseinheit hergestellt werden kann. Als Alternative zu einer elektromechanischen Ankopplung des zu verbindenden Geräts besteht die Möglichkeit, die Ankopplung über eine Koppelantenne zu realisieren. Hierdurch kann der elektromechanische Kontakt entfallen und eine Verbindung zwischen der Antennenvorrichtung 1 und dem Gerät entsteht alleine durch die räumliche Nähe.
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2 zeigt eine Ausführungsform der Antennenvorrichtung 1 mit einer Litze 7 als Kontaktierungsstruktur 6. Bei dieser Ausführungsform sind die Enden 5 der leitende Fäden 2 aus dem Trägergewebe 3 herausgewoben. Die herausgewobenen Enden 5 sind zu einer Litze 7 vereint. In einem einfachen Fall sind sie lediglich zu einer Litze verdrillt. Sie können aber auch fest miteinander verbunden sein, z.B. durch Verlöten. Eine solche Litze 7 eignet sich gut als Kontakt der Antennenvorrichtung 1 für ein anzuschließendes Gerät.
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3 zeigt eine Ausführungsform der Antennenvorrichtung 1 mit einem Steckverbinder 8. Der Steckverbinder 8 ist im Trägergewebe 3 befestigt und kann durch einen entsprechenden Stecker kontaktiert werden. Der Steckverbinder 8 vereinfacht den Anschluss der Antennenvorrichtung 1 an ein Gerät. Mittels geeigneter Gewebestrukturen kann eine Zugentlastung für den Steckverbinder 8 realisiert werden. Dies sorgt dafür, dass mechanische Belastungen der Verbindung der Kontaktierungsstruktur 6 mit dem Steckverbinder 8 beim Einstecken oder Ausstecken eines Anschlusssteckers erheblich reduziert sind.
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4 zeigt eine Ausführungsform der Antennenvorrichtung 1 mit einer flächigen Struktur 9 als Kontaktierungsstruktur 6. Zum Ausbilden der flächigen Struktur 9 sind die leitenden Fäden 2 im Trägergewebe 3 am Ende der Antennenstruktur 4 auf einer breiteren Fläche ausgewebt. Die flächige Struktur 9 eignet sich besonders gut für eine Kontaktierung mit einem Niet 11, wie in 4 dargestellt. Ein solcher Niet 11 kann beispielsweise mit einer Nietzange in das Trägergewebe 3 eingebracht werden. Er ist sicher im Gewebe befestigt, sodass eine langfristige Haltbarkeit der Kontaktierung gewährleistet ist.
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5 zeigt eine Ausführungsform der Antennenvorrichtung 1 mit einer ringförmigen Struktur 10 als Kontaktierungsstruktur 6. Zum Ausbilden der ringförmigen Struktur 10 sind die leitenden Fäden 2 im Trägergewebe 3 am Ende der Antennenstruktur 4 zu einer ringförmigen Öse im Trägergewebe 3 gewoben. In der Mitte der ringförmigen Struktur 10 kann wiederum ein kontaktierender Niet 11 eingesetzt werden, wie in 5 dargestellt.
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6 zeigt eine erste Ausführungsform eines textilen Gegenstands 20 mit einer Antennenvorrichtung 1. Bei dem textilen Gegenstand 20 handelt es sich in diesem Beispiel um einen faltbaren Pylon 21 bzw. Leitkegel. Der Pylon 21 weist einen Standfuß 22 und einen faltbaren Korpus 23 auf. Der Korpus 23 besteht aus einem Trägergewebe, beispielsweise aus Polyester oder Nylon. Der Pylon 21 wird in der durch den Pfeil angegebenen Richtung aus dem Standfuß 22 aufgefaltet. In den Korpus 23 bzw. das Trägergewebe ist eine erfindungsgemäße Antennenvorrichtung 1 eingearbeitet. In diesem Beispiel wird durch die Antennenstruktur 4 der Antennenvorrichtung 1 eine Stabantenne nachgebildet. Für die Kontaktierung der Antennenvorrichtung weist der Korpus 23 einen Steckverbinder 8 auf.
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7 zeigt eine zweite Ausführungsform eines textilen Gegenstands 20 mit einer Antennenvorrichtung 1. Bei dem textilen Gegenstand 20 handelt es sich wiederum um einen faltbaren Pylon 21 mit einem Standfuß 22 und einen faltbaren Korpus 23. In diesem Beispiel wird durch die Antennenstruktur 4 der Antennenvorrichtung 1 eine Patchantenne nachgebildet. Für die Kontaktierung der Antennenvorrichtung weist der Korpus 23 einen Steckverbinder 8 auf.
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8 zeigt den Pylon 21 im zusammengefalteten Zustand. Der Korpus 23 verschwindet praktisch vollständig im Standfuß 22. In diesem Zustand kann der Pylon 21 platzsparend mitgeführt oder verstaut werden. Für den Einsatz kann der Korpus 23 einfach nach oben aus dem Standfuß 22 herausgezogen werden und die integrierte Antennenvorrichtung bei Bedarf an ein externes Gerät angeschlossen werden, sodass der Pylon 21 in kürzester Zeit einsatzbereit ist.
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9 stellt schematisch ein Fortbewegungsmittel 30 mit einer Antennenvorrichtung 1 dar. Bei dem Fortbewegungsmittel 30 handelt es sich in diesem Beispiel um einen Lastkraftwagen. Der Lastkraftwagen weist zumindest ein Assistenzsystem 31 auf, das eine assistierte oder automatisierte Fahrfunktion bereitstellt. Zu diesem Zweck kann das Assistenzsystem 31 auf Daten einer Sensorik 32 oder eines Navigationssystems 33 zurückgreifen. Die Sensorik 32 kann sowohl Sensoren zum Erfassen von Fahrzeugzuständen umfassen, wie Beschleunigungssensoren, Raddrehzahlsensoren oder Gyroskope, als auch Sensoren zum Erfassen von Umgebungsinformationen, wie Kameras, Radarsensoren, Lidarsensoren oder Ultraschallsensoren. In eine Plane 34 des Lastkraftwagens ist eine erfindungsgemäße Antennenvorrichtung 1 eingearbeitet, die für Car2x-Verbindungen genutzt werden kann. Mittels einer Datenübertragungseinheit 35 kann zudem eine Verbindung zu Dienstanbietern aufgebaut werden. Zur Speicherung von Daten ist ein Speicher 36 vorhanden. Der Datenaustausch zwischen den verschiedenen Komponenten des Kraftfahrzeugs erfolgt über ein Netzwerk 37.
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10 stellt schematisch einen Anhänger 40 mit einer Antennenvorrichtung 1 dar. In diesem Beispiel wird eine Yagi-Uda-Antenne realisiert. In einer Plane 34 des Anhängers 40 ist eine Antennenstruktur 4 platziert, die aus einer Anzahl von Elementen besteht, die nicht leitend verbunden sind. Ein leitendes Element 41 des Anhängers 40 als feststehende Struktur, z.B. ein metallischer Holm, ist elektrisch mittels einer Anschlussleitung 42 kontaktiert und dient als Treiber-Element. Die Elemente der Antennenstruktur 4 in der Plane 34 dienen als Deflektoren und Reflektoren. Gemeinsam bilden das leitende Element 41 und die Antennenstruktur 4 eine Gesamtantennenstruktur.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antennenvorrichtung
- 2
- Leitender Faden
- 3
- Trägergewebe
- 4
- Antennenstruktur
- 5
- Erstes Ende
- 6
- Kontaktierungsstruktur
- 7
- Litze
- 8
- Steckverbinder
- 9
- Flächige Struktur
- 10
- Ringförmige Struktur
- 11
- Niet
- 20
- Textiler Gegenstand
- 21
- Pylon
- 22
- Standfuß
- 23
- Korpus
- 30
- Fortbewegungsmittel
- 31
- Assistenzsystem
- 32
- Sensorik
- 33
- Navigationssystem
- 34
- Plane
- 35
- Datenübertragungseinheit
- 36
- Speicher
- 37
- Netzwerk
- 40
- Anhänger
- 41
- Leitendes Element
- 42
- Anschlussleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 10347962 B1 [0004]
- US 10658741 B1 [0005]
