DE202011110175U1

DE202011110175U1 - Mehrbandfähige Anordnung für Funksignale

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Publication number: DE202011110175U1
Application number: DE202011110175U
Authority: DE
Original assignee: ANTONICS ICP GmbH; ANTONICS-ICP GmbH
Current assignee: ANTONICS ICP GmbH; ANTONICS-ICP GmbH
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2021-05-21
Also published as: DE102011076246B4; DE102011076246A1

Abstract

Mehrbandfähige Anordnung zum Senden und Empfangen von mittels eines hochfrequenten Trägers übertragenen Funksignalen, mit mindestens eine Sende- und Empfangseinheit umfassenden Sende- und Empfangsmitteln (2) für die Funksignale und mit einer durch Träger unterschiedlicher Frequenzbänder schwingungserregbaren Erregerstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Erregerstruktur um mindestens ein, gleichzeitig zumindest einen ohnehin vorhandenen Teil der Umhüllung eines auch die Sende- und Empfangsmittel (2) aufnehmenden technischen Objekts oder eine Verkleidung für Teile eines solchen technischen Objekts ausbildendes, flächiges Metallelement (1, 1‘, 1‘‘) handelt, in welches oder welche mehrere schlitzförmige Durchbrüche (3, 4, 5; 5‘, 6; 6‘, 7, 8, 9, 10, 11, 12) eingebracht sind und dass mindestens zwei dieser schlitzförmigen Durchbrüche (3, 4, 5; 5‘, 6; 6‘, 7, 8, 9, 10, 11, 12), verglichen miteinander, bezüglich ihrer Geometrie und/oder ihrer Abmaße unterschiedlich gestaltet und über einen, bezogen auf ihre jeweilige Länge außermittig an ihnen angeordneten Speisepunkt (13, 14, 15, 16, 17,...

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrbandfähige Lösung zur Übertragung von Funksignalen. Sie bezieht sich insbesondere auf eine Anordnung mit einer Erregerstruktur zum Senden und Empfangen mittels Trägern unterschiedlicher Frequenzbänder übertragener Funksignale.
Für unterschiedliche Anwendungen von drahtloser Telefonie und Datenübertragung werden technische Objekte, wie beispielsweise Fahrzeuge oder Automaten, mit Sende- und Empfangseinrichtungen, nämlich Sende- und Empfangsverstärkern, Modulations- und Demodulationseinheiten sowie Filterelementen, und mit zugehörigen Antennen beziehungsweise Antennenelementen ausgestattet. Aus sehr unterschiedlichen Gründen ist es dabei häufig erforderlich, die Antennen klein und kompakt auszubilden und/oder sie an unauffälliger Stelle zu positionieren. Andererseits ist es bei nach dem Dipolprinzip oder damit vergleichbaren Prinzipien arbeitenden Antennenelementen üblich, das eigentliche strahlende Element mit einer Länge auszubilden, welche der Wellenlänge, der Halbwellenlänge oder einem Viertel der Wellenlänge des zur Funkübertragung genutzten hochfrequenten Trägers entspricht. Hinzu kommt, dass im Hinblick auf die Verwendung unterschiedlicher Funkstandards und für deren Umsetzung genutzter unterschiedlicher Frequenzbänder entsprechende Antennenelemente häufig mehrbandfähig ausgelegt beziehungsweise mehrere Antennen vorgesehen werden müssen.
Unter anderem diese Gründe haben dazu geführt, dass basierend auf dem Grundprinzip des Dipolerregers von dessen grundsätzlicher Ausbildungsform, der Stabantenne, abweichende, häufig und im Weiteren verallgemeinernd auch als Erregerstrukturen bezeichnete Ausbildungsformen für Antennen entwickelt wurden. Ein typisches Beispiel einer solchen Erregerstruktur ist die Schlitzantenne, bei welcher es sich gewissermaßen um ein negatives Abbild einer Stabantenne handelt. Anders als bei einer Stabantenne werden bei dieser Erregerstruktur elektromagnetische Wellen nicht über ein Metallelement in ein umgebendes nicht leitendes Medium (in der Regel Luft) abgestrahlt, sondern über einen in einem metallischen Element vorgesehenen Schlitz ausgesendet beziehungsweise empfangen. In der Regel werden dazu ein oder mehrere entsprechende Schlitze in eine Oberfläche eines als Hohlleiter ausgebildeten metallischen Wellenleiters eingebracht. Über die Länge des Schlitzes beziehungsweise der Schlitze wird die Erregerstruktur, wie vom Dipolprinzip her bekannt, auf die Wellenlänge des auszusendenden beziehungsweise zu empfangende hochfrequenten Trägers abgestimmt.
Eine entsprechende Erregerstruktur ist beispielsweise aus der DE 3 926 187 A1 bekannt. Der Vorteil derartiger Erregerstrukturen nach dem Prinzip der Schlitzantenne besteht darin, dass es mit ihnen möglich ist, Antennenelemente zu realisieren, welche verhältnismäßig flach bauen, da sie gegenüber dem mit ihnen ausgerüsteten technischen Objekt in der Regel nicht aufragen. Auch im Zusammenhang mit der Verwendung von nach dem Prinzip der Schlitzantenne arbeitenden Erregerstrukturen ist es üblich, diese in einem eigens für diesen Zweck hergestellten gesonderten Antennenelement auszubilden. So ist beispielsweise aus der EP 1 494 317 A1 eine Lösung bekannt, bei welcher ein mit einer entsprechenden Erregerstruktur versehenes Antennenelement an geeigneter Stelle an beziehungsweise in einem Fahrzeug, nämlich an der Scheibeneinfassung der Fahrzeugheckscheibe angeordnet wird.
Im Bereich der Ausstattung von Automaten, beispielsweise Parkautomaten oder dergleichen, ist es bekannt, Antennenelemente außerhalb des Automatengehäuses in Form von flachen Planarantennen anzuordnen und diese über ein Koaxialkabel mit im Innern des Gerätes angeordneten Sende- und Empfangseinrichtungen zu verbinden. Hierdurch umgeht man das Problem, dass die aus Gründen der Robustheit gegenüber Vandalismus häufig aus Metall bestehenden Automatengehäuse eine im Innern des Automaten, nicht sichtbar angeordnete Antenne abschirmen und daher zu äußerst schlechten Empfangsbedingungen führen würden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Lösung für eine Anordnung zum Senden und Empfangen von Funksignalen zur Verfügung zu stellen, welche mehrbandfähig ist und dabei, ohne zusätzlichen Bauraum zu erfordern, eine entsprechende Erregerstruktur aufweist, die darüber hinaus das optische Erscheinungsbild eines mit ihr ausgerüsteten technischen Objektes nicht beeinträchtigt oder vorzugsweise an diesem überhaupt nicht wahrgenommen wird.
Die Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Aus- beziehungsweise Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind durch die Unteransprüche gegeben.
Die zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagene mehrbandfähige Anordnung zum Senden und Empfangen von Funksignalen, welche mittels eines hochfrequenten Trägers übertragen werden, besteht aus Sende- und Empfangsmitteln für die Funksignale und aus einer durch Träger unterschiedlicher Frequenzbänder schwingungserregbaren Erregerstruktur. Bei den vorgenannten Sende- und Empfangsmitteln handelt es sich je nach Ausbildung um eine oder mehrere Baugruppen, welche mindestens eine Sende- und Empfangseinheit umfassen und darüber hinaus gegebenenfalls weitere schaltungstechnische Einheiten zur Verarbeitung empfangener und/oder mittels der Träger auszusendender Nutzsignale umfassen können. Im Hinblick auf die Mehrbandfähigkeit der Anordnung insgesamt ist, sofern die Sende- und Empfangsmittel nur eine Sende- und Empfangseinheit umfassen, diese Sende- und Empfangseinheit selbst mehrbandfähig ausgebildet. Selbstverständlich können aber auch mehrere Sende- und Empfangseinheiten vorgesehen sein, von denen jede genau für ein Frequenzband oder nur für einige der von der Anordnung insgesamt unterstützten Frequenzbänder ausgelegt ist.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei der Erregerstruktur um mindestens ein flächiges Metallelement, welches oder welche gleichzeitig zumindest einen ohnehin vorhandenen Teil der Umhüllung eines auch die vorgenannten Sende- und Empfangsmittel aufnehmenden technischen Objekts oder eine Verkleidung für Teile eines solchen technischen Objekts ausbilden. Zur Realisierung der Erregerstruktur sind in das oder die vorgenannten flächigen Metallelemente mehrere schlitzförmige Durchbrüche eingebracht. Im Hinblick auf die schlitzförmige Ausbildung der Durchbrüche wird von Durchbrüchen ausgegangen, deren Länge ihre Breite deutlich übersteigt, das heißt, deren Länge das Zehnfache oder mehr der Breite beträgt. Die Breite der Durchbrüche beträgt dabei, abgesehen von einer eventuellen später noch zu erläuternden Aufweitung ihrer Enden, im Allgemeinen weniger als 1 cm. Erfindungsgemäß sind ferner mindestens zwei der schlitzförmigen Durchbrüche, verglichen miteinander, bezüglich ihrer Geometrie und/oder ihrer Abmaße unterschiedlich gestaltet und über einen, bezogen auf ihre jeweilige Länge außermittig an ihnen angeordneten Speisepunkt jeweils mit einer Sende- und Empfangseinheit gekoppelt. Die Durchbrüche sind dabei aufgrund ihrer unterschiedlichen Gestaltung durch Trägerfrequenzen unterschiedlicher Frequenzbänder erregbar. So kann je nach Konfiguration der Anordnung aufgrund der kompakten Ausbildung und der synergetischen Einbeziehung ihrer Erregerarchitektur in gegebenenfalls auch bereits grundsätzlich bestehende Gehäusekonzepte beziehungsweise Konzepte zur Umbauung und oder Verkleidung technischer Einrichtungen erforderlichenfalls der Aufbau von Funkverbindungen unter Nutzung einer Vielzahl unterschiedlicher Funkstandards unterstützt werden. Dies bezieht sich ebenso auf unterschiedliche Mobilfunkstandards wie GSM oder den künftig zum Einsatz kommenden LTE-Standard, wie auf sonstige digitale und/oder analoge Funkübertragungsstandards. Jedenfalls im Hinblick auf die Gestaltung und Anordnung jeweils erforderlicher Erregerstrukturen ermöglicht es die Erfindung dabei auch in besonders vorteilhafter Weise, analoge Übertragungstechniken, wie des analogen Bündelfunks, und digitale Übertragungstechniken, wie des TETRA-Funks oder Übertragungstechniken des Mobilfunks, gewissermaßen integrativ miteinander zu kombinieren.
Die Teile der vorgenannten Erregerstruktur, nämlich die in das Metallelement eingebrachten schlitzförmigen Durchbrüche, sind als einzeln erregbare Strukturelemente oder auch gegebenenfalls gemeinsam gespeiste Gruppen von Strukturelementen auf der Oberfläche des die Umhüllung oder eine Verkleidung eines technischen Objekts ausbildenden Metallelements angeordnet und bezüglich ihrer Geometrie und Abmessungen zur Erregung durch eine Trägerfrequenz in jeweils einem bestimmten Frequenzband ausgebildet.
Unabhängig von diesem Frequenzband, aber auch unabhängig von der Beschaffenheit als einzeln erregbares Strukturelement oder der Zugehörigkeit zu einer Gruppe von gemeinsam erregbaren Strukturelementen, ist jedoch der Speisepunkt, das heißt der Punkt der Verbindung eines einzeln erregbaren Strukturelements oder einer Gruppe von Strukturelementen mit einer Sende- und Empfangseinheit, bezogen auf den einzelnen schlitzförmigen Durchbruch stets außermittig angeordnet. Dabei wurde gefunden, dass bei einer Anordnung des Speisepunktes in der Nähe des Endes eines schlitzförmigen Durchbruchs, bezogen auf die Beschaltung einer Sende- und Empfangseinheit, mit dem jeweiligen Teil der Erregerstruktur eine besonders günstige Impedanz von etwa 50 Ohm erreicht wird. Die schlitzförmigen Durchbrüche sind vorzugsweise so ausgebildet, dass die Länge eines an eine Sende- und Empfangseinheit gekoppelten Durchbruchs der Wellenlänge oder der halben Wellenlänge der über sie zu empfangenden und abzustrahlenden Trägerfrequenz, also der sie erregenden Schwingung, beträgt. Insbesondere im Hinblick auf die Ausbildung derartiger Lambda- beziehungsweise Lambda-Halbe-Strahlern hat sich dabei die außermittige Speisung als besonders vorteilhaft für die Ankopplung der Strahler an die jeweiligen Sende- und Empfangsmittel unter dem Gesichtspunkt der Anpassung der Impedanz erwiesen. Soweit vorstehend und in den Ansprüchen von mindestens einem flächigen Metallelement zur Verkleidung oder als zumindest Teil einer Umhüllung, das heißt eines Gehäuses, ausgegangen wird, schließt dies auch die Möglichkeiten mit ein, dass ein Gehäuse aus mehreren entsprechenden mit schlitzförmigen Durchbrüchen zur Ausbildung der Erregerstruktur versehenen Metallelementen besteht und dass ein solches flächiges Metallelement gewölbt oder abgewinkelt (gegebenenfalls auch mehrfach) ausgebildet sein kann.
Ein flächiges metallisches Element meint insoweit ein Element geringer Materialstärke, wie ein Blechelement, welches gegebenenfalls entsprechend geformt oder abgewinkelt sein kann. Die erfindungsgemäße Anordnung ist dabei beispielsweise besonders für die Implementierung bei Automaten, wie Parkscheinautomaten oder dergleichen, prädestiniert, wobei ihre Erregerstruktur in dem Gehäuse oder einem metallischen Verkleidungselement eines entsprechenden Automaten ausgebildet wird. In diesem Zusammenhang können sich als Teil der Erregerstruktur ausgebildete schlitzförmige Durchbrüche bei einem abgewinkelten Element auch über den abgewinkelten Bereich hinweg erstrecken, so dass ein entsprechender Durchbruch demgemäß eine dreidimensionale Ausbildung aufweist. Aber auch im Zusammenhang mit einem in ein gewölbtes flächiges Element eingebrachten Durchbruch ist nach diesem Verständnis im Grunde von einem dreidimensionalen Durchbruch auszugehen, was jedoch nicht zwingend zu einem HF-technisch völlig anderen Verhalten eines solchen Durchbruchs gegenüber einem sich ausschließlich in einer Ebene erstreckenden Durchbruch führt. Unabhängig davon muss die Anordnung der schlitzförmigen Durchbrüche und ihre jeweilige geometrischen Ausbildung unter Beachtung der jeweiligen konkreten Verhältnisse, wie der sie umgebenden metallischen Masse des sie aufnehmenden Metallelements, aber auch anderer benachbarter metallischer Teile des mit der Erregerstruktur ausgestatteten technischen Objekts, erfolgen. Dabei ist vorzugsweise darauf zu achten, dass die einen Durchbruch der Erregerstruktur umgebende metallische Fläche des den betreffenden Durchbruch aufweisenden flächigen Metallelements mindestens dem Quadrat der Länge dieses Durchbruchs betragen sollte. Vorzugsweise ist zudem, wie noch näher auszuführen sein wird, im Zusammenhang mit der Realisierung der Erregerstruktur abschließend eine HF-mäßige Feinabstimmung der Durchbrüche mit Hilfe von Messgeräten, wie Feldstärkemessgeräten und dergleichen, vorzunehmen.
Die Erfindung umfasst auch Ausbildungsformen der mehrbandfähigen Anordnung, bei denen deren Erregerstruktur neben mindestens zwei unterschiedlich ausgebildeten schlitzförmigen Durchbrüchen hinsichtlich ihrer Geometrie und ihrer Abmaße gleich ausgebildete Durchbrüche aufweist. Dabei können einerseits gleich ausgebildete schlitzförmige Durchbrüche zueinander im Winkel versetzt angeordnet sein, so dass, je nach Anordnung und Lage des die Erregerstruktur ausbildenden Metallelements den von ihm umhüllten oder mit ihm verkleideten technischen Objekt beispielsweise durch bezüglich ihrer Geometrie gleiche Durchbrüche unterschiedliche Polarisationsebenen für das Trägersignal unterstützt werden. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, mehrere solcher geometrisch gleich ausgebildeter Durchbrüche mit jeweils einem eigenen Speisepunkt parallel zueinander anzuordnen und diese mit einer gemeinsamen Sende- und Empfangseinheit zu koppeln, so dass hierdurch eine Stockung gegeben ist, welche zu einem erhöhten Antennengewinn führt. Die Speisepunkte der Durchbrüche sind dabei ebenfalls außermittig angeordnet, aber gegenüber einer Ausbildungsform mit nur einem Durchbruch für das entsprechende Frequenzband etwas weiter in Richtung der Mitte verschoben. Dies hängt damit zusammen, dass die zum Zweck der Stockung vorgesehenen Durchbrüche gleicher geometrischer Ausbildung parallel geschaltet sind und sich hierdurch andernfalls die Gesamtimpedanz dieser Parallelschaltung ändern würde und im Zusammenhang mit der Ankopplung an die Sende- und Empfangseinheit die als optimal angesehene 50-Ohm-Anpassung nicht mehr gegeben wäre.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildungsform der Erfindung ist dadurch gegeben, dass mehrere Durchbrüche der Erregerstruktur, welche einen gemeinsamen Speisepunkt aufweisen, einander kreuzen. Hierdurch lassen sich – im Falle von Durchbrüchen gleicher Länge – eine Optimierung hinsichtlich unterschiedlicher Polarisationsebenen oder – im Falle von Durchbrüchen verschiedener Länge – eine Diversifizierung der durch die Anordnung unterstützten Frequenzbereiche auf engstem Raum erreichen.
Ferner wurde in Versuchen herausgefunden, dass die auf dem die Erregerstruktur aufnehmenden Metallelement zur Verfügung stehende Fläche sehr vorteilhaft genutzt werden kann, wenn einer oder mehrere der schlitzförmigen Durchbrüche ein- oder mehrfach abgewinkelt ausgebildet werden. Hierbei ist es möglich, die Durchbrüche derart anzuordnen und auszubilden, dass das Ende eines schlitzförmigen Durchbruchs in einen zwischen den Schenkeln eines mehrfach abgewinkelten Durchbruchs bestehenden Zwischenraum hineinragt. Dabei sind aber, wie bereits ausgeführt, auch die Umgebungsverhältnisse zu beachten und insbesondere zu beachten. Insbesondere ist zu beachten, dass die einen jeweiligen schlitzförmigen Durchbruch umgebende Fläche des diesen Durchbruch aufnehmenden flächigen Metallelements hinreichend groß ist.
Eine weitere, besonders praxisrelevante Möglichkeit der Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gegeben, dass mindestens einer der schlitzförmigen Durchbrüche an mindestens einem seiner Enden bezüglich der Schlitzbreite erweitert ausgebildet wird. Es hat sich dabei gezeigt, dass eine solche Verbreiterung eines oder beider Enden eines Durchbruchs zu einer Erhöhung der Bandbreite der durch diesen Teil der Erregerstruktur innerhalb eines Frequenzbandes unterstützten Trägerfrequenz für zu sendende und empfangende Signale führt. Dabei ist es aber wichtig, dass der Durchbruch insgesamt dennoch weiterhin eine Schlitzform, also einen längeren, insbesondere im Bereich des Speisepunktes schmalen Abschnitt aufweist.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist prädestiniert für Einsatzfälle, bei denen die für das Senden und Empfangen von Funksignalen erforderliche Antenne beziehungsweise Erregerstruktur möglichst nicht erkennbar sein soll oder sogar gezielt getarnt, also der optischen Wahrnehmung entzogen sein soll. Insoweit kommt es beispielsweise in Betracht, die erfindungsgemäße Anordnung in ein Kraftfahrzeug einzubauen und dabei die Erregerstruktur beispielsweise in dessen Dach auszubilden. Entsprechend einer insbesondere hierfür vorgesehenen Ausbildungsform der Erfindung sind dabei einzelne oder alle der die Erregerstruktur ausbildenden schlitzförmigen Durchbrüche mit einem nichtmetallischen Material verspachtelt oder vergossen und das die Durchbrüche aufweisende Metallelement, also beispielsweise das Dach, mindestens auf seiner Sichtseite lackiert. Allerdings hat es sich gezeigt, dass ein einen Teil der Erregerstruktur ausbildender Durchbruch durch das Verspachteln oder Vergießen und das sich anschließende Überlackieren im Hinblick auf seine Antenneneigenschaften verstimmt wird. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausbildungsform ist daher an mindestens einem Ende eines solchen schlitzförmigen Durchbruchs auf der der Sichtseite abgewandten Seite eine metallische Platte oder Scheibe als Abstimmelement angeordnet, welches jedoch keine galvanische Verbindung zu dem die eigentliche Erregerstruktur ausbildenden Metallelement aufweist. Vielmehr bildet bei dieser Ausbildungsform das den Durchbruch verschließende nichtmetallische Material ein zwischen dem vorgenannten, der frequenzbezogenen Feinabstimmung dienenden Abstimmelement und dem die Durchbrüche aufnehmenden Metallelement der Erregerstruktur angeordnetes Dielektrikum aus. Mit Hilfe solcher Abstimmelemente wird dabei die Erregerstruktur selbstverständlich auch im Hinblick auf dem Metallelement der Erregerstruktur immanente HF-technische Einflüsse und auf entsprechende Einflüsse der umgebenden Teile feinabgestimmt.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausbildungsform der mehrbandfähigen Anordnung ist auf der dem Innenraum zugewandten Seite des Metallelements, von diesem galvanisch getrennt, an mindestens einem der Durchbrüche, vorzugsweise an allen Durchbrüchen der Erregerstruktur oder eine sich über die gesamte Erregerstruktur erstreckende Gitterstruktur oder ein feinmaschiges Geflecht angeordnet, welche beziehungsweise welches aus einem Verbundmaterial besteht, das Mikrowellen absorbiert. Für ein solches Gitter oder Geflecht kommt zum Beispiel ein Material gemäß der DE 3 779 952 T2 in Betracht. Hierdurch wird der Innenraum des mit der erfindungsgemäßen Anordnung ausgestatteten technischen Objekts, also beispielsweise die Fahrgastzelle eines Fahrzeugs mit einer in das Dach eingearbeiteten Erregerstruktur, gegen die durch die Erregerstruktur allseitig abgegebene elektromagnetische Strahlung abgeschirmt.
Eine sehr praxisbezogene Weiterbildung der Erfindung ist ferner dadurch gegeben, dass zur Realisierung des Speisepunktes eines zur Erregerstruktur gehörenden Durchbruchs, beidseits von dessen Längsachse, in das Metallelement der Erregerstruktur vorzugsweise unter Verwendung eines Messingstiftes ausgebildete nietenartige Elemente eingebracht sind, welche je nach Ausführung jeweils als Lötpunkt oder Crimppunkt dienen. Beispielsweise im Zusammenhang mit der Nachrüstung bei Kraftfahrzeugen und dem insoweit bereits erwähnten Beispiel der Einbringung einer entsprechenden Erregerstruktur in ein Fahrzeugdach, hat es sich als äußerst schwierig und teilweise sogar unmöglich erwiesen, eine zur Speisung eines jeweiligen Durchbruchs vorzusehende Lötverbindung herzustellen, wobei insbesondere Aluminiumelemente nicht lötfähig sind. Es wurde gefunden, dass entsprechende Nieten, nämlich einer für den so genannten heißen Leiter, also beispielsweise den inneren Draht eines Koaxialkabels, und einer für die Masseverbindung, beispielsweise die Abschirmung eines Koaxialkabels, vorteilhaft als Lötpunkte dienen können.
Die erfindungsgemäße Anordnung stellt völlig neue Möglichkeiten einer Ausstattung von technischen Objekten mit Einheiten und Elementen für eine drahtlose Datenübertragung zur Verfügung. Die sehr platzsparende, unmittelbar in das jeweilige technische Objekt integrierte Erregerstruktur lässt sich dabei gemäß einer weiteren Ausbildungsform besonders vorteilhaft mit der beziehungsweise den zugehörigen Sende- und Empfangseinheiten verbinden. Demgemäß ist es vorgesehen, dass mindestens ein Durchbruch der Erregerstruktur unter Verzicht auf ein Koaxialkabel mit seinem Speisepunkt in direkten, durch eine Löt- oder Crimpverbindung hergestellten Kontakt mit einer mindestens eine Sende- und Empfangseinheit tragenden, unmittelbar benachbart zu dem betreffenden Durchbruch an dem Metallelement der Erregerstruktur angeordneten Leiterplatte gebracht ist. Neben dem Vorteil einer effizienten Nutzung baulicher Platzverhältnisse ergibt sich aber hieraus noch ein weiterer, bedeutenderer Vorteil. Dieser besteht darin, dass Koaxialkabel zur Verbindung der Erregerstruktur mit einer jeweiligen Sende- und Empfangseinheit entbehrlich werden. Dies bringt, neben einer Materialersparnis, den besonderen Vorteil mit sich, dass Dämpfungen eingehender und ausgesendeter Signale weitgehend vermieden werden, welche andernfalls im Allgemeinen durch zusätzliche Verstärker kompensiert werden müssten.
Eine Erregerstruktur für die erfindungsgemäße Anordnung kann, insbesondere im Zusammenhang mit dem bereits mehrfach erwähnten Beispiel ihres Einbringens in ein Fahrzeugdach, darüber hinaus aber auch grundsätzlich als nicht sichtbarere Erregerstruktur an lackierten Flächen, nach folgenden Verfahrensschritten hergestellt werden:

– Einbringen mehrerer schlitzförmiger Durchbrüche in mindestens ein die Erregerstruktur aufnehmendes Metallelement, wobei die Durchbrüche zur Realisierung von Lambda- oder Lambda-Halbe-Strahlern, jedoch mit einer gegenüber der betreffenden Wellenlänge des Trägers oder deren Hälfte geringfügig verkürzter Länge realisiert werden. Der Verkürzungsfaktor wird dabei derart gewählt, dass die Länge des jeweiligen Durchbruchs 0,7 bis 0,85 der betreffenden Wellenlänge beziehungsweise Halbwellenlänge beträgt,
– Ausbilden eines außermittigen Speisepunktes an den Durchbrüchen durch Herstellung eines Löt- oder Crimppunktes zur unmittelbaren Verbindung mit einer Sende- und Empfangseinheit oder mit einem der Verbindung mit einer solchen Sende- und Empfangseinheit dienenden Element, beispielsweise einem Koaxialkabel,
– Verspachteln oder Vergießen der Durchbrüche durch Aufbringen einer nichtmetallischen Masse auf ein den entsprechenden Durchbruch abdeckendes Gewebe beziehungsweise eine Matte,
– Erwärmen des verspachtelten oder vergossenen Bereichs zur Trocknung und zum künstlichen Voraltern der Spachtel- oder Vergussmasse, wobei durch letzteres insbesondere einer späteren Rissbildung in der Spachtel- oder Vergussmasse vorgebeugt wird,
– Verschleifen von Kanten zwischen den metallischen Rändern der Durchbrüche und ihren verspachtelten oder vergossenen Bereichen,
– Überlackieren der verschlossenen Durchbrüche mindestens auf der Sichtseite des die Erregerstruktur aufnehmenden Metallelements,
– Anordnen einer metallischen Platte oder Scheibe beziehungsweise eines Blechs als Abstimmelement an mindestens einem der Enden eines jeweiligen Durchbruchs, wobei durch die zwischen dem Abstimmelement und dem Metall des mit dem jeweiligen Durchbruch versehenen Metallelements angeordnete Spachtel- oder Vergussmasse ein Dielektrikum ausgebildet wird und aufgrund des hieraus resultierenden kapazitiven Effekts die antennenwirksame Länge des schlitzförmigen Durchbruchs verkürzt und dieser damit zu höheren Frequenzen hin feinabgestimmt wird.

Die beiden letztgenannten Verfahrensschritte des Lackierens der Sichtseite und der Feinabstimmung können dabei auch in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Zudem werden die Arbeitsgänge des Verspachtelns oder Vergießens, des Trocknens und des Verschleifens, je nach Anforderung an die Optik des mit den Durchbrüchen versehenen Metallelements, gegebenenfalls mehrfach ausgeführt. Eine wiederholte Ausführung dieser Arbeitsschritte trägt insbesondere der Tatsache Rechnung, dass es beim Trocknen der Spachtel- oder Vergussmasse zu Schrumpfungen kommt, in deren Folge die verschlossenen Durchbrüche in unerwünschter Weise wieder visuell wahrnehmbar sind, was natürlich insbesondere bei der Karosserie eines Kraftfahrzeugs nicht hinnehmbar ist. Entsprechende Schrumpfungsprozesse der Spachtel- oder Vergussmasse können auch erst durch die beim Verschleifen entstehende Wärme zu Tage treten oder durch das Verschleifen andere unerwünschte optische Beeinträchtigungen entstehen. Längere schlitzförmige Durchbrüche werden, zur Vermeidung mechanischer Instabilitäten und/oder Verwindungen des sie aufnehmenden Metallelements, wie beispielsweise insbesondere eines Fahrzeugdachs, gegebenenfalls zunächst mit mehreren sie überbrücken Stegen ausgebildet, welche dann im Zuge eines schrittweisen Verschließens dieser Durchbrüche entfernt werden.
Durch die Ausbildung der Durchbrüche mit einer gegenüber der Wellenlänge beziehungsweise Halbwellenlänge des den jeweiligen Durchbruchs anregenden Trägers verkürzten Länge, werden die Durchbrüche zunächst im Grunde für eine etwas zu niedrige Wellenlänge ausgelegt. Zudem wird durch das spätere Auftragen der Spachtel- oder Vergussmasse eine Dämpfung bewirkt, welche zu einer Verstimmung des jeweiligen Durchbruchs hin zu tieferen ihn anregenden Frequenzen führt. Schließlich wird jedoch durch die Positionierung der metallischen Platte oder Platten an dem beziehungsweise den Enden des Durchbruchs erreicht, dass dieser wieder hin zu höheren Frequenzen feinabgestimmt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert werden. Im Einzelnen zeigen:
1: ein Beispiel für eine Erregerstruktur der erfindungsgemäßen Anordnung,
2: die symbolische Darstellung eines Automaten mit einer Erregerstruktur nach der Erfindung,
3: ein Detail einer möglichen Ausbildung einer Erregerstruktur,
4: ein Kraftfahrzeug mit in die Karosserie eingebrachter Erregerstruktur,
5a: ein mit der erfindungsgemäßen Anordnung ausgestattetes Kraftfahrzeug,
5b: ein Detail der 5a.
Die 1 zeigt eine mögliche Ausbildungsform einer in ein flächiges Element 1 eingebrachten Erregerstruktur der erfindungsgemäßen Anordnung, wobei die ebenfalls zur Anordnung gehörenden Sende- und Empfangsmittel 2, also mindestens eine Sende- und Empfangseinheit zur Modulation und Demodulation eines Trägersignals für die Funkübertragung und gegebenenfalls weitere Einheiten zur Signalverarbeitung, in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Entsprechende Sende- und Empfangsmittel 2 sind als solches auch bekannt, so dass deren konkrete schaltungstechnische Ausbildung nicht Gegenstand der Erfindung ist. Bei dem in der Figur dargestellten Metallelement 1, an beziehungsweise in welchem die Erregerstruktur ausgebildet ist, handelt es sich beispielsweise um ein Verkleidungselement, welches als Sichtblende zur Abdeckung von Teilen eines technischen Objekts beziehungsweise einer technischen Vorrichtung verwendbar ist. Es handelt sich hierbei um ein flächiges Metallelement 1 mit einer Mehrzahl von Durchbrüchen 3, 4, 5, 35, von denen in der Figur nur wenige ausgewählte bezeichnet sind. Einige dieser Durchbrüche 3, 4, 5, 35, nämlich zumindest mehrere schlitzförmig ausgebildete Durchbrüche 3, 4, 5, sind jeweils Teil der Erregerstruktur, über welche das Aussenden und Empfangen hochfrequenter Trägersignale beziehungsweise Träger für die Funkkommunikation in unterschiedlichen Frequenzbändern ermöglicht wird. Durch die entsprechenden schlitzförmigen Durchbrüche 3, 4, 5 werden Lambda- oder Lambda/2-Strahler ausgebildet, so dass sich deren Länge folglich an der Wellenlänge beziehungsweise der halben Wellenlänge des jeweils über sie zu empfangenden und abzustrahlenden Trägers orientiert. Nach der Theorie müsste die Länge der schlitzförmigen Durchbrüche 3, 4, 5 der vorgenannten Wellenlänge oder Halbwellenlänge entsprechen. Tatsächlich ist jedoch die Länge der Durchbrüche aus nachfolgend nochmals näher auszuführenden Gründen geringfügig gegenüber der Wellenlänge beziehungsweise der Halbwellenlänge verkürzt. Durch die Erregerstruktur des vorliegend gezeigten Beispiels werden Trägerfrequenzen zweier verschiedener Frequenzbänder unterstützt. Dies zeigt sich daran, dass in dem Metallelement 1 schlitzförmige Durchbrüche 3, 4, 5 mit zwei verschiedenen Längen ausgebildet sind. Die schlitzförmigen Durchbrüche 3, 4, 5 der Erregerstruktur weisen jeweils einen im Hinblick auf ihre Längserstreckung außermittig angeordneten Speisepunkt 13, 14, 15 auf, welcher, wie aus der Figur zu erkennen ist, jeweils dadurch gebildet ist, dass an der betreffenden Position ein Koaxialkabel 19, 20, 21, vorliegend durch Lötverbindungen, befestigt ist. Über das jeweilige Koaxialkabel 19, 20, 21, dessen Innenleiter auf einer Seite eines schlitzförmigen Durchbruchs 3, 4, 5 und die zugehörige Abschirmung auf der anderen, gegenüberliegenden Seite des Durchbruchs 3, 4, 5 angelötet ist, ist der jeweilige schlitzförmige Durchbruch 3, 4, 5 als Teil der Erregerstruktur mit den hier nicht dargestellten Sende- und Empfangsmitteln 2 verbunden. In dem dargestellten Beispiel sind vier kürzere schlitzförmige Durchbrüche 3, 4 und drei längere schlitzförmige Durchbrüche 5 in dem flächigen Metallelement 1 ausgebildet. Vorzugsweise sind dabei schlitzförmige Durchbrüche 3, 4 gleicher Länge mit einer gemeinsamen Sende- und Empfangseinheit gekoppelt. Hierdurch ist eine so genannte Stockung gegeben, welche zu einer Erhöhung der über die entsprechenden schlitzförmigen Durchbrüche 3, 4, gleicher Länge abzustrahlenden Leistung eines Trägers führt. Durch die außermittige Anordnung der Speisepunkte 13, 14, 15 ist dabei eine hinsichtlich der Impedanz optimale Anpassung der schlitzförmigen Durchbrüche 3, 4, 5 beziehungsweise des entsprechenden Teils der Erregerstruktur an die mit diesem Teil gekoppelte Sende- und Empfangseinheit gegeben.
Die 2 zeigt andeutungsweise beziehungsweise in einer Prinzipdarstellung ein metallisches Gehäuse eines Automaten, wie beispielsweise eines Parkscheinautomaten oder der Ladesäule einer so genannten Stromtankstelle. Das Gehäuse des Automaten stellt dabei eine Erregerstruktur gemäß der Erfindung dar. Hierfür sind in die das Gehäuse ausbildenden flächigen Metallelemente 1, 1‘, 1‘‘ mehrere entsprechende schlitzförmige Durchbrüche 3, 4, 6, 7, 8 eingebracht. Jeder dieser Durchbrüche 3, 4, 6, 7, 8 weist einen Speisepunkt 13, 14, 16, 17 auf, über welchen er mittels eines Koaxialkabels 19, 20, 22, 23 mit einer Sende- und Empfangseinrichtung verbindbar ist. Auch in dieser Figur sind die entsprechenden Sende- und Empfangsmittel 2, welche in Form einer oder mehrerer entsprechender elektronischer Einheiten beziehungsweise Baugruppen mit mindestens einer Sende- und Empfangseinheit innerhalb des die Erregerstruktur ausbildenden Gehäuses angeordnet sind, nicht dargestellt.
In dem oberen, das Dach des Gehäuses für den Automaten ausbildenden Metallelement 1 sind zwei schlitzförmige Durchbrüche 3, 4 gleicher Geometrie und Länge zueinander parallel angeordnet. Diese dienen gemeinsam der Abstrahlung und dem Empfang eines hinsichtlich seiner Frequenz bestimmten Trägers, wobei auch hier wieder eine Stockung gegeben ist. An beziehungsweise in einem Seitenteil des Gehäuses sind in dem entsprechenden, das Seitenteil des Gehäuses bildenden flächigen Metallelement 1‘‘ zwei hinsichtlich ihrer Geometrie und Länge unterschiedliche schlitzförmige Durchbrüche 7, 8 ausgebildet, welche einander kreuzen und einen gemeinsamen Speisepunkt 17 aufweisen. Hierdurch ist in sehr platzsparender Weise der Teil einer Erregerstruktur gebildet, durch welchen zwei unterschiedliche Frequenzbänder für Trägersignale unterstützt werden. Über das am Speisepunkt 17 angelötete Koaxialkabel werden die Durchbrüche 7, 8 mit einer entsprechenden Sende- und Empfangseinheit gekoppelt, welche folglich ebenfalls zur Verarbeitung von Trägern zweier verschiedener Frequenzbereiche ausgebildet ist. Ein in die Front des Gehäuses in das betreffende Metallelement 1‘ eingebrachter schlitzförmiger Durchbruch 6, welcher ebenfalls an seinem Speisepunkt 16 über ein Koaxialkabel 22 mit einer nicht gezeigten Sende- und Empfangseinheit verbunden ist, ist in seinen Endbereichen 33, 33‘ hinsichtlich der Schlitzbreite erweitert. Abweichend von dem gezeigten Beispiel können die Endbereiche 33, 33‘ auch so ausgebildet sein, dass sich der Durchbruch 6 nicht stetig erweitert, sondern an seinen Enden eine Stufe aufweist, an die sich ein Abschnitt mit gleichbleibender, aber über den mittleren Bereich des Durchbruchs 6 größerer Breite anschließt. Durch die sich erweiternden Endbereiche 33, 33‘ ist eine Erhöhung der von diesem Teil der Erregerstruktur unterstützten Bandbreite für ein Trägersignal gegeben. In der 2 sind, abweichend von den 1 und 3 auch die an Enden schlitzförmiger Durchbrüche 3, 4, 6, 7, 8 zur Feinabstimmung vorgesehenen Abstimmelemente 25, 26, 27, 27‘, 28, 29 in Form metallischer Platten dargestellt. Die Abstimmelemente 25, 26, 27, 27‘, 28, 29 sind auf der Gehäuseinnenseite angeordnet und daher durch gestrichelte Linien lediglich angedeutet. Unter der Annahme, dass das Gehäuse des Automaten lackiert ist, wird die dargestellte Erregerstruktur demnach – verkürzt dargestellt – im Wesentlichen durch das Einbringen schlitzförmiger Durchbrüche 3, 4, 6, 7, 8 in das Gehäuse beziehungsweise in dessen Teile, durch Anordnen der Speisepunkte 13, 14, 16, 17 (hier durch Verbinden der Durchbrüche mit Koaxialkabeln 19, 20, 22, 23), durch Verspachteln oder Vergießen der Durchbrüche, durch Trocknen der Spachtel- oder Vergussmasse und durch Verschleifen der Ränder der verschlossenen Durchbrüche 3, 4, 6, 7, 8, Lackieren des Gehäuses und Feinabstimmung der Erregerstruktur im Hinblick auf die HF-wirksame Länge der sie ausbildenden Durchbrüche 3, 4, 6, 7, 8 mittels der Abstimmelemente 25, 26, 27, 27‘, 28, 29 realisiert.
Das in der 2 gezeigte Ausführungsbeispiel, in Form eines mit der erfindungsgemäßen Anordnung ausgestatteten Automaten veranschaulicht bereits unterschiedliche Möglichkeiten für die Geometrie und die Anordnung der als Teil der Erregerstruktur in das Automatengehäuse eingebrachten schlitzförmigen Durchbrüche. Ergänzend hierzu zeigt die 3 ein Detail einer weiteren möglichen Ausbildungsform einer solchen Erregerstruktur, wobei zur Erregerstruktur selbstverständlich auch die metallische Masse eines hier nicht gezeigten, die Durchbrüche aufnehmenden Metallelements gehört und die Erregerstruktur noch weitere, ebenfalls nicht gezeigte schlitzförmige Durchbrüche zur Abstrahlung und zum Empfang hochfrequenter elektromagnetischer Wellen umfassen kann. Das dargestellte Detail verdeutlicht nochmals die Möglichkeit, mehrere, unterschiedliche Frequenzbänder unterstützende schlitzförmige Durchbrüche 9, 10, 11 besonders platzsparend dadurch anzuordnen, dass diese einander kreuzend ausgebildet werden. Das dargestellte Beispiel betrifft eine entsprechende Anordnung von drei schlitzförmigen Durchbrüchen 9, 10, 11, welche, wie bereits aus ihrer sehr unterschiedlichen Länge deutlich wird, gemeinsam einen Teil einer Erregerstruktur ausbilden, durch welchen das Abstrahlen und Empfangen von Trägersignalen in drei unterschiedlichen Frequenzbändern unterstützt wird. Dabei ist für den Fachmann unmittelbar klar, dass durch den kürzesten der drei schlitzförmigen Durchbrüche 9, 10, 11, Trägerfrequenzen innerhalb des, bezogen auf das gezeigte Beispiel, höchstfrequenten Frequenzbandes unterstützt werden. Die besonders platzsparende Ausbildung eines in dieser Weise ausgebildeten Teils einer Erregerstruktur ergibt sich in diesem Zusammenhang auch dadurch, dass die drei einander kreuzenden schlitzförmigen Durchbrüche 9, 10, 11 einen gemeinsamen Speisepunkt 18 aufweisen. Dabei wird dieser Teil einer gegebenenfalls größeren beziehungsweise umfangreicheren Erregerstruktur über das an dem Speisepunkt 18 durch Lötverbindungen befestigte Koaxialkabel 24 vorliegend mit einer mehrbandfähigen, das heißt wenigstens drei Frequenzbänder unterstützenden Sende- und Empfangseinheit der ebenfalls nicht gezeigten Sende- und Empfangsmittel 2 verbunden.
In der 4 sind beispielhaft die Ausbildung und der Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung an beziehungsweise in einem Kraftfahrzeug gezeigt, wobei auch hier als Teil der erfindungsgemäßen Anordnung lediglich die Erregerstruktur, das heißt die diese Struktur ausbildenden in ein flächiges Metallelement 1, 1‘ eingebrachten schlitzförmigen Durchbrüche 5, 5‘, 6, 6‘ veranschaulicht sind. In dem dargestellten Beispiel ist die entsprechende Erregerstruktur in die Karosserie, nämlich in das Dach und die Kofferraumklappe, eines Kraftfahrzeugs integriert. Hierzu sind sowohl im Dachbereich als auch in der Kofferraumklappe mehrere unterschiedliche schlitzförmige Durchbrüche 5, 5‘, 6, 6‘ ausgebildet, welche, wie im Beispiel gezeigt, gegebenenfalls auch abgewinkelt ausgebildet sein können. Die betreffenden Durchbrüche 5, 5‘, 6, 6‘ werden entsprechend der bereits erläuterten Vorgehensweise ausgebildet. Demgemäß wird die Erregerstruktur im Wesentlichen wie folgt erzeugt. Zunächst werden unter Berücksichtigung eines Verkürzungsfaktors die Durchbrüche 5, 5‘, 6, 6‘ in die genannten Karosserieteile, das heißt in die diese Karosserieteile ausbildenden flächigen Metallelemente 1, 1‘ eingebracht. Diese werden anschließend mit einem hier nicht dargestellten, außermittig angeordneten Speisepunkt versehen. Danach werden die Durchbrüche 5, 5‘, 6, 6‘ verspachtelt oder vergossen, die Spachtel- oder Vergussmasse getrocknet und die Ränder der Durchbrüche 5, 5‘, 6, 6‘ verschliffen. Vorzugsweise werden diese drei letztgenannten Arbeitsgänge wiederholt ausgeführt, um sicherzustellen, dass die Durchbrüche im Nachhinein optisch nicht mehr wahrnehmbar sind. Schließlich erfolgt durch Anordnung (im dargestellten Beispiel nicht gezeigter) Abstimmelemente in Form metallischer Platten oder Scheiben an einem oder beiden Enden der schlitzförmigen Durchbrüche 5, 5‘, 6, 6‘ deren Feinabstimmung auf die jeweils zu unterstützende Trägerfrequenz. Durch die Berücksichtigung eines Verkürzungsfaktors, erfolgt bezüglich der Anregbarkeit der schlitzförmigen Durchbrüche 5, 5‘, 6, 6‘ durch entsprechende elektromagnetische Wellen zunächst eine Verschiebung der Frequenz nach oben. Das heißt die Erregerstruktur ist in diesem Fertigungsstadium in Bezug auf die später durch sie zu unterstützenden Trägerfrequenzen, aufgrund der Verkürzung der Durchbrüche 5, 5‘, 6, 6‘ gewissermaßen nach oben verstimmt. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass es sich gezeigt hat, dass das spätere Verspachteln oder Vergießen zu einer Verstimmung der Erregerstruktur zu tieferen Frequenzen hin führt. Durch die beim Verspachteln oder Vergießen erfolgende Verstimmung zu niedrigen Frequenzen wird dabei die über die Verkürzung der Durchbrüche 5, 5‘, 6, 6‘ bewirkte Verstimmung zu höheren Frequenzen gewissermaßen überkompensiert, wobei letzteres dann schließlich im Zuge der durch Anordnung metallischer Abstimmelemente am Ende oder an den Enden der Durchbrüche 5, 5‘, 6, 6‘ erfolgenden HF-Feinabstimmung wiederum korrigiert wird. Selbstverständlich werden im Hinblick auf das hier besprochene Beispiel der 4 die entsprechenden Karosserieteile des Kraftfahrzeugs außerdem lackiert beziehungsweise, im Falle einer Nachrüstung, wieder lackiert. Nach dem Zuspachteln oder Vergießen und dem Lackieren sind die schlitzförmigen Durchbrüche 5, 5‘, 6, 6‘ und demnach die durch sie ausgebildete Erregerstruktur jedenfalls optisch nicht mehr wahrnehmbar.
Die 5a zeigt nochmals eine zur Ausbildungsform gemäß 5 ähnliche Ausbildungsform, bei welcher in ein Fahrzeugdach drei schlitzförmige Durchbrüche 1, 2, 12 zur Ausbildung einer drei unterschiedliche Trägerfrequenzen unterstützenden Erregerstruktur eingebracht sind. In dem dargestellten Beispiel sind, wie insbesondere aus der die Anordnung nochmals im Detail zeigenden 5b hervorgeht, die, gemeinsam mit der Erregerstruktur die erfindungsgemäße Anordnung ausbildenden Sende- und Empfangsmittel 2 andeutungsweise dargestellt. Hierbei symbolisiert das gestrichelt dargestellte Element eine mit entsprechenden elektronischen Bauelementen bestückte, die Sende- und Empfangsmittel 2 mit mindestens einer Sende- und Empfangseinheit ausbildende Leiterplatte. Wie insbesondere aus der 5b hervorgeht, ist bei dem gezeigten Beispiel die erfindungsgemäße Anordnung in besonders vorteilhafter Weise gestaltet. Bei dieser Ausbildungsform ist die genannte Leiterplatte mit der darauf befindlichen Elektronik im Bereich der Speisepunkte 15, 16, 34 der schlitzförmigen Durchbrüche 5, 6, 12 unter Verzicht auf Koaxialkabel unmittelbar galvanisch über entsprechende Lötverbindungen gekoppelt. Hierdurch ist für die erfindungsgemäße Anordnung insgesamt eine äußerst platzsparende Ausbildung gegeben. Durch die direkte Verbindung der Erregerstruktur mit den Sende- und Empfangsmitteln werden in vorteilhafter Weise Dämpfungen ein- und ausgehender Funksignale vermieden, welche andernfalls durch zusätzliche Verstärker ausgeglichen werden müssten.
Bezugszeichenliste

1, 1‘, 1‘‘: flächiges Metallelement
2: Sende- und Empfangsmittel
3, 4: schlitzförmiger Durchbruch
5; 5‘: schlitzförmiger Durchbruch
6; 6‘: schlitzförmiger Durchbruch
7, 8, 9, 10, 11, 12: schlitzförmiger Durchbruch
13, 14, 15, 16, 17, 18: Speisepunkt
19, 20, 21, 22, 23, 24: Koaxialkabel
25, 26: Abstimmelement
27, 27‘: Abstimmelement
28, 28‘: Abstimmelement
29, 29‘: Abstimmelement
30, 30‘: Abstimmelement
31, 31‘: Abstimmelement
32, 32‘: Abstimmelement
33, 33‘: (End-)Bereich
34: Speisepunkt
35: Durchbruch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3926187 A1 [0004]
EP 1494317 A1 [0004]
DE 3779952 T2 [0018]

Claims

Mehrbandfähige Anordnung zum Senden und Empfangen von mittels eines hochfrequenten Trägers übertragenen Funksignalen, mit mindestens eine Sende- und Empfangseinheit umfassenden Sende- und Empfangsmitteln (2) für die Funksignale und mit einer durch Träger unterschiedlicher Frequenzbänder schwingungserregbaren Erregerstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Erregerstruktur um mindestens ein, gleichzeitig zumindest einen ohnehin vorhandenen Teil der Umhüllung eines auch die Sende- und Empfangsmittel (2) aufnehmenden technischen Objekts oder eine Verkleidung für Teile eines solchen technischen Objekts ausbildendes, flächiges Metallelement (1, 1‘, 1‘‘) handelt, in welches oder welche mehrere schlitzförmige Durchbrüche (3, 4, 5; 5‘, 6; 6‘, 7, 8, 9, 10, 11, 12) eingebracht sind und dass mindestens zwei dieser schlitzförmigen Durchbrüche (3, 4, 5; 5‘, 6; 6‘, 7, 8, 9, 10, 11, 12), verglichen miteinander, bezüglich ihrer Geometrie und/oder ihrer Abmaße unterschiedlich gestaltet und über einen, bezogen auf ihre jeweilige Länge außermittig an ihnen angeordneten Speisepunkt (13, 14, 15, 16, 17, 18, 34) jeweils mit einer Sende- und Empfangseinheit der Sende- und Empfangsmittel (2) gekoppelt sind, wobei die Durchbrüche (3, 4, 5; 5‘, 6; 6‘, 7, 8, 9, 10, 11, 12) aufgrund ihrer unterschiedlichen Gestaltung durch Trägerfrequenzen unterschiedlicher Frequenzbänder erregbar sind.
Mehrbandfähige Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der an eine Sende- und Empfangseinheit gekoppelten schlitzförmigen Durchbrüche (3, 4, 5; 5‘, 6; 6‘, 7, 8, 9, 10, 11, 12) annähernd der Wellenlänge oder der halben Wellenlänge der über sie zu empfangenden und abzustrahlenden Trägerfrequenz für Funksignale beträgt.
Mehrbandfähige Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass deren Erregerstruktur auch hinsichtlich ihrer Geometrie und ihrer Abmaße gleich ausgebildete schlitzförmige Durchbrüche (3, 4) aufweist.
Mehrbandfähige Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass gleich ausgebildete, jeweils mit einer Sende- und Empfangseinheit der Sende- und Empfangsmittel (2) gekoppelte Durchbrüche (3, 4) zueinander im Winkel versetzt angeordnet sind.
Mehrbandfähige Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerstruktur mehrere gleich ausgebildete Durchbrüche (3, 4‘) mit jeweils eigenen Speisepunkten (13, 14) in zueinander paralleler Anordnung aufweist, welche mit einer gemeinsamen Sende- und Empfangseinheit der Sende- und Empfangsmittel (2) gekoppelt sind, wobei die Speisepunkte (13, 14) der Durchbrüche (3, 4) im Hinblick auf die sich ergebende Parallelschaltung ihrer Impedanzen zwar jeweils außermittig, aber weiter in Richtung ihrer Mitte verschoben sind.
Mehrbandfähige Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Durchbrüche (7, 8; 9, 10, 11) einander kreuzen und einen gemeinsamen Speisepunkt (17; 18) aufweisen.
Mehrbandfähige Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der schlitzförmigen Durchbrüche (6, 7, 8) ein- oder mehrfach abgewinkelt ausgebildet ist.
Mehrbandfähige Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der schlitzförmigen Durchbrüche (6) an mindestens einem seiner Enden einen bezüglich der Schlitzbreite erweiterten Bereich (33, 33‘) aufweist.
Mehrbandfähige Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der die Erregerstruktur ausbildenden schlitzförmigen Durchbrüche (3, 4, 5; 5‘, 6; 6‘, 7, 8, 9, 10, 11, 12) mit einem nichtmetallischen Material verspachtelt oder vergossen sind und das oder die die Durchbrüche (3, 4, 5; 5‘, 6; 6‘, 7, 8, 9, 10, 11, 12) aufweisenden Metallelemente (1, 1‘, 1‘‘) zumindest auf ihrer Sichtseite lackiert sind.
Mehrbandfähige Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei verspachtelten oder vergossenen Durchbrüchen (3, 4, 5; 5‘, 6; 6‘, 7, 8, 9, 10, 11, 12) der Erregerstruktur auf der der Sichtfläche abgewandten Seite des oder der die Erregerstruktur aufweisenden Metallelemente (1, 1‘, 1‘‘) an mindestens einem Ende des jeweiligen schlitzförmigen Durchbruchs (3, 4, 5; 5‘, 6; 6‘, 7, 8, 9, 10, 11, 12) zur frequenzbezogenen Feinabstimmung ein Abstimmelement (25, 26, 27, 27‘, 28, 28‘, 29, 29‘, 30, 30‘, 31, 31‘, 32, 32‘) in Form einer metallischen Platte oder Scheibe angeordnet ist, wobei das den jeweiligen Durchbruch (3, 4, 5; 5‘, 6; 6‘, 7, 8, 9, 10, 11, 12) verschließende Spachtel- oder Vergussmaterial ein zwischen dem Abstimmelement (25, 26, 27, 27‘, 28, 28‘, 29, 29‘, 30, 30‘, 31, 31‘, 32, 32‘) und dem jeweiligen Metallelement (1, 1‘, 1‘‘) der Erregerstruktur angeordnetes Dielektrikum bildet.
Mehrbandfähige Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Innenraum des verkleideten Objektes zugewandten Seite des oder der Metallelemente (1, 1‘, 1‘‘), von diesen galvanisch getrennt, an mindestens einem der Durchbrüche der Erregerstruktur eine Gitterstruktur oder ein Geflecht aus einem Mikrowellen absorbierenden Verbundmaterial angeordnet ist.
Mehrbandfähige Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Speisepunkt (13, 14, 15, 16, 17, 18, 34) eines zur Erregerstruktur gehörenden Durchbruchs (3, 4, 5; 5‘, 6; 6‘, 7, 8, 9, 10, 11, 12), beidseits von dessen Längsachse, jeweils ein einen Lötpunkt oder Crimppunkt ausbildendes nietartiges Element in ein jeweiliges Metallelement (1, 1‘, 1‘‘) der Erregerstruktur eingebracht ist.
Mehrbandfähige Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Durchbruch (3, 4, 5; 5‘, 6; 6‘, 7, 8, 9, 10, 11, 12) der Erregerstruktur mit seinem Speisepunkt (13, 14, 15, 16, 17, 18, 34) direkt in Kontakt mit einer mindestens eine Sende- und Empfangseinheit tragenden, unmittelbar benachbart zu dem betreffenden Durchbruch (3, 4, 5; 5‘, 6; 6‘, 7, 8, 9, 10, 11, 12) an dem Metallelement der Erregerstruktur angeordneten Leiterplatte mit Sende- und Empfangsmitteln (2) gebracht ist.