EP2771944A1 - Finnenförmiges multiband-antennenmodul - Google Patents

Finnenförmiges multiband-antennenmodul

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EP2771944A1
EP2771944A1 EP12809766.4A EP12809766A EP2771944A1 EP 2771944 A1 EP2771944 A1 EP 2771944A1 EP 12809766 A EP12809766 A EP 12809766A EP 2771944 A1 EP2771944 A1 EP 2771944A1
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EP
European Patent Office
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monopole
plate
antenna module
vertical direction
dipole
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EP12809766.4A
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Guy-Aymar Chakam
Benjamin Becker
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Aumovio Germany GmbH
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
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    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
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    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/32—Vertical arrangement of element
    • H01Q9/36—Vertical arrangement of element with top loading

Definitions

  • the invention relates to a fin-shaped multiband antenna module and to a vehicle equipped with such an antenna module.
  • the aim is to be able to offer as many services as possible with a single antenna module.
  • the problem here is that the different radio applications transmit data in different frequency ranges.
  • the corresponding frequencies are 5.875 gigahertz to 5.925 gigahertz
  • LTE 3GPP long term evolution, also known as 3.9 G - a mobile standard used as a UMTS successor to the third Generation Partnership Project (3GPP)) in the frequency range between 792 megahertz and 862 megahertz and between 2.5 gigahertz and 2.69 gigahertz, for telephone antennas in the frequency range of 824
  • the size of the fin-shaped multiband antenna module may not or hardly be changed. Nevertheless, the required bandwidth, the shape of the directional diagram and the antenna gain must be observed.
  • DE102007055323 discloses a fin-shaped multiband antenna module for vehicles with two separate receiving antenna modules and two separate radio antenna modules.
  • the first receive antenna module has a dedicated feed point and the second receive module has two further feed points isolated from each other.
  • the two radio antenna modules each have their own feed point.
  • An object of the present invention is to provide a fin-shaped, space-saving multi-band antenna module that supports multiple radio applications.
  • the invention comprises a fin-shaped multi-band antenna module, which is particularly suitable for vehicles, with an antenna board and a plate arranged thereon.
  • the plate can serve as a kind of support structure and be arranged on the antenna board in particular vertically or vertically.
  • the two largest surfaces of the plate each extend in a vertical and in a horizontal direction.
  • the plate has in the vertical direction at a lower end a lower portion and at an upper end an upper portion.
  • the plate is mechanically connected to the antenna board.
  • a first monopole in the form of a first arm extends on at least one of the largest surfaces of the plate substantially in the vertical direction.
  • the first monopole In the vertical direction in a lower region of the first monopole, the first monopole is connected to the antenna board via a feed point.
  • the first monopole thus arranged is designed for transmission and reception of electromagnetic waves in an upper telephone frequency range, in particular in a range from 1710 megahertz to 2170 megahertz.
  • Telephone applications include in particular GSM (Global System for Mobile Communications) and UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).
  • the first monopole has in a vertical direction in an upper regions coupled to the first monopole inductive extension. This extension is intended to transmit and receive electromagnetic waves in a lower Konfreguenz Scheme and in a lower LTE frequency range, in particular in a range from 792 megahertz to 960 megahertz.
  • LTE frequency range can be operated at low volume requirements.
  • the fin-shaped multi-band antenna module according to the invention may comprise an additional second monopole in the form of a second arm.
  • This second monopole extends on at least one of the two largest surfaces of the plate substantially in the vertical direction.
  • the second monopole is preferably connected to the antenna board via the same feed point as the first monopole.
  • the second monopole may be in the horizontal direction in particular offset from the first monopole and is preferably designed for transmitting and receiving electromagnetic waves in an upper LTE frequency range, in particular in a range of 2.5 GHz to 2.69 gigahertz.
  • Such an antenna module has the advantage that even the upper LTE frequencies can be operated while maintaining the strict volume limitation.
  • space can be saved and the same transceiver can be used for all telephone services, including services based on LTE.
  • the fin-shaped multi-band antenna module according to the invention has a dipole extending essentially in the vertical direction. This one is in the upper one Area of the plate arranged such that it is capacitively coupled to the first monopole and thus electromagnetically excitable via the first monopole.
  • the dipole is preferably designed for transmitting and receiving electromagnetic waves in the range of car-to-car frequencies, in particular in the range from 5.875 gigahertz to 5.925 gigahertz.
  • the additional dipole mounted on the plate makes it possible to meet the directional diagram requirements for
  • Electromagnetic excitation of the dipole through the first monopole eliminates the need for an additional plate and additional feed point, thereby ensuring ease of fabrication and significant cost savings.
  • By its arrangement in the upper part of the plate results in a favorable radiation behavior, which is particularly important for car-to-car applications, since the shading by the roof curvature at 5.9 GHz can be eliminated or significantly minimized and very good profit values in the front and be reached in the rear of the vehicle.
  • the dipole may be disposed on a first of the two largest surfaces of the plate and the second monopole on a second of the two largest surfaces of the plate. That is, in such an embodiment, the dipole and the second monopole are on different sides of the plate.
  • the dipole and the second monopole may be located on a first of the two largest faces of the plate or on a second of the two largest faces of the plate.
  • the dipole and the second monopole can thus also be arranged on the same side of the plate.
  • the antenna module according to the invention may comprise a stub. This is preferably arranged in a lower region of the first monopole to an impedance of a Antennenensembles consisting of the first and the second monopole and to adapt the dipole to an impedance of a transmitting and receiving unit used in the antenna module.
  • This impedance adaptation by means of a stump ensures that as little energy as possible is reflected at the feed point.
  • the first monopoly may have different configurations. For example, it can have a bend in the vertical direction in a middle region and / or a further extension in the upper region of the plate.
  • the plate can also have different shapes.
  • the upper portion of the plate may have a greater extent in the horizontal direction than the lower portion of the plate.
  • the plate in the vertical direction from bottom to top initially a flat parallelepiped, which bends approximately to the level of the kink of the first monopoly on one side to expand approximately in a central region in a funnel shape upward and then trapezoidal rejuvenate. This creates a kind of triangular extension of the plate in the horizontal direction in the upper part of the plate.
  • Such a specific embodiment of the plate offers the possibility of achieving a low-loss realization of the multi-band and multi-functional antenna.
  • the present invention comprises a vehicle with an antenna module according to the invention.
  • the antenna module is arranged on the vehicle in such a way that radiation of the dipole can spread over a roof of the vehicle (preferably as unhindered as possible).
  • the antenna module may be arranged on the vehicle such that the dipole and the second monopole are located in a direction of travel of the vehicle behind the first monopole.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a fin-shaped multiband antenna module according to the invention in a schematic illustration from one side
  • FIG. 1 shows the embodiment of Figure 1 from the opposite side
  • Figure 3 shows the plate of the embodiment shown in Figure 1 in a schematic representation
  • FIG. 4 shows a vehicle with an embodiment of the antenna module according to the invention.
  • the same or equivalent elements are provided with the same reference numeral.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a fin-shaped multi-band antenna module 1 according to the invention.
  • a fin-shaped housing 2 sketched in dashed lines, there are an antenna board 3 and a plate or support structure 4 arranged vertically on it.
  • the two largest surfaces 4a, 4b the plate 4 (that is, the sides of the plate) extend in a vertical and in a horizontal direction, which are outlined with arrows and provided with the reference numerals 5 and 6.
  • the plate 4 In the vertical direction 5, the plate 4 has at a lower end a lower portion 7 and at an upper end an upper portion 8.
  • the plate 4th is mechanically connected in its lower region 7 with the antenna board 3.
  • a first monopole 9 in the form of a first arm extends on both sides 4a, 4b of the plate 4 substantially in the vertical direction 5.
  • the two parts of the first monopole 9 which extend on one of the two sides 4a, 4b of the plate 4 are interconnected by contacts 10a to 10g.
  • the first monopole In a vertical direction in a central region, the first monopole has a bend 11, and in a lower region, the first monopole is connected to the antenna board 3 via a feed point 12.
  • the previously described part of the first monopole 9 is designed for transmission and reception of electromagnetic waves in an upper telephone frequency range from 1710 megahertz to 2170 megahertz.
  • This inductive extension 13 is presently designed as a spiral to achieve the required length while maintaining the strict volume requirements.
  • the inductive extension 13 enables transmission and reception of electromagnetic waves in a lower telephone frequency range and a lower LTE frequency range of 792 megahertz to 960 megahertz.
  • the embodiment shown in Figure 1 has an additional second monopole 17 in the form of a second arm.
  • the second monopole 17 extends on one side 4b of the plate 4 substantially in the vertical direction 5. In vertical
  • the second monopole 17 is connected to the antenna board 3 via the feeding point 12.
  • the second monopole 17 is arranged offset to the first monopole 9.
  • the illustrated second monopole 17 is designed for transmitting and receiving electromagnetic waves in an upper LTE frequency range from 2.5 gigahertz to 2.69 gigahertz.
  • Figure 2 shows the embodiment shown in Figure 1 schematically from the opposite side. Again, the fin-shaped housing 2, the antenna board 3 and the plate 4 are shown.
  • the vertical direction 5 and the horizontal direction 6 are indicated by arrows.
  • the plated-through holes 10a to 10g which connect the two parts of the first monopole 9 to each other are also shown in FIG.
  • the first monopole 9 has a stump 14 in the vertical direction in a lower region of the first monopole (stub). This serves to adapt the impedance of the antenna ensemble to an impedance of a transmitting and receiving unit 15 using the antenna module.
  • the first monopole 9 has a further extension 16, which is arranged on the side 4a of the plate 4 on which the second monopole 17 is not located.
  • This further extension 16 improves in particular the behavior of the first monopoly in this and that respect.
  • the illustrated embodiment additionally has a dipole 18 located on the side 4a of the plate 4 on which the second monopole 17 is not disposed. This dipole 18 extends substantially in the vertical direction 5 in the upper region 8 of the plate 4.
  • the dipole 18 is arranged so that it is capacitively coupled to the first monopole 9,16 and are thus excited electromagnetically via the first monopole 9,16 can.
  • the dipole 18 is designed to transmit and receive electromagnetic waves in the range of car-to-car frequencies from 5.875 gigahertz to 5.925 gigahertz. Due to the arrangement of the dipole 18 in the upper region of the plate of this can outshine the roof of a vehicle.
  • the second monopole 17 and the dipole 18 are on different sides 4a, 4b of the plate 4. This need not be so. Alternatively, an embodiment would be conceivable in which the dipole and the second monopole are located on the same side (4a or 4b) of the plate 4.
  • the plate 4 shown in Figure 1 has a specific geometry, which is illustrated in Figure 3 again in more detail. In the lower region 7, the plate 4 initially has a substantially cuboid shape 4m. In the vertical direction 5 is followed by a substantially parallelogram-shaped piece 4n, followed by a substantially guaderförmige piece 4o in the vertical direction 5 in the upper region 8 of the plate 4, wherein in the horizontal direction 6 to an upper half of
  • FIG. 4 illustrates a vehicle 19 with an embodiment 1 of a fin-shaped multi-band antenna module according to the invention.
  • the antenna module 1 is in this case arranged on the vehicle 19, which can spread radiation of the dipole 18 above the roof 20 of the vehicle 19.
  • the antenna module 1 is fastened to the vehicle 19 in such a way that the dipole 18 and the second monopole 17 are located behind the first monopole 9 in a direction of travel 21 of the vehicle.
  • the described invention can have a variety of advantages.
  • the required homogeneity or the desired shape of the directional diagram can be achieved in azimuth for all services and in particular for car-to-car applications.
  • the design of the antenna module prevents other antennas in the fin antenna from presenting additional obstacles at 6 gigahertz.
  • the Freguenzen for wireless LAN IEEE 802.11a can be covered. Due to the invention, the required bandwidths, the desired shape of the directional diagram and the required antenna gain can be achieved while maintaining the currently existing volume of the roof fins. In addition, not inconsiderable Costs are saved, not least because all services can be served via a single feed point.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein finnenförmiges Multiband- Antennenmodul (1), insbesondere für Fahrzeuge (19), mit einer Antennenplatine (3) und einer darauf angeordneten Platte (4). In einem unteren Bereich (7) ist die Platte (4) mit der Antennenplatine (3) mechanisch verbunden. Ein erster Monopol (9) erstreckt sich im Wesentlichen in einer vertikalen Richtung (5) auf der Platte (4) und ist in einem unteren Bereich über einen Speisungspunkt (12) mit der Antennenplatine verbunden. Der erste Monopol (9) ist in vertikaler Richtung (5) in einem oberen Bereich des ersten Monopols (9) induktiv verlängert (13), um ein Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen in einem unteren Telefonfrequenzbereich zu ermöglichen.

Description

Beschreibung
Finnenförmiges Multiband-Antennenmodul Die vorliegende Erfindung betrifft ein finnenförmiges Multiband-Antennenmodul sowie ein Fahrzeug, das mit einem solchen Antennenmodul ausgestattet ist.
Bei finnenförmigen Multiband-Antennenmodulen für Fahrzeuge ist man bestrebt, mit einem einzigen Antennenmodul möglichst viele Dienste anbieten zu können. Problematisch ist hierbei, dass die unterschiedlichen Funkanwendungen in unterschiedlichen Frequenzbereichen Daten übertragen. Bei Car-to-Car-Anwendungen liegen die entsprechenden Frequenzen zum Beispiel bei 5,875 Gigahertz bis 5, 925 Gigahertz, bei LTE (3GPP long term evolution, auch als 3,9 G bezeichnet - ein Mobilfunkstandard, der als UMTS-Nachfolger von dem third Generation Partnership Project (3GPP) spezifiziert wird) im Frequenzbereich zwischen 792 Megahertz und 862 Megahertz sowie zwischen 2,5 Gigahertz und 2,69 Gigahertz, bei Telefonantennen im Frequenzbereich von 824
Megahertz bis 960 Megahertz sowie zwischen 1, 71 Gigahertz und 2, 2 Gigahertz. Die Größe des finnenförmigen Multiband- Antennenmoduls darf dabei nicht oder kaum verändert werden. Dennoch müssen die erforderliche Bandbreite, die Form des Richtdiagramms sowie der Antennengewinn eingehalten werden.
Die DE102007055323 offenbart ein finnenförmiges Multiband- Antennenmodul für Fahrzeuge mit zwei voneinander getrennten Empfangsantennenmodulen und zwei voneinander getrennten Funkantennenmodulen. Das erste Empfangsantennenmodul besitzt einen dedizierten Einspeisepunkt und das zweite Empfangsmodul zwei weitere Einspeisepunkte, die voneinander isoliert sind. Auch die beiden Funkantennenmodule weisen jeweils einen eigenen Einspeisepunkt auf.
In der DE 102009051605 ist ein weiteres finnenförmiges Multiband- Antennenmodul beschrieben, das hochintegriert ist. Unter einer gemeinsamen finnenförmigen Außenabdeckung befinden sich nicht nur die Sende- und Empfangsantennenelemente, sondern auch elektronische Anpassungs- oder VerstärkerSchaltkreise mit Tranceiver, Tuner oder Empfänger.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein finnen- förmiges, raumsparendes Multiband-Antennenmodul bereitzustellen, das mehrere Funkanwendungen unterstützt.
Diese Aufgabe wird durch ein finnenförmiges Multiband-Antennenmodul nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben Ausführungsformen der Erfindung an.
Die Erfindung umfasst ein finnenförmiges Multiband-Antennenmodul, das insbesondere für Fahrzeuge geeignet ist, mit einer Antennenplatine und einer darauf angeordneten Platte. Dabei kann die Platte als eine Art Trägerstruktur dienen und auf der Antennenplatine insbesondere vertikal bzw. senkrecht angeordnet sein. Die zwei größten Flächen der Platte erstrecken sich jeweils in einer vertikalen und in einer horizontalen Richtung. Dabei besitzt die Platte in der vertikalen Richtung an einem unteren Ende einen unteren Bereich und an einem oberen Ende einen oberen Bereich. Im unteren Bereich der Platte ist die Platte mit der Antennenplatine mechanisch verbunden. Erfindungsgemäß erstreckt sich ein erster Monopol in Form eines ersten Armes auf mindestens einer der größten Flächen der Platte im Wesentlichen in der vertikalen Richtung. In vertikaler Richtung in einem unteren Bereich des ersten Monopols ist der erste Monopol über einen Speisungspunkt mit der Antennenplatine verbunden. Der so angeordnete erste Monopol ist für ein Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen in einem oberen Telefonfrequenz- bereich, insbesondere in einem Bereich von 1710 Megahertz bis 2170 Megahertz, ausgelegt. Unter Telefonanwendungen fallen insbesondere GSM (Global System for Mobile Communications) und UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) . Der erste Monopol besitzt in vertikaler Richtung in einem oberen Bereichen eine mit dem ersten Monopol gekoppelte induktive Verlängerung. Diese Verlängerung soll ein Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen in einem unteren Telefonfreguenzbereich und in einem unteren LTE- Frequenzbereich, insbesondere in einem Bereich von 792 Megahertz bis 960 Megahertz, ermöglichen.
Ein solches Multiband-Antennenmodul besitzt den Vorteil, dass sowohl der Telefonfrequenzbereich als auch der untere
LTE-Frequenzbereich bei geringen Volumenanforderungen bedient werden können .
Besondere Vorteile hinsichtlich des benötigten Volumens ergeben sich bei einer Ausführungsform, bei der die induktive Verlängerung des ersten Monopols eine Spirale umfasst.
Das erfindungsgemäße finnenförmige Multiband-Antennenmodul kann einen zusätzlichen zweiten Monopol in Form eines zweiten Armes umfassen. Dieser zweite Monopol erstreckt sich auf mindestens einer der zwei größten Flächen der Platte im Wesentlichen in der vertikalen Richtung. In vertikaler Richtung in einem unteren Bereich des zweiten Monopols ist der zweite Monopol vorzugsweise über denselben Speisungspunkt wie der erste Monopol mit der Antennenplatine verbunden. Der zweite Monopol kann in der horizontalen Richtung insbesondere versetzt zum ersten Monopol verlaufen und ist vorzugsweise für ein Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen in einem oberen LTE-Frequenzbereich, insbesondere in einem Bereich von 2,5 Gigahertz bis 2,69 Gigahertz, ausgelegt.
Ein derartiges Antennenmodul besitzt den Vorteil, dass auch die oberen LTE-Frequenzen bei Einhaltung der strikten Volumenbegrenzung bedient werden können. Darüber hinaus ergibt sich eine einfachere Herstellung, da derselbe Speisungspunkt für den zweiten Monopol verwendet wird wie für den ersten Monopol. Darüber hinaus kann Platz gespart werden und der gleiche Transceiver kann für alle Telefondienste einschließlich der Dienste, die auf LTE beruhen, eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform weist das erfindungsgemäße finnen- förmige Multiband-Antennenmodul einen im Wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufenden Dipol auf. Dieser ist im oberen Bereich der Platte derartig angeordnet, dass er mit dem ersten Monopol kapazitiv gekoppelt und somit über den ersten Monopol elektromagnetisch anregbar ist. Der Dipol ist dabei vorzugsweise für ein Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen im Bereich von Car-to-Car-Freguenzen, insbesondere im Bereich von 5,875 Gigahertz bis 5,925 Gigahertz, ausgelegt.
Durch den zusätzlichen, auf der Platte angeordneten Dipol wird es möglich, die Richtdiagrammanforderungen für
Car-to-Car-Anwendungen zu erfüllen, so dass
Car-to-Car-Anwendungen unterstützt werden können. Durch die elektromagnetische Anregung des Dipol über den ersten Monopol sind keine zusätzliche Platte und kein zusätzlicher Speisungspunkt nötig, wodurch eine einfache Herstellung gewähr- leistet bleibt und erhebliche Kosten eingespart werden können. Durch seine Anordnung im oberen Bereich der Platte ergibt sich ein vorteilhaftes Abstrahlungsverhalten, das insbesondere für Car-to-Car-Anwendungen wichtig ist, da die Abschattung durch die Dachkrümmung bei 5.9 GHz eliminiert bzw. deutlich minimiert werden kann und sehr gute Gewinnwerte im vorderen sowie im hinteren Bereich des Fahrzeugs erreicht werden.
Der Dipol kann auf einer ersten der zwei größten Flächen der Platte und der zweite Monopol auf einer zweiten der zwei größten Flächen der Platte angeordnet sein. Das heißt, dass sich bei einer solchen Ausführungsform der Dipol und der zweite Monopol auf unterschiedlichen Seiten der Platte befinden.
Alternativ können sich der Dipol und der zweite Monopol auf einer ersten der zwei größten Flächen der Platte oder auf einer zweiten der zwei größten Flächen der Platte befinden. Somit können der Dipol und der zweite Monopol also auch auf derselben Seite der Platte angeordnet sein. Das erfindungsgemäße Antennenmodul kann einen Stumpf (englisch: stub) umfassen. Dieser ist vorzugsweise in einem unteren Bereich des ersten Monopols angeordnet, um eine Impedanz eines Antennenensembles bestehend aus dem ersten und dem zweiten Monopol sowie dem Dipol an eine Impedanz einer im Antennenmodul verwendeten Sende- und Empfangseinheit anzupassen.
Durch diese Impedanzanpassung mittels eines Stumpfes wird erreicht, dass möglichst wenig Energie am Speisungspunkt reflektiert wird.
Der erste Monopol kann verschiedene Ausgestaltungen besitzen. Beispielsweise kann er in vertikaler Richtung in einem mittleren Bereich einen Knick und/oder im oberen Bereich der Platte eine weitere Verlängerung aufweisen.
Auch die Platte kann unterschiedliche Formen besitzen. Beispielsweise kann der obere Bereich der Platte in der horizontalen Richtung eine größere Ausdehnung besitzen als der untere Bereich der Platte. Bei einer Ausführungsform weist die Platte in vertikaler Richtung von unten nach oben betrachtet zunächst einen flachen Quader auf, der etwa in Höhe des Knickes des ersten Monopols zu einer Seite abknickt, um etwa in einem mittleren Bereich sich nach oben hin trichterförmig auszudehnen und anschließend trapezförmig zu verjüngen. Dabei entsteht im oberen Bereich der Platte eine Art dreieckige Verlängerung der Platte in horizontaler Richtung. Eine derartige spezifische Ausgestaltung der Platte bietet die Möglichkeit, eine verlustärmere Realisierung der Multiband- und multifunktionalen Antenne zu erreichen.
Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Antennenmodul.
Vorzugsweise ist das Antennenmodul derartig am Fahrzeug angeordnet, dass eine Strahlung des Dipols sich über einem Dach des Fahrzeugs (vorzugsweiße möglichst ungehindert ) ausbreiten kann .
Das Antennenmodul kann derartig am Fahrzeug angeordnet sein, dass sich der Dipol und der zweite Monopol in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs hinter dem ersten Monopol befinden. Durch diese Anordnung wird ein vorteilhaftes Abstrahlungs- verhalten erreicht. Insbesondere können sehr gute Gewinnwerte im vorderen sowie im hinteren Bereich des Fahrzeugs erreicht werden.
Weitere Details der Erfindung und zusätzliche Vorteile werden im Nachfolgenden mit Bezug auf die in den Figuren dargestellte Ausführungsform erläutert. Dabei zeigen die
Figur 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen fin- nenförmigen Multiband-Antennenmoduls in schematischer Darstellung von einer Seite,
Figur 2 die Ausführungsform aus Figur 1 von der entgegengesetzten Seite
Figur 3 die Platte der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform in einer schematischen Darstellung und
Figur 4 ein Fahrzeug mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antennenmoduls. In den Figuren sind dieselben oder wirkungsgleiche Elemente mit demselben Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen finnenförmigen Multi- band-Antennenmoduls 1. In einem gestrichelt skizzierten fin- nenförmigen Gehäuse 2 befinden sich eine Antennenplatine 3 und eine darauf senkrecht angeordnete Platte bzw. Trägerstruktur 4. Die zwei größten Flächen 4a, 4b der Platte 4 (das heißt, die Seiten der Platte) erstrecken sich in einer vertikalen und in einer horizontalen Richtung, die mit Pfeilen skizziert und mit den Bezugszeichen 5 und 6 versehen sind. In der vertikalen Richtung 5 besitzt die Platte 4 an einem unteren Ende einen unteren Bereich 7 und an einem oberen Ende einen oberen Bereich 8. Die Platte 4 ist in ihrem unteren Bereich 7 mit der Antennenplatine 3 mechanisch verbunden.
Ein erster Monopol 9 in Form eines ersten Armes erstreckt sich auf beiden Seiten 4a, 4b der Platte 4 im Wesentlich in der vertikalen Richtung 5. Die beiden Teile des ersten Monopols 9, die auf jeweils einer der beiden Seiten 4a, 4b der Platte 4 verlaufen, sind durch Kontaktierungen 10a bis 10g miteinander verbunden. In vertikaler Richtung in einem mittleren Bereich weist der erste Monopol einen Knick 11 auf und in einem unteren Bereich ist der erste Monopol über einen Speisungspunkt 12 mit der Antennenplatine 3 verbunden. Der bislang beschriebene Teil des ersten Monopols 9 ist für ein Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen in einem oberen Telefonfrequenz- bereich von 1710 Megahertz bis 2170 Megahertz ausgelegt.
In der vertikalen Richtung 5 in einem oberen Bereich des ersten Monopols 9 weist dieser zusätzlich eine induktive Verlängerung 13 des ersten Monopols auf. Diese induktive Verlängerung 13 ist vorliegend als Spirale ausgebildet, um die erforderliche Länge unter Einhaltung der strengen Volumenanforderungen zu erreichen. Durch die induktive Verlängerung 13 wird ein Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen in einem unteren Telefonfre- guenzbereich und einem unteren LTE-Freguenzbereich von 792 Megahertz bis 960 Megahertz ermöglicht.
Die in Figur 1 dargestellte Ausführungsform weist einen zusätzlichen zweiten Monopol 17 in Form eines zweiten Armes auf. Der zweite Monopol 17 erstreckt sich auf einer Seite 4b der Platte 4 im Wesentlich in der vertikalen Richtung 5. In vertikaler
Richtung in einem unteren Bereich des zweiten Monopols 17 ist der zweite Monopol über den Speisungspunkt 12 mit der Antennenplatine 3 verbunden. In horizontaler Richtung 6 ist der zweite Monopol 17 versetzt zum ersten Monopol 9 angeordnet. Der gezeigte zweite Monopol 17 ist dabei für ein Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen in einem oberen LTE-Freguenzbereich von 2,5 Gigahertz bis 2,69 Gigahertz ausgelegt. Figur 2 zeigt die in Figur 1 dargestellte Ausführungsform schematisch von der entgegengesetzten Seite. Wiederum sind das finnenförmige Gehäuse 2, die Antennenplatine 3 und die Platte 4 dargestellt. Die vertikale Richtung 5 und die horizontale Richtung 6 sind durch Pfeile verdeutlicht. Die Durchkontakt- ierungen 10a bis 10g, die die beiden Teile des ersten Monopols 9 miteinander verbinden, sind auch in der Figur 2 dargestellt. Wie der Figur 2 zu entnehmen ist, besitzt der erste Monopol 9 in vertikaler Richtung in einem unteren Bereich des ersten Monopols einen Stumpf 14 (englisch: stub) . Dieser dient dazu, die Impedanz des Antennenensembles an eine Impedanz einer das Antennenmodul verwendenden Sende- und Empfangseinheit 15 anzupassen.
Wie Figur 2 illustriert besitzt der erste Monopol 9 eine weitere Verlängerung 16, die auf der Seite 4a der Platte 4 angeordnet ist, auf der sich der zweite Monopol 17 nicht befindet. Diese weitere Verlängerung 16 verbessert insbesondere das Verhalten des ersten Monopols in dieser und jener Hinsicht. Darüber hinaus weist die dargestellte Ausführungsform zusätzlich einen Dipol 18 auf, der sich auf der Seite 4a der Platte 4 befindet, auf der der zweite Monopol 17 nicht angeordnet ist. Dieser Dipol 18 verläuft im Wesentlichen in vertikaler Richtung 5 im oberen Bereich 8 der Platte 4. Der Dipol 18 ist dabei so angeordnet, dass er mit dem ersten Monopol 9,16 kapazitiv gekoppelt ist und so über den ersten Monopol 9,16 elektromagnetisch angeregt werden kann. Der Dipol 18 ist für ein Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen im Bereich von Car-to-Car-Freguenzen von 5,875 Gigahertz bis 5,925 Gigahertz ausgelegt. Durch die Anordnung des Dipols 18 im oberen Bereich der Platte kann dieser das Dach eines Fahrzeuges überstrahlen.
In der gezeigten Ausführungsform befinden sich der zweite Monopol 17 und der Dipol 18 auf unterschiedlichen Seiten 4a, 4b der Platte 4. Dies muss nicht so sein. Alternativ wäre eine Ausführungsform denkbar, bei der sich der Dipol und der zweite Monopol auf derselben Seite (4a oder 4b) der Platte 4 befinden. Die in Figur 1 gezeigte Platte 4 besitzt eine spezifische Geometrie, die in Figur 3 noch einmal näher verdeutlicht wird. Im unteren Bereich 7 hat die Platte 4 zunächst im Wesentlichen eine Quaderform 4m. In der vertikalen Richtung 5 schließt sich daran ein im Wesentlichen parallelogrammförmiges Stück 4n an, auf das in vertikaler Richtung 5 im oberen Bereich 8 der Platte 4 ein im Wesentlichen guaderförmiges Stück 4o folgt, wobei sich in horizontaler Richtung 6 an eine obere Hälfte des
parallelogrammförmigen Stückes 4n und das im Wesentlichen guaderförmige Stück 4o im oberen Bereich 8 der Platte 4 ein viereckiges Plattenstück 4p anschließt.
Figur 4 illustriert ein Fahrzeug 19 mit einer Ausführungsform 1 eines erfindungsgemäßen finnenförmigen Multi- band-Antennenmoduls . Das Antennenmodul 1 ist dabei derartig am Fahrzeug 19 angeordnet, das eine Strahlung des Dipols 18 sich über dem Dach 20 des Fahrzeugs 19 ausbreiten kann. Bei dem in Figur 4 gezeigten Anordnungsbeispiel ist das Antennenmodul 1 derartig am Fahrzeug 19 befestigt, dass sich der Dipol 18 und der zweite Monopol 17 in einer Fahrtrichtung 21 des Fahrzeugs hinter dem ersten Monopol 9 befinden.
Die beschriebene Erfindung kann eine Vielzahl von Vorteilen aufweisen. Insbesondere kann die benötigte Homogenität be- ziehungsweise die gewünschte Form des Richtdiagramms im Azimuth für alle Dienste und insbesondere für Car-to-Car- Anwendungen erreicht werden. Eine Abschottung nach vorn bei
Car-to-Car-Anwendungen wegen der Dachkrümmung wird weitgehend vermieden. Durch den Aufbau des Antennenmoduls wird verhindert, dass andere Antennen in der Finnenantenne zusätzliche Hindernisse bei 6 Gigahertz darstellen. Mit dem beschriebenen erfindungsgemäßen Antennenmodul können auch die Freguenzen für Wireless LAN nach IEEE 802.11a abgedeckt werden. Aufgrund der Erfindung können unter Einhaltung des aktuell existierenden Volumens der Dachfinnen die erforderlichen Bandbreiten, die gewünschte Form des Richtdiagramms und der benötigten Antennengewinn erreicht werden. Zusätzlich können nicht unerhebliche Kosten eingespart werden, nicht zuletzt weil über einen einzigen Speisungspunkt alle Dienste bedient werden können.
Die mit Bezug auf die Figuren gemachten Ausführungen sind rein illustrativ und nicht beschränkend zu verstehen. An der anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsform können viele Änderungen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 Ausführungsform eines erfindungsgemäßen finnenförmigen Multiband-Antennenmoduls
2 finnenformiges Gehäuse
3 Antennenplatine
4 Platte
4a erste der zwei größten Flächen der Platte
4b zweite der zwei größten Flächen der Platte
4m im Wesentlichen guaderformiges Stück
4n im Wesentlichen parallelogrammformiges Stück
4o im Wesentlichen guaderformiges Stück
4p viereckiges Plattenstück
5 vertikale Richtung
6 horizontale Richtung
7 unterer Bereich der Platte
8 oberer Bereich der Platte
9 erster Monopol
10a - 10g Durchkontaktierungen
11 Knick des ersten Monopols
12 Speisungspunkt
13 induktive Verlängerung
14 Stumpf
15 Sende- und Empfangseinheit
16 weitere Verlängerung des ersten Monopols
17 zweiter Monopol
18 Dipol
19 Fahrzeug
20 Dach des Fahrzeugs
21 Fahrtrichtung des Fahrzeugs

Claims

Patentansprüche
1. Finnenförmiges Multiband-Antennenmodul (1), insbesondere für Fahrzeuge (19), mit
- einer Antennenplatine (3) und
- einer darauf angeordneten Platte (4), deren zwei größten Flächen (4a, 4b) sich jeweils in einer vertikalen und in einer horizontalen Richtung (5,6) erstrecken, wobei die Platte in der vertikalen Richtung (5) an einem unteren Ende einen unteren Bereich (7) und an einem oberen Ende einen oberen Bereich (8) aufweist, wobei die Platte in dem unteren Bereich (7) mit der Antennenplatine (3) mechanisch verbunden ist,
- einem ersten Monopol (9) in Form eines ersten Armes, wobei sich der erste Monopol (9) auf mindestens einer der zwei größten Flächen (4a, 4b) der Platte (4) im Wesentlichen in der vertikalen Richtung (5) erstreckt und in vertikaler Richtung (5) in einem unteren Bereich des ersten Monopols über einen Speisungspunkt (12) mit der Antennenplatine (3) verbunden ist, wobei der erste Monopol (9) für ein Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen in einem oberen Telefonfreguenzbereich, insbesondere in einem Bereich von 1710 MHz bis 2170 MHz, ausgelegt ist, und
- einer in vertikaler Richtung (5) in einem oberen Bereich des ersten Monopols (9) angeordneten induktiven Verlängerung (13) des ersten Monopols (9), um ein Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen in einem unteren Telefonfreguenzbereich und einem unteren LTE-Freguenzbereich, insbesondere in einem Bereich von 792 MHz bis 960 MHz, zu ermöglichen.
2. Antennenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Verlängerung des ersten Monopols eine Spirale (13) umfasst .
3. Antennenmodul nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen zweiten Monopol (17) in Form eines zweiten Armes, wobei sich der zweite Monopol (17) auf mindestens einer der zwei größten Flächen (4b) der Platte (4) im Wesentlichen in der vertikalen Richtung (5) erstreckt und in vertikaler Richtung (5) in einem unteren Bereich des zweiten Monopols (17) über den Speisungspunkt (12) mit der Antennenplatine (3) verbunden ist, wobei der zweite Monopol (17) in der horizontalen Richtung (6) versetzt zum ersten Monopol (9) verläuft und insbesondere für ein Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen in einem oberen LTE-Freguenzbereich, insbesondere in einem Bereich von 2,5 GHz bis 2,69 GHz, ausgelegt ist.
4. Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen im Wesentlichen in vertikaler Richtung (5) verlaufenden Dipol (18), der im oberen Bereich (8) der Platte derartig angeordnet ist, dass er mit dem ersten Monopol (9) kapazitiv gekoppelt und über den ersten Monopol (9) elektromagnetisch anregbar ist, wobei der Dipol insbesondere für ein Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen im Bereich von Car-to-Car-Freguenzen, insbesondere in einem Bereich von 5,875 GHz bis 5,925 GHz, ausgelegt ist.
5. Antennenmodul nach Anspruch 4, rückbezogen auf Anspruch 3, wobei der Dipol (18) auf einer ersten (4a) der zwei größten Flächen der Platte (4) und der zweite Monopol (17) auf einer zweiten (4b) der zwei größten Flächen der Platte (4) angeordnet sind .
6. Antennenmodul nach Anspruch 4, rückbezogen auf Anspruch 3, wobei der Dipol (18) und der zweite Monopol (17) auf einer ersten der zwei größten Flächen der Platte (4) angeordnet sind oder wobei der Dipol (18) und der zweite Monopol (17) auf einer zweiten der zwei größten Flächen der Platte (4) angeordnet sind.
7. Antennenmodul nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch einen Stumpf (14), der in vertikaler Richtung (5) in einem unteren Bereich des ersten Monopols (9) angeordnet ist, um eine Impedanz eines Antennenensembles bestehend aus dem ersten und zweiten Monopol (9,17) sowie dem Dipol (18) an eine Impedanz einer das Antennenmodul verwendenden Sende- und Empfangseinheit (15) anzupassen .
8. Antennenmodul (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Monopol (9) in vertikaler Richtung (5) in einem mittleren Bereich einen Knick (11) aufweist .
9. Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine weitere Verlängerung (16) des ersten Monopols (9), die im oberen Bereich (8) der Platte (4) angeordnet ist.
10. Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der horizontalen Richtung (6) der obere Bereich (8) der Platte (4) eine größere Ausdehnung besitzt als der untere Bereich (7) der Platte.
11. Fahrzeug (19) mit einem Antennenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei das Antennenmodul (1) derartig am Fahrzeug (19) angeordnet ist, dass sich der Dipol (18) und der zweite Monopol (17) in einer Fahrtrichtung (21) des Fahrzeug hinter dem ersten Monopol (9) befinden.
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