WO2018086915A1 - Magnetantenne mit verringerten verlusten und verwendung derselben - Google Patents

Magnetantenne mit verringerten verlusten und verwendung derselben Download PDF

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WO2018086915A1
WO2018086915A1 PCT/EP2017/077639 EP2017077639W WO2018086915A1 WO 2018086915 A1 WO2018086915 A1 WO 2018086915A1 EP 2017077639 W EP2017077639 W EP 2017077639W WO 2018086915 A1 WO2018086915 A1 WO 2018086915A1
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magnetic antenna
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Fabian Beck
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Epcos Ag
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/06—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material
    • H01Q7/08—Ferrite rod or like elongated core
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01Q1/3208—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
    • H01Q1/3233—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems
    • H01Q1/3241—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems particular used in keyless entry systems
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/526—Electromagnetic shields

Definitions

  • the invention relates to magnetic antennas with reduced losses and the use of such a magnetic coil.
  • Magnetic antennas having a magnetic core and a coil surrounding the magnetic core may be used as transmitting and receiving antennas.
  • keyless entry systems z.
  • a car key may communicate with the associated vehicle via such non-direct contact magnetic antennas
  • Such magnetic antennas may include one or more windings that convert between an electrical signal and a magnetic signal.
  • Magnetic antennas are z. B. from EP 2045878 AI known.
  • Such magnetic antennas can generate eddy currents in a metallic environment, which in turn can influence the quality and the bandwidth of the associated transmission system.
  • Magnetic antennas are problematic when used in the vicinity of metallic objects. Because then emitted magnetic fields in the metal can generate eddy currents, which leads to losses and changes the antenna impedance.
  • the use of magnetic antennas in motor vehicles, which usually comprise large amounts of metals, is thus particularly problematical. It is therefore an object to provide magnetic antennas having reduced losses, especially if they are arranged in the vicinity of metal.
  • Such a magnetic antenna is described in independent claim 1 ⁇ .
  • Dependent claims indicate advantageous Ausgestal ⁇ obligations and an advantageous use.
  • the magnetic antenna has a magnetic core and a coil.
  • the magnetic antenna has a shield.
  • the coil surrounds the magnetic core.
  • the shield is in the vicinity of the magnetic core, z. B. longitudinally adjacent to the magnetic core angeord ⁇ net.
  • a low-loss shielding As aluminum or copper, leads to the reduction of losses in a sheet steel body, so that an attachment of the antenna nen in the vicinity of a steel sheet is possible and thus eliminates any ⁇ restrictions in the design of motor vehicles.
  • the magnetic core may have an elongated shape.
  • the shield itself may have a flat shape.
  • the Ab ⁇ shielding is preferably arranged longitudinally next to the core, eg. B. between the core and the nearest sheet, z. B. steel.
  • the core can be aligned substantially parallel to the metal sheet to keep the height as small as possible.
  • Metal sheet, shielding and magnetic core are then stacked as flat as possible.
  • the antenna is preferably a ferrite rod antenna, in which the coil comprises insulated switching wire or insulated high-frequency ⁇ strand, wherein the wire or the strand applied to the ferrite rod, z. B. wound, is. Together with a capacitive element connected in parallel or in series, the coil can form a resonant circuit whose resonant frequency is in the range around 125 kHz.
  • the shield comprises a material with a higher electrical conductivity than steel. From the ⁇ shielding can have Siemens per meter in particular an electric conductivity ⁇ ness greater than 30 * 10. 6 A shield having such a conductivity causes the magnetic field of the transmitter coil from the magnet core and penetrate less far into the underlying material, so that the Ver ⁇ losses are reduced by eddy currents.
  • the shield may be a material having a higher reflection coefficient for magnetic signals in the
  • the magnetic signals emerging from the magnetic core in the form of magnetic flux are then preferably reflected by the shield.
  • the magnetic energy is not dissipated, but is available for communication with a transceiver of the access system.
  • the access system can have an operating frequency of 125 kHz.
  • the need to increase the supply voltage is undesirable. By providing the shielding an undesirable increase in the supply voltage can be avoided and a long range is still possible.
  • the shielding comprises aluminum (AI) or copper (Cu) or consists of aluminum or copper.
  • the shield may also be made of an alloy of the two metals.
  • the magnetic core comprises a ferrite or consists of a ferrite.
  • a material with similar magnetic properties can be used.
  • Ferrite is a preferred material for magnetic antennas. It is further additionally or alternatively possible for the magnetic antenna to comprise a matching network.
  • the matching network can be connected between a driver circuit and the coil of the magnetic antenna.
  • the matching network may comprise a first serial inductive element, a first parallel kapa ⁇ zitives element, a first serial capacitive element, a first parallel inductive element and a second capacitive element rielles ⁇ se.
  • the serial inductive element and the two serial kapa ⁇ zitiven elements are connected in series in the signal path.
  • the two parallel circuit elements interconnect the signal path with ground. It is possible that the serial inductive element an in ⁇ productivity of 495 ⁇ has.
  • the parallel capacitive element can have a capacity of 1500 pF.
  • the first serial ka ⁇ pazitive element may have a capacitance of 2100 pF in height ha ⁇ ben.
  • the parallel inductive element may have an inductance of 80000 ⁇ .
  • the second serial capacitive element may have a capacitance of 26 nF.
  • the first and second serial capacitive element forms to ⁇ together with the inductive element parallel a T of circuitry.
  • the serial inductive element and the parallel capacitive element together form an L-circuit.
  • the magnetic antenna comprises a housing.
  • the magnetic core and the coil are arranged.
  • the shield is part of the housing.
  • the shield can represent, for example, the bottom plate of the hous ⁇ ses.
  • the housing can then additionally have side walls and a lid.
  • the housing can have a substantially cuboid shape and the magnetic core can be arranged with the coil in the interior.
  • the bottom plate is then made of an electrically conductive material.
  • the side walls and the lid may consist of a dielektri ⁇ 's material.
  • An associated driver circuit and matching network may also be housed in the housing.
  • the shield is arranged parallel to the magnetic core.
  • the magnetic core may be rod-shaped and have a length L M K.
  • the shield can be a
  • the magnetic core emits magnetic field lines substantially at the ends of the rod-shaped body. Without shielding and in the vicinity of arranged metals of a conventional vehicle body magnetic field lines would penetrate in particular at the locations of the two ends in the metal of the body and induce unwanted eddy currents there.
  • the shield extends in this critical area. It is possible that the magnetic core and the shield are centered. That is, the center of the Mag ⁇ netkerns is disposed substantially vertically above the center of the shield.
  • the longitudinal direction is through the
  • the shield consists of a metal or an alloy with a rectangular base and a thickness between 0.1 mm and 0.8 mm.
  • the shield has a thickness of 0.2 mm, a width of 18 mm and a length of 135 mm.
  • the shield then consists essentially of a cuboid made of copper or aluminum. It is alternatively possible that the absolute dimensions of the shield deviate from these dimensions. However, length, width and height can always be selected in a ratio of 0.2 to 18 to 135. It is possible that such a magnetic antenna is used in a keyless entry system in which the magnetic antenna is spaced less than 10 cm from a steel sheet.
  • the access system is called a keyless access system may still include a transponder which a key - having - however, without the need of a di rect ⁇ contact.
  • the magnetic antenna, the underlying operating principles and exemplary embodiments are shown in the schematic figures and explained in more detail.
  • Fig. 6 frequency-dependent impedances of conventional magnetic antennas.
  • FIG. 1 shows the basic relationships between the magnetic core MK, the coil S and the shield AB.
  • the coil S has one or more turns.
  • the magnetic core MK is located inside the coil S.
  • the magnetic core MK has an elongated shape and the shield AB is arranged on the longitudinal side (ie in the illustration shown in FIG. 1 below) the magnetic core MK.
  • the shield AB is between the magnetic core ⁇ MK and a steel component, for. B. a steel sheet SB arranged.
  • Magnetic field lines MF which are the two faces of the Leave magnetic core MK, are prevented by the shield AB, penetrate into the steel sheet SB and there to cause losses by exciting eddy currents.
  • the shield AB can be arranged above the steel sheet SB or directly on the steel sheet.
  • the shield AB is longer in longitudinal orientation than the magnetic core MK.
  • the magnetic core MK and the shield AB are centered in the horizontal direction.
  • the shield covers the end ⁇ permanent sections of the magnetic core MK optimally so that the terms of eddy currents sensitive areas in the steel sheet SB (see. Fig. 5) are maximally covered.
  • Figure 2 shows a plan view of the arrangement of magnetic core ⁇ MK, coil shield S and AB.
  • the shield AB has a rectangular base.
  • FIG. 3 shows the arrangement of the magnetic core and its coil inside a housing G.
  • the housing G has side walls SW, a cover D and a base plate which is formed by the shield AB.
  • the side walls SW and the lid D are made of a dielectric material.
  • the Ge ⁇ housing G with magnetic core and coil and optionally other elements such as driver circuit and matching circuit can thus be attached as a module at virtually any point of a vehicle body on a steel sheet SB.
  • the minimum distance between the magnetic core and the steel sheet is significantly reduced, so the distance between steel sheet SB and top of the housing G is reduced in comparison with conven ⁇ nellen magnetic antennas.
  • FIG. 4 illustrates the situation of conventional magnetic antennas, in which magnetic field flux leaving the end faces of the rod-shaped magnetic core enters the surface of the steel sheet SB and excites eddy currents WS, thereby leading to losses.
  • Figure 5 shows the frequency-dependent impedance of an antenna in the loaded state, which is protected by a reflector against the steel body.
  • FIG. 6 shows the frequency-dependent impedance under load (dashed curve) for a magnetic antenna.
  • mag ⁇ netantennen with additional circuit elements eg. In a matching network, and additional layers for shielding are also included.
  • Reference sign list e.g. In a matching network, and additional layers for shielding are also included.
  • SB metal body, e.g. B. steel

Landscapes

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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
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Abstract

Es wird eine Magnetantenne mit verringerten Verlusten angegeben. Die Antenne hat einen Magnetkern und eine Spule darum sowie eine Abschirmung. Die Abschirmung ist längsseitig neben dem Magnetkern angeordnet und verringert Wirbelströme.

Description

Beschreibung
Magnetantenne mit verringerten Verlusten und Verwendung derselben
Die Erfindung betrifft Magnetantennen mit verringerten Verlusten und die Verwendung einer solchen Magnetspule.
Magnetantennen mit einem Magnetkern und einer Spule, die den Magnetkern umgibt, können als Sende- und oder Empfangsantennen verwendet werden. In sogenannten schlüssellosen Zugangssystemen z. B. „passive entry, passive Start" Systemen im Automobilbereich kann ein Autoschlüssel mit dem zugehörigen Fahrzeug über solche Magnetantennen ohne direkten Kontakt kommunizieren. Solche Magnetantennen können eine oder mehrere Windungen aufweisen, die zwischen einem elektrischen Signal und einem magnetischen Signal wandeln.
Magnetantennen sind z. B. aus der EP 2045878 AI bekannt.
Solche Magnetantennen können bei metallischer Umgebung Wirbelströme erzeugen, was wiederum Einfluss auf die Güte und die Bandbreite des zugehörigen Übertragungssystems haben kann . Problematisch sind Magnetantennen dann, wenn Sie in der Nähe metallischer Gegenstände verwendet werden. Denn dann können emittierte Magnetfelder im Metall Wirbelströme erzeugen, was zu Verlusten führt und die Antennenimpedanz verändert. Die Verwendung von Magnetantennen in Kraftfahrzeugen, die übli- cherweise große Mengen an Metallen umfassen, ist somit besonders problematisch. Es besteht deshalb die Aufgabe, Magnetantennen anzugeben, die verringerte Verluste aufweisen, insbesondere wenn sie in der Nähe von Metall angeordnet sind. Eine solche Magnetantenne ist im unabhängigen Anspruch 1 be¬ schrieben. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestal¬ tungen und eine vorteilhafte Verwendung an.
Die Magnetantenne hat einen Magnetkern und eine Spule. Zu- sätzlich hat die Magnetantenne eine Abschirmung. Die Spule umgibt den Magnetkern. Die Abschirmung ist in der Nähe des Magnetkerns, z. B. längsseitig neben dem Magnetkern, angeord¬ net . Zur Verringerung von Verlusten ist es möglich, den Abstand zwischen Magnetkern mit Spule und dem die Verluste bewirkenden Metall zu erhöhen oder ein Anbringen des Kerns in der Nähe von Metall zu verhindern. Obwohl die Verwendung von Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffen auch im Kfz-Bereich schon Einzug gehalten hat, sind Karosserien aus Metall mit großem Abstand am weitesten verbreitet. Eine Vergrößerung des Ab- stands zwischen Antenne und Metall resultiert ebenfalls in der Reduktion von Verlusten. Doch solche Einschränkungen der Freiheit beim Entwickeln von Kraftfahrzeugen sind uner- wünscht.
Das Hinzufügen einer verlustarmen Abschirmung, z. B. aus Aluminium oder Kupfer, führt zur Verringerung von Verlusten in einer Stahlblechkarosserie, so dass ein Anbringen der Anten- nen in der Nähe eines Stahlblechs möglich ist und damit Ein¬ schränkungen beim Designen von Kraftfahrzeugen entfallen. Der Magnetkern kann eine längliche Form haben. Die Abschirmung selbst kann eine flache Form haben. Dann ist die Ab¬ schirmung bevorzugt längsseitig neben dem Kern angeordnet, z. B. zwischen dem Kern und dem am nächsten gelegenen Blech, z. B. aus Stahl.
Der Kern kann dabei im Wesentlichen parallel zum Metallblech ausgerichtet sein, um die Bauhöhe so gering wie möglich zu halten. Metallblech, Abschirmung und Magnetkern sind dann so flach wie möglich gestapelt.
Die Antenne ist vorzugsweise eine Ferritstabantenne, bei der die Spule isolierten Schaltdraht oder isolierte Hochfrequenz¬ litze umfasst, wobei der Draht oder die Litze auf dem Ferrit- stab aufgebracht, z. B. aufgewickelt, ist. Zusammen mit einem parallel oder in Serie geschalteten kapazitiven Element kann die Spule einen Schwingkreis bilden, dessen Resonanzfrequenz im Bereich um 125 kHz liegt. Es ist möglich, dass die Abschirmung ein Material mit einer höheren elektrischen Leitfähigkeit als Stahl umfasst. Die Ab¬ schirmung kann dabei insbesondere eine elektrische Leitfähig¬ keit größer als 30 * 106 Siemens pro Meter aufweisen. Eine Abschirmung mit einer solchen Leitfähigkeit bewirkt, dass das Magnetfeld des Senders aus Magnetkern und Spule weniger weit in das darunterliegende Material eindringt, so dass die Ver¬ luste durch Wirbelströme verringert sind.
Es ist möglich, dass die Abschirmung ein Material mit einem höheren Reflektionskoeffizienten für magnetische Signale im
Frequenzbereich zwischen 120 kHz und 130 kHz als Stahl, z. B. als der Stahl der Umgebung der Magnetantenne, hat. Die magnetischen Signale, die in Form von magnetischem Fluss aus dem Magnetkern hervortreten, werden dann vorzugsweise von der Abschirmung reflektiert. Die magnetische Energie wird nicht dissipiert, sondern steht zur Kommunikation mit einem Transceiver des Zugangssystems zur Verfügung.
Das Zugangssystem kann dabei eine Arbeitsfrequenz um 125 kHz haben . Im Gegensatz zu einer weiteren Möglichkeit, die Reichweite solcher Zugangssysteme trotz Verlusten durch Wirbelströme zu erhöhen, besteht in der Anhebung der Versorgungsspannung einer Treiberschaltung für die Magnetantenne. Die Notwendigkeit zur Erhöhung der Versorgungsspannung ist allerdings uner- wünscht. Durch das Vorsehen der Abschirmung kann eine unerwünschte Erhöhung der Versorgungsspannung vermieden werden und eine große Reichweite ist dennoch möglich.
Es ist möglich, dass die Abschirmung Aluminium (AI) oder Kup- fer (Cu) umfasst oder aus Aluminium oder aus Kupfer besteht.
Diese zwei Metalle eignen sich aufgrund ihrer hohen elektrischen Leitfähigkeit und aufgrund ihres großen Reflektionsko- effizienten für magnetische Signale des entsprechenden Fre- quenzbereichs gut. Die Abschirmung kann im Übrigen auch aus einer Legierung aus den zwei Metallen bestehen.
Es ist möglich, dass der Magnetkern ein Ferrit umfasst oder aus einem Ferrit besteht. Alternativ kann auch ein Material mit ähnlichen magnetischen Eigenschaften Verwendung finden.
Ferrit ist ein bevorzugtes Material für Magnetantennen. Es ist ferner zusätzlich oder alternativ möglich, dass die Magnetantenne ein Anpassnetzwerk umfasst. Das Anpassnetzwerk kann zwischen einer Treiberschaltung und der Spule der Magnetantenne verschaltet sein. Das Anpassnetzwerk kann ein ers- tes serielles induktives Element, ein erstes paralleles kapa¬ zitives Element, ein erstes serielles kapazitives Element, ein erstes paralleles induktives Element und ein zweites se¬ rielles kapazitives Element umfassen. Das serielle induktive Element und die beiden seriellen kapa¬ zitiven Elemente sind im Signalpfad in Serie verschaltet. Die beiden parallelen Schaltungselemente verschalten den Signalpfad mit Masse. Es ist möglich, dass das serielle induktive Element eine In¬ duktivität von 495 μΗ hat. Das parallele kapazitive Element kann eine Kapazität von 1500 pF haben. Das erste serielle ka¬ pazitive Element kann eine Kapazität in Höhe von 2100 pF ha¬ ben. Das parallele induktive Element kann eine Induktivität in Höhe von 80000 μΗ haben. Das zweite serielle kapazitive Element kann eine Kapazität in Höhe von 26 nF haben. Das erste und das zweite serielle kapazitive Element bildet zu¬ sammen mit dem induktiven parallelen Element eine T-Schal- tung. Das serielle induktive Element und das parallele kapa- zitive Element bilden zusammen eine L-Schaltung.
Es ist möglich, dass die Magnetantenne ein Gehäuse umfasst. In dem Gehäuse sind der Magnetkern und die Spule angeordnet. Es ist zusätzlich möglich, dass die Abschirmung ein Teil des Gehäuses ist. Die Abschirmung kann zum Beispiel die Bodenplatte des Gehäu¬ ses darstellen. Das Gehäuse kann dann zusätzlich Seitenwände und einen Deckel aufweisen. Insgesamt kann das Gehäuse eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt haben und der Magnet- kern mit der Spule im Inneren angeordnet sein. Die Bodenplatte ist dann aus einem elektrisch leitfähigen Material. Die Seitenwände und der Deckel können aus einem dielektri¬ schen Material bestehen. Eine zugehörige Treiberschaltung und ein Anpassnetzwerk, wenn vorhanden, können ebenfalls im Gehäuse untergebracht sein.
Es ist möglich, dass die Abschirmung parallel zum Magnetkern angeordnet ist. Der Magnetkern kann stabförmig ausgebildet sein und eine Länge LMK haben. Die Abschirmung kann eine
Länge LA haben, wobei die Länge der Abschirmung größer oder gleich der Länge des Magnetkerns ist (LA > LMK ) ·
Zur Kommunikation emittiert der Magnetkern im Wesentlichen an den Enden des stabförmigen Körpers Magnetfeldlinien. Ohne Abschirmung und bei in der Nähe angeordneten Metallen einer üblichen Kfz-Karosserie würden Magnetfeldlinien insbesondere an den Stellen der beiden Enden in das Metall der Karosserie eindringen und dort unerwünschte Wirbelströme induzieren.
Entsprechend ist es vorteilhaft, wenn gerade diese Bereiche durch die Abschirmung abgedeckt sind. Durch die oben angege¬ bene Länge der Abschirmung erstreckt sich die Abschirmung in diesen kritischen Bereich. Es ist möglich, dass der Magnetkern und die Abschirmung mittig ausgerichtet sind. Das heißt, dass die Mitte des Mag¬ netkerns im Wesentlichen vertikal über der Mitte der Abschirmung angeordnet ist.
Eine noch bessere Abschirmung wird erreicht, wenn die Länge der Abschirmung größer als die Länge des Magnetkerns ist (LA > LMK) · Dann ragt die Abschirmung in longitudinaler
Richtung vorzugsweise über den Magnetkern auf beiden Seiten hinaus. Die longitudinale Richtung ist dabei durch die
Längsrichtung des im Wesentlichen stabförmigen Magnetkerns vorgegeben .
Es ist möglich, dass die Abschirmung aus einem Metall oder einer Legierung mit rechtwinkeliger Grundfläche und einer Dicke zwischen 0,1 mm und 0,8 mm besteht. In einer Ausführungs¬ form hat die Abschirmung eine Dicke von 0,2 mm, eine Breite von 18 mm und eine Länge von 135 mm. Die Abschirmung besteht dann im Wesentlichen aus einem Quader aus Kupfer oder Alumi- nium. Es ist alternativ möglich, dass die absoluten Abmessungen der Abschirmung von diesen Abmessungen abweichen. Länge, Breite und Höhe können aber stets im Verhältnis 0,2 zu 18 zu 135 gewählt sein. Es ist möglich, dass eine solche Magnetantenne in einem schlüssellosen Zugangssystem Verwendung findet, bei dem die Magnetantenne im Abstand von weniger als 10 cm von einem Stahlblech angeordnet ist. Obwohl das Zugangssystem als schlüssellos bezeichnet wird, kann das Zugangssystem dennoch einen Transponder umfassen, der einen Schlüssel - allerdings ohne Notwendigkeit eines di¬ rekten Kontakts - aufweist. Die Magnetantenne, die zugrunde liegenden Funktionsprinzipien und beispielhafte Ausführungsformen sind in den schematischen Figuren gezeigt und näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau der Magnetantenne in einer seitlichen Ansicht,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Magnetantenne,
Fig. 3 das Integrieren des Magnetkerns und der Spule in einem Gehäuse,
Fig. 4 die problematische Anregung von Wirbelströmen konventioneller Magnetantennen,
Fig. 5 frequenzabhängige Impedanzen konventioneller Antennen,
Fig. 6 frequenzabhängige Impedanzen konventioneller Magnetantennen .
Figur 1 zeigt die grundlegenden Beziehungen zwischen dem Mag- netkern MK, der Spule S und der Abschirmung AB. Die Spule S hat eine oder mehr Windungen. Der Magnetkern MK befindet sich im Inneren der Spule S. Der Magnetkern MK hat eine längliche Form und die Abschirmung AB ist längsseitig (d. h. in der in Figur 1 gezeigten Abbildung unterhalb) dem Magnetkern MK an- geordnet. Die Abschirmung AB ist dabei zwischen dem Magnet¬ kern MK und einem Stahlbauteil, z. B. einem Stahlblech SB angeordnet. Magnetfeldlinien MF, die die beiden Stirnseiten des Magnetkerns MK verlassen, werden durch die Abschirmung AB gehindert, in das Stahlblech SB einzudringen und dort durch Anregung von Wirbelströmen Verluste zu verursachen. Die Abschirmung AB kann dabei oberhalb des Stahlbleches SB oder di- rekt auf dem Stahlblech angeordnet sein.
Vorzugsweise ist die Abschirmung AB in longitudinaler Ausrichtung länger als der Magnetkern MK. Ebenfalls vorzugsweise sind der Magnetkern MK und die Abschirmung AB in horizontaler Richtung zentriert. Dadurch deckt die Abschirmung die end¬ ständigen Abschnitte des Magnetkerns MK optimal ab, so dass die bezüglich der Wirbelströme empfindlichen Bereiche im Stahlblech SB (vgl. Fig. 5) maximal abgedeckt sind. Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung aus Magnet¬ kern MK, Spule S und Abschirmung AB. Die Abschirmung AB hat eine rechteckige Grundfläche. Der Magnetkern MK und die Ab¬ schirmung AB sind in beiden horizontalen Richtungen
zentriert, damit die Abdeckung der empfindlichen Bereiche (vgl. Fig. 5) optimal ist.
Figur 3 zeigt die Anordnung des Magnetkerns und seiner Spule im Inneren eines Gehäuses G. Das Gehäuse G hat Seitenwände SW, einen Deckel D und eine Basisplatte, die durch die Ab- schirmung AB gebildet wird. Die Seitenwände SW und der Deckel D sind aus einem dielektrischen Material gefertigt. Das Ge¬ häuse G mit Magnetkern und Spule und gegebenenfalls weiteren Elementen wie Treiberschaltung und Anpassschaltung können somit als Modul an praktisch beliebiger Stelle einer Fahrzeug- karosserie auf einem Stahlblech SB befestigt werden. Der minimale Abstand zwischen Magnetkern und dem Stahlblech ist deutlich verringert, so dass der Abstand zwischen Stahlblech SB und Oberseite des Gehäuses G im Vergleich mit konventio¬ nellen Magnetantennen verringert ist.
Figur 4 illustriert die Situation konventioneller Magnetan- tennen, bei der Magnetfeldfluss , der die Stirnseiten des stabförmigen Magnetkerns verlässt, in die Oberfläche des Stahlblechs SB eintritt und Wirbelströme WS anregt und dadurch zu Verlusten führt. Figur 5 zeigt die frequenzabhängige Impedanz einer Antenne im belasteten Zustand, welche mit einem Reflektor gegenüber der Stahlkarosse geschützt ist.
Figur 6 zeigt die frequenzabhängige Impedanz unter Last (ge- strichelte Kurve) für eine Magnetantenne. Im Vergleich zur
Antenne mit Reflektor (Fig. 6) ist die durch die Wirbelströme verursachte Zunahme der Impedanz deutlich größer. Die Reso¬ nanzfrequenz ist verschoben. Bei der Arbeitsfrequenz um 125 kHz kann die Impedanz unter
Last für eine Magnetantenne durch eine oben beschriebene Ab¬ schirmung auf 25 Ohm oder weniger reduziert werden.
Die beschriebene Magnetantenne ist durch die in den schemati- sehen Figuren gezeigten Merkmale nicht eingeschränkt. Mag¬ netantennen mit zusätzlichen Schaltungselementen, z. B. in einem Anpassnetzwerk, und zusätzlichen Schichten zur Abschirmung sind ebenfalls umfasst. Bezugs zeichenliste
AB: Abschirmung
D: Deckel
G: Gehäuse
MA: Magnetantenne
MF: Magnetfeld
MK: Magnetkern
S : Spule
SB: Metallkörper, z. B. Stahlblech
SW: Seitenwand
WS : Bereich der Wirbelströme

Claims

Patentansprüche
1. Magnetantenne (MA) , umfassend
• einen Magnetkern (MK) , eine Spule (S) und eine Abschirmung (AB) ,
wobei
• die Spule (S) den Magnetkern (NK) umgibt,
• die Abschirmung (AS) längsseitig neben dem Magnetkern (MK) mit der Spule (S) angeordnet ist.
2. Magnetantenne nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Abschirmung (AB) ein Material mit einer höheren Leitfähigkeit als Stahl umfasst.
3. Magnetantenne nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abschirmung (AB) ein Material mit einem höheren
Reflektionskoeffizienten für magnetische Signale im
Frequenzbereich zwischen 120 und 130 KHz als Stahl hat.
4. Magnetantenne nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abschirmung (AB)
• AI oder Cu umfasst oder
• aus AI oder aus Cu besteht.
5. Magnetantenne nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Magnetkern (MK) ein Ferrit umfasst oder aus Ferrit besteht .
6. Magnetantenne nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend ein Gehäuse (G) , in dem der Magnetkern (MK) und die Spule (S) angeordnet sind.
7. Magnetantenne nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Abschirmung (AB) ein Teil des Gehäuses (G) ist.
8. Magnetantenne nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abschirmung (AB) parallel zum Magnetkern (MK) angeordnet ist .
9. Magnetantenne nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Magnetkern (MK) stabförmig ausgebildet ist, eine Länge LMK hat und die Abschirmung (AB) eine Länge LA > LMK hat.
10. Magnetantenne nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Abschirmung (AB) in longitudinaler Richtung über den
Magnetkern (MK) auf beiden Seiten hinausragt.
11. Magnetantenne nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abschirmung (AB) aus einem Metall oder einer Legierung mit rechtwinkliger Grundfläche und einer Dicke zwischen 0,1 mm und 0,8 mm besteht.
12. Verwendung einer Magnetantenne (MA) nach einem der vorherigen Ansprüche in einem schlüssellosen Zugangssystem, bei dem die Magnetantenne (MA) im Abstand von weniger als 10 cm von einem Stahlblech angeordnet ist.
PCT/EP2017/077639 2016-11-08 2017-10-27 Magnetantenne mit verringerten verlusten und verwendung derselben WO2018086915A1 (de)

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