WO2021094107A1 - Schraubbare fahrzeugantenne - Google Patents

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WO2021094107A1
WO2021094107A1 PCT/EP2020/080525 EP2020080525W WO2021094107A1 WO 2021094107 A1 WO2021094107 A1 WO 2021094107A1 EP 2020080525 W EP2020080525 W EP 2020080525W WO 2021094107 A1 WO2021094107 A1 WO 2021094107A1
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WO
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screwable
antenna
vehicle
head part
vehicle antenna
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PCT/EP2020/080525
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Christian ARENDT
Guenter Rohr
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole

Definitions

  • the invention relates to a screwable vehicle antenna.
  • Vehicle antennas are arranged inside or outside the vehicle and are used to provide wireless communication connections, e.g. for V2X communication, i.e. for communication between the vehicle and the environment, e.g. other vehicles, base stations or external devices such as traffic lights or road side units. However, you can also provide a communication link for wireless (near-field) communication in the interior, e.g. to connect vehicle occupants to the entertainment system.
  • various standards are available, e.g. near field communication via Bluetooth or WLAN, but also transmission standards from the field of mobile communications, e.g. LTE or 5G.
  • Cell phone antennas are usually attached outside the vehicle and on top of the roof as so-called flaif antennas or shark (fin) antennas.
  • the antenna system must meet strict criteria with regard to performance features, in particular omnidirectional radiation characteristics, in order to ensure the reliability of the information transmission to other communication participants.
  • Such antennas are generally used realized as separate boxes or other antenna structures, eg as film antennas, which require additional integration volume and / or support structures.
  • Vehicle antennas are known, for example, from DE102012108786A1, EP1241731A2 or EP3395617A1.
  • antenna structures in or on the vehicle body is mostly limited due to aesthetic or design criteria, but also due to performance requirements that have to be met. It also requires space for integration, but a limited resource.
  • the radiation characteristics of a vehicle antenna are mainly given by the integration volume inside or in the exterior of the vehicle.
  • the electromagnetic wave propagation can be viewed as quasi-optical, ie that every metallic object in the vicinity of the antenna blocks or reflects the electromagnetic radiation , creating shadowing effects.
  • the attachment of the antenna element to the vehicle body is a challenge, since, in addition to the above-mentioned requirements, requirements regarding safety, stability, service life and vibration resistance must be met. In addition, additional assembly steps are necessary to attach the antenna element to the vehicle body.
  • a screwable vehicle antenna having a threaded part and a head part adjoining one end region thereof, both of which are made up of electrically non-conductive material are formed, as well as at least one antenna radiator arranged at least within a part of the head part, and a metallic disc of electrically conductive material arranged on the head part and serving as a reflector or ground plane. Furthermore, an HF connector is provided, which is arranged on a region of the head part opposite the threaded part and is fastened to it, wherein the antenna radiator can be electrically connected to a plug of the HF connector.
  • a suitable watertight or non-watertight HF connector designed in a predetermined IP class is used as the FIF connector.
  • an RF connector specially designed for the required area of application is used.
  • FAKRA connectors are often so-called FAKRA connectors.
  • the metallic disk rests on the end region of the head part on which the threaded part is arranged. It can thus also serve as a washer and is easy to assemble, namely by sliding it onto the threaded part.
  • the metallic disk is arranged at least partially within the head part.
  • the length of the threaded part can be shortened.
  • it can be arranged completely within the head part, ie not visible to the outside, for example encapsulated with plastic. Alternatively, it can be visible to the outside, so that it divides the headboard into two parts.
  • a mounting sleeve is formed around the head part, or the head part is formed in a predetermined shape.
  • a standard assembly tool can thus be used to fasten the screw.
  • the thread is a self-tapping thread or a non-self-tapping thread.
  • components can be fastened that have been provided with a mating thread or a cavity in advance, as well as components into which the screw cuts itself by screwing it in.
  • the antenna radiator provides V2X communication or near-field communication, including at least Bluetooth and WLAN.
  • the vehicle antenna can thus be used both in the interior of the vehicle, e.g. to control functionalities such as the entertainment system via a mobile phone, as well as outside, e.g. to communicate with a mobile phone or a key.
  • the screwable vehicle antenna is arranged in the interior of a vehicle or an exterior area of the vehicle.
  • the components should therefore meet the requirements for watertightness (IPx).
  • the screwable vehicle antenna is used to connect two electrically non-conductive components to one another.
  • the screwable vehicle antenna also has a PCB (Printed Circuit Board or printed circuit board), which is arranged between the antenna radiator and the HF connector and is provided with components in such a way that an amplifier circuit or a matching network is provided.
  • a PCB printed Circuit Board or printed circuit board
  • an amplifier component is provided, the electrical supply of which is provided by means of a phantom feed via a coaxial cable attached to the plug. This improves the functionality even more.
  • an adaptive matching circuit can be implemented which, depending on the detuning of the antenna, enables or achieves (automatic) night-tuning by integrating it into a new, not initially provided installation space. This increases the flexibility in the desolation of the component.
  • Fiq. 1 shows a schematic representation of a screwable vehicle antenna according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a 3D sectional illustration of the screwable vehicle antenna shown in FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
  • Fiq. 3 shows a 3D sectional illustration of a screwable vehicle antenna according to an alternative embodiment of the present invention.
  • Fiq. 4 shows a 3D sectional illustration of the screwable vehicle antenna shown in FIG. 1 with an additional circuit board according to an embodiment of the present invention.
  • the basic concept of the invention is that by using an already existing assembly element, the complexity of the assembly and the number of components required is decreased.
  • the mounting element is a screw made of electrically non-conductive material.
  • Figure 1 shows a view of an embodiment of a screwable vehicle antenna 1 according to an embodiment.
  • Figure 2 shows a 3D sectional view of this embodiment.
  • Figures 3 and 4 show alternative embodiments of the screwable vehicle antenna 1 in 3D sectional views.
  • the antenna radiator 10 is formed as a rod antenna or monopole antenna and has, for example, a quarter-wave monopole, ie the conductor length or rod length corresponds to a quarter of that of the antenna radiator 10 wavelength to be covered.
  • a plastic screw 1 formed as a screwable antenna or vehicle antenna.
  • the plastic screw 1 is advantageously used to fasten a plastic component of the vehicle to another plastic component, e.g. a spoiler cover on a spoiler lower shell.
  • the plastic screw 1 is formed from an electrically non-conductive material, advantageously from plastic or glass fiber reinforced plastic, depending on the mechanical properties required for the application, i.e. the screw connection.
  • the plastic screw 1 also has a threaded part 20 and a head part 21 which is arranged at an end region of the threaded part 20.
  • An electrical connection in the form of an HF plug connector connects to the head part 21, advantageously a so-called FAKRA plug 30, as shown in the figures.
  • the invention is described in more detail below with reference to the FAKRA connector 30 shown in the figures, it being possible to use any RF connector suitable for the intended application.
  • the FAKRA plug 30 is on the head part 21 attached.
  • a plug 32 for connection to a coaxial cable from the vehicle interior is provided within the FAKRA plug 30.
  • the antenna radiator 10 is connected to the plug 32 directly or via a microstrip line.
  • the thread of the threaded part 20 can be designed as a self-tapping or non-self-tapping thread, depending on the use of the screw.
  • a metallic, electrically conductive disk 11 is also applied over the threaded part 20 and rests on the head part 21.
  • This metallic disk 11 serves both as a washer and as a reflector or ground plane in monopole antennas. Their diameter is advantageously larger than the diameter of the head part 21 and is selected so that the desired electrical properties of the antenna are achieved. Furthermore, suitable measures can be used to establish a ground connection between the ground plane, which is realized by the metallic disk 11, and either rests on the head part 21 or - as described below - is introduced into it, and the outer conductor of the coaxial cable.
  • the metallic disk 11 is formed as part of the head part 21 or divides the head part 21 into two parts.
  • the threaded part 20 can thus be shorter than in the embodiment shown in FIG. 2, since the rod of the antenna radiator 10 can also be partially arranged in the head part 21.
  • the length of the threaded part 20 can be shortened or lengthened.
  • Either a mounting sleeve is advantageously formed around the head part 21 or the head part 21 is in the corresponding shape, e.g. B. as an external hexagon or hexalobular, formed in order to attach the plastic screw 1 with a standard assembly tool.
  • FIG. 4 A further embodiment is shown in FIG. 4, in which a PCB 4 (printed circuit board) or a printed circuit board is provided, which is located between antenna radiators 10 or rod and FAKRA plug 30 is arranged.
  • This PCB 4 can be equipped with components in such a way as to act as an amplifier circuit or as a matching network.
  • an amplifier component can be provided, and the amplifier component is electrically supplied by means of a phantom feed via the coaxial cable attached to the plug 32. It can have components that are used for compensation, ie to compensate for the line loss that occurs due to high frequencies.
  • the screwable vehicle antenna 1 can be used both for antennas that are supposed to provide V2X communication, i.e. currently working at 5.9 GFIz, and for antennas that support other services, e.g. near-field communication such as Bluetooth or WLAN.
  • the services described represent only a subset of the services to be supported. Several services can also be covered with the same vehicle antenna.
  • the screwable vehicle antenna can be used both outside as an external antenna of the vehicle and as an internal antenna inside the vehicle. If it is arranged in the interior, it can also serve as an antenna for V2X communication with a suitable arrangement. However, it must be ensured that the antenna radiation is not impaired, e.g. due to coated glass panes or shading metal parts in the immediate vicinity of the antenna.
  • the screwable vehicle antenna formed as a plastic screw 1 advantageously replaces a screw made of plastic for attaching attachments, e.g. spoilers, fenders, front apron, cover caps, fuel filler flaps, door handles, headlamp housings, decorative elements on the outside and cladding elements, decorative elements and other attachments on the inside. It is only necessary to ensure that the propagation of the electromagnetic waves is not impaired, for example by metallic objects. Furthermore, different thread diameters and thread lengths can be implemented, depending on the application. The combination of antenna element and fastening element in one component simplifies assembly, saves installation space and makes it easier to integrate components into the vehicle. In addition, installation spaces of the vehicle that are not currently used can be functionalized under certain circumstances.

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Abstract

Bereitgestellt wird eine schraubbare Fahrzeugantenne, aufweisend einen Gewindeteil und einen an einem Endbereich davon anschließenden Kopfteil, die beide aus elektrisch nicht leitendem Material gebildet sind, sowie mindestens einen zumindest innerhalb eines Teils des Kopfteils angeordneten Antennenstrahler, und eine an dem Kopfteil angeordnete und als Reflektor oder Groundplane dienende metallische Scheibe aus elektrisch leitfähigem Material. Ferner ist ein an einem dem Gewindeteil gegenüberliegenden Bereich des Kopfteils angeordneter und daran befestigter HF-Steckverbinder vorgesehen, wobei der Antennenstrahler mit einem Stecker des HF-Steckverbinders elektrisch verbindbar ist.

Description

Schraubbare Fahrzeugantenne
Die Erfindung betrifft eine schraubbare Fahrzeugantenne.
Fahrzeugantennen sind innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs angeordnet und dienen dazu, drahtlose Kommunikationsverbindungen bereitzustellen, z.B. zur V2X- Kommunikation, also zur Kommunikation des Fahrzeugs mit der Umgebung, z.B. anderen Fahrzeugen, Basisstationen oder externen Geräten wie z.B. Ampelanlagen oder Road Side Units. Sie können aber auch eine Kommunikationsverbindung zur drahtlosen (Nahfeld-)Kommunikation im Innenraum bereitstellen, z.B. um Fahrzeuginsassen mit dem Entertainmentsystem zu verbinden.
Um unterschiedliche Kommunikationswege bereitzustellen, stehen verschiedenste Standards zur Verfügung, z.B. Nahfeldkommunikation mittels Bluetooth oder WLAN, aber auch Übertragungsstandards aus dem Bereich des Mobilfunks, z.B. LTE oder 5G.
Mobilfunkantennen werden normalerweise außerhalb des Fahrzeugs und oben auf dem Dach als sogenannte Flaifischantennen bzw. shark (fin) antenna angebracht. Speziell für die V2X-Kommunikation muss das Antennensystem strenge Kriterien in Bezug auf Leistungsmerkmale, insbesondere omnidirektionale Abstrahlcharakteristiken erfüllen, um die Verlässlichkeit der Informationsübertragung zu weiteren Kommunikationsteilnehmern sicherzustellen. Solche Antennen werden im Allgemeinen als separate Boxen oder andere Antennenstrukturen realisiert, z.B. als Folienantennen, die zusätzliches Integrationsvolumen und/oder Trägerstrukturen benötigen.
Fahrzeugantennen sind beispielsweise aus der DE102012108786A1 , der EP1241731A2 oder der EP3395617A1 bekannt.
Die Integration von Antennenstrukturen in oder auf der Fahrzeugkarosserie ist meistens aufgrund ästhetischer oder Design-Kriterien, aber auch wegen zu erfüllender Leistungsanforderungen limitiert. Außerdem ist Platz zur Integration nötig, aber eine begrenzte Ressource.
Die Abstrahlcharakteristika einer Fahrzeugantenne sind hauptsächlich durch das Integrationsvolumen innerhalb oder im Exterieur des Fahrzeugs vorgegeben. Speziell für hohe Frequenzen wie bei der V2X-Kommunikation, bei welcher eine Kommunikation momentan bei 5,9 GHz erfolgt, kann die elektromagnetische Wellenausbreitung als quasi-optisch betrachtet werden, d.h. dass jedes metallische Objekt in der Umgebung der Antenne die elektromagnetischen Strahlen blockiert oder reflektiert, wodurch Abschattungseffekte entstehen.
Zusätzlich ist die Befestigung des Antennenelements an der Fahrzeugkarosserie eine Herausforderung, da zusätzlich zu den oben genannten Vorgaben noch Vorgaben bezüglich Sicherheit, Stabilität, Lebensdauer und Vibrationsfestigkeit erfüllt werden müssen. Außerdem sind zusätzliche Montageschritte nötig, um das Antennenelement an der Fahrzeugkarosserie zu befestigen.
Aufgrund der vielen, oben beschriebenen Nachteile bekannter Fahrzeugantennen ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine neuartige Fahrzeugantenne bereitzustellen, welche diese Nachteile überwindet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Vorgeschlagen wird eine schraubbare Fahrzeugantenne, aufweisend einen Gewindeteil und einen an einem Endbereich davon anschließenden Kopfteil, die beide aus elektrisch nicht leitendem Material gebildet sind, sowie mindestens einen zumindest innerhalb eines Teils des Kopfteils angeordneten Antennenstrahler, und eine an dem Kopfteil angeordnete und als Reflektor oder Groundplane dienende metallische Scheibe aus elektrisch leitfähigem Material. Ferner ist ein an einem dem Gewindeteil gegenüberliegenden Bereich des Kopfteils angeordneter und daran befestigter HF- Steckverbinder vorgesehen, wobei der Antennenstrahler mit einem Stecker des HF- Steckverbinders elektrisch verbindbar ist.
Durch die Integration einer Antenne, also Strahler und Reflektor bzw. Groundplane, in eine Schraube, also ein sowieso benötigtes Montageelement, werden sowohl Arbeitsschritte bei der Montage, als auch Bauraum eingespart, ohne dass dabei die Abstrahleigenschaften der Antenne beeinflusst werden.
Als FIF-Steckverbinder wird ein je nach Anwendungsbereich, also insbesondere je nach Bauraum, geeigneter wasserdichter bzw. in vorgegebener IP-Klasse ausgeführter oder nicht wasserdichter HF-Steckverbinder benutzt. In vielen Anwendungen wird ein speziell für den erforderlichen Anwendungsbereich vorgesehener HF-Steckverbinder benutzt. Im Automobilbereich sind dies häufig sogenannte FAKRA-Stecker. Ein FAKRA- Stecker ist dem Fachmann bekannt und ein durch den bekannten Facharbeitskreis Automobil (=FAKRA) definiertes Stecker-Interface, über das die Fahrzeugkommunikation sowohl im Fahrzeuginneren als auch zu externen Einrichtungen erfolgt. Er ist nach DIN-72594-1 und ISO 20860-1 definiert und kann für unterschiedliche Signale individuell codiert werden.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die metallische Scheibe auf dem Endbereich des Kopfteils aufliegt, an dem der Gewindeteil angeordnet ist. Somit kann sie gleichzeitig als Unterlegscheibe dienen und ist einfach montierbar, nämlich durch Aufschieben auf das Gewindeteil.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die metallische Scheibe zumindest teilweise innerhalb des Kopfteils angeordnet ist. Somit kann die Länge des Gewindeteils verkürzt werden. Je nach Ausführung kann sie dabei vollständig innerhalb des Kopfteils angeordnet sein, d.h. nach außen nicht sichtbar, z.B. mit Kunststoff umspritzt, sein. Alternativ kann sie nach außen hin sichtbar, so dass sie den Kopfteil in zwei Teile unterteilt.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass eine Montagehülle um den Kopfteil gebildet, oder der Kopfteil ist in einer vorgegebenen Form gebildet. Somit kann ein Standard- Montagewerkzeug zum Befestigen der Schraube verwendet werden.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Gewinde ein selbstschneidendes Gewinde oder ein nicht selbstschneidendes Gewinde ist. So können sowohl Bauteile befestigt werden, die vorab mit einem Gegengewinde oder einem Hohlraum versehen wurden, also auch Bauteile, in welche sich die Schraube durch Eindrehen selbst einschneidet.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Antennenstrahler eine V2X-Kommunikation oder eine Nahfeldkommunikation, umfassend mindestens Bluetooth und WLAN, bereitstellt. Somit kann die Fahrzeugantenne sowohl im Innenraum des Fahrzeugs, z.B. zur Steuerung von Funktionalitäten wie dem Entertainmentsystem über ein Mobiltelefon, als auch im Außenraum, z.B. zur Kommunikation mit einem Mobiltelefon oder einem Schlüssel, verwendet werden.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die schraubbare Fahrzeugantenne im Innenraum eines Fahrzeugs oder einem Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet ist. Die Komponenten sollte somit Anforderungen hinsichtlich Wasserdichtigkeit (IPx) erfüllen.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die schraubbare Fahrzeugantenne dazu verwendet wird, zwei elektrisch nicht leitende Bauteile miteinanderzu verbinden.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die schraubbare Fahrzeugantenne ferner ein PCB (Printed Circuit Board bzw. Leiterplatte) aufweist, das zwischen Antennenstrahler und HF-Steckverbinder angeordnet ist und derart mit Bauelementen versehen ist, dass eine Verstärkerschaltung oder ein Anpassungsnetzwerk bereitgestellt ist. In einer Ausführung ist eine Verstärkerkomponente vorgesehen, deren elektrische Versorgung mittels einer Phantomeinspeisung über ein am Stecker befestigtes Koaxialkabel erfolgt. Somit wird die Funktionsweise noch mehr verbessert. Durch Bestückung mit zusätzlichen elektrischen Bauteilen, z.B. Kondensatoren, kann eine adaptive Anpassungsschaltung realisiert werden, welche abhängig von der Verstimmung (Detuning) der Antenne durch die Integration in einen neuen, nicht initial vorgesehenen Bauraum, ein (automatisches) Nachtuning ermöglicht bzw. erzielt. Dies erhöht die Flexibilität bei der Verödung der Komponente.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fiq. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer schraubbaren Fahrzeugantenne gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fiq. 2 zeigt eine 3D-Schnittdarstellung der in Figur 1 gezeigten schraubbaren Fahrzeugantenne gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fiq. 3 zeigt eine 3D-Schnittdarstellung einer schraubbaren Fahrzeugantenne gemäß einer alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fiq. 4 zeigt eine 3D-Schnittdarstellung der in Figur 1 gezeigten schraubbaren Fahrzeugantenne mit einer zusätzlichen Platine gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Grundkonzept der Erfindung ist, dass durch Verwenden eines bereits vorhandenen Montageelements die Komplexität der Montage und Anzahl an benötigten Bauteilen verringert wird. Das Montageelement ist eine Schraube aus elektrisch nicht leitendem Material.
Figur 1 zeigt eine Ansicht einer Ausführung einer schraubbaren Fahrzeugantenne 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Figur 2 zeigte eine 3D-Schnittdarstellung dieser Ausführung. Figuren 3 und 4 zeigen alternative Ausführungen der schraubbaren Fahrzeugantenne 1 in 3D-Schnittdarstellungen.
Wie in den 3D-Schnittdarstellungen der Figuren 2 (Schnitt durch Figur 1) und 3 gezeigt, ist der Antennenstrahler 10 als Stabantenne bzw. Monopolantenne gebildet und weist beispielsweise einen Viertelwellen-Monopol auf, d.h. die Leiterlänge bzw. Stablänge entspricht einem Viertel der vom Antennenstrahler 10 abzudeckenden Wellenlänge. Grundsätzlich können auch andere geeignete Antennenformen verwendet werden, sofern diese für die Anwendung geeignet sind. Der Antennenstrahler 10 ist in eine als schraubbare Antenne bzw. Fahrzeugantenne gebildete Kunststoffschraube 1 eingebracht. Vorteilhaft wird die Kunststoffschraube 1 dazu verwendet, ein Kunststoffbauteil des Fahrzeugs an einem anderen Kunststoffbauteil zu befestigen, z.B. ein Spoilerabdeckung an einer Spoilerunterschale. Alternativ ist es möglich, die Kunststoffschraube 1 in ein Kunststoffbauteil einzuschrauben, ohne ein anderes Kunststoffbauteil daran zu befestigen, z.B. als Zierelement oder an einer nicht sichtbaren Position.
Die Kunststoffschraube 1 ist aus einem elektrisch nicht leitenden Material gebildet, vorteilhaft aus Kunststoff oder glasfaserverstärktem Kunststoff, abhängig von den für die Anwendung, d.h. die Schraubverbindung, benötigten mechanischen Eigenschaften.
Die Kunststoffschraube 1 weist ferner einen Gewindeteil 20 und einen Kopfteil 21 auf, der an einem Endbereich des Gewindeteils 20 angeordnet ist. An dem Kopfteil 21 schließt eine elektrische Verbindung in Form eines HF-Steckverbinders an, vorteilhaft ein sogenannter FAKRA-Stecker 30, wie in den Figuren dargestellt. Nachfolgend wird anhand des in den Figuren gezeigten FAKRA-Steckers 30 die Erfindung genauer beschrieben, wobei jeder für die vorgesehene Anwendung geeignete HF- Steckverbinder verwendet werden kann. Der FAKRA-Stecker 30 ist an dem Kopfteil 21 befestigt. Zur elektrischen Verbindung ist innerhalb des FAKRA-Steckers 30 ein Stecker 32 zur Verbindung mit einem Koaxialkabel aus dem Fahrzeuginneren vorgesehen. Der Antennenstrahler 10 ist mit dem Stecker 32 direkt oder über eine Mikrostreifenleitung verbunden.
Das Gewinde des Gewindeteils 20 kann als selbstschneidendes oder nicht selbstschneidendes Gewinde ausgeführt sein, je nach Verwendung der Schraube.
In einer in Figur 2 gezeigten Ausführung ist ferner eine metallische, elektrisch leitfähige Scheibe 11 über den Gewindeteil 20 aufgebracht und liegt auf dem Kopfteil 21 auf.
Diese metallische Scheibe 11 dient sowohl als Unterlegscheibe als auch als Reflektor bzw. Groundplane bei Monopolantennen. Ihr Durchmesser ist vorteilhaft größer als der Durchmesser des Kopfteils 21 und so gewählt, dass die gewünschten elektrischen Eigenschaften der Antenne erreicht werden. Ferner kann durch geeignete Maßnahmen eine Masseverbindung zwischen der Groundplane, welche durch die metallische Scheibe 11 realisiert ist, und entweder auf dem Kopfteil 21 aufliegt oder - wie nachfolgend beschrieben - darin eingebracht ist, und dem Außenleiter des Koaxialkabels hergestellt werden.
In einer alternativen, in Figur 3 gezeigten Ausführung, ist die metallische Scheibe 11 als Teil des Kopfteils 21 gebildet bzw. unterteilt das Kopfteil 21 in zwei Teile. Somit kann der Gewindeteil 20 kürzer sein als bei der in Figur 2 gezeigten Ausführung, da der Stab des Antennenstrahlers 10 auch teilweise in dem Kopfteil 21 angeordnet sein kann. Je nach Lage der metallischen Scheibe 11 im Kopfteil 21 kann so die Länge des Gewindeteils 20 verkürzt oder verlängert werden.
Vorteilhaft ist entweder eine Montagehülle um den Kopfteil 21 gebildet oder der Kopfteil 21 ist in der entsprechenden Form, z. B. als Außensechskant oder Außensechsrund, gebildet, um die Kunststoffschraube 1 mit einem Standard-Montagewerkzeug zu befestigen.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführung gezeigt, in welcher ein PCB 4 (printed Circuit board) bzw. eine Leiterplatte vorgesehen ist, welches zwischen Antennenstrahler 10 bzw. Stab und FAKRA-Stecker 30 angeordnet ist. Dieses PCB 4 kann mit Bauelementen derart bestückt sein, um als Verstärkerschaltung oder als Anpassungsnetzwerk zu wirken. Außerdem kann eine Verstärkerkomponente vorgesehen sein, und eine elektrische Versorgung der Verstärkerkomponente erfolgt mittels einer Phantomeinspeisung über das am Stecker 32 befestigte Koaxialkabel. Es kann Bauteile aufweisen, die zur Kompensation dienen, d.h. um eine Kompensation des aufgrund hoher Frequenzen vorhandenen Leitungsverlusts zu erzielen.
Die schraubbare Fahrzeugantenne 1 kann sowohl für Antennen verwendet werden, die V2X-Kommunikaiton bereitstellen sollen, also momentan bei 5,9 GFIz arbeiten, als auch bei Antennen, die andere Services unterstützen, z.B. Nahfeldkommunikation wie Bluetooth oder WLAN. Die beschriebenen Dienste stellen lediglich eine Untermenge der zu unterstützenden Dienste dar. Es können auch mehrere Dienste mit der gleichen Fahrzeugantenne abgedeckt werden.
Die schraubbare Fahrzeugantenne kann sowohl im Außenbereich als Außenantenne des Fahrzeugs verwendet werden, als auch als Innenantenne im Inneren des Fahrzeugs. Wenn sie im Innenraum angeordnet ist, kann sie auch bei geeigneter Anordnung als Antenne zur V2X-Kommunikaton dienen. Dabei muss allerdings gewährleistet sein, dass keine Beeinträchtigung der Antennenstrahlung z.B. aufgrund von beschichteten Glasscheiben oder abschattenden Metallteilen in unmittelbarer Umgebung zur Antenne vorhanden ist.
Die als Kunststoffschraube 1 gebildete schraubbare Fahrzeugantenne ersetzt vorteilhaft eine aus Kunststoff gebildete Schraube zum Befestigen von Anbauteilen, z.B. Spoiler, Kotflügel, Frontschürze, Abdeckkappen, Tankklappe, Türgriff, Scheinwerfergehäuse, Zierelemente im Außenbereich und Verkleidungselemente, Zierelemente und andere Anbauteile im Innenbereich. Es ist lediglich darauf zu achten, dass die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen nicht beeinträchtigt wird, z.B. durch metallische Objekte. Ferner können unterschiedliche Gewindedurchmesser und auch Gewindelängen realisiert werden, je nach Anwendung. Durch die Kombination aus Antennenelement und Befestigungselement in ein Bauteil wird die Montage vereinfacht, Bauraum gespart und die Integration von Komponenten in das Fahrzeug erleichtert. Zudem können unter Umständen derzeit nicht genutzte Bauräume des Fahrzeugs funktionalisiert werden.
Bezugszeichen
100 schraubbare Antenne, Fahrzeugantenne
I Kunststoffschraube
10 Antennenstrahler
I I Reflektor/Groundplane/Unterlegscheibe
20 Gewindeteil
21 Schraubenkopf
30 FIF-Steckverbinder, hier FAKRA-Stecker 32 Stecker
4 PCB/Leiterplatte

Claims

Patentansprüche
1. Schraubbare Fahrzeugantenne (1), aufweisend
- einen Gewindeteil (20) und einen an einem Endbereich davon anschließenden Kopfteil (21), die beide aus elektrisch nicht leitendem Material gebildet sind, sowie
- mindestens einen zumindest innerhalb eines Teils des Kopfteils (21) angeordneten Antennenstrahler (10), und
- eine an dem Kopfteil (21) angeordnete und als Reflektor oder Groundplane dienende metallische Scheibe (11) aus elektrisch leitfähigem Material
- einen an einem dem Gewindeteil (20) gegenüberliegenden Bereich des Kopfteils (21) angeordneten und daran befestigten HF-Steckverbinders (30), wobei
- der Antennenstrahler (10) mit einem Stecker (32) des FIF-Steckverbinders (30) elektrisch verbindbar ist.
2. Schraubbare Fahrzeugantenne (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die metallische Scheibe (11) auf dem Endbereich des Kopfteils (21) aufliegt, an dem der Gewindeteil (20) angeordnet ist.
3. Schraubbare Fahrzeugantenne (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die metallische Scheibe (11) zumindest teilweise innerhalb des Kopfteils (21) angeordnet ist.
4. Schraubbare Fahrzeugantenne (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Montagehülle um den Kopfteil (21) gebildet ist, oder der Kopfteil (21) in einer vorgegebenen Form gebildet ist.
5. Schraubbare Fahrzeugantenne (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gewinde ein selbstschneidendes Gewinde oder ein nicht selbstschneidendes Gewinde ist.
6. Schraubbare Fahrzeugantenne (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antennenstrahler (10) eine V2X-Kommunikation oder eine Nahfeldkommunikation, umfassend mindestens Bluetooth und WLAN, bereitstellt.
7. Schraubbare Fahrzeugantenne (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die im Innenraum eines Fahrzeugs oder einem Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet ist.
8. Schraubbare Fahrzeugantenne (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die dazu verwendet wird, zwei elektrisch nicht leitende Bauteile miteinander zu verbinden.
9. Schraubbare Fahrzeugantenne (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein PCB, das zwischen Antennenstrahler (10) und HF- Steckverbinder (30) angeordnet ist und derart mit Bauelementen versehen ist, dass eine Verstärkerschaltung oder ein Anpassungsnetzwerk bereitgestellt ist.
10. Schraubbare Fahrzeugantenne (1) nach Anspruch 9, wobei eine Verstärkerkomponente vorgesehen ist, deren elektrische Versorgung mittels einer Phantomeinspeisung über ein am Stecker (32) befestigtes Koaxialkabel erfolgt.
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