WO2012152415A1 - Kraftfahrzeug mit transparentem dach und sendeantenne - Google Patents

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WO2012152415A1
WO2012152415A1 PCT/EP2012/001915 EP2012001915W WO2012152415A1 WO 2012152415 A1 WO2012152415 A1 WO 2012152415A1 EP 2012001915 W EP2012001915 W EP 2012001915W WO 2012152415 A1 WO2012152415 A1 WO 2012152415A1
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WO
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vehicle
transparent material
roof
transmitting antenna
coating
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PCT/EP2012/001915
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Andreas Kwoczek
Frank Backwinkel
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H01Q1/3275—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted on a horizontal surface of the vehicle, e.g. on roof, hood, trunk
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    • H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
    • H01Q17/001—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems for modifying the directional characteristic of an aerial
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    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces

Definitions

  • the present invention relates to vehicles, in particular motor vehicles, with at least partially transparent roof and a transmission antenna, in particular integrated in the roof or located on the roof, for example for transmitting signals for communication between vehicles.
  • Car2Car communication By means of such communication channels, for example, vehicles can exchange data relating to acceleration, speed or steering angle, and
  • Driver assistance systems can then react autonomously to movements of other vehicles or even issue warning signals to drivers of the vehicles in order to avoid accidents.
  • commercial applications of such communication channels between vehicles are conceivable.
  • the maximum radiated power is also specified.
  • Antennas for emitting corresponding signals are typically mounted in a rear area of the vehicle roof. Since vehicles located close to one another are typically at least approximately in the same horizontal plane, in particular the emission characteristic in such a horizontal plane is important and should allow the greatest possible range.
  • the roof can in principle influence the emission characteristics in particular forward.
  • roofs can often consist, for example, in an area of a sliding roof or over a larger area of glass or other transparent material.
  • a vehicle comprising:
  • vehicle roof wherein the vehicle roof comprises a section of transparent material
  • portion of transparent material is configured such that coupling of signals emanating from the transmitting antenna is suppressed in the section of transparent material.
  • the vehicle also comprises a transmitting device coupled to the transmitting antenna, in particular for transmitting signals for communication between vehicles.
  • the signals may in particular have a frequency> 1 GHz,
  • the transmitting antenna can simultaneously serve as a receiving antenna and the transmitting device simultaneously as a receiving device.
  • the section of transparent material may have a coating, in particular a coating on an upper side, ie an outer side of the vehicle.
  • the coating may preferably be of metallic material, so that the coupling effect is avoided by the skin effect, but it is also a coating with semiconducting layers or with a resistance coating, ie. a conductive layer having a higher resistance than a metallic layer possible. Other conductive layers are possible.
  • the transparent material is in terms of its
  • the portion of transparent material comprises one or more conductive intermediate layers.
  • a thickness of the portion of transparent material is selected such that the coupling is suppressed.
  • the portion of transparent material is arranged to suppress the Einkoppeins such that in the section passing signals experience no total reflection in this.
  • the transmit antenna may be in or at a rear of the vehicle roof, i. be attached to a rear of the vehicle-facing area, for example, on the vehicle roof.
  • a corresponding vehicle roof may also comprise a plurality of sections of transparent material, which are designed in such a way that coupling in of signals emanating from the transmitting antenna is suppressed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a radiation characteristic of a transmitting antenna in a metal roof
  • FIG. 2 shows a diagram for illustrating a radiation characteristic of a transmitting antenna in the case of a roof, which partially consists of glass
  • Fig. 3 is a diagram for illustrating the reason for different ones
  • Fig. 6 shows a transparent portion according to another embodiment
  • Figs. 7 to 9 show examples of different usable in embodiments of the invention
  • FIG. 1 the diagram for a metal roof 10 with roof rail 11 is shown.
  • Arrows 13 designate a "forward direction," i.e., a direction toward a front of a vehicle with a corresponding roof
  • a point 12 of the metal roof 10 is a
  • Transmitter antenna attached, which signals in a frequency range, which a
  • Frequency range corresponds to a vehicle communication radiates.
  • the point 12 is at the same time the center of rotation of the measurement, i. the radiated transmission power was recorded in a circle around the point 12 around.
  • the transmission power is plotted in dB as a function of angle, where 0 ° corresponds to the forward direction, and curve 14 shows the result for a collinear antenna, as will be explained later with reference to FIG. 7.
  • a curve 15 shows the result for a monopole antenna, as will be explained later with reference to Fig. 8
  • a curve 16 shows a measurement for a glass antenna, as will be explained later with reference to Fig. 9.
  • the forward direction that is to say in the direction in which the radiation travels the longest over the roof, no or at most a very small decrease in the radiated power is noticeable. It should also be noted that the behavior is essentially independent of the antenna used. In Fig.
  • a corresponding measurement for a roof 20 is shown with a roof rail 21, which has a portion 22 which is made of glass.
  • a point 23 indicates a point at which a transmitting antenna has been attached and around which the measurement has been taken, similar to the point 12 of FIG. 1.
  • Arrows 24 in turn indicate a forward direction of a corresponding vehicle with the roof 20.
  • a curve 25 shows a measurement for a monopole antenna
  • a curve 26 shows a measurement for a collinear antenna
  • a curve 27 shows a measurement for a disk-shaped antenna, according to the measurements of FIG. 1.
  • radiated transmission power in the forward direction within an angular range of about ⁇ 20 ° significantly attenuated, in the order of -15dB.
  • Significant deviations between the measurements of FIG. 1 and the measurements of FIG. 2 are to be found in an angular range of ⁇ 60 ° about the forward direction, which corresponds approximately to a range in which signals emanating from the point 23 on the portion 22 of glass to meet. This leads to the realization that through a glass roof or through a roof, which has sections of glass, the effectively radiated transmission power is reduced.
  • Signals 31 coming from a transmitting antenna impinge on the section 30 at an angle 32, in the present case approx. 88 °.
  • 1 was assumed as the refractive index and the relative dielectric constant of air, while for the section 30 a relative dielectric constant of 7 and a refractive index of 2.646 was assumed, which corresponds to typical values for glass.
  • the incident beam 31 is broken into the section 30 at an angle 34 of approximately 22.2 ° to the normal. Accordingly, an angle 33 corresponds to 67.8 °, which for the selected refractive index values is equal to the angle of the internal
  • the portion 30 thus acts as a waveguide, and as shown by the arrows 35, the incident signals can not leave the portion 30 at first, and then at the end of the portion 30, e.g. radiated upward and are thus lost in the horizontal plane.
  • the vehicle 40 has in a rear area of its roof a transmitting antenna 41, which in particular for transmitting signals with frequencies greater than 1 GHz, for example signals for communication with one or more other vehicles in the range greater than 5 GHz, for example based on the Initially explained standards, is set up.
  • the transmitting antenna 41 can also serve as a receiving antenna and can be mounted together with other antennas, for example, in a receptacle or a rack in the rear of the roof.
  • the transmitting antenna 41 may be connected via a connection 43, for example a cable connection or a wireless connection
  • Transmitter 44 for example, a transmitting / receiving device (transceiver) to be connected, wherein the transmitting device 44 for generating corresponding electrical signals which are to be transmitted via the transmitting antenna 41, is set up.
  • Transmitting device 44 may be connected, for example via a bus system with other vehicle components not shown.
  • the vehicle 40 has a transparent section 42 in its roof.
  • the transparent portion 42 is configured in the vehicle 40 such that coupling of signals emanating from the transmitting antenna 41 into the transparent portion 42, for example, coupling as explained with reference to FIG. 3, is suppressed. Specific embodiments thereof will be explained later with reference to FIGS. 5 and 6.
  • transparent portions in a roof may take on various shapes and sizes. While in the embodiment of Fig. 4, the transparent portion 42 includes a major part of the roof surface, in another embodiment, a transparent portion may be arranged only in the region of a sliding roof and be arranged so that it can be retracted to open the sunroof in the roof. Also, more than one transparent section is possible.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a transparent section 53 which can be used, for example, as a transparent section 42 of FIG. 4.
  • the transparent portion 53 comprises a transparent substrate 50, for example, conventional glass used for transparent portions in vehicle roofs, and one on an upper side, i.
  • the coating 51 is transparent in the embodiment of Fig. 5 and may be in particular a conductive, such as a metallic coating.
  • the coating 51 prevents the coupling of radiation 52, which from a corresponding transmitting antenna as the antenna 41 of FIG. 4 emitted radiation in the transparent portion 53. In a metallic coating, this is done for example by the so-called skin effect.
  • Other possible coatings include semiconducting doped accordingly
  • Coatings or other conductive coatings which are transparent and have limited resistance.
  • the resistance is preferably kept as low as possible in order to keep losses small.
  • the coating 51 is mounted on an upper surface of the substrate 50, the location and arrangement of the coating 51 in
  • Coating 51 meets.
  • a coupling is critical only in a certain area of the substrate 50, for example based on the angle of incidence, a coating may also be provided only in such an area.
  • conductive intermediate layers can be incorporated within a carrier material, for example made of glass. As a result, an effective glass thickness can be reduced. It has been shown that with sufficiently thin
  • the transparent section 60 is made of a transparent material, which is selected such that the refractive index of the transparent material does not enable coupling in of radiation 61, which comes from the transmitting antenna.
  • the refractive index may be chosen such that even when refracted into the transparent material 60, there is no total reflection, i. the radiation leaves the transparent section again, as indicated by a dashed line 62.
  • the transparent portion may be modified to operate as a leak source conductor, i. the coupling is suppressed by the fact that the light entering the transparent section can leave it again.
  • the invention is not limited to the arrangement of a transmitting antenna such as the transmitting antenna 41 in a rear part of the roof, but the antenna can be arranged substantially arbitrarily.
  • FIGS. 7 to 9 show a collinear antenna 70
  • FIG. 8 shows a monopole antenna 80
  • FIG. 9 shows a disk-shaped antenna 90
  • antenna types are to be understood as exemplary only, and embodiments of the present invention may be employed with any suitable type of antenna.

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Abstract

Es wird ein Fahrzeug (40) mit einem Fahrzeugdach und einer Sendeantenne (41), beispielsweise zum Senden von Signalen zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen, beschrieben. Das Fahrzeugdach umfasst einen Abschnitt (42) aus transparentem Material. Der Abschnitt (42) ist dabei derart ausgestaltet, dass eine Einkopplung von von der Sendeantenne (41) ausgehenden Signalen in den Abschnitt (42) unterdrückt wird.

Description

Beschreibung
Kraftfahrzeug mit transparentem Dach und Sendeantenne
Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit zumindest teilweise transparentem Dach und einer insbesondere im Dach integrierten oder auf dem Dach befindlichen Sendeantenne, beispielsweise zum Aussenden von Signalen zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen.
Um die Gefahr von Unfällen im Straßenverkehr zu reduzieren, sind Anstrengungen im Gange, um Kommunikationsmöglichkeiten zwischen Fahrzeugen, sogenannte Car2Car-Kommunikation, zu etablieren. Über derartige Kommunikationskanäle können Fahrzeuge beispielsweise Daten hinsichtlich Beschleunigung, Geschwindigkeit oder Lenkwinkel austauschen, und
Fahrassistenzsysteme können dann entsprechend auf Bewegungen anderer Fahrzeuge autonom reagieren oder auch Warnsignale für Fahrer der Fahrzeuge ausgeben, um so Unfälle zu vermeiden. Zudem sind auch kommerzielle Anwendungen derartiger Kommunikationskanäle zwischen Fahrzeugen denkbar.
Für Sicherheitsanwendungen und Verkehrsmanagement wurden dabei Frequenzen im Bereich von 5,9 GHz reserviert, beispielsweise in Europa von 5,875 GHz bis 5,905 GHz in drei
10 MHz-Kanälen, wobei zwei zusätzliche 10 MHz-Kanäle bereits für zukünftige Nutzungen reserviert sind. In den Vereinigten Staaten sind Frequenzen von 5,85 GHz bis 5,925 GHz hierfür vorgesehen. Als Kommunikationstechnologie ist hierbei eine WiFi-Kommunikation gemäß dem Standard IEEE 802.11 a vorgesehen, modifiziert zur Berücksichtigung der sich bewegenden Kommunikationspartner, d.h. der Fahrzeuge, gemäß dem Standard IEEE
802.1 1p. Gemäß den oben erwähnten Standards ist auch die maximal abgestrahlte Leistung spezifiziert.
Antennen zur Abstrahlung entsprechender Signale sind typischerweise in einem hinteren Bereich des Fahrzeugdaches angebracht. Da sich nahe beieinander befindliche Fahrzeuge typischerweise zumindest näherungsweise in der gleichen horizontalen Ebene befinden, ist dabei insbesondere die Abstrahlcharakteristik in einer derartigen horizontalen Ebene wichtig und sollte eine möglichst große Reichweite ermöglichen.
Insbesondere wenn sich die Antenne an oder auf einem hinteren Teil des Daches befindet, kann das Dach grundsätzlich die Abstrahlcharakteristik insbesondere nach vorne beeinflussen.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Dabei ist zu beachten, dass bei heutigen Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, nicht nur reine Metalldächer Verwendung finden, sondern Dächer häufig beispielsweise in einem Bereich eines Schiebedaches oder auch über eine größere Fläche hinweg aus Glas oder einem anderen transparenten Material bestehen können.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Fahrzeuge mit einer Sendeantenne und einem zumindest teilweise transparentem Dach bereitzustellen, bei welchen ein Einfluss des Daches auf eine Reichweite der Sendeantenne zumindest verringert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
Erfindungsgemäß wird ein Fahrzeug bereitgestellt, umfassend:
ein Fahrzeugdach, wobei das Fahrzeugdach einen Abschnitt aus transparentem Material umfasst, und
eine an dem Fahrzeug angebrachte Sendeantenne,
wobei der Abschnitt aus transparentem Material derart ausgestaltet ist, dass eine Einkopplung von von der Sendeantenne ausgehenden Signalen in den Abschnitt aus transparentem Material unterdrückt wird.
Diesbezüglich hat sich herausgestellt, dass bei aus herkömmlichem Glas hergestellten transparenten Abschnitten von einer Sendeantenne ausgesendete Signale, beispielsweise Signale zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen, entsprechend einem Wellenleiter in den Abschnitt aus transparentem Material einkoppeln kann und somit in Richtung des Abschnittes aus transparentem Material eine Verringerung der effektiven Sendleistung auftritt. Durch die Ausgestaltung des Abschnittes derart, dass ein Einkoppeln der Strahlung unterdrückt wird, kann dieser Effekt vermieden werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Fahrzeug zudem eine mit der Sendeantenne gekoppelte Sendeeinrichtung, insbesondere zum Senden von Signalen zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen. Die Signale können insbesondere eine Frequenz > 1 GHz,
beispielsweise > 5GHz aufweisen. In diesem Frequenzbereich ist ein Einkoppeln in
herkömmliches Glas besonders kritisch.
Es ist zu bemerken, dass die Sendeantenne gleichzeitig als Empfangsantenne sowie die Sendeeinrichtung gleichzeitig als Empfangseinrichtung dienen kann. Es ist jedoch auch möglich, eine zusätzliche Empfangsantenne und/oder eine zusätzliche Empfangseinrichtung bereitzustellen. In anderen Ausführungsbeispielen ist nur ein Senden von Signalen möglich. Um den Abschnitt aus transparentem Material derart auszugestalten, dass die Einkopplung von Strahlung unterdrückt wird, kann der Abschnitt aus transparentem Material eine Beschichtung, insbesondere eine Beschichtung auf einer Oberseite, d.h. einer Außenseite des Fahrzeugs, aufweisen. Die Beschichtung kann bevorzugt aus metallischem Material sein, sodass durch den Skin-Effekt die Einkopplung vermieden wird, es ist jedoch auch eine Beschichtung mit halbleitenden Schichten oder mit einem Widerstandsbelag, d;h. einer leitenden Schicht, welche einen höheren Widerstand als eine metallische Schicht aufweist, möglich. Auch andere leitende Schichten sind möglich.
Bei anderen Ausführungsbeispielen ist das transparente Material hinsichtlich seines
Berechungsindex derart gewählt, dass die Einkopplung von Signalen unterdrückt wird.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst der Abschnitt aus transparentem Material ein oder mehrere leitfähige Zwischenschichten.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Dicke des Abschnitts aus transparentem Material derart gewählt, dass die Einkopplung unterdrückt wird.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist zur Unterdrückung des Einkoppeins der Abschnitt aus transparentem Material derart eingerichtet, dass in den Abschnitt gelangende Signale in diesem keine Totalreflexion erfahren.
Die Sendeantenne kann insbesondere in oder an einem hinteren Bereich des Fahrzeugdaches, d.h. einem Heck des Fahrzeugs zugewandten Bereich, angebracht sein, beispielsweise auf dem Fahrzeugdach.
Selbstverständlich kann ein entsprechendes Fahrzeugdach auch mehrere Abschnitte aus transparentem Material umfassen, welche entsprechend ausgestaltet sind, dass Einkopplung von von der Sendeantenne ausgehenden Signalen unterdrückt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Abstrahlcharakteristik einer Sendeantenne bei einem Metalldach,
Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Abstrahlcharakteristik einer Sendeantenne bei einem Dach, welches teilweise aus Glas besteht, Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Grundes für unterschiedliche
Abstrahlcharakteristiken in Fig. 1 und Fig. 2,
Fig. 4 ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 einen transparenten Abschnitt gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 einen transparenten Abschnitt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und
Fig. 7 bis 9 Beispiele für verschiedene in Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendbare
Antennen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Hierzu werden zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 Grundlagen zum Verständnis der
Erfindung erläutert, bevor dann unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 9 die eigentlichen
Ausführungsbeispiele erläutert werden.
In Fig. 1 und 2 sind Messungen dargestellt, welche im Rahmen der Entwicklung der
vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden und welche eine Abhängigkeit einer Sendeleistung von einem Richtungswinkel einer abgestrahlten Sendeleistung einer Sendeantenne, welche auf einem Dach angebracht ist, für verschiedene Arten von Dächern zeigen.
In Fig. 1 ist das Diagramm für ein Metalldach 10 mit Dachreling 11 dargestellt. Pfeile 13 bezeichnen eine„Vorwärtsrichtung", d.h. eine Richtung zu einer Front eines Fahrzeugs mit einem entsprechenden Dach hin. An einem Punkt 12 des Metalldachs 10 ist eine
Sendeantenne angebracht, welche Signale in einem Frequenzbereich, welcher einem
Frequenzbereich für eine Fahrzeugkommunikation entspricht, abstrahlt. Der Punkt 12 ist gleichzeitig das Drehzentrum der Messung, d.h. die abgestrahlte Sendeleistung wurde kreisförmig um den Pünkt 12 herum aufgenommen.
Auf der linken Seite der Fig. 1 ist die Sendeleistung in dB in Abhängigkeit vom Winkel aufgetragen wobei 0° der Vorwärtsrichtung entspricht und, wobei eine Kurve 14 das Ergebnis für eine kollineare Antenne, wie sie später unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläutert werden wird, eine Kurve 15 das Ergebnis für eine Monopolantenne, wie sie später unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert werden wird, und eine Kurve 16 eine Messung für eine Scheibenantenne, wie sie später unter Bezugnahme auf Fig. 9 erläutert werden wird, zeigt. Wie zu sehen ist, ist in Vorwärtsrichtung, d.h. in der Richtung, in der die Strahlung am längsten über das Dach hinweg geht, kein oder allenfalls ein sehr geringer Einbruch der abgestrahlten Leistung zu bemerken. Zudem ist zu bemerken, dass das Verhalten im Wesentlichen unabhängig von der verwendeten Antenne ist. In Fig. 2 ist eine entsprechende Messung für ein Dach 20 mit einer Dachreling 21 dargestellt, welches einen Abschnitt 22 aufweist, welcher aus Glas gefertigt ist. Ein Punkt 23 bezeichnet einen Punkt, an welchem eine Sendeantenne angebracht wurden und um welchen herum die Messung aufgenommen wurde, ähnlich dem Punkt 12 der Fig. 1.
Pfeile 24 zeigen wiederum eine Vorwärtsrichtung eines entsprechenden Fahrzeugs mit dem Dach 20 an.
Eine Kurve 25 zeigt eine Messung für eine Monopolantenne, eine Kurve 26 zeigt eine Messung für eine kollineare Antenne und eine Kurve 27 zeigt eine Messung für eine scheibenförmige Antenne, entsprechend den Messungen der Fig. 1. Wie deutlich zu sehen ist, ist die
abgestrahlte Sendeleistung in Vorwärtsrichtung innerhalb eines Winkelbereichs von etwa ± 20° deutlich abgeschwächt, in einer Größenordnung von -15dB. Deutliche Abweichungen zwischen den Messungen der Fig. 1 und den Messungen der Fig. 2 sind in einem Winkelbereich von ± 60° um die Vorwärtsrichtung zu finden, was etwa einem Bereich entspricht, in welchem von dem Punkt 23 ausgehende Signale auf den Abschnitt 22 aus Glas treffen. Dies führt zu der Erkenntnis, dass durch ein Glasdach bzw. durch ein Dach, welches Abschnitte aus Glas aufweist, die effektiv abgestrahlte Sendeleistung verringert wird.
Zu bemerken ist, dass die Abschwächung in Vorwärtsrichtung, welche unter Bezugnahme auf Fig. 2 diskutiert wurde, nicht auftritt, wenn der Abschnitt 22 herausgenommen wird, also durch Luft ersetzt wird.
Zu bemerken ist weiterhin, dass ähnliches Phänomen nicht nur bei Betrachtung des
Richtungswinkels wie in den Fig. 1 und 2 auftritt (Azimuth), sondern auch bei Betrachtung des Höhenwinkels (Elevation).
Eine Erklärung für dieses Phänomen ist in Fig. 3 schematisch dargestellt.
Mit 30 ist in Fig. 3 ein transparenter Abschnitt eines Dachs, insbesondere aus Glas, beispielsweise der Abschnitt 22 der Fig. 2, bezeichnet. Von einer Sendeantenne kommende Signale 31 treffen unter einem Winkel 32, im vorliegenden Fall ca. 88°, auf den Abschnitt 30. Für die Darstellung wurde als Brechungsindex und als relative Dielektrizitätskonstante von Luft jeweils 1 angenommen, während für den Abschnitt 30 eine relative Dielektrizitätskonstante von 7 und ein Brechungsindex von 2,646 angenommen wurde, was typischen Werten für Glas entspricht. Unter diesen Umständen wird der einfallende Strahl 31 unter einem Winkel 34 von ca. 22,2° zur Senkrechten in den Abschnitt 30 hineingebrochen. Ein Winkel 33 entspricht dementsprechend 67,8°, was für die gewählten Brechungsindexwerte gleich dem Winkel der internen
Totalreflektion ist. Der Abschnitt 30 wirkt somit als Wellenleiter, und wie durch die Pfeile 35 dargestellt können die einfallenden Signale den Abschnitt 30 somit zunächst nicht mehr verlassen und werden dann am Ende des Abschnitts 30 z.B. nach oben abgestrahlt und gehen somit in der horizontalen Ebene verloren.
Es ist zu bemerken, dass ein relativ großer Einfallswinkel nahe 90° wie der Winkel 32 für Situationen in Fahrzeugen typisch sind, da hier Sendeantennen typischerweise in einem hinteren Bereich eines Daches angebracht werden und sich allenfalls geringfügig aus dem Dach erheben, sodass abgestrahlte Strahlung durchaus unter einem derartigen Winkel auf transparente Abschnitte des Daches treffen kann.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, einen oder mehrere transparente Abschnitte in einem Dach eines Fahrzeugs derartig auszugestalten, dass ein Einkoppeln von Strahlung wie beispielhaft in Fig. 3 dargestellt unterdrückt wird. Dies wird im Folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen detaillierter erläutert.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 40 dargestellt. Das Fahrzeug 40 weist in einem hinteren Bereich seines Daches eine Sendeantenne 41 auf, welche insbesondere zum Senden von Signalen mit Frequenzen größer als 1 GHz, beispielsweise von Signalen zur Kommunikation mit einem oder mehreren weiteren Fahrzeugen im Bereich größer als 5 GHz, beispielsweise basierend auf den eingangs erläuterten Standards, eingerichtet ist. Die Sendeantenne 41 kann zugleich als Empfangsantenne dienen und kann zusammen mit anderen Antennen kombiniert beispielsweise in einer Aufnahme oder einem Rack im hinteren Bereich des Daches angebracht sein. Die Sendeantenne 41 kann über eine Verbindung 43, beispielsweise eine Kabelverbindung oder eine drahtlose Verbindung, mit einer
Sendeeinrichtung 44, beispielsweise einer Sende-/Empfangseinrichtung (Transceiver), verbunden sein, wobei die Sendeeinrichtung 44 zum Erzeugen entsprechender elektrischer Signale, welche über die Sendeantenne 41 zu senden sind, eingerichtet ist. Die
Sendeeinrichtung 44 kann beispielsweise über ein Bussystem mit weiteren nicht dargestellten Fahrzeugkomponenten verbunden sein.
Zudem weist das Fahrzeug 40 in seinem Dach einen transparenten Abschnitt 42 auf. Der transparente Abschnitt 42 ist bei dem Fahrzeug 40 derart ausgestaltet, dass eine Einkopplung von von der Sendeantenne 41 ausgehenden Signalen in den transparenten Abschnitt 42, beispielsweise eine Einkopplung wie unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert, unterdrückt wird. Konkrete Ausführungsbeispiele hierzu werden später unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 6 erläutert.
Zu bemerken ist, dass transparente Abschnitte in einem Dach wie der transparente ADschnitt 42 verschiedene Formen und Größen annehmen können. Während in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 der transparente Abschnitt 42 einen Großteil der Dachfläche umfasst, kann bei einem anderen Ausführungsbeispiel ein transparenter Abschnitt nur im Bereich eines Schiebedaches angeordnet sein und so eingerichtet sein, dass er zum Öffnen des Schiebedaches in das Dach einfahrbar ist. Auch ist mehr als ein transparenter Abschnitt möglich.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines transparenten Abschnitts 53 dargestellt, welcher beispielsweise als transparenter Abschnitt 42 der Fig. 4 verwendet werden kann. Der transparente Abschnitt 53 umfasst ein transparentes Trägermaterial 50, beispielsweise herkömmliches für transparente Abschnitte in Fahrzeugdächern verwendetes Glas, sowie eine auf einer Oberseite, d.h. einer Außenseite des Fahrzeugs, befindliche Beschichtung 51. Die Beschichtung 51 ist bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 transparent und kann insbesondere eine leitende, beispielsweise eine metallische Beschichtung sein. Die Beschichtung 51 verhindert das Einkoppeln von Strahlung 52, welche von einer entsprechenden Sendeantenne wie der Antenne 41 der Fig. 4 ausgesendeten Strahlung in den transparenten Abschnitt 53. Bei einer metallischen Beschichtung geschieht dies beispielsweise durch den sogenannten Skin- Effekt. Andere mögliche Beschichtungen umfassen halbleitende entsprechend dotierte
Beschichtungen oder andere leitende Beschichtungen, welche transparent sind und einen begrenzten Widerstand aufweisen. Dabei wird bevorzugt der Widerstand möglichst niedrig gehalten, um Verluste klein zu halten.
Es ist zu bemerken, dass während in Fig. 5 die Beschichtung 51 auf einer Oberseite des Trägermaterials 50 angebracht ist, die Lage und Anordnung der Beschichtung 51 in
Abhängigkeit von der Positionierung einer entsprechenden Sendeantenne gewählt werden kann, um zu gewährleisten, dass von der Sendeantenne ausgehende Strahlung auf die
Beschichtung 51 trifft. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann, wenn eine Einkopplung nur in einem bestimmten Bereich des Trägermaterials 50 kritisch ist, beispielsweise auf Basis des Einfallswinkels, eine Beschichtung auch nur in einem derartigen Bereich vorgesehen sein.
Bei anderen Ausführungsbeispielen können leitfähige Zwischenschichten innerhalb eines Trägermaterials beispielsweise aus Glas eingebracht sein. Hierdurch kann eine effektive Glasdicke verringert werden. Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei hinreichend dünnen
Glasschichten der oben beschriebene Effekt nicht oder nur vermindert auftritt. Dementsprechend kann auch bei entsprechender Materialstabilität eine entsprechend dünne Materialschicht gewählt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen transparenten Abschnitts 60 ist in Fig. 6 dargestellt. Der transparente Abschnitt 60 ist dabei aus einem transparenten Material gefertigt, das derart gewählt ist, dass der Brechungsindex des transparenten Materials ein Einkoppeln von Strahlung 61 , welche von der Sendeantenne kommt, nicht ermöglicht.
Insbesondere kann der Brechungsindex derart gewählt sein, dass selbst bei einer Brechung in das transparente Material 60 hinein es nicht zu einer Totalreflektion kommt, d.h. die Strahlung den transparenten Abschnitt wieder verlässt wie durch eine gestrichelte Linie 62 angedeutet.
Bei noch einem anderen Ausführungsbeispiel kann der transparente Abschnitt derart modifiziert werden, dass er wie ein Leckquellenleiter arbeitet, d.h. die Einkopplung dadurch unterdrückt wird, dass das in den transparenten Abschnitt gelangende Licht diesen wieder verlassen kann.
Anzumerken ist, dass die Erfindung nicht auf die Anordnung einer Sendeantenne wie der Sendeantenne 41 in einem hinteren Teil des Daches beschränkt ist, sondern die Antenne im Wesentlichen beliebig angeordnet werden kann.
Als Sende- und/oder Empfangsantennen können verschiedene Arten von Antennen dienen. Beispiele hierfür sind in den Fig. 7 bis 9 dargestellt. Dabei zeigt Fig. 7 eine kollineare Antenne 70, Fig. 8 eine Monopolantenne 80 und Fig. 9 eine scheibenförmige Antenne 90. Diese
Antennenarten sind jedoch nur als Beispiel zu verstehen, und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können mit jedem beliebigen geeigneten Antennentyp eingesetzt werden. Insbesondere werden bevorzugt Antennen verwendet, welche - wie die Antennen der Fig. 7 bis 9 - vertikal polarisierte Strahlung aussenden bzw. empfangen können, besonders bevorzugt Strahlung überwiegend oder größtenteils mit vertikaler Polarisation abstrahlen bzw. empfangen.

Claims

Patentansprüche
1 . Fahrzeug (40), umfassend:
ein Fahrzeugdach, wobei das Fahrzeugdach einen Abschnitt (42) aus transparentem
Material umfasst und
eine an dem Fahrzeug (4) angebrachte Sendeantenne (41 ),dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (42) aus transparentem Material zumindest in einem Teilbereich eine Beschichtung (51 ) auf einer zur Außenseite des Fahrzeugs gerichteten Seite oder zumindest in einem Teilbereich eine leitfähige Zwischenschicht umfasst, wobei die Beschichtung (51 ) bzw. die leitfähige Zwischenschicht derart ausgestaltet ist, dass eine Einkopplung von von der Sendeantenne (41 ) ausgehenden Signalen in den Abschnitt (42) aus transparentem Material unterdrückt wird.
2. Fahrzeug (40) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sendeantenne (41) bei einem Bereich des Fahrzeugdachs angebracht ist, welcher näher an einem Heck des Fahrzeugs als an einer Front des Fahrzeugs liegt.
3. Fahrzeug (40) nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch
eine mit der Sendeantenne (41 ) gekoppelte Sendeeinrichtung (44).
4. Fahrzeug (40) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sendeeinrichtung (44) ausgestaltet ist, über die Sendeantenne (41 ) die Signale mit einer Frequenz größer 1 GHz zu senden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sendeeinrichtung (44) zum Senden von Signalen zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen über die Sendeantenne (1 ) ausgestaltet ist.
6. Fahrzeug (40) nach einem der Ansprüche 1 -5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtung (51 ) ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend eine leitende Beschichtung, eine metallische BeSchichtung, eine Halbleiterbeschichtung und eine Widerstandsbeschichtung.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das transparente Material derart gewählt ist, dass es einen Brechungsindex aufweist, so dass die Einkopplung unterdrückt ist.
8. Fahrzeug (40) nach einem der Ansprüche 1 -7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abschnitt aus transparentem Material mindestens eine leitende Zwischenschicht aufweist.
9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1-8,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Dicke des Abschnitts aus transparentem Material so dünn gewählt ist, dass eine Einkopplung unterdrückt wird.
10. Fahrzeug (40) nach einem der Ansprüche 1 -9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abschnitt aus transparentem Material derart ausgestaltet ist, dass in das transparente Material gelangende Signale in dem transparenten Material keine
Total reflektion erfahren.
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