EP2850691A1

EP2850691A1 - Antennenmodul mit sende- und empfangsantennenelement

Info

Publication number: EP2850691A1
Application number: EP13722459.8A
Authority: EP
Inventors: Guy-Aymar Chakam; Gerald Schillmeier; Frank Mierke; Gerhard Vogt
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE; Continental Automotive GmbH
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: DE102012208303A1; KR102035370B1; US9966659B2; EP2850691B1; WO2013171240A1; KR20150022795A; JP2015516786A; US20150123854A1; DE102012208303B4; JP6009062B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antennenmodul (1, 2), das einteilig ist und mindestens ein außenseitiges Empfangs- und/oder Sendeantennenelement (4, 5, 6, 7) unter einer Außenabdeckung (3) aufweist. Ferner umfasst das einteilige Antennenmodul eine Antennenbox (8), die keine oder wenige innenseitige interne Antennen aufweist und die elektronischen Schaltungen einschließt, welche mit den Antennenelementen (4 bis 7) zusammenwirken. Die Außenabdeckung (3) ist auf der Antennenbox (8) lösbar fixiert. Die Außenabdeckung (3) ist durch eine Öffnung (9) in einem Fahrzeugdach (10) aus dem Fahrzeugdach (10) herausragend anbringbar. Die Antennenbox (8) ist allseitig geschlossen und unterhalb des Fahrzeugdaches (10) mit einer metallischen Oberseite (11) anbringbar. Die metallische geschlossene Oberseite (11) der Antennenbox (8) weist zu den außenseitigen Antennenelementen (4 bis 7) Durchführungen (12 bis 15) auf. Über die Durchführungen (12 bis 15) sind die außenseitigen Antennenelemente (4 bis 7) in der Außenabdeckung (3) mit den Schaltungen innerhalb der allseitig geschlossenen Antennenbox (8) elektrisch gekoppelt. Dadurch erhält man ein kompaktes Einbauteil, das eine vollständige Abschirmung zwischen einem Antennenteil und einem Transceiverteil bereitstellt.

Description

Beschreibung

Antennenmodul mit Sende- und Empfangsantennenelement

Die Erfindung betrifft ein einteiliges Antennenmodul mit mindestens einem Sende- und mindestens einem Empfangsantennenelement. Das Antennenmodul weist eine Außenabdeckung für außenseitige Antennenelemente auf. Eine Antennenbox umfasst elektronische Schaltungen, die mit den Antennenelementen zusammenwirken. Die Außenabdeckung ist auf der Antennenbox lösbar fixiert. Die Außenabdeckung ist durch eine Öffnung in einem Fahrzeugdach aus dem Fahrzeugdach herausragend anbringbar.

Aus der Druckschrift EP 1 903 632 Bl ist ein Antennenmodul, insbesondere als zentrales Sende- und/oder Empfangsmodul für ein Fahrzeug mit mehreren Antennen und mehreren Sende- und/oder Empfangseinrichtungen bekannt. Dazu sind die Sende- und/oder Empfangseinrichtungen in Form einer zentralen Transceiverbox in das Antennenmodul integriert. Außerdem weist das Antennenmodul einen oberen und einen unteren Teil mit jeweils mehreren Antennen auf, welche durch einen Bereich der Karosserie eines Fahrzeugs getrennt sind. Dabei ist die Platine für den oberen Bereich von der Platine für den unteren Bereich mit Hilfe von Konnektoren oder Abstandshalter abgesetzt.

In einer bevorzugten Ausführungsform des bekannten Antennenmoduls ist die Transceiverbox auf eine Unterseite des Karosserieteils geschraubt, wobei das Karosserieteil nach außen eine großflächige Öffnung aufweist, in welcher der obere Teil des Antennenmoduls mit den sendenden und empfangenden Antennen für bestimmte Dienste angeordnet ist. Diese Ausführungsform eines Antennenmoduls weist nachfolgende Nachteile auf, dass : 1. zwei Platinen verwendet werden, was die Notwendigkeit von Hochfreguenztauglichen Verbindungskonnektoren für zwei Platinen hervorruft,

2. eine Abstrahlung der externen Antennen in den Fahrgastraum möglich ist,

3. große Platinenflächen (oben wie unten) notwendig sind, da Platz für die HF-Verbindungskonnektoren inkl. Sperrflächen gebraucht wird,

4. sehr hohe Kosten anfallen, da zwei Platinen,

Verbindungskonnektoren und notwendigen Montageschritte gebraucht werden,

5. jegliche Möglichkeit fehlt, eine Dachkrümmung zu

kompensieren .

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und ein Antennenmodul für ein Fahrzeug zu schaffen, das als Einbauten im Dachbereich eines Fahrzeugs kostengünstig und kompakt montierbar ist und eine vollständige Abschirmung zwischen einem oberen äußeren Antennenteil und einem auf einer Innenseite eines Fahrzeugdaches fixierten Transceiverteils bereitstellt .

Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist ein Antennenmodul, das einteilig ist, mindestens ein außenseitiges Empfangs- und/ oder Sendeantennenelement unter einer Außenabdeckung auf . Ferner umfasst das einteilige Antennenmodul eine Antennenbox, die keine oder wenige innenseitige interne Antennen aufweist und die elektronische Schaltungen einschließt, welche mit den Antennenelementen zusammenwirken. Die Außenabdeckung ist auf der Antennenbox lösbar fixiert. Die Außenabdeckung ist durch eine Öffnung in einem Fahrzeugdach aus dem Fahrzeugdach herausragend anbringbar. Die Antennenbox ist allseitig geschlossen und unterhalb des Fahrzeugdaches mit einer metallischen Oberseite anbringbar. Die metallische geschlossene Oberseite der Anten- nenbox weist zu den außenseitigen Antennenelementen Durchführungen auf. Über die Durchführungen sind die außenseitigen Antennenelemente in der Außenabdeckung mit den Schaltungen innerhalb der allseitig geschlossenen Antennenbox elektrisch gekoppelt .

Dieses Antennenmodul hat den Vorteil, dass das Antennenmodul einteilig für den Einbau in ein Fahrzeug zur Verfügung steht. Darüber hinaus hat das einteilige Antennenmodul den Vorteil, dass die großflächige Öffnung im Antennendach, welche der Außenab- deckung angepasst ist, um mit einfachen Mitteln und kompakt die Antennenelemente durch die Öffnung in dem Fahrzeugdach nach außen herausragen zu lassen, durch die geschlossene und elektrisch leitende metallische Oberseite der Antennenbox in Verbindung mit dem Fahrzeugdach eine Masseabschirmung bildet, die eine klare Trennung zwischen einem Außenbereich des Antennenmoduls mit den Antennenstrahlern und einer inneren geschlossenen Antennenbox bereitstellt .

Durch die Abschirmung aus Außendach und metallischer Oberseite der allseits geschlossenen Antennenbox wird eine elektromagnetische Entkopplung der Antennenelemente und der in der geschlossenen Antennenbox angeordneten Antennen und Schaltkreise sicherstellt. Damit wird eine störungsfreie Masseanbindung des Antennenmoduls an das Fahrzeug für die Elektronik und für die Antennen erreicht. Um eine dachkonforme Anbringung bzw. Anpassung der Antennenbox an das Dach werden zusätzlich Koppelelemente auf der metallischen Oberseite der Antennenbox eingesetzt. Diese bestehen aus kompressierbarem metallisiertem Schaummaterial, um die Dachkrümmung zu kompensieren. Trotz der elektromagnetischen Entkopplung zwischen den externen Antennenelementen und der allseitig geschlossenen Antennenbox mit internen Antennen und diversen Schaltkreisen stellt das Antennenmodul ein einteiliges, einfach zu montierendes Antennenmodul dar, auch wenn ein Bereich des Antennenmoduls aus der Karosserie und dem Fahrzeugdach herausragt und ein anderer Bereich unterhalb des Fahrzeugdaches unter Kontaktierung desselben montiert ist. Dieses wird durch die allseits geschlossene Antennenbox mit einer metallisch leitenden Oberseite erreicht, auf der sich eine Überhöhung mit der unteren Querschnittstorm der Außenabdeckung befindet, worin die externen Antennen für die Dienste mit fahrzeugexternen Verbindungen wie z.B. Satellitendiensten, Telefondiensten usw. angeordnet sind.

Die Antennenbox kann vollständig oder teilweise aus Kunststoff oder Metall sein. Dies hängt von den Diensten, die in dem Antennenmodul integriert sind, ab. Während beispielsweise die 0- berseite der Box aus Metall ist, können die vier seitlichen Berandungen der Box sowie die untere Seite der Box aus Kunststoff sein. Dies ist z.B. der Fall, wenn Dienste wie z.B. ein passives Start- und Entry-System (PASE-System) mit einer fahrzeuginternen Verbindung benötigt werden.

Für den Fall, dass die Antennenbox vollständig aus Metall ist, um eine sichere Abschirmung einer Antennenplatine mit Transcei- vern, Tunern oder anderen elektronischen Schaltkreisen zu gewährleisten, ist es auch möglich, dass auf den vier seitlichen Berandungen der Box sowie auf der Unterseite der Box Antennen für fahrzeuginterne Verbindungen integriert oder montiert sind. Durch die vorgesehene metallische Oberseite der allseitig geschlossenen Antennenbox sind die aus dem Fahrzeugdach herausragenden Antennenelemente unter der Außenabdeckung elektromagnetisch von der Antennenbox getrennt. Für den Fall, dass die Antennenbox vollständig aus Kunststoff ist, gibt es entweder keine externen Antennenelemente oder die erforderliche elektromagnetische Trennung wird sowohl auf der Hauptplatine als auch der Oberseite der Antennenbox realisiert, indem kompres sierbare Kopplungselemente aus metallisiertem Schaummaterial oder Kunststoff auf der Hauptplatine und auf der Oberseite der Antennenbox entlang der Dachaussparung angebracht werden .

Die außenseitigen Antennenelemente für fahrzeugexterne Dienste, die innerhalb der Außenabdeckung angeordnet sind, stehen mit einer Antennenhauptplatine innerhalb der allseits geschlossenen Antennenbox in Verbindung, indem die Fußpunkte bzw. die Einspeisepunkte der Antennenelemente für fahrzeugexterne Dienste durch die metallische Oberseite der Antennenbox hindurch bis zur Antennenplatine durchgeschleift werden und auf der Antennenplatine aufgelötet sind. Dabei können manche Antennen, wie die Patch-Antenne für die Satellitenkommunikation auf der metallischen Oberseite der allseitig geschlossenen Antennenbox aufliegen .

Die Antenneneinspeisepunkte werden über Durchkontakte durch die metallische Oberseite der Antennenbox geführt und bilden dabei und auch innerhalb der Box eine koaxiale Leitung. Derartige Durchführungen können z.B. durch minimale Aussparungen in der Oberseite aus Metall, die mit Kunststoff aufgefüllt sind, erreicht werden.

Gleichzeitig bildet die metallische Oberseite der allseits geschlossenen Antennenbox ein tragendes Element, das sämtliche auftretenden mechanischen Kräfte aufnehmen kann. Dazu kann die Oberseite der allseits geschlossenen Antennenbox ein Druckgussteil sein oder aus einem gestanzten Blech bestehen. Ferner können Schirmkammern integriert werden, die für den Schutz der elek- tromagnetischen Schaltung zusätzlich genutzt werden und mithilfe von Pins auf die Antennenplatine innerhalb der geschlossenen Antennenbox gelötet sind. Derartige Schirmkammern können somit einen Teilbereich der jeweiligen Schaltung auf der Antennenplatine abschirmen, insbesondere, wenn der untere Bereich, der zum Fahrzeuginneren hin gerichtet ist, aus Kunststoff gefertigt ist. Somit kann die Antennenbox mit dem Chassis von heutigen Antennenlösungen, welche auf dem Dach montiert sind, verglichen werden, jedoch ist dieses Chassis in einer Ausführungsform der Erfindung unter dem Dach und die Antennenplatine ist auf der fahrzeuginternen Seite des Chassis montiert.

Vorzugsweise wird für das Antennenmodul nur eine einzige Antennenplatine vorgesehen, worauf sich die notwendigen Empfänger, Transceiver und Anpassungsschaltungen befinden und die Antenneneinspeisepunkte gelötet sind. Die aktiven Antennenelemente, die durch die Öffnung im Fahrzeugdach hindurchragen, können als PCB-Antennen (printed circuit board) beispielsweise aus einer FR4-Platine ausgebildet und relativ zur Antennenplatine in der allseits geschlossenen Antennenbox vertikal stehend angeordnet sein .

Ein Arrangement von mehreren Antennenelementen hängt von der zu erzielenden Wirkung in Bezug auf Gewinn, Form der Abstrahlungs- diagramme, Entkopplung sowie in Korrelation zu den VSWR ( Standing wave ratio) -Werten ab. Vorzugsweise ist die Antennenplatine innerhalb der allseits geschlossenen Antennenbox an der Innenseite der metallischen Oberseite der Box mit oder ohne Abstandshaltern befestigt, um zu gewährleisten, dass die Antenneneinspeisepunkte so kurz wie möglich in Bezug auf die außenseitigen Antennenelemente sind. Außerdem ist es vorgesehen, dass nicht nur eine Antennenplatine in der Antennenbox angeordnet ist, sondern dass durchaus mehrere Platinen innerhalb der Antennenbox beispielsweise über Stecker (z.B. Flachbandkabel mit entsprechenden Steckern) mit der Antennenplatine verbunden sind.

Die Außenabdeckung bildet eine Art Schutzhaube für die darin befindlichen Antennenelemente. Diese Außenabdeckung kann ein separates Teil sein, das auf die Oberseite der Antennenbox geklipst wird. Zur Montage des Antennenmoduls wird das Antennenmodul von der Innenseite des Fahrzeugs aus derart am Fahrzeugdach montiert, dass die Antennenelemente durch die Öffnung in dem Dach hindurchragen und damit außerhalb des Fahrzeugs ihre Wirkung erzielen, soweit sie für fahrzeugexterne Verbindungen vorgesehen sind. Der mit der Außenabdeckung sichtbare externe Teil, der aus dem Fahrzeugdach herausragt, ähnelt in seiner Form den heute üblichen Finnen. Die innerhalb des Fahrzeugs befind- liehe Antennenbox kann dagegen rechteckig, rund oder eine beliebig andere Form aufweisen. Dabei ist die Antennenbox nur zwischen dem Fahrzeugdach und einer Dachverkleidung positioniert . Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass das Antennenmodul im

Bereich der Außenabdeckung Verrastungsstellen aufweist, die eine Montage und Fixierung in der Öffnung vereinfachen, indem das Antennenmodul durch die Öffnung hindurch geschoben wird und an dem Fahrzeugdach verrastet wird. Bevor jedoch mit dem Antennen- modul innerhalb des Fahrzeugs Anschlusssteckbuchsen für die unterschiedlichen digitalen und analogen Dienste verbunden werden, kann zusätzlich die allseits geschlossene Antennenbox an das Fahrzeugdach von innen verschraubt werden, um u.a. die auftretenden mechanischen Kräfte, die auf die Anschlusssteck- buchsen einwirken, abzufangen und auf die Fahrzeugkarosserie zu übertragen. Darüber hinaus kann auf der Oberseite der Antennenbox ein waagerechter Schlitz oder eine waagerechte Nut vorgesehen sein, um durch eine translatorische Bewegung in Fahrrichtung oder in Gegenfahrtrichtung das Antennenmodul an dem Fahrzeugdach zu fixieren .

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorge- sehen, dass das Antennenmodul ausschließlich eine einzige externe Antenne für die Dienste RKE (remote keyless entry), PÄSE (passive Start entry) und TPMS (tire pressure monitoring System) aufweist. Weiterhin können aber auch ausschließlich interne Antennen für die oben erwähnten Dienste vorgesehen werden sowie eine Kombination von internen und externen Antennen bereitgestellt werden, die derart realisiert sind, dass der externe Teil der Antenne im Bereich der Außenabdeckung, also unter einer Schutzhaube, wie der Außenabdeckung, ist und der interne Teil der Antenne in der Antennenbox vorgesehen ist, was jedoch nur sinnvoll ist, wenn ein unterer Teil der allseitig geschlossenen Antennenbox aus Kunststoff besteht.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist dazu die Antennenbox selbst ein Oberteil und ein Unterteil auf, wobei das Oberteil die metallische Oberseite und Randseiten beinhaltet und sich mit Randseiten des Unterteils teilweise überlappt, wobei das Unterteil mit seinen Randseiten aus Kunststoff aufgebaut sein kann. Die Verbindung zwischen Unterteil und Oberteil kann an den Randseiten über Schnapphaken und Schnapplaschen mechanisch lösbar vorgesehen werden. Andererseits ist es auch möglich, mithilfe derartiger Schnapphaken und Schnapplaschen die Außenabdeckung mit der Oberseite der Antennenbox zu verbinden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorge- sehen, dass die mindestens eine Antennenplatine elektronische gedruckte Schaltkreise auf ihrer Oberseite aufweist, wobei die Antennenplatine über die oben erwähnten Abstandshalter an dem Oberteil der Antennenbox fixiert ist, und wobei die gedruckten Schaltkreise der Platinenoberseite über Durchkontakte durch die Antennenplatine mit den Verstärkerelementen, den Transceivern, den Tunern oder Empfängern auf der zum Fahrzeuginnenraum hin ausgerichteten Unterseite der Antennenplatine elektrisch in Verbindung stehen.

Auf den Außenrändern der allseits geschlossenen Antennenbox können Steckverbinder angeordnet sein für CAN-BUS-Zuleitungen ( controlled area network ) , LIN-Verbindungen (local interconnect network), MOST-Anschlüsse (media oriented System transport), USB-Schnittstellen (universal serial bus) oder Ethernet-Zu- gänge, die aus diesen Randseiten des Unterteils der Antennenbox herausragen und in den Fahrzeuginnenraum zwischen Fahrzeugdach und Dachverkleidung hineinragen und über die wenigstens ein Großteil der Kommunikation mit Endgeräten in dem Fahrzeug erfolgt.

Außerdem weist das Antennenmodul in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mindestens vier in einem Fahrzeug anfallende Funkdienste aus einer Gruppe auf, bestehend aus Telefon, AM/FM, (amplitude modulation system/freguency modulation System), DAB (digital audio broadcasting) , SDARS (satellite digital audio radio System), GPS, (global positioning System), WLAN (wireless area network), LTE (long term evolution ), WIMAX (worldwide interoperability for microwave access), DRM, (digital radio mondiale), UMTS, (universal mobile telecommunication System), Bluetooth, (digital wireless data exchange ) , RKE (remote keyless entry) , RSS (remote starting System) , PÄSE (passive Start entry) , VHS (vehicle heating System), C2C (car to car communication System), ACC (automatic cruise control), TPMS (tire pressure monitoring System) , die durch das Antennenmodul zentral abgedeckt werden können.

Ferner ist es vorgesehen, dass eine Telefon- und RKE-Antenne (remote keyless entry) eine in die finnenförmige Außenabdeckung hineinragende Platine aufweist, die senkrecht auf der Antennenbox steht und in ihrem Fußbereich eine Aussparung aufweist, in der beispielsweise eine GPS-Antenne als Patch-Antenne angeordnet sein kann. Dabei kann die GPS-Patchantenne auf einer außenseitigen Schirmkammer auf dem Oberteil der Antennenbox angeordnet sein, die selbst einen Verstärker- und/oder einen Antennenanpassungsschaltkreis innerhalb der Schirmkammer umschließt.

Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass eine SDARS-Antenne als Patchantenne beabstandet von der GPS-Patchantenne auf einer außenseitigen Schirmkammern auf dem Oberteil der Antennenbox angeordnet ist, wobei auch diese Schirmkammer einen Verstärker und/oder einen Antennenanpassungsschaltkreis für die SDARS- Antenne umschließt.

Um einen sicheren Öffnungsumlaufenden Kontakt mit einem elektrisch leitenden Fahrzeugdach herzustellen, können auf der 0- berseite der Antennenbox in Längsrichtung beidseitig von der Öffnung in dem Fahrzeugdach oder um die Öffnung im Fahrzeugdach herum Koppelelemente aus metallischem Schaummaterial oder elektrisch leitendem Kunststoffschäum vorgesehen werden. Mit derartigen Koppelelementen kann die Oberseite der Antennenbox an Krümmungen der Innenseite eines Fahrzeugdaches angepasst werden.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert .

Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Antennenmoduls gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2 zeigt eine Prinzipskizze eines Antennenmoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; Figur 3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines der Antennenmodule gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen der Erfindung; Figur 4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des

Antennenmoduls gemäß Figur 3 nach Einbau in ein Kraftfahrzeug .

Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Antennenmoduls 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Antennenmodul 1 ist für ein Kraftfahrzeug 50 bestimmt und ist an einem Fahrzeugdach 10 angeordnet. Aus dem Fahrzeugdach 10 ragt aus einer Öffnung 9 in dem Fahrzeugdach 10 eine finnenförmige Außenabdeckung 3 heraus. Diese Außenabdeckung 3 ist gleichzeitig eine Schutzhülle für die unter der Schutzhülle angeordneten Antennenelemente 4, 5, 6 und 7. Über Durchführungen 12, 13, 14 und 15 stehen Einspeisepunkte 25, 26, 27 und 28 der Antennenelemente 4, 5, 6 und 7 elektrisch mit einer Antennenplatine 16 in Verbindung. Die Antennenplatine 16 ist in einer allseitig geschlossenen Antennenbox 8 untergebracht, wobei die Antennenbox 8 mit einer Innenseite 47 des Fahrzeugdaches 10 elektrisch leitend verbunden ist .

Dazu weist die Antennenbox 8 ein elektrisch leitendes Oberteil 17 auf, das mit der Innenseite 47 des Fahrzeugdaches 10 elektrisch in Verbindung steht . Dieses elektrisch leitende Oberteil 17 weist Randseiten 19 und 20 auf, die mit Schnapphaken 23 ausgestattet sind, welche mit Schnapplaschen 24 auf Randseiten 21 und 22 eines KunststoffUnterteils 18 der allseitig geschlossenen Antennenbox 8 in Eingriff stehen. Dazu überlappen sich die Randseiten 19 und 20 des metallischen Oberteils 17 mit den Randseiten 21 und 22 des KunststoffUnterteils 18. Das Oberteil 17 weist eine metallische Oberseite 11, die in elektrischem Kontakt mit dem elektrisch leitenden Fahrzeugdach 10 auf dessen Innenseite 47 elektrisch verbunden ist, so dass eine elektromagnetische Entkopplung zwischen den über das Dach 10 hinausragenden Antennenelementen 4, 5, 6 und 7 und der Fahrzeuginnenraum sichergestellt ist.

Während die Oberseite 34 der Antennenplatine 16 die Einspeisepunkte 25, 26, 27 und 28 für die Antennenelemente 4, 5, 6 und 7 sowie Anpassungsschaltkreise in Form von gedruckten Schaltungen aufweist, sind auf der Unterseite 29, die zu einem Fahrzeuginnenraum 30 hin ausgerichtet ist, mehrere Abschirmbleche 33 angeordnet, die Transceiver, Empfänger und/oder Tuner umhüllen. Die Abschirmbleche 33 schützen die Transceiver, Empfänger und/ oder Tuner vor elektromagnetischer Strahlung, die von internen Antennen 31 und 32 auf der Unterseite 29 der Antennenplatine 16 ausgehen können, und vor elektromagnetischer Kopplung induktiver oder kapazitiver Kopplung der unterschiedlichen elektronischen Schaltungen untereinander.

Die Transceiver, Empfänger oder Tuner unter den Abschirmblechen 33 sind über Durchkontakte durch die Antennenplatine 16 mit der Oberseite 34 der Schaltungsplatine 16 und damit mit Anpassungsschaltkreisen und mit den Einspeisepunkten 25, 26, 27 und 28 der Antennenelemente 4, 5, 6 und 7 verbunden. Zwischen der metallischen und elektrisch leitenden Oberseite 11 der Antennenbox 8 und der Oberseite 34 der Antennenplatine 16 sind Abstandshalter 35 angeordnet, die dafür sorgen, dass die auf der Oberseite 34 der Antennenplatine 16 angeordneten Anpassungsschaltkreise nicht durch die metallische Oberseite der Antennenbox 8 kurzgeschlossen oder beschädigt werden. Die Abstandshalter sind so klein wie möglich dimensioniert, um eine koaxiale Kopplungslänge über die Durchführungen 12, 13, 14 und 15 zwischen den Antennenelementen 4, 5, 6 und 7 und den Einspeisepunkten 25, 26, 27 und 28 der Antennenplatine 16 so gering wie möglich zu halten und Übertragungsverluste an den Durchführungen 12, 13, 14 und 15 zu minimieren . Um drahtlose fahrzeuginterne Verbindungen zuzulassen, wie Bluetooth, sind die Antennenelemente 31 und 32 in den Randbereichen der Antennenplatine 16 auf der Unterseite 29 der Antennenplatine 16 vorgesehen. Außerdem ist deshalb das Unterteil 18 bei dieser Ausführungsform der Erfindung, das mit Schnapplaschen 24 an den randseitigen Schnapphaken 23 des Oberteils 17 fixiert ist, aus Kunststoff hergestellt.

Figur 2 zeigt eine Prinzipskizze eines Antennenmoduls 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in Figur 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.

Der Unterschied der zweiten Ausführungsform der Erfindung gegenüber der in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass nicht nur auf der Unterseite 29 der Antennenplatine 16 Abschirmbleche 33 vorgesehen sind, sondern zusätzlich auf der Oberseite 34 Schirmkammern 43 und 44 angeordnet sind, die Schaltungen aufweisen, welche mit den Einspeisepunkten 25, 26, 27 oder 28 der Antennenelemente 4, 5, 6 oder 7 zusammenwirken.

Figur 3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines der Antennenmodule 1 gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen der Erfindung, wobei das Antennenmodul 1 einteilig aus drei Bereichen zusammengesteckt ist . Ein oberer Bereich weist die bereits erwähnte Außenabdeckung 3 auf, mit der das in Figur 3 gezeigte Antennenmodul 1 über ein Fahrzeugdach hinausragen kann. Diese Abdeckung 3 ist über Schnapphaken 23 mit der metallischen Oberseite 11 eines Oberteils 17 einer allseitig geschlossenen Antennenbox 8 verbunden, wobei die Antennenbox 8 zwischen einem Fahrzeugdach und einer Fahrzeugdachabdeckung im Innenraum 30 des Fahrzeugs vollständig angeordnet ist. Neben den Schnapphaken 23 der Außenabdeckung 3, die mit der metallischen Oberseite 11 des Oberteils 17 in Eingriff stehen, ist außerdem ein Fixierelement 48 vorgesehen, mit dem das Antennenmodul 1 in einer Öffnung eines Fahrzeugdaches lösbar fixiert werden kann. Zusätzlich weist die metallisch leitende Oberseite 11 des Oberteils 17 der Antennenbox 8 beidseitig von der Außenabdeckung 3 Koppelelemente 45 und 46 auf, mit denen eine elektrische Verbindung mit einer Unterseite eines Fahrzeugdaches ermöglicht wird, wobei diese Koppelelemente 45 und 46 aus elektrisch leitendem Schaummaterial hergestellt sein können, um Krümmungen des Fahrzeugdaches gegenüber der Oberseite der Antennenbox 8 auszugleichen und einen guten elektrischen Kontakt zwischen der metallischen Oberseite 11 der Antennenbox 8 und einer Unterseite eines Fahrzeugdaches herzustellen. Aus den Randbereichen der Antennenbox 8 ragen Steckverbinder 36 bis 42 heraus, an die Koaxialleitungen angeschlossen werden können, die zwischen Dachverkleidung und Fahrzeugdach über die Steckverbinder 36 bis 42 an die allseitig geschlossene Antennenbox 8 angeschlossen und elektrische Verbindungen zu den unterschiedlichen Empfangs-, Anzeige- oder Steuergeräten in dem Fahrzeug bereitstellen werden können. Dabei ist insbesondere der Steckverbinder 40 für digitale Schnittstellen vorgesehen.

Figur 4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Antennenmoduls 1 gemäß Figur 3 nach Einbau in ein Kraftfahrzeug 50. Dazu ist in dem Fahrzeugdach 10 eine Öffnung 9 vorgesehen, durch welche die Außenabdeckung 3 des Antennenmoduls 1 hindurchragt, so dass die unter der aus einem Kunststoffmaterial bestehenden Außenabdeckung 3 angeordneten Antennenelemente über dem Fahrzeugdach 10 positioniert sind. Während ein Teil der Antennenelemente vertikal in Bezug auf das Fahrzeugdach 10 ausgerichtet ist, so dass sich eine finnenförmige Außenabdeckung 3 ergibt, können in einem dazu horizontal angeordneten Bereich 49 der Außenabdeckung 3 flache, nahezu guadratische Antennenelemente, wie beispielsweise Patch-Antennen für GPS oder SDARS Verbindungen angeordnet sein.

Die allseitig geschlossene Antennenbox 8 ist in Figur 4 mit gestrichelten Linien gekennzeichnet, um darzustellen, dass sie mit ihrer elektrisch leitenden metallischen Oberseite zwischen der Unterseite des Fahrzeugdaches 10 und einer Dachverkleidung angeordnet ist. Die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 50 wird hier mit einem Pfeil F angedeutet, um zu zeigen, dass die Außenabdeckung 3 wie ein Teil einer Schwanzflosse bzw. wie einer Finne eines Fisches aus dem Fahrzeugdach 10 herausragt.

Obwohl zumindest beispielhafte Ausführungsformen in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurden, können verschiedene Än- derungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest beispielhafter Ausführungsformen zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung der beispielhaften Ausführungsformen beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äguivalente zu ver- lassen. Bezugs zeichenliste

1 Antennenmodul (1.

2 Antennenmodul (2.

3 Außenabdeckung

4 Antennenelement

5 Antennenelement

6 Antennenelement

7 Antennenelement

8 Antennenbox

9 Öffnung

10 Fahrzeugdach

11 Oberseite

12 Durchführung

13 Durchführung

14 Durchführung

15 Durchführung

16 Antennenplatine

17 Oberteil

18 Unterteil

19 Randseite

20 Randseite

21 Randseite

22 Randseite

23 Schnapphaken

24 Schnapplasche

25 Einspeisepunkt

26 Einspeisepunkt

27 Einspeisepunkt

28 Einspeisepunkt

29 Unterseite

30 Fahrzeuginnenraum

31 Antennenelement

32 Antennenelement Abschirmbleche

Oberseite

Abstandshalter

Steckverbinder

Schirmkammer

Koppelelement

Innenseite

Fixierelement

Bereich

Fahrzeug

Fahrtrichtung

Claims

Patentansprüche

Antennenmodul, das einteilig ist und mindestens ein außenseitiges Empfangs- und/oder Sendeantennenelement (4, 5, 6, 7), unter einer Außenabdeckung (3) aufweist, und eine Antennenbox (8) umfasst, die keine oder wenige innenseitige interne Antennen aufweist und elektronische Schaltungen einschließt, die mit den Antennenelementen (4 bis 7) zusammenwirken, wobei die Außenabdeckung (3) auf der Antennenbox (8) lösbar fixiert ist, und wobei die

Außenabdeckung (3) durch eine Öffnung (9) in einem Fahrzeugdach (10) aus dem Fahrzeugdach (10) herausragend anbringbar ist, und wobei die Antennenbox (8) allseitig geschlossen und unterhalb des Fahrzeugdaches (10) mit einer metallischen Oberseite (11) anbringbar ist, und wobei die metallische Oberseite (11) der Antennenbox (8) zu den außenseitigen Antennenelementen (4 bis 7) Durchführungen (12 bis 15) aufweist, und wobei über die Durchführungen (12 bis 15) die außenseitigen Antennenelemente (4 bis 7) in der Außenabdeckung (3) mit den Schaltungen innerhalb der allseitig geschlossenen Antennenbox (8) elektrisch gekoppelt sind.

2. Antennenmodul nach Anspruch 1, wobei in der Antennenbox mindestens eine Antennenplatine (16) mit den elektronischen

Schaltungen und mit den wenigen oder keinen innenseitigen Antennen angeordnet ist, und wobei auf dieser

Antennenplatine Antennenelemente (4,5,6,7 sowie 31 und 32) aufgelötet sind.

3. Antennenmodul nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Antennenbox (8) ein Oberteil (17) und ein Unterteil (18) aufweist, und wobei das Oberteil (17) die metallische Oberseite (11) und Randseiten (19, 20) aufweist, die sich mit Randseiten (21, 22) des Unterteils (18) teilweise überlappen .

Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Außenabdeckung (3) finnenförmig ausgebildet is und mit der Antennenbox (8) über Schnapphaken (23) und Schnapplaschen (24) mechanisch lösbar in Verbindung steht

Antennenmodul nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die Durchführungen (12 bis 15) in der metallischen Oberseite (17) des Oberteils (17) koaxiale Durchführungen zu Einspeisepunkten (25 bis 28) der Antennenelemente (4 bis 7) in der gemeinsamen Außenabdeckung (3) aufweisen.

Antennenmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei auf der zum Fahrzeuginnenraum (30) hin ausgerichteten

Unterseite (29) der Antennenplatine (16) innerhalb der Antennenbox (8) mindestens ein weiteres Antennenelement (31, 32) für eine fahrzeuginterne Kommunikation angeordnet ist .

Antennenmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei auf der zum Fahrzeuginnenraum (30) hin ausgerichteten

Unterseite (29) der Antennenplatine (16) innerhalb der Antennenbox (8) Verstärker- oder

Antennenanpassungsschaltkreise, Transceiver, Empfänger oder Tuner angeordnet sind, die von Abschirmblechen (33) umgeben sind.

Antennenmodul nach Anspruch 7, wobei die mindestens eine Antennenplatine (16) elektronische gedruckte Schaltkreise auf ihrer Oberseite (34) aufweist, und wobei die

Antennenplatine (16) über Abstandshalter (35) an dem Oberteil (17) der Antennenbox (8) fixiert ist, und wobei die gedruckten Schaltkreise der Platinenoberseite (34) über Durchkontakte durch die Antennenplatine (16) mit den Verstärkerelementen, den Transceivern, den Tunern oder Empfängern auf der zum Fahrzeuginnenraum (30) hin ausgerichteten Unterseite (29) der Antennenplatine (16) elektrisch in Verbindung stehen.

Antennenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei Steckverbinder (36 bis 42) für CAN-BUS - Zuleitungen (controlled area network) , LIN - Verbindungen (local interconnect network), MOST - Anschlüsse (media oriented System transport), USB - Schnittstellen (universal serial bus), oder Ethernet - Zugänge aus den Randseiten (21, 22) des Unterteils (18) der Antennenbox (8) heraus und in den Fahrzeuginnenraum (30) zwischen Fahrzeugdach (10) und Dachverkleidung hineinragen und über die wenigstens ein Großteil der Kommunikation mit Endgeräten in dem Fahrzeug (50) erfolgt.

10. Antennenmodul nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei das Unterteil (18) der Antennenbox (8) ein elektrisch isolierendes Kunststoffmaterial aufweist.

Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antennenmodul (1, 2), mindestens vier in einem Fahrzeug anfallende Funkdienste aus der Gruppe:

Telefon,

AM/FM, (amplitude modulation system/freguency modulation System) ,

DAB (digital audio broadcastingplayer ) ,

SDARS (satellite digital audio radio System),

GPS (global positioning System),

WLAN (wireless aria network),

LTE 2x MIMO (long term evolution two times multiple input multiple Output), WIMAX (worldwide interoperability for microwave access ) ,

DRM (digital radio mondiale),

UMTS (universal mobile telecommunication System) , Bluetooth, (digital wireless data exchange),

RKE (remote keyless entry) ,

RSS (remote starting System),

PÄSE (passive Start entry),

VHS (vehicle heating System) ,

C2C (car to car communication System),

ACC (automatic cruise control)

TPMS (tire pressure monitoring System),

zentral abdeckt 12. Antennenmodul nach Anspruch 11, wobei eine Telefon- und RKE-Antenne eine in die finnenförmige Außenabdeckung (3) hineinragende Platte aufweist, die senkrecht auf der Antennenbox (8) steht und in ihrem Fußbereich eine Aussparung aufweist, in der eine GPS-Antenne als

Patch-Antenne angeordnet ist.

13. Antennenmodul nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei eine GPS-Patchantenne auf einer außenseitigen Schirmkammer (43) auf dem Oberteil (17) der Antennenbox (8) angeordnet ist, die einen Verstärker- und/oder einen

Antennenanpassungsschaltkreis umschließt .

14. Antennenmodul nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei eine SDARS-Antenne als Patchantenne beabstandet von der GPS-Patchantenne auf einer der außenseitigen Schirmkammern

(44) auf dem Oberteil (17) der Antennenbox (8) angeordnet ist, wobei die Schirmkammer (44) einen Verstärker und/oder einen Antennenanpassungsschaltkreis umschließt. 15. Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberseite (11) der Antennenbox (8) Koppelelemente (45, 46) aus metallischem Schaummaterial oder elektrisch leitendem Kunststoffschäum aufweist, mit denen die Oberseite (11) der Antennenbox (8) Krümmungen der

Innenseite (47) eines Fahrzeugdaches (9) anpassbar ist.

16. Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Antennenboxgröße an weitere Dienste und/oder weitere elektronische Schaltungen anpassbar ist.

17. Antennenmodul nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Antennenbox vorzugsweise Metall und/oder Kunststoff aufweist .