DE102021214180A1

DE102021214180A1 - Kombiniertes Antennenmodul, Verfahren zur Montage eines kombinierten Antennenmoduls, Hauptmodul, Erweiterungsmodul und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102021214180A1
Application number: DE102021214180.3A
Authority: DE
Inventors: Florian Butscher
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2021-12-13
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Antennenmodul (1), umfassend ein Hauptmodul (3), wobei das Hauptmodul (3) zumindest eine Hauptleiterplatte (5) und zumindest eine mit der Hauptleiterplatte (5) elektrisch verbundene Hauptantenneneinheit (6) umfasst. Das Hauptmodul (3) umfasst ein Hauptgehäuse (7), an oder in dem die zumindest eine Hauptleiterplatte (5) und die zumindest eine Hauptantenneneinheit (6) angeordnet sind. Es ist vorgesehen, dass das kombinierte Antennenmodul (1) zumindest ein Erweiterungsmodul (4) umfasst, wobei das Erweiterungsmodul (4) zumindest eine Erweiterungsantenneneinheit (13) und zumindest eine Erweiterungsleiterplatte (12) umfasst. Das Erweiterungsmodul (4) umfasst ein Erweiterungsgehäuse (14), an oder in dem die zumindest eine Erweiterungsleiterplatte (12) und die zumindest eine Erweiterungsantenneneinheit (13) angeordnet sind. Das Erweiterungsgehäuse (14) und das Hauptgehäuses (7) sind durch eine mechanische Verbindungseinrichtung (19) des kombinierten Antennenmoduls (1) mechanisch miteinander verbunden. Die Erweiterungsleiterplatte (12) und die Hauptleiterplatte (5) sind durch eine elektrische Verbindungseinrichtung (28) miteinander verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Antennenmodul, ein Verfahren zur Montage eines kombinierten Antennenmoduls, ein Hauptmodul für ein kombiniertes Antennenmodul, ein Erweiterungsmodul für ein kombiniertes Antennenmodul sowie ein Kraftfahrzeug, welches zumindest ein kombiniertes Antennenmodul aufweist.
Fahrzeuge umfassen eine Vielzahl an Antennen und zugehörige Elektronikeinheiten, welche dazu eingerichtet sind, verschiedene funkbasierte Dienste bereitzustellen. Antennen für Navigations-, Telematik- und Rundfunkdienste werden vermehrt in Antennenmodulen, welche auch als Connectivity-Module bezeichnet werden, angeordnet. Diese Antennenmodule umfassen ein Gehäuse, an und/oder in welchem die Antennen und Komponenten der Elektronik angeordnet sind. Die Antennenmodule sind auf einen hohen Grad an Kompaktheit optimiert, um eine möglichst platzsparende Anordnung der Connectivity-Module in einer Fahrzeugaußenhaut zu ermöglichen. Hierbei wird das Antennenmodul für eine bestimmte Zusammenstellung von Antennen ausgelegt. Durch die Kompakte Anordnung der Antennenmodule ergibt sich das Problem, dass eine nachträgliche Integration weiterer Komponenten zur Bereitstellung weiterer Funktionen nur umständlich oder nicht umzusetzen ist. Eine Abweichung von der bestimmten Zusammenstellung erfordert somit eine Neukonzeption eines zusätzlichen Antennenmoduls.
Bei einer Einführung eines neuen Funkstandards ergibt sich somit das Problem, dass eine komplette Neukonzeption vorhandener Connectivity-Module erforderlich ist. Dies ist mit einem erheblichen Entwicklungsaufwand verbunden. Zudem kann es erforderlich sein, Antennenmodule bereitzustellen, die sich in der Zusammenstellung der bereitgestellten Funkstandards unterscheiden. Nach dem derzeitigen Stand der Technik ist es erforderlich, für jede Zusammenstellung von Funkdiensten jeweilige Connectivity-Module zu entwerfen. Diese Variantenvielfalt führt zu höheren Kosten bei der Konzeption und der Bereitstellung der entsprechenden Antennenmodule.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, ein Antennenmodul bereitzustellen, welches für eine nachträgliche Integration von Funkdiensten ausgelegt ist.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur offenbart.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein kombiniertes Antennenmodul, welches ein Hauptmodul umfasst. Das Hauptmodul weist zumindest eine Hauptleiterplatte und zumindest eine mit der Hauptleiterplatte elektrisch verbundene Hauptantenneneinheit auf. Das Hauptmodul ist dazu eingerichtet, Funksignale zumindest eines Funkstandards zu versenden und/oder zu empfangen. Mit anderen Worten umfasst das kombinierte Antennenmodul das Hauptmodul, welches dazu eingerichtet ist, das Versenden und/oder Empfangen von Funksignalen des Funkstandards durch die Hauptantenneneinheit und die mit der Hauptantenneneinheit verbundenen Hauptleiterplatten zu ermöglichen. Das Hauptmodul umfasst ein Hauptgehäuse, an oder in dem die zumindest eine Hauptleiterplatte und die zumindest eine Hauptantenneneinheit angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die zumindest eine Hauptantenneneinheit und die zumindest eine Hauptleiterplatte innerhalb des Hauptgehäuses des Hauptmoduls oder an dem Hauptgehäuse des Hauptmoduls angeordnet. Das Hauptmodul kann beispielsweise als sogenanntes Connectivity-Modul vorgesehen sein, welches zur Anordnung in einer Fahrzeugaußenhaut vorgesehen sein kann.
Es ist vorgesehen, dass das kombinierte Antennenmodul zumindest ein Erweiterungsmodul umfasst. Mit anderen Worten weist das kombinierte Antennenmodul zusätzlich zu dem Hauptmodul das zumindest eine Erweiterungsmodul auf. Das zumindest eine Erweiterungsmodul weist zumindest eine Erweiterungsantenneneinheit und zumindest eine Erweiterungsleiterplatte auf. Das zumindest eine Erweiterungsmodul ist dazu eingerichtet, weitere Funksignale zumindest eines weiteren Funkstandards zu versenden und/oder zu empfangen. Mit anderen Worten umfasst das Erweiterungsmodul die Erweiterungsantenneneinheit und die mit der zumindest einen Erweiterungsantenneneinheit verbundene Erweiterungsleiterplatte, wodurch das Erweiterungsmodul zum Empfang und/oder zum Versand der weiteren Funksignale, welche dem weiteren Funkstandard genügen, eingerichtet ist. Durch das Erweiterungsmodul ist das kombinierte Antennenmodul dazu eingerichtet, den weiteren Funkstandard zu dem durch das Hauptmodul bereitgestellten Funkstandard zu nutzen. Das Erweiterungsmodul weist ein Erweiterungsgehäuse auf, an oder in dem die zumindest eine Erweiterungsplatte und die zumindest eine Erweiterungsantenneneinheit angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die zumindest eine Erweiterungsleiterplatte und die zumindest eine Erweiterungsantenneneinheit an oder in dem Erweiterungsgehäuse des Erweiterungsmoduls angeordnet, welches von dem Hauptgehäuse des Hauptantennenmoduls verschieden ist.
Das Erweiterungsgehäuse und das Hauptgehäuse sind durch eine mechanische Verbindungseinrichtung des kombinierten Antennenmoduls mechanisch miteinander verbunden. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die mechanische Verbindungseinrichtung die mechanische Verbindung des Erweiterungsgehäuses und des Hauptgehäuses bereitstellt. Die mechanische Verbindung des Erweiterungsgehäuses mit dem Hauptgehäuse kann beispielsweise mittels einer durch die mechanische Verbindungseinrichtung hergestellten formschlüssigen Verbindung bereitgestellt sein. Die Erweiterungsleiterplatte und die Hauptleiterplatte sind durch eine elektrische Verbindungseinrichtung miteinander verbunden. Mit anderen Worten wird durch die elektrische Verbindungseinrichtung die elektrische Verbindung zwischen der Erweiterungsleiterplatte und der Hauptleiterplatte bereitgestellt. Die elektrische Verbindungseinrichtung kann beispielsweise ein Koaxialkabel umfassen, welches die Leiterplatten miteinander verbinden kann.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine Integration eines weiteren Funkdienstes in das Antennenmodul durch ein Hinzufügen des entsprechenden Erweiterungsmoduls ermöglicht wird. Insbesondere aufgrund der mechanischen Verbindung des Hauptgehäuses mit dem Erweiterungsgehäuse ist eine kompakte Kombination der beiden Module ermöglicht.
Die Erfindung umfasst auch Weiterbildungen, durch die sich weitere Vorteile ergeben.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die mechanische Verbindungseinrichtung eine Schraubverbindungseinrichtung umfasst, wobei die Schraubverbindungseinrichtung zumindest eine Schraube umfasst, welche in einer Durchgangsbohrung einer Grundplatte des Hauptgehäuses und einer Durchgangsbohrung einer Grundplatte des Erweiterungsgehäuses angeordnet ist. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass das Hauptgehäuse und das Erweiterungsgehäuse durch die Schraubverbindungseinrichtung mechanisch miteinander verbunden sind. Die Schraubverbindung wird dadurch bereitgestellt, dass die zumindest eine Schraube durch die jeweilige Durchgangsbohrung der Grundplatte des Hauptgehäuses und durch die jeweilige Durchgangsbohrung der Grundplatte des Erweiterungsgehäuses geführt ist. Bei der Durchgangsbohrung kann es sich um eine einfache Bohrung oder auch um eine Durchführung mit einem Gewindeabschnitt handeln. Durch die Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass eine lösbare und zugleich feste Verbindung des Hauptgehäuses mit dem Erweiterungsgehäuse ermöglicht ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zumindest eine Schraube in einem Schraubengewinde eines Hauptabdeckelements des Hauptgehäuses und in einem Schraubengewinde eines Erweiterungsabdeckelements des Erweiterungsgehäuses verschraubt ist. Mit anderen Worten ist das Hauptgehäuse mit dem Erweiterungsgehäuse verschraubt, wobei die Schraubenverbindung durch ein Verschrauben der Schraube in dem Schraubengewinde des Hauptabdeckelements des Hauptgehäuses und dem Schraubengewinde des Erweiterungsabdeckelements des Erweiterungsgehäuses hergestellt ist. Bei dem Hauptabdeckelement und dem Erweiterungsabdeckelement kann es sich um Gehäuse handeln, welche auf den Grundplatten der jeweiligen Module angeordnet sein können.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die mechanische Verbindungseinrichtung eine Formschlussverbindungseinrichtung umfasst. Die Formschlussverbindungseinrichtung umfasst eine abgesetzte Nut des Hauptabdeckelements und eine Spundung des Erweiterungsabdeckelements. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass durch das Hauptabdeckelement eine abgesetzte Nut bereitgestellt ist. Durch das Erweiterungsabdeckelement ist die Spundung bereitgestellt. Ein Profil der Spundung korrespondiert dabei zu einem Profil der abgesetzten Nut, sodass die Spundung seitlich in die abgesetzte Nut eingeführt werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass die Formschlussverbindung eine abgesetzte Nut des Erweiterungsabdeckelements des Erweiterungsgehäuses und eine Spundung des Hauptabdeckelements des Hauptgehäuses umfasst. Durch die Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass zusätzlich zu der Schraubverbindung eine weitere Verbindung bereitgestellt ist, welche beispielsweise eine formschlüssige Verbindung der Gehäuse vor oder während des Verschraubens der zumindest einen Schraube ermöglicht.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Spundung des Erweiterungsabdeckelements und/oder des Hauptabdeckelements einen Schraubengewindeabschnitt umfasst. Mit anderen Worten verläuft durch die Spundung eine Bohrung, welche einen Schraubengewindeabschnitt des jeweiligen Gehäuses bereitstellt. Die Schraube kann in dem Schraubengewindeabschnitt verschraubt sein und somit ein Verschrauben des jeweiligen Gehäuses ermöglichen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das kombinierte Antennenmodul zumindest zwei der Erweiterungsmodule umfasst. Mit anderen Worten ist das Hauptmodul mit den zumindest zwei Erweiterungsmodulen verbunden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine größere Anzahl von Kombinationen aus Erweiterungsmodulen mit dem Hauptmodul ermöglicht ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Erweiterungsleiterplatte eine Anpassungseinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, die zumindest eine Erweiterungsantenneneinheit von der Hauptantenneneinheit zu entkoppeln. Die Anpassungseinrichtung kann beispielsweise Anpassungsschaltungen aufweisen, die dazu vorgesehen sind, das Hauptmodul von einer Antennenimpedanz der Erweiterungsantenneneinheit zu entkoppeln.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Erweiterungsleiterplatte eine Digitalelektronik zum Verarbeiten der weiteren Funksignale aufweist. Mit anderen Worten ist das Erweiterungsmodul dazu eingerichtet, die empfangenen weiteren Funksignale durch eine Digitalelektronik, welche auf der Erweiterungsleiterplatte angeordnet ist, zu interpretieren und/oder weitere Funksignale durch die Digitalelektronik zu generieren. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass zusätzlich erforderliche Elektronik durch das Erweiterungsmodul bereitgestellt ist.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines kombinierten Antennenmoduls. Das Montageverfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte.
In einem Schritt ist es vorgesehen, eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Hauptmodul und dem Erweiterungsmodul an einer Formschlussverbindung der mechanischen Verbindungseinrichtung des kombinierten Antennenmoduls herzustellen.
In einem weiteren Schritt ist es vorgesehen, das Hauptmodul mit dem Erweiterungsmodul an einer Schraubverbindung der mechanischen Verbindungseinrichtung zu verschrauben.
In einem weiteren Schritt ist es vorgesehen, das Erweiterungsmodul durch eine elektrische Verbindungseinrichtung mit dem Hauptmodul zu verbinden.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Hauptmodul für ein kombiniertes Antennenmodul. Das Hauptmodul weist zumindest eine Hauptleiterplatte und zumindest eine mit der Hauptleiterplatte elektrisch verbundene Hauptantenneneinheit auf. Das Hauptmodul ist dazu eingerichtet, Funksignale zumindest eines Funkstandards zu versenden und/oder zu empfangen. Das Hauptmodul umfasst ein Hauptgehäuse, an oder in dem die zumindest eine Hauptleiterplatte und die zumindest eine Hauptantenneneinheit angeordnet sind.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Erweiterungsmodul für ein kombiniertes Antennenmodul. Das Erweiterungsmodul umfasst zumindest eine Erweiterungsantenneneinheit und zumindest eine Erweiterungsleiterplatte. Das Erweiterungsmodul ist dazu eingerichtet, weitere Funksignale zumindest eines weiteren Funkstandards zu versenden und/oder zu empfangen. Das Erweiterungsmodul umfasst ein Erweiterungsgehäuse, an oder in dem die zumindest eine Erweiterungsleiterplatte und die zumindest eine Erweiterungsantenneneinheit angeordnet sind.
Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, welches zumindest ein kombiniertes Antennenmodul aufweist. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen handeln. Das kombinierte Antennenmodul kann beispielsweise auf einem Fahrzeugdach, oder in einer Fahrzeughaut des Fahrzeugs angeordnet sein. Das Fahrzeug kann auch eine Lokomotive, ein Waggon, ein Nutzfahrzeug oder ein Fahrzeug mit einem eingeschränkten Bauraum für die Antennen sein, bei dem ein Gewicht des Antennenmoduls eine große Rolle spielt.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, des erfindungsgemäßen Hauptmoduls, des erfindungsgemäßen Erweiterungsmoduls und des erfindungsgemäßen Fahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen kombinierten Antennenmoduls beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, des erfindungsgemäßen Hauptmoduls, des erfindungsgemäßen Erweiterungsmoduls und des erfindungsgemäßen Fahrzeugs, hier nicht noch einmal beschrieben.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines kombinierten Antennenmoduls;
2 eine weitere schematische Darstellung eines kombinierten Antennenmoduls;
3 eine schematische Darstellung einer Explosionsansicht eines kombinierten Antennenmoduls;
4 eine schematische Darstellung eines kombinierten Antennenmoduls;
5 eine weitere schematische Darstellung einer Explosionsdarstellung eines kombinierten Antennenmoduls; und
6 eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Montageverfahrens eines kombinierten Antennenmoduls.

Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines kombinierten Antennenmoduls 1. Das kombinierte Antennenmodul 1 kann zu einer Anordnung in einem Fahrzeug 2 vorgesehen sein. Das kombinierte Antennenmodul 1 kann ein Hauptmodul 3 aufweisen, das mit zumindest einem Erweiterungsmodul 4 des kombinierten Antennenmoduls 1 mechanisch verbunden sein kann. Das Hauptmodul 3 kann auch elektrisch mit dem zumindest einem Erweiterungsmodul 4 verbunden sein, um einen Funktionsumfang des Hauptmoduls 3 zu erweitern. Das Hauptmodul 3 kann eine Hauptleiterplatte 5 aufweisen, welche elektrisch leitend mit zumindest einer Hauptantenneneinheit 6 des Hauptmoduls 3 verbunden sein kann. Die zumindest eine Hauptantenneneinheit 6 kann beispielsweise auf der Hauptleiterplatte 5 angeordnet sein oder an einem Hauptgehäuse 7 des Hauptmoduls 3. Die zumindest eine Hauptantenneneinheit 6 kann beispielsweise als Patchantenne, Stabantenne oder Arrayantenne ausgeführt sein. Somit können die Hauptleiterplatte 5 und die zumindest eine Hauptantenneneinheit 6 in oder an dem Hauptgehäuse 7 des Hauptmoduls 3 angeordnet sein. Das Hauptgehäuse 7 kann eine Grundplatte 8 aufweisen, auf welcher eine Hauptabdeckung 9 des Hauptgehäuses 7 angeordnet sein kann. Das Hauptmodul 3 kann eine Dachverbindungseinrichtung 10 aufweisen, welche dazu eingerichtet sein kann, das Hauptmodul 3 mechanisch mit einem Dach des Fahrzeugs 2 zu verbinden. Auf der Hauptleiterplatte 5 kann eine elektronische Einrichtung 11 angeordnet sein, welche dazu eingerichtet sein kann, durch die zumindest eine Hauptantenneneinheit 6 empfangene Funksignale auszuwerten und/oder durch die Hauptantenneneinheit 6 zu versendende Funksignale zu generieren.
Das kombinierte Antennenmodul 1 kann zumindest ein Erweiterungsmodul 4 aufweisen, welches eine Erweiterungsleiterplatte 12 und zumindest eine Erweiterungsantenneneinheit 13 aufweisen kann. Die zumindest eine Erweiterungsantenneneinheit 13 kann auf oder in dem Erweiterungsgehäuse 14 angeordnet sein. Das Erweiterungsgehäuse 14 kann eine Erweiterungsgrundplatte 15 und eine Erweiterungsabdeckung 16 aufweisen. Auf der Erweiterungsleiterplatte 12 kann sich eine elektronische Einrichtung 18 befinden, welche zu einer Abstimmung oder Entkopplung der Erweiterungsantenneneinheit 13 von der Hauptantenneneinheit 6 eingerichtet sein können oder dazu eingerichtet sein können, weitere Funksignale zu interpretieren oder zu erzeugen. Durch das zumindest eine Erweiterungsmodul 4 können somit Funkdienste bereitgestellt sein, welche nicht durch das Hauptmodul 3 bereitgestellt sind.
Das Hauptmodul 3 kann beispielsweise zwei Cellular-Antennen HighBand - LowBand 2x2MiMo, und Erweiterungsantenneneinheiten 13 für WiFi, V2X, SDARS, und/oderGNSS high positioning, umfassen.
Das Erweiterungsmodul 4 kann als beispielsweise Erweiterungsantenneneinheiten 13 für 4x CELL HighBand - LowBand 4x4MiMo, WiFi, V2X, SDARS und/oder GNSS high positioning umfassen.
2 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines kombinierten Antennenmoduls. Gezeigt ist das Hauptmodul 3 zusammen mit zwei der Erweiterungsmodule 4 welche noch nicht mechanisch miteinander verbunden sind. Die Hauptleiterplatte 5 des Hauptmoduls 3 kann mit den Erweiterungsleiterplatten 12 der Erweiterungsmodule 4 durch eine elektrische Verbindungseinrichtung 28 verbunden sein. Die mechanische Verbindungseinrichtung 19 zum mechanischen Verbinden der Module 3,4 kann an dem Hauptgehäuse 7 des Hauptmoduls 3 angeordnete Nuten 24 aufweisen, welche ein rundes Profil aufweisen können. Die Nuten 24 können an einem Nutende durch die Grundplatte 8 des Hauptmoduls 3 begrenzt sein. Die Grundplatte 8 des Hauptmoduls 3 kann an offenen Enden der Nuten 24 Durchgangsbohrungen 22 aufweisen, welche dazu vorgesehen sein können, eine Schraube 21 einer Schraubverbindungseinrichtung 20 zum Verschrauben des Hauptmoduls 3 mit den Erweiterungsmodulen 4 aufzunehmen. Über der Durchgangsbohrung 22 und der Nut 24 kann ein Gewindeabschnitt 26 in der Hauptabdeckung 9 angeordnet sein, sodass die durch die Durchgangsbohrung 22 der Grundplatte 8 des Hauptmoduls 3 geführte Schraube 21 in dem Gewindeabschnitt 26 des Hauptmoduls 3 verschraubt werden kann. Als Gegenstück zu den Elementen der mechanischen Verbindungseinrichtung 19 des Hauptmoduls 3 kann das zumindest eine Erweiterungsmodul 4 Spundungen 25 aufweisen, in deren Mitte sich Gewindeabschnitte 27 des Erweiterungsmoduls 4 befinden können. Unter den Gewindeabschnitten 27 des Erweiterungsmoduls 4 können sich Durchgangsbohrungen 23 der Grundplatte 15 des Erweiterungsmoduls 4 befinden, durch welche die Schraube geführt werden kann. Die Spundungen 25 können ein Profil aufweisen, das zu dem Profil der Nuten 24 des Hauptmoduls 3 korrespondiert.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Explosionsansicht eines kombinierten Antennenmoduls. In der Explosionsansicht ist das Hauptmodul 3 geöffnet, wobei die Hauptabdeckung 9 von der Grundplatte 8 des Hauptmoduls 3 gelöst ist. Ebenso sind die zwei gezeigten Erweiterungsmodule 4 geöffnet, wobei die jeweiligen Erweiterungsabdeckungen 16 von den jeweiligen Grundplatten 15 der Erweiterungsmodule 4 gelöst sind. An der Grundplatte 8 des Hauptmoduls 3 sind die Durchgangsbohrungen 22 zur Aufnahme der Schraube 21 zu erkennen. Ebenso sind die Durchgangsbohrungen 23 der Grundplatte 15 der Erweiterungsmodule 4 zu erkennen. Die Grundplatte 8 des Hauptmoduls 3 kann eine Erhebung aufweisen, auf der sich die Durchgangsbohrungen 22 befinden können. Die Erweiterungsmodule 4 können an ihren Grundplatten 15 ebenfalls eine Erhebung aufweisen, auf der die Durchgangsbohrungen 23 angeordnet sind. Die Erhebungen und die Durchgangsbohrungen 22, 23 können derart angeordnet sein, dass die Erhebungen sich bei einem Zueinanderschieben der Grundplatten 8, 15 überlappen können, sodass die Durchgangsbohrungen 22, 23 übereinanderliegen und eine durch die Durchgangsbohrungen 22, 23 geführte Schraube 21 die beiden Grundplatten 8, 15 miteinander verbinden kann. Dadurch ist es möglich, die Grundplatten 8, 15 durch die Schrauben 21 miteinander zu verbinden. Um ein Verbinden der Abdeckungen 9,16 zu ermöglichen, können die Spundungen 25 der Erweiterungsabdeckungen 16 der Erweiterungsmodule 4 entlang der Nuten 24 der Hauptabdeckung 9 des Hauptmoduls 3 verschoben werden. Dadurch kann eine formschlüssige Verbindung zwischen den Nuten 24 und den Spundungen 25 hergestellt werden, wobei sich der durch die Spundung 25 verlaufende Gewindeabschnitt 26 an den Gewindeabschnitt 27, welcher in der Hauptabdeckung 9 des Hauptmoduls 3 angeordnet ist, anschließen kann. Eine in die beiden Gewindeabschnitte 26, 27 verschraubte Schraube 21 kann somit die Hauptabdeckung 9 mit einer der Erweiterungsabdeckungen 16 miteinander verbinden. Um ein Verbinden des Hauptmoduls 3 mit den Erweiterungsmodulen 4 zu ermöglichen, kann somit sowohl eine Verbindung der Abdeckungen 9, 16 und der Grundplatten 8, 15. Die Schraube 21 wird dabei durch die Durchgangsbohrung 22, der Grundplatte 8 des Hauptmoduls 3 und die Durchgangsbohrung 23 der Grundplatte 15 des Erweiterungsmoduls 4 geführt und in dem Gewindeabschnitt 26 des Hauptmoduls 3 sowie dem Gewindeabschnitt 27 des Erweiterungsmoduls 4 verschraubt. Die Grundplatte 8 weist zudem die Dachverbindungseinrichtung 10 auf, welche es ermöglichen, das kombinierte Antennenmodul 1 mittels Dachverbindungsschrauben 17 an einem Dach eines Fahrzeugs 2 zu verschrauben.
4 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Explosionsdarstellung eines kombinierten Antennenmoduls. Gezeigt ist das kombinierte Antennenmodul 1 mit einer auf die Grundplatten 8, 15 gerichteten Sicht. Die Grundplatte 8 des Hauptmoduls 3 kann eine Aussparung aufweisen, durch die eine elektrische Anschlusseinrichtung 29 ragen kann, welche ein Verbinden des Hauptmoduls 3 mit einem Kommunikationsnetz des Fahrzeugs 2 ermöglichen kann.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Erweiterungsmoduls ohne Erweiterungsabdeckung. Gezeigt ist eine Erweiterungsleiterplatte 12, an der die elektrische Verbindungseinrichtung 28 zum Verbinden der Erweiterungsleiterplatte 12 mit der Hauptleiterplatte 5 des Hauptmoduls 3 angeschlossen ist.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Montageverfahrens eines kombinierten Antennenmoduls. In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die Erweiterungsabdeckung 16 des Erweiterungsmoduls 4 translatorisch bezüglich der Hauptabdeckung 9 des Hauptmoduls 3 bewegt wird, wobei die Spundungen 25 entlang der Nuten 24 bewegt werden. Die Spundungen 25 können dabei entlang der Nuten 24 bewegt werden, bis sie auf einer Gegenfläche der Hauptabdeckung 9 auftreffen. Ein durch die Spundungen 25 verlaufender Gewindeabschnitt 27 kann in dieser Stellung durch einen Gewindeabschnitt 26 der Hauptabdeckung 9 fortgesetzt werden.
In einem zweiten Verfahrensschritt S2 kann es vorgesehen sein, dass die Grundplatte 15 des Erweiterungsmoduls 4 gegenüber der Grundplatte 8 des Hauptmoduls 3 verschoben wird, sodass sich die Durchgangsbohrungen 22 der Grundplatte 8 des Hauptmoduls 3 mit den Durchgangsbohrungen 23 der Grundplatte 15 des Erweiterungsmoduls 4 überlagern.
In einem Schritt S3 kann es vorgesehen sein, dass die Grundplatten 8, 15 an die Abdeckungen 9, 16 geführt werden, sodass sich die Durchgangsbohrungen 22, 23 und die Gewindeabschnitte 26, 27 überlagern und entlang einer Linie angeordnet sind. Danach können die Schrauben 21 durch die Durchgangsbohrungen 22, 23 geführt und in den Gewindeabschnitten 26, 27 verschraubt werden, sodass die Erweiterungsmodule 4 mit dem Hauptmodul 3 mechanisch verbunden sind.
Derzeit werden Connectivity-Module mit bestimmten Diensten und Funktionen extra für den OEM entwickelt und abgestimmt. Wenn sich aber die Dienste und Funktionen der Einheit über die Entwicklungszeit oder während der gesamten Fahrzeuglaufzeit ändern oder sogar neue Dienste und Funktionen oder Frequenzen wie 5G hinzukommen, wird ein neues Connectivity-Modul benötigt. Ein Baukasten dazu ist mir nicht bekannt.
Vielzahl an Varianten und Modulgrößen um den möglichen Platzbedarf für zukünftige Dienste/Funktionen und Frequenzen 5G im Modul vorzuhalten.
Aus Designgründen geht der Trend bei Fahrzeugen 2 dazu über, die Antennen sowie die zugehörige Elektronik für Telematik- und Rundfunkdienste unter der Fahrzeugaußenhaut zu verbergen. Die dafür vorgesehenen Connectivity-Module werden immer größer und leistungsstärker und dadurch auch immer komplexer. Die Bauraumdichte dieser Geräte steigt und es wird immer komplizierter und aufwendiger alle Antennen und Funktionen mit deren Elektronik für die notwendigen Dienste in diesem begrenzten Bauraum unter dem Fahrzeugdach zu platzieren. Die Dienste können mehrere Telefondienste, MIMO, RKE, WiFi; GNSS, Funkdienste zur Vorbereitung für autonomes Fahren, SDARS, DAB und/oder V2X umfassen.
Das kombinierte Antennenmodul 1 ist nach einem Baukastensystem gestaltet, welches eine Modularität erzeugt und die Variantenvielfalt reduziert. Die Erweiterung des Hauptmoduls 3 des kombinierten Antennenmoduls 1 durch die Erweiterungsmodule 4, welche beispielsweise links, rechts oder links und rechts an dem Hauptmoduls 3 angeordnet sein können, ermöglicht es auch, zusätzliche Dienste zu integrieren oder bei einem Frequenzwechsel ohne großen Aufwand einfach das Erweiterungsmodul 4, welches für eine veraltete Frequenz ausgelegt ist, durch ein auf die neue Frequenz angestimmtes Erweiterungsmodul 4 zu ersetzen. Dabei werden die Erweiterungsmodule 4 über einen speziellen Steckmechanismus am Hauptmodul 3 des kombinierten Antennenmoduls 1 angeflanscht und mit dem Hauptmodul 3 verschraubt. Die Übermittlung von Signalen von der Erweiterungsleiterplatte 12 zu der Hauptleiterplatte 5 kann über eine Koax-Verbindung zwischen der Erweiterungsleiterplatte 12 und der Hauptleiterplatte 5 realisiert sein. Auf der Erweiterungsleiterplatte 12 können sich auch gleich die Anpassnetzwerke für die Erweiterungsantenneneinheit 13 angeordnet sein, somit ist keine weitere Abstimmung der Antennenfrequenzen am Hauptmodul 3 notwendig.
Durch das Erweitern des Hauptmoduls 3 über die angesteckten Erweiterungsmodule 4 kann die Komplexität des kombinierten Antennenmoduls 1 reduziert werden, was zu einer Kostenreduktion führt. Zusätzlich ist die Möglichkeit zur Skalierung des kombinierten Antennenmoduls 1 gegeben. Dadurch kann schneller auf Veränderungen im Markt, wie die Erweiterung der Frequenzbänder 5G, reagiert werden. Es können auch zusätzliche Dienste ergänzt werden, ohne eine komplette Neuentwicklung eines Antennenmoduls 1 durchführen zu müssen.
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie ein Antennenmodul, welches für eine nachträgliche Integration von Funkdiensten ausgelegt ist, bereitgestellt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Kombiniertes Antennenmodul
2: Fahrzeug
3: Hauptmodul
4: Erweiterungsmodul
5: Hauptleiterplatte
6: Hauptantenneneinheit
7: Hauptgehäuse
8: Grundplatte des Hauptmoduls
9: Hauptabdeckung
10: Dachverbindungseinrichtung
11: Elektronische Einrichtung
12: Erweiterungsleiterplatte
13: Erweiterungsantenneneinheit
14: Erweiterungsgehäuse
15: Grundplatte des Erweiterungsmoduls
16: Erweiterungsabdeckung
17: Dachverbindungsschrauben
18: Elektronische Einrichtung
19: Mechanische Verbindungseinrichtung
20: Schraubverbindungseinrichtung
21: Schraube
22: Durchgangsbohrung der Grundplatte des Hauptmoduls
23: Durchgangsbohrung der Grundplatte des Erweiterungsmoduls
24: Nut
25: Spundung
26: Gewindeabschnitt des Hauptmoduls
27: Gewindeabschnitt des Erweiterungsmoduls
28: Elektrische Anschlusseinrichtung
29: Elektrische Anschlusseinrichtung
S1 - S3: Verfahrensschritte

Claims

Kombiniertes Antennenmodul (1), umfassend ein Hauptmodul (3), wobei das Hauptmodul (3) zumindest eine Hauptleiterplatte (5) und zumindest eine mit der Hauptleiterplatte (5) elektrisch verbundene Hauptantenneneinheit (6) umfasst, und dazu eingerichtet ist, Funksignale zumindest eines Funkstandards zu versenden und/oder zu empfangen, ein Hauptgehäuse (7) umfasst, an oder in dem die zumindest eine Hauptleiterplatte (5) und die zumindest eine Hauptantenneneinheit (6) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , dass das Kombinierte Antennenmodul (1) zumindest ein Erweiterungsmodul (4) umfasst, wobei das Erweiterungsmodul (4) - zumindest eine Erweiterungsantenneneinheit (13) und zumindest eine Erweiterungsleiterplatte (12) umfasst, und dazu eingerichtet ist, weitere Funksignale zumindest eines weiteren Funkstandards zu versenden und/oder zu empfangen, - ein Erweiterungsgehäuse (14) umfasst, an oder in dem die zumindest eine Erweiterungsleiterplatte (12) und die zumindest eine Erweiterungsantenneneinheit (13) angeordnet sind, - das Erweiterungsgehäuse (14) und das Hauptgehäuses (7) durch eine mechanische Verbindungseinrichtung (19) des kombinierten Antennenmoduls (1) mechanisch miteinander verbunden sind, - die Erweiterungsleiterplatte (12) und der Hauptleiterplatte (5) durch eine elektrische Verbindungseinrichtung (28) miteinander verbunden sind.
Kombiniertes Antennenmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die mechanische Verbindungseinrichtung (19) eine Schraubverbindungseinrichtung (20) umfasst, wobei die Schraubverbindungseinrichtung (20) zumindest eine Schraube (21) umfasst, welche in einer Durchgangsbohrung (22, 23) einer Grundplatte (8, 15) des Hauptgehäuse (7) und einer Durchgangsbohrung (22, 23) einer Grundplatte (8, 15) des Erweiterungsgehäuses (14) angeordnet ist.
Kombiniertes Antennenmodul (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die zumindest eine Schraube (21) in einem Schraubengewinde eines Hauptabdeckelements des Hauptgehäuses (7) und in einem Schraubengewinde eines Erweiterungsabdeckelements des Erweiterungsgehäuses (14) verschraubt ist.
Kombiniertes Antennenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die mechanische Verbindungseinrichtung (19) eine Formschlussverbindungseinrichtung umfasst, wobei die Formschlussverbindungseinrichtung eine abgesetzte Nut (24) der Hauptabdeckung (9) des Hauptgehäuses (7) und eine Spundung (25) der Erweiterungsabdeckung (16) des Erweiterungsgehäuses (14) umfasst und/oder die Formschlussverbindungseinrichtung eine abgesetzte Nut (24) der Erweiterungsabdeckung (16) des Erweiterungsgehäuses (14) und eine Spundung (25) der Hauptabdeckung (9) des Hauptgehäuses (7) umfasst.
Kombiniertes Antennenmodul (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Spundung (25) der Erweiterungsabdeckung (16) und/oder der Hauptabdeckung (9) einen Schraubengewindeabschnitt (26, 27) umfasst.
Kombiniertes Antennenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das kombinierte Antennenmodul (1) zumindest zwei der Erweiterungsmodule (4) umfasst
Kombiniertes Antennenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Erweiterungsleiterplatte (12) eine Anpassungseinrichtung aufweist.
Kombiniertes Antennenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Erweiterungsleiterplatte (12) eine Digitalelektronik aufweist.
Verfahren zur Montage eines kombinierten, Antennenmoduls (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zumindest die Schritte: - Anordnen der Spundungen (25) des Erweiterungsmoduls (4) in den Nuten (24) des Hauptmoduls (3); - Anordnen der Grundplatte (8, 15) des Erweiterungsmoduls (4) an der Grundplatte (8, 15) des Hauptmoduls (3), sodass die Durchgangsbohrungen (22, 23) der Grundplatte (8, 15) des Erweiterungsmoduls (4) auf den Durchgangsbohrungen (22, 23) der Grundplatte (8, 15) des Hauptmoduls (3) angeordnet sind, - Anordnen von Schrauben, wobei eine jeweilige der Schrauben (21) in der jeweiligen Durchgangsbohrung (23) des Hauptmoduls (3) und in der jeweiligen Durchgangsbohrung (23) des Erweiterungsmoduls (4) angeordnet ist, und Verschrauben der jeweiligen der Schrauben in einem jeweiligen Gewindeabschnitt (26) des Hauptmoduls (3) und einem jeweiligen Gewindeabschnitt (27) des Erweiterungsmoduls (4).
Hauptmodul (3) eines kombinierten Antennenmoduls (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Hauptmodul (3) - zumindest eine Hauptleiterplatte (5) und zumindest eine mit der Hauptleiterplatte (5) elektrisch verbundene Hauptantenneneinheit (6) umfasst, und dazu eingerichtet ist, Funksignale zumindest eines Funkstandards zu versenden und/oder zu empfangen, - ein Hauptgehäuse (7) umfasst, an oder in dem die zumindest eine Hauptleiterplatte (5) und die zumindest eine Hauptantenneneinheit (6) angeordnet sind,
Erweiterungsmodul (4) eines kombinierten Antennenmoduls (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Erweiterungsmodul (4) - zumindest eine Erweiterungsantenneneinheit (13) und zumindest eine Erweiterungsleiterplatte (12) umfasst, und dazu eingerichtet ist, weitere Funksignale zumindest eines weiteren Funkstandards zu versenden und/oder zu empfangen, und - ein Erweiterungsgehäuse (14) umfasst, an oder in dem die zumindest eine Erweiterungsleiterplatte (12) und die zumindest eine Erweiterungsantenneneinheit (13) angeordnet sind.
Fahrzeug (2), umfassend zumindest ein kombiniertes Antennenmoduls (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.