DE102021206360A1 - Antennenmodul, insbesondere Kraftfahrzeug-Dachantennenmodul, und Verfahren zur Herstellung eines Antennenmoduls - Google Patents
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Abstract
Die Anmeldung betrifft ein Verfahren und ein Antennenmodul (1), insbesondere Dachantennenmodul (1) für ein Kraftfahrzeug,-mit einem Kunststoffgehäuse (6), und-mit mindestens einer Antenne (7, 8, 11, 12), welche auf der Innenseite (14) des Kunststoffgehäuses (6) ausgebildet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Antennenmodul, insbesondere Dachantennenmodul, und ein Verfahren zur Herstellung eines Antennenmoduls.
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DE 10 2021 205 869.8 offenbart ein Kraftfahrzeug-Dachantennenmodul. - Aufgabe der Erfindung ist eine Verbesserung eines Antennenmoduls, insbesondere Kraftfahrzeug-Dachantennenmoduls. Die Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
- Eine oder vorzugsweise mehrere auf der Innenseite des Kunststoffgehäuses eines Antennenmoduls ausgebildete Antennen (im Folgenden auch als Antennenstrukturen bezeichnet) ermöglichen eine effiziente Herstellung eines geeigneten Antennenmoduls.
- Zu den Unteransprüchen:
- Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die eine oder mehreren Antennen auf der Innenseite des Kunststoffgehäuses des Antennenmoduls durch Beschichten aufgetragene metallische Oberflächen.
- Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind auf der Innenseite des Kunststoffgehäuses des Antennenmoduls lötfähige Bereiche vorgesehen, insbesondere weitere Bereiche für (bzw. aufweisend) SMD-Bauteile und/oder für Anpassnetzwerke für die Antennen, und/oder insbesondere nicht als Antennen vorgesehene Bereiche.
- Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Antennen jeweils als metallische Oberflächenbeschichtung mit einer Schichtdicke von 0,5µm bis ca. 2 µm auf der Innenseite des Kunststoffgehäuses eines Antennenmoduls ausgebildet.
- Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Innenseite des Kunststoffgehäuses des Antennenmoduls nur partiell (also nicht vollständig und/oder nicht auf der ganzen Fläche der Innenseite) beschichtet.
- Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Antennen auf der Innenseite des Kunststoffgehäuses des Antennenmoduls durch Beschichten aufgetragene metallische Oberflächen, insbesondere galvanische Schichten, insbesondere enthaltend Aluminium und/oder Kupfer und/oder Nickel.
- Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere der Antennen für die Übertragung von Kommunikations-Signalen vorgesehen, insbesondere als Antennen für zellularen Mobilfunk und/oder für WiFi und/oder für GNSS und/oder für RKE und/oder für Autonomes-Fahren und/oder für SDARS und/oder für DAB und/oder für V2X.
- Weitere mögliche Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausgestaltungen der Erfindungen anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
-
1 perspektivisch von oben im Schnitt ein z.B. an einem Fahrzeugdach montierbares Antennenmodul, -
2 perspektiv transparent von unten ein Kunststoffgehäuse eines (Dach-) Antennenmoduls, -
3 vereinfachend perspektivisch von oben eine Montage des Kunststoffgehäuses auf der Basisplatte 4 eines (Dach-)Antennenmoduls, -
4 vereinfachend perspektivisch von oben transparent ein zusammengesetztes (Dach-)Antennenmodul, -
5 perspektiv von oben teil-transparent ein weiteres (Dach-)Antennenmodul, -
6 perspektiv von oben transparent ein (Dach-)Antennenmodul, -
7 vereinfachend perspektiv von oben ein (Dach-)Antennenmodul -
8 vereinfachend perspektiv von unten ein (Dach-)Antennenmodul, -
9 in Seitenansicht vereinfachend ein (Dach-)Antennenmodul auf dem Fahrzeugdach eines Fahrzeugs. -
9 zeigt in Seitenansicht vereinfachend ein (Dach)-Antennenmodul 1, das auf dem Fahrzeugdach 2 eines Fahrzeug 3 (z.B. Kraftfahrzeugs, PKW, LKW) montiert ist. - Das Antennenmodul 1 kann beispielsweise zur Kommunikation mit einem 2G/3G/4G/5G/6G/7G/etc. Mobilfunknetz und/oder mit WLAN und/oder mit einem Fahrzeugfunkzugangs-System und/oder per Bluetooth und/oder per Satellitennavigation und/oder per Nahbereichsfunk und/oder als Radio etc. außerhalb des Fahrzeugs und/oder innerhalb des Fahrzeugs 3 ausgebildet sein.
-
1 zeigt perspektiv transparent von oben eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eine Antennenmoduls 1 (z.B. für ein Dach oder eine Heckklappe oder eine Frontscheibe etc. eines Fahrzeugs), auf der Unterseite versehen mit einer Basisplatte 4 (base plate) mit einer Massefläche zur Anlage am Fahrzeug 3, auf welcher 4 ein Zentralrahmen 5 befestigt ist. - Das Antennenmodul 1 weist (hier an den Seiten und oben) ein Kunststoffgehäuse 6 auf, welches auf der Basisplatte 4 befestigt ist.
- Das Antennenmodul 1 weist mehrere Antennen 7-12 für die Übertragung von (empfangenen und/oder zu sendenden) Kommunikations-Signalen 13 auf, insbesondere hier eine erste und zweite (z.B. MIMO-) Antenne 7, 8 für zellularen (2G und/oder 3G und/oder 4G und/oder 5G und/oder 6G und/oder 7G etc.) Mobilfunk, eine (Blech-) Antenne 9 für WiFi und/oder V2X, eine (Patch-) Antenne 10 für GNSS und/oder SDARS und/oder HAF, und (als Antennen-Diversity) zwei Antennen 11, 12 für schlüssellosen/Funk- Fahrzeug-Zugang RKE, wobei zusätzlich z.B. eine Antenne für Autonomes-Fahren und/oder eine Antenne für DAB und/oder weitere Antennen möglich sind.
- Alle oder hier einige der Antennen 7-12 sind auf der Innenseite 14 des Kunststoffgehäuses 6 ausgebildet, z.B. hier die Antennen 7, 8, 11, 12 auf der Innenseite 14 der Oberseite des Kunststoffgehäuses 6.
- Auf der Innenseite 14 der Oberseite des Kunststoffgehäuses 6 sind ferner auch lötfähige Bereiche 17-22 usw. (z.B. aus / enthaltend Zinn) vorgesehen, beispielsweise in den beiden mit Kreisen bezeichneten Regionen 23, 24.
- Auf den lötfähigen Bereichen 17-22 (auf der Innenseite 14 des Kunststoffgehäuses 6) können Elektronik-Bauteile 26-30 befestigt werden, z.B. durch SMD / Löten / etc.
- Elektronik-Bauteile 26-30 können z.B. Anpassnetzwerk-Bauteile für ein oder mehrere Anpassnetzwerke für je mindestens eine Antenne 7-12 sein.
- Auf der Innenseite 14 (hier der Oberseite) des Kunststoffgehäuses 6 sind hier ferner auch leitfähige Bereiche 31, 32 (z.B. aus / enthaltend Zinn) vorgesehen, welche jeweils mindestens eine Antenne 11, 12 mit einem zur Kontaktierung vorgesehenen Kontaktierungspunkt in Form z.B. eines Steckerabgangs (zum Fahrzeug-Inneren hin, mit z.B. Kabeln) 33, 34 elektrisch leitend verbinden.
-
1 zeigt ferner ein Mainboard 35 mit z.B. einer ECU (Electronic Control Unit, elektronische Steuerung) und/oder einem NAD.
Ein NAD (Network Access Device) kann z.B. ähnlich einem Handy / Mobilfunkendgerät / USB-3G/4G/5G-Stick aufgebaut sein.
Ein NAD (Network Access Device) kann z.B. Elektronik (z.B. Empfänger, Sender, Verstärker, 2G/3G/4G/5G/6G/7G/etc., Baseband Chipset etc.) aufweisen.
Die Elektronik kann Antennen 7-12 zum Senden und/oder Empfangen von Signalen 13 über z.B. mindestens ein zellulares Mobilfunknetz und/oder WiFi etc. benutzen. - In
1 sind für einen leitenden Kontakt von Antennen 7, 8, 11, 12 über Anschlüsse 31, 32 und Kontaktierungspunkte 33, 34 zum Mainboard 35 z.B. - Federelemente und/oder Lötpunkte/Löten und/oder (ggf. zur Isolation) Silikon-Pads vorgesehen.
-
2 zeigt perspektiv transparent von unten eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Kunststoffgehäuses 6 eines Antennenmoduls 1 (wie z.B. das in1 ).
Auf der Innenseite 14 des hier vier Seitenwände 36-39 und eine Oberseite 40 aufweisenden Kunststoffgehäuses 6 sind wie in1 Antennen 7, 8, 11, 12 für die Übertragung von (empfangenen / zu sendenden) Kommunikations-Signalen 13 ausgebildet, z.B. auf der oberen Wand (Deckel-Seite) 40 zwei Antennen 7,8 für zellularen Mobilfunk und zwei Antennen 11, 12 für schlüssellosen/Funk-Fahrzeug Zugang.
Die Antennen 7-12 sind hier als metallische Beschichtungen auf dem Kunststoffgehäuse 6 aufgebracht. -
3 zeigt vereinfachend perspektivisch von oben eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Montage des Kunststoffgehäuses 6, das auf die Basisplatte 4 aufgesetzt (und z.B. auf dieser verklebt/verschraubt) wird.
In3 befindet sich auf der Basisplatte 4 ein Zentralrahmen 5 aus z.B. Metall (z.B. Zink-Druck-Guss) zur Befestigung der ECU und Schirmung der Elektronik.
In3 wird das Mainboard in den Zentralrahmen 5 eingelegt, bevor das Kunststoffgehäuse 6 auf der Basisplatte 4 aufgesetzt und befestigt wird.
Das Mainboard 35 dient z.B. zur Verarbeitung von Signalen 13 und/oder als Träger zusätzlicher Antennen 9,10 und(oder Verbindungselemente 31, 32 zu den Antennen auf der Innenseite des Kunststoffgehäuses 6. - Die Größe des Antennenmoduls 1 kann z.B. ca. 30 x 100 x 350 mm sein, oder eine andere Größe.
-
4 zeigt vereinfachend perspektivisch von oben transparent mit nur Begrenzungslinien eine Ausgestaltung eines montierten Antennenmoduls 1. -
5 zeigt perspektiv transparent von schräg oben eine weitere erfindungsgemäße (Haifischflossen-artige) Ausgestaltung eines Antennenmoduls 1 (insbesondere Dachantennenmoduls), versehen auf der Unterseite mit einer Basisplatte 4 (base plate) mit einer Massefläche zur Anlage am Fahrzeug 3. - Auch dieses Antennenmodul 1 weist (seitlich und oben) ein Kunststoffgehäuse 6 auf, welches auf der Basisplatte 4 befestigt ist.
- Das Antennenmodul 1 weist mehrere Antennen 7-12 für die Übertragung von (empfangenen / zu sendenden) Kommunikations-Signalen 13 auf, insbesondere hier eine erste und zweite (z.B. MIMO-) Antenne 7,8 für zellularen (2G und/oder 3G und/oder 4G und/oder 5G und/oder 6G und/oder 7G etc) Mobilfunk, eine Antenne 9 für WiFi und/oder V2X, auf einem Mainboard (Haupt PCB Board / Printed Circuit Board) 35 eine (Patch-) Antenne 10 für GNSS und/oder SDARS und/oder HAF.
- Zusätzlich sind z.B. ein oder zwei Antennen 11, 12 für schlüssellosen/Funk-Fahrzeug-Zugang RKE und/oder eine Antenne für Autonomes Fahren und/oder eine Antenne für DAB und/oder weitere Antennen möglich.
- Alle oder hier einige der Antennen 7-12 sind auf der Innenseite 14 des Kunststoffgehäuses 6 ausgebildet, z.B. hier die Antennen 7, 8, 9 auf jeweils einer seitlichen Innenseite 14 des Kunststoffgehäuses 6.
- Ferner ist zur Verbindung des Mainboards 35 (Hauptplatine) mit jeweils mindestens einer Antenne 7, 8 je ein Steckerabgang 33, 34 vorgesehen. Zum Kontaktieren der Antennen zum Mainboard sind z.B. Silikon-Pads, Federelemente, Löten usw. einsetzbar.
- Vom Mainboard können Stecker 36, 37 nach unten verlaufen, die z.B. durch eine Dachausnehmung in das Innere des Fahrzeugs 3 ragen können, und die zum Einstecken von Kabeln oder Kabelbäumen zur Kontaktierung von Einheiten im Fahrzeug 3 verwendbar sein können.
-
6 zeigt perspektiv von oben transparent eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Kunststoffgehäuses 6 (mit integrierten metallischen Antennenstrukturen) eines Antennenmoduls 1, wie z.B. das in5 . Alle oder eine oder wie hier einige der Antennen 7-12 (z.B. die Antennen 7, 8, 9) sind (als Antennenstrukturen) auf der Innenseite 14 des Kunststoffgehäuses 6 des Antennenmoduls 1 angebracht. -
7 zeigt vereinfachend perspektiv von oben transparent eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Kunststoffgehäuse 6 (mit integrierten metallischen Antennenstrukturen) eines Antennenmoduls 1, wie z.B. das in5 und6 . -
8 zeigt vereinfachend perspektiv als Ansicht von unten in das Antennenmodul 1 hinein eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Kunststoffgehäuse 6 (mit integrierten metallischen Antennenstrukturen) eines Antennenmoduls 1, wie z.B. das in5 -7 . - Zu möglichen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen und Vorteilen einer Anbringung von Antennen 7, 8, (11), 12 und/oder lötfähigen Bereichen 16-22 auf der Innenseite 14 eines Kunststoffgehäuses 6 eines Antennenmoduls: Antennen können auf der Innenseite eines Kunststoffgehäuses 6 eines Antennenmoduls 1 z.B. aufgetragen werden durch ein PVD Verfahren zur Beschichtung von Kunststoffen mit einer metallisch-galvanischen Schicht z.B. aus Aluminium-Kupfer-Nickel und/oder z.B. mit einer Schichtdicke von 0,5µm bis ca. 2 µm.
Somit können Kunststoffgehäuse 6 eines Antennenmoduls 1 auf der Innenseite 14 mit integrierten metallischen Beschichtungen ausgeführt werden; diese Schicht kann auch lötfähig gestaltet werden. - Lötfähige Bereiche 16-22 auf der Innenseite 14 eines Kunststoffgehäuses 6 eines Antennenmoduls 1, z.B. für SMD-Bauteile (für z.B. Anpassnetzwerke) zur Abstimmung der benötigten Antennenfrequenzen können zusätzliche Leiterplatten ersetzen.
- Partiell metallisch beschichteten Bereiche auf der Innenseite eines Kunststoffgehäuses eines Antennenmoduls können speziell für benötigte Frequenzbereiche als Antennenstrukturen entwickelt werden und es werden keine zusätzlichen Teile/Komponenten für die einzelnen Antennen benötigt.
- Direkt auf dem Kunststoff (neben den beschichteten Bereichen der Antennenstrukturen) können mit SMD-Technik Bauteile für das Anpassnetzwerk zur Abstimmung der Antennenfrequenzen bestückt werden.
- Durch das direkte und partielle metallische Beschichten des Kunststoffgehäuses auf der Innenseite kann es gleichzeitig als Schutzgehäuse und als Träger der Anpassnetzwerke dienen.
- Eigenschaften und niedriges Gewicht eines Kunststoff kombiniert mit der Funktionalität von dünn integrierten Antennenstrukturen können ein Vorteil sein.
- Eine geringe Anzahl an Komponenten sowie geringe Komplexität (Kosten) und geringes Gewicht des Moduls ist möglich gegenüber Antennen und Anpassnetzwerkelementen in Form von PCBs.
- Eine metallische Oberflächenbeschichtung mit einer Schichtdicke von insbesondere 0,5µm bis ca. 2 µm kann für die Antennenstrukturen 7, 8, (11), 12 und/oder lötfähigen Bereiche 16-22 verwendet werden.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102021205869 [0002]
Claims (10)
- Antennenmodul (1), insbesondere Dachantennenmodul (1) für ein Kraftfahrzeug, -mit einem Kunststoffgehäuse (6), und -mit mindestens einer Antenne (7, 8, 11, 12), welche auf der Innenseite (14) des Kunststoffgehäuses (6) ausgebildet ist.
- Antennenmodul (1) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Antennen (7, 8, 11, 12) auf der Innenseite (14) des Kunststoffgehäuses (6) ausgebildet sind. - Antennenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (7, 8, 11, 12) auf der Innenseite (14) des Kunststoffgehäuses (6) des Antennenmoduls (1) durch Beschichten aufgetragene metallische Oberflächen sind.
- Antennenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (7, 8, 11, 12) jeweils als metallische Oberflächenbeschichtung mit einer Schichtdicke von 0,5 µm bis ca. 200 µm auf der Innenseite (14) des Kunststoffgehäuses (6) eines Antennenmoduls (1) ausgebildet sind.
- Antennenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite (14) des Kunststoffgehäuses (6) des Antennenmoduls (1) nur partiell beschichtet ist.
- Antennenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (7, 8, 11, 12) auf der Innenseite (14) des Kunststoffgehäuses (6) des Antennenmoduls (1) durch Beschichten aufgetragene metallische Oberflächen sind, insbesondere galvanische Schichten, insbesondere enthaltend Aluminium und/oder Kupfer und/oder Nickel.
- Antennenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Antennen (7, 8, 11, 12) für die Übertragung von Kommunikations-Signalen vorgesehen sind, insbesondere Antennen (7, 8, 11, 12) für zellularen Mobilfunk und/oder für WiFi und/oder für GNSS und/oder für RKE und/oder für Autonomes-Fahren und/oder für SDARS und/oder für DAB und/oder für V2X.
- Antennenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite (14) des Kunststoffgehäuses (6) des Antennenmoduls (1) lötfähige Bereiche (16-22) vorgesehen oder verwendet sind, insbesondere Bereiche für SMD-Bauteile und/oder für Anpassnetzwerk-Bauteile für die Antennen.
- Antennenmodul (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass einige auf der Innenseite (14) des Kunststoffgehäuses (6) des Antennenmoduls (1) vorgesehene lötfähige Bereiche (16-22, 23, 24) nicht als Antennen (7, 8, 11, 12) vorgesehen oder verwendet sind, sondern nur als Bereiche für Elektronik-Bauteile, insbesondere für SMD-Bauteile (25-30) und/oder für Anpassnetzwerk-Bauteile (25-30) für die Antennen (7, 8, 11, 12).
- Verfahren zur Herstellung eines Antennenmoduls (1) mit einem Kunststoffgehäuse (6), insbesondere eines Kraftfahrzeug-Dachantennenmoduls (1),, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehreren Antennen (7, 8, 11, 12) auf der Innenseite (14) des Kunststoffgehäuses (6) ausgebildet werden, insbesondere durch partielles metallisches Beschichten der Innenseite (14) des Antennenmoduls (1).
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