DE20221959U1

DE20221959U1 - Antennenanordnung

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Publication number: DE20221959U1
Application number: DE20221959U
Authority: DE
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2012-05-17
Also published as: US7193572B2; JP4199189B2; WO2003098735A1; ES2256746T3; ATE319198T1; EP1504491B2; EP1504491A1; AU2003239853A1; JP2005531171A; DE50302532D1; EP1504491B1; DE10221877A1; US20050062658A1

Abstract

Antennenanordnung für Kraftfahrzeuge, insbesondere zur Anbringung auf einer Karosseriefläche (1), mit folgenden Merkmalen:
– mit einem Montagesockel (7),
– mit zumindest einer sich in einer ersten vertikal verlaufenden Ebene erstreckenden Strahleranordnung (9, 29),
– mit einer vertikal verlaufend angeordneten Leiterplatine (15) mit einer Hochfrequenzschaltung mit elektrischen Baugruppen und/oder Baukomponenten, und
– mit einer Schutzhaube
– die zumindest eine Strahleranordnung (9) erstreckt sich von dem unteren Montagesockel (7) ausgehend in Vertikalrichtung,
– die Strahleranordnung (9) und ein die elektrischen Baugruppen und Baukomponenten umfassender Abschnitt (15') der Leiterplatine (15) sind jeweils bei Betrachtung senkrecht zur Strahleranordnung (9) seitlich nebeneinander angeordnet,
gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
– die zumindest eine Strahleranordnung (9) besteht aus einer leitenden oder metallisierten Fläche auf einer vertikal ausgerichteten Leiterplatine (15) oder einem vertikal ausgerichteten dielektrischen Trägermaterial (5),
– die Leiterplatine (15) und die zumindest eine Strahleranordnung (9) sind...

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine gattungsbildende Antennenanordnung ist beispielsweise aus der DE 201 11 229 U1 bekannt geworden. In dieser Vorveröffentlichung wird eine Antennenanordnung für Kraftfahrzeuge beschrieben, welche ein Chassis aufweist, oberhalb dessen eine Leiterplatine angeordnet ist, und zwar zur Aufnahme von Schaltungsbauelementen. Vertikal zu der im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Leitungsplatine sind ein oder mehrere vertikal vorstehende und zumindest zum Teil flächige Antennenelemente vorgesehen, und zwar zum Empfang unterschiedlicher Dienste oder für den Mobilfunkbereich in verschiedenen Frequenzen.
Die gesamte Antennenanordnung ist durch eine Haube abgedeckt, die finnenähnliche Form aufweisen kann. Derartige Antennen werden üblicherweise auf dem Kraftfahrzeug-Karosserieblech angebracht, beispielsweise am Übergang des Kraftfahrzeug-Daches zum Heckfenster.
Eine Mehr-Frequenz-Antennenanordnung insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer entsprechenden Haube ist aus der EP 0 862 239 A1 bekannt geworden. In dem haubenförmigen Gehäuse sind beispielsweise zwei vertikal ausgerichtete und quer zur Vertikalebene seitlich versetzt liegende Leiterplatinen zur Aufnahme der elektronischen Bauelemente vorgesehen. Am oberen Ende des Gehäuses, also am höchsten Punkt der Haube, ist ein Anschlussadapter vorgesehen, um dort eine peitschenförmige Antenne befestigen zu können.
Aus der DE 694 19 080 C2 ist ebenfalls eine vorzugweise für Autos verwendbare Antenne bekannt geworden. Auch diese weist ein haubenförmiges Gehäuse auf, an derem höchsten Erhebungspunkt eine Anschlussstelle für eine peitschenförmige Antenne vorgesehen ist. Innerhalb des Antennengehäuses können eine oder mehrere vertikal oder horizontal ausgerichtete Leiterplatinenelemente angeordnet sein. Diese sind in einer Ausführungsform ebenfalls parallel zueinander und quer zur Ebene der Leiterplatine nebeneinander sitzend angeordnet, und zwar in einer Ausrichtung quer zur Fahrzeuglängsachse. Ebenso können sie aber auch mit Seitenversatz parallel zueinander angeordnet sein, und zwar in einer Ausrichtung längs zur Fahrzeugachse.
Darüber hinaus sind auch Antennenanordnungen bekannt geworden, bei welchen auf einem mehr oder weniger waagerechten Chassis aufbauend zunächst die erwähnte Leiterplatine mit den schaltungselektronischen Bauelementen, Filterbaukreisen etc. vorgesehen ist, und die Antennenelemente wiederum senkrecht dazu in Vertikalrichtung positioniert sind. Diese können beispielsweise nicht nur aus metallisch leitenden selbsttragenden Strahlereinrichtungen bestehen, sondern beispielsweise ebenfalls wieder aus einem Leiter platinenelement, d. h. allgemein aus einem dielektrischen Material, auf welchem metallisierte Flächen zur Bildung der Strahler ausgebildet sind.
Soll nur in einem Frequenzbandbereich empfangen werden, so genügt ein Strahlerelement. Sollen mehrere Dienste oder ein Dienst mehrmals realisiert werden, oder soll beispielsweise eine Kommunikation in verschiedenen Frequenzbändern im Mobilfunkbereich ermöglicht werden, so sind naturgemäß dann mehrere versetzt zueinander liegende Strahler oder flächige Antennenelemente vorgesehen.
Eine gattungsbildende Antennenanordnung ist aus der US 5 181 044 A bekannt geworden. Es handelt sich um eine auf einem Fahrzeugdach montierbare Antenne. Diese Antenne umfasst als ein wesentliches strahlendes Element eine sogenannte ”Top Load Plate” oder ”disk”. Darunter liegend ist zwischen einer Basis- oder Metallplatte und dem für die Antenne wesentlichen Strahlungselement eine Speise- und Anpassschaltung vorgesehen, die auch aus einer Leiterplatine bestehen kann. Dabei kann die Speise- und Anpassschaltung auch als kapazitives oder induktives Element ausgebildet sein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von diesem Stand der Technik eine weitere verbesserte Antennenanordnung zu schaffen, die grundsätzlich gute Antenneneigenschaften bei insgesamt verringerten Herstellungs- und Materialkosten aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange geben.
Erfindungsgemäß hat sich nunmehr gezeigt, dass die zumindest eine Strahleranordnung aus einer leitenden oder metallisierten Fläche aus einer vertikal ausgerichteten Leiterplatine bestehen kann. Anstelle der Leiterplatine kann auch ein anderes vertikal ausgerichtetes dielektrisches Trägermaterial Verwendung finden. Die Leiterplatine sowie die zumindest eine Strahleranordnung sind dabei parallel zueinander oder in einer gemeinsamen Ebene liegend angeordnet.
Durch die Verwendung einer vertikal ausgerichteten Leiterplatine wird insgesamt ein einfacher Gesamtaufbau einer entsprechenden Antennenanordnung möglich. Überraschend ist bei dieser Ausbildung, dass durch die vertikal ausgerichtete und seitlich an dem Antennenelement ansetzende Leiterplatine das Antennen-Diagramm nicht in an sich zu erwartender Weise nachteilig beeinflusst wird.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich unter anderem auch dadurch aus, dass abweichend zum Stand der Technik die zumindest eine Antennen-Strahleranordnung nicht oberhalb der Leiterplatinen, sondern seitlich neben dieser zumindest einen Leiterplatine vorgesehen ist. Dadurch wird ein ungünstige Beeinflussung der Strahlungscharakteristik vermieden. Dies ist vor allem deshalb auch überraschend und nicht naheliegend, da eine derartige möglichst breitbandige Antenne für den Mobilfunkbereich auf Wellenlängen im Bereich von rund 15 cm bis 30 cm ausgelegt ist, und somit die Größe der stehend angeordneten Leiterplatine in diesem wellenlängenrelevanten Bereich liegt.
Bevorzugt ist es ferner möglich, lediglich eine einzige Leiterplatine vorzusehen, auf der dann nicht nur die eventuell vorgesehene Hochfrequenz-Schaltung untergebracht ist, sondern auf anderen Abschnittsbereichen dann beispielsweise auch flächige leitende Abschnitte ausgebildet sein können, die das betreffende Antennenelement bilden. Dabei sind unterschiedlichste geometrische Formen zur Bildung des Antennenelements möglich, beispielsweise auch peitschenähnliche Ausbildungsformen, die einen vertikal verlaufenden, flächigen Antennenabschnitt aufweisen, der oben in einen beispielsweise nachlaufenden Antennenabschnitt übergeht.
Soll beispielsweise für ein zweites Frequenzband für den Mobilfunkbereich oder für die Realisierung weiterer Dienste ein weiteres Antennenelement vorgesehen sein, so kann dieses ebenfalls bevorzugt als flächig ausgebildetes Antennenelement in einem zum ersten Antennenelement versetzten Bereich auf der Leiterplatine realisiert werden. Genauso kann aber auch ein weiteres Leiterplatinenelement verwendet werden, was in der gleichen Ebene zum ersten Leiterplatinenelement liegt oder beispielsweise mit Parallelversatz seitlich dazu, um hier das zumindest eine weitere Antennenelement unterzubringen.
Somit lassen sich letztlich bevorzugt auf einer einzigen gemeinsamen Leiterplatinenanordnung die Antennenelemente und die eventuell vorgesehene Hochfrequenz-Schaltung unterbringen.
Lediglich für den Einbau am Kraftfahrzeug sowie für die mechanische Verankerung der Leiterplatine und der darauf befindlichen Antennenelemente ist noch ein der mechani schen Halterung dienender Sockel notwendig.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den ”dargestellten Ausführungsbeispielen”. Dabei zeigen im Einzelnen:
1: Eine schematische seitliche Darstellung einer Antennenanordnung mit einer seitlich dazu in einer gemeinsamen Ebene in Vertikalrichtung verlaufenden Leiterplatine;
1a: ein Ausführungsbeispiel entsprechend 1, jedoch mit dem Unterschied, dass es sich hierbei um eine Aufdach-Montage handelt;
1b: ein zu 1 und 1a nochmals abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei welchem die Antennenanordnung mit abgewandelter Basis am oberen Rand einer Heckscheibe montiert ist;
2: eine schematische perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels nach 1; und
3: eine Seitendarstellung eines weiteren abgewandelten Ausführungsbeispiels einer Leiterplatine mit darauf befindlichem Antennenstrahler.
In 1 ist eine schematische Seitendarstellung, ein Kraftfahrzeug-Karosserieblech 1, beispielsweise am hinteren Dachende am Übergang zu einem Heckfenster 2 in schematischer Seitendarstellung, wiedergegeben.
Am Karosserieblech 1 ist bei entsprechend groß dimensio nierter Öffnung 3 im Karosserieblech 1 von unten her eine Sockel- oder Basisplatte 7 mit einer dazu vertikal ausgerichteten Leiterplatine 5 mit darauf elektrisch leitenden Flächenabschnitten 9' montiert, wodurch eine Strahleranordnung 9 gebildet wird. Die flächigen Elemente 9' sind dabei üblicherweise in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet. Die gesamte Strahleranordnung 9 wird üblicherweise auf der Symmetrie-Linie am Kraftfahrzeug angebracht.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Strahleranordnung 9, ausgehend von der unteren Sockel- oder Basisplatte 7, welche im Wesentlichen waagerecht oder leicht winkelig gegenüber einer Waagerechten auf dem Kraftfahrzeug-Karosserieblech 1 angeordnet ist, einen vertikal verlaufenden ersten flächigen Abschnitt 9', an welchen sich dann ein peitschenförmiger, nach hinten erstreckender anschließender Antennenabschnitt 9'' anschließen kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide Antennenabschnitte 9' und 9'' über eine Kombination bestehend aus Induktivität und Kapazität 13 elektrisch miteinander verbunden.
In der gleichen Ebene liegend ist unmittelbar angrenzend an die Strahleranordnung 9, d. h. im gezeigten Ausführungsbeispiel an den ersten sich vertikal erstreckenden flächigen Strahlerabschnitt 9' in einer gleichen Vertikalebene eine Leiterplatine 15 vorgesehen, auf dem die eventuell vorgesehene Hochfrequenz-Schaltung der Antennenanordnung untergebracht ist. Mit anderen Worten sitzen auf diesem Leiterplatinenabschnitt 15 alle nötigen elektrischen Baukomponenten und Baugruppen, Filterbausteine, etc.
Über eine in der Sockel- oder der Basisplatte 7 gegebenen falls vorgesehenen Öffnung 16 können dann die entsprechenden Anschlusskabel ins Kraftfahrzeuginnere eingeführt werden. Dies ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht näher dargestellt.
In 2 ist die entsprechende Anordnung in schematischer perspektivscher Darstellung nochmals wiedergegeben, wobei zur Verdeutlichung der Perspektive die drei Raumkoordinaten X, Y und Z eingezeichnet sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist gezeigt, dass die gesamte Anordnung auf einer gemeinsamen Leiterplatine 15 vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist auf dieser gemeinsamen Leiterplatine 15 in Kraftfahrzeugrichtung vorlaufend, also im gezeigten Ausführungsbeispiel in der Zeichnung auf der links liegenden vorlaufenden Seite 17 wieder das flächige Strahlerelement 9 mit den beiden flächigen Strahlerabschnitten 9', 9'' und der Kombination bestehend aus Induktivität und Kapazität 13 vorgesehen, beispielsweise durch eine entsprechende auf der Leiterplatine 15 ausgebildeten Metallisierung.
In einem z. B. rechteckförmig umgrenzten Raum 15' ist dann wiederum die eventuell vorgesehene Hochfrequenz-Schaltung mit den entsprechenden Bauteilen und Baukomponenten untergebracht.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist ferner auf der gemeinsamen, vertikal ausgerichteten Leiterplatine 15 im nachlaufenden Bereich 18 der Leiterplatine 15 eine zweite Strahleranordnung 29 z. B. in Form einer metallisierten Fläche vorgesehen. Die eventuell vorgesehene Hochfrequenz-Schaltung für die beiden Strahleranordnungen 9, 29 im Leiterplatinenabschnitt 15 ist auf der gemeinsamen Leiterplatine 15 zwischen den beiden Strahleranordnungen 9, 29 untergebracht.
Abweichend zu dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach 3 können natürlich die Strahleranordnungen 9 und 29 von der Leiterplatine 15 getrennt ausgebildet sein. Aber auch in diesem Ausführungsbeispiel würde die Leiterplatine 15 in Vertikalausrichtung bevorzugt unmittelbar seitlich zwischen den beiden Strahleranordnungen 9, 29 zu liegen kommen.
Die gesamte Anordnung wird wie erwähnt durch den Sockel oder die sogenannte Basisplatte 7 mechanisch gehalten.
Bei Bedarf können an der Leiterplatine 15 auch gewisse Abschnitte weggelassen oder ausgebrochen sein, wenn dort beispielsweise ein Antennenelement untergebracht werden soll, welches in Abweichung zum gezeigten Ausführungsbeispiel nicht vertikal ausgerichtet ist, beispielsweise im Fall einer GPS-Antenne.
In Ergänzung zur gezeigten und beschriebenen 1 ist noch eine weitere 1a dargestellt, wobei der wesentliche Unterschied bei 1a gegenüber 1 ist, dass es sich bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a um eine Aufdach-Montage handelt. Mit anderen Worten wird also die Sockel- oder Basisplatte 7 von oben her auf dem Karosserieblech 1, in der Regel auf dem Karosseriedach montiert, so dass die Sockel- oder Basisplatte 7 die Öffnung 3 überdeckt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1b ist mit einer andersartig ausgebildeten Basis- oder Sockelplatte 7 gezeigt, dass die Antennenanordnung auch auf einer Scheibe, vorzugsweise auf einer Heckscheibe eines Kraftfahrzeuges bevorzugt am oberen Rand in der Nähe zum Übergang zum Karosseriedach montiert werden kann. In allen Fällen wird noch eine entsprechende, nicht näher dargestellte Schutzhaube aufgesetzt, die die gesamte gezeigte Antennenanordnung überdeckt und schützt.
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

- DE 20111229 U1 [0002]
- EP 0862239 A1 [0004]
- DE 69419080 C2 [0005]
- US 5181044 A [0008]

Claims

Antennenanordnung für Kraftfahrzeuge, insbesondere zur Anbringung auf einer Karosseriefläche (1), mit folgenden Merkmalen: – mit einem Montagesockel (7), – mit zumindest einer sich in einer ersten vertikal verlaufenden Ebene erstreckenden Strahleranordnung (9, 29), – mit einer vertikal verlaufend angeordneten Leiterplatine (15) mit einer Hochfrequenzschaltung mit elektrischen Baugruppen und/oder Baukomponenten, und – mit einer Schutzhaube – die zumindest eine Strahleranordnung (9) erstreckt sich von dem unteren Montagesockel (7) ausgehend in Vertikalrichtung, – die Strahleranordnung (9) und ein die elektrischen Baugruppen und Baukomponenten umfassender Abschnitt (15') der Leiterplatine (15) sind jeweils bei Betrachtung senkrecht zur Strahleranordnung (9) seitlich nebeneinander angeordnet, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale: – die zumindest eine Strahleranordnung (9) besteht aus einer leitenden oder metallisierten Fläche auf einer vertikal ausgerichteten Leiterplatine (15) oder einem vertikal ausgerichteten dielektrischen Trägermaterial (5), – die Leiterplatine (15) und die zumindest eine Strahleranordnung (9) sind parallel zueinander oder in einer gemeinsamen Ebene liegend angeordnet.
Strahleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Strahleranordnung (9) winklig zueinander ausgerichtete Strahlerabschnitte (9', 9'') aufweist, die in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Antennenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Strahlerabschnitt (9'') gegenüber dem tiefer liegenden Strahlerabschnitt (9') in Nachlaufrichtung ausgerichtet ist und oberhalb der Leiterplatine (15) oder zumindest des Abschnittes (15') der Leiterplatine (15) liegt, auf welchem elektronische Baukomponenten vorgesehen sind.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zur ersten Strahleranordnung (9) versetzt liegende zweite Strahleranordnung (29) vorgesehen ist, die in einer vertikalen Ebene mit der ersten Strahleranordnung (9), vorzugsweise in einer gemeinsamen vertikalen Ebene mit der ersten Strahleranordnung (9) liegt.
Strahleranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der die elektronischen Baugruppen aufnehmende Bereich (15') der Leiterplatine (15) oder die Leiterplatine (15) insgesamt zwischen den beiden Strahleranordnungen (9, 29) vorgesehen ist.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Strahleranordnung (9, 29) sowie die Leiterplatine (15) oder zumindest ein Abschnitt (15') auf der Leiterplatine zur Aufnahme von elektronischen Baukomponenten als getrennte Baugruppen ausgebildet sind, die vorzugsweise in einer gemeinsamen Vertikalebene liegend versetzt zueinander angeordnet sind.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Strahleranordnung (9, 29) sowie der Abschnitt (15') zur Aufnahme elektrischer Baukomponenten auf einer gemeinsamen Leiterplatine (15) ausgebildet sind.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatine (15) Durchbrüche oder ausgebrochene Abschnitte aufweist, um in diesem Raum zusätzliche Strahlerelemente mit unterzubringen.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagesockel (7) nach Art einer Aufdach-Montage vorzugsweise mit seinem Randabschnitt zumindest mittelbar auf der Karosseriefläche (1) ruht.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahleranordnung nach Art einer Unterbau-Montage vorzugsweise mit ihrem Randabschnitt zumindest mittelbar mit der Karosseriefläche (1) verbunden ist.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagesockel (7) auf einer Scheibe, vorzugsweise im Bereich des oberen Randes der Heckscheibe montierbar ist.