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Dokumentenidentifikation DE102006025176A1 06.12.2007
Titel Antennenmodul für ein Fahrzeug
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Chakam, Guy-Aymar, Dr., 93073 Neutraubling, DE;
Schneider, Christian, 93138 Lappersdorf, DE
DE-Anmeldedatum 30.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006025176
Offenlegungstag 06.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse H01Q 1/24(2006.01)A, F, I, 20060530, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01Q 1/32(2006.01)A, L, I, 20060530, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Antennenmodul für ein Fahrzeug, mit einer ersten Antenneneinrichtung mit wenigstens einer Antenne 5, 7, 9, 11, 13 für den Fahrzeugaußenraum, welche am Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet ist, und einer zweiten Antenneneinrichtung mit wenigstens einer Antenne 25, 27, 29, 31 für den Fahrzeuginnenraum, welche im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die erste Antenneneinrichtung und zweite Antenneneinrichtung zur Speisung der Antenneneinrichtungen miteinander elektrisch gekoppelt sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antennenmodul für ein Fahrzeug. Derartige Antennenmodule finden in der Fahrzeugtechnik Anwendung, um Funkdienste wie Rundfunkempfang, GPS-Information, Fahrzeugzugangskontrollsystem, Steuerung der Wegfahrsperre, Freigabe des Motorstarts, Vornahme von persönlichen Einstellungen, Innenraumüberwachung, Parkhilfe, Reifendruckkontrolle etc. zu ermöglichen.

Derartige Dienste erfolgen teilweise getrennt in Dienste für den Fahrzeugaußenraum und Dienste für den Fahrzeuginnenraum, wobei die Dienste auch auf unterschiedlichen Frequenzen (LF, HF) bzw. Bändern übertragen werden. Manche Dienste benötigen dagegen eine über die Fahrzeuggrenze wirkende übergreifende Übertragung, wie beispielsweise die Kommunikation zwischen ID-Geber (Schlüssel) und dem Steuergerät für die Zugangskontrolle, Innenraumüberwachung und Motorstart bzw. Steuerung der Wegfahrsperre, um die genaue Position einer Person festzustellen und entsprechende Aktionen in Abhängigkeit der Position auszulösen.

Um diese unterschiedlichen Dienste teils auf unterschiedlichen Frequenzen für den Fahrzeugaußenraum und Fahrzeuginnenraum zu ermöglichen, werden üblicherweise mehrere Antennen im Fahrzeug und außerhalb am Fahrzeug angeordnet.

Die Anordnung einer Vielzahl von Antennen inklusive eventueller Stromversorgung (Steuergeräte und/oder aktive Antennen) und Weiterleitung der übertragenen Signale bedarf jedoch eines erhöhten Verkabelungsaufwandes und ist damit bei der heutigen erhöhten Anzahl von vorhandenen Diensten im Fahrzeug nachteiligerweise in der Fertigung sowie Wartung und etwaigen nachträglichen Installation und Reparatur zeit- und kostenintensiv. Zudem ist eine exakte elektromagnetische Trennung der Antennen bzw. deren Sende- bzw. Empfangsfelder bei der erhöhten Anzahl von Antennen problematisch.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Antennenmodul zu schaffen, welches die vorgenannten Nachteile vermeidet und auf kostengünstige und einfache Art und Weise mehrere Dienste erfüllt und gleichzeitig den Verkabelungsaufwand vermindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Antennenmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß weist ein Antennenmodul eine erste und eine zweite Antenneneinrichtung auf, welche jeweils aus wenigstens einer Antenne für den Fahrzeugaußenraum und den Fahrzeuginnenraum bestehen. Die Antenne für den Fahrzeugaußenraum ist am Außenbereich des Fahrzeugs und die Antenne für den Fahrzeuginnenraum im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet.

Durch die Ausbildung eines Antennenmoduls, welches teilweise am Außenraum und teilweise im Innenraum also allenfalls bzw. vorzugsweise durch die in diesem Bereich befindliche Fahrzeugkarosserie (Dachbereich, Heckbereich) getrennt, können vorteilhafterweise die Kabelwege zu einem einzigen für das gesamte Antennenmodul zuständigen Elektronik (Steuergerät oder zumindest ein gemeinsamer Teil dessen Elektronik Sendeeinrichtung, Empfangseinrichtung, Buskopplungseinrichtung, Auswerteeinrichtung, Vorauswerteeinrichtung, Wandlereinrichtung, etc.) verkürzt werden, da die Antenneneinrichtungen zur deren Speisung und damit der Antenne bzw. Antennen entsprechend elektrisch gekoppelt sind. Hierdurch entfallen vorteilhafterweise längere Kabelwege oder sonst nötige aufwändige extra Steuergeräte pro Antenneneinrichtung oder gar pro Antenne. Zudem erfolgt durch Karosserie (Fahrzeugblech) eine Feldabschirmung oder gar optimale (elektromagnetische) Trennung von Feldern für den Fahrzeugaußen- und Fahrzeuginnenraum, so dass – abgesehen von einer Vermeidung von Störungen (beispielsweise Interferenzen, Nebensprechen, etc.) – eine eindeutige Unterscheidung ob Signal aus dem Fahrzeugaußen- oder Fahrzeuginnenraum stammen, ermöglicht wird.

Für die elektrische Kopplung zur elektrischen Speisung der Antennen, beispielsweise mittels Kabel, Verbindungsstecker, Koaxstecker, Hohlleiter, reicht ein entsprechend kleiner Durchbruch durch die Fahrzeugkarosserie im Bereich des Moduls, so dass der verbleibende Bereich der Fahrzeugkarosserie (beispielsweise das Metall bzw. Blech im Dach-, Tür-, Heck- oder Seitenbereich) als insbesondere im HF-Bereich (vorzugsweise ab 13,56 MHz, ab 80 MHz, insbesondere den ISM Bändern – beispielsweise 315, 433, 866 MHZ) wirksame gewünschte Abschirmung bzw. Trennung sowie zur Auslegung der Antenne dient.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Antenneneinrichtungen jeweils eine Trägerplatte, auf welcher die Antenne für den Fahrzeuginnenraum und den Fahrzeugaußenraum angeordnet ist und entsprechend mit einem Steuergerät verbunden werden kann. Diese Trägerplatte dient einerseits zur Aufnahme der Antennen und Leitungswege, sowie andererseits zur Befestigung an der Fahrzeugkarosserie, wobei beispielsweise Befestigungen mittels Kleben, Schrauben, etc. denkbar sind.

Hierbei kann, abgesehen von einem Durchbruch (welcher auch als mechanische Kopplung bzw. Befestigung dienen kann) in der Trägerplatte und der Fahrzeugkarosserie (zum Beispiel Fahrzeugblech im Heck- oder Dachbereich) zur elektrischen Kontaktierung der ersten Antenneneinrichtung mit der zweiten Antenneneinrichtung zusätzlich wenigstens ein weiterer Durchbruch vorgesehen sein, mittels welchem beide Antenneneinrichtungen bzw. deren Trägerplatten jeweils mit der Fahrzeugkarosserie verbunden und damit am Fahrzeug fixiert sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die erste und zweite Trägerplatte derart am Fahrzeug an der Karosserie angeordnet, dass sie sich zumindest in einem Bereich der Fahrzeugkarosserie überlappend an Innen- und Außenseite der Fahrzeugkarosserie befinden und hierdurch die Kabelwege (zwischen erster und zweiter Antenneneinrichtung und zum Steuergerät) kurz gehalten werden können.

Hierbei kann weiterhin in dem überlappenden Bereich wenigstens ein gemeinsamer Durchbruch zur elektrischen (Durch-)Kontaktierung oder zur elektrischen Kontaktierung und zur mechanischen Befestigung vorgesehen sein. Hierdurch kann sowohl die elektrische Kontaktierung als auch die mechanische Kontaktierung durch eine Verbindung der beiden Antenneneinrichtungen bzw. deren Trägerplatten miteinander durch die Fahrzeugkarosserie hindurch (beispielsweise durch Rastelemente, Schrauben, etc.) erfolgen, wobei die elektrische Kontaktierung gleichzeitig auch als mechanische Befestigung (z.B. mittels eines hohlen bzw. rohrförmigen länglichen Befestigungselements mit einem Hohlraum zur Kabelführung und Außengewinde oder Rastelemente zur mechanischen Befestigung) dienen kann. In dieser Ausgestaltung dient der gemeinsame Durchbruch somit gleichzeitig zur elektrischen und/oder mechanischen Kontaktierung beider Trägerplatten.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die erste und/oder zweite Antenneneinrichtung mehrere Antennen für den Fahrzeuginnenraum/-außenraum auf, welche für unterschiedliche Dienste, wie beispielsweise SDARS-Empfang, Mobilfunk, GPS-Empfang, Signalübertragung zur schlüssellosen Fernbedienung bzw. remote keyless entry (RKE) außen und innen, Reifen-, insbesondere Reifendrucküberwachung (Tireguard), WLAN-Anbindung etc. vorgesehen sind. Ein derartiges Antennenmodul kann daher zum Empfang und/oder zum Senden unterschiedlicher Dienste (multifunktional) auf gleichen oder unterschiedlichen Frequenzen bzw. Bändern (multibandfähig) mit oder ohne bekannte Diversity-Verfahren (Orts-, Polarisations-, Phasendiversity bzw. Auswertung von – aufgrund eines Empfangs eines Sendesignals mit mehreren Antennen sich in verschieden Parametern unterscheidenden – Empfangssignalen) dienen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das gemeinsame Steuergerät oder zumindest ein gemeinsamer Teil dessen Elektronik (Sende-/Empfangseinrichtung, Vorauswerteeinrichtung, Auswerteeinrichtung, Vorauswerteeinrichtung, Busankopplungseinrichtung, Wandlereinrichtung, etc.), in der ersten oder in der zweiten Antenneneinrichtung integriert, so dass sich die Kabelwege weiter verkürzen lassen und eine einfachere und kostengünstigere Montage ermöglicht wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische dreidimensionale Ansicht eines erfindungsgemäßen Antennenmoduls mit Gehäuse;

2 eine schematische dreidimensionale Unteransicht eines Antennenmoduls nach 1;

3 eine schematische dreidimensionale Draufsicht eines Antennenmoduls nach 1;

4 eine schematische Teilansicht einer Trägerplatte eines Antennenmoduls nach 1;

5 eine schematische dreidimensionale Schnittansicht entlang der Linie I-I in 4 mit zusätzlich dargestelltem Gehäuse und

6 eine vergrößerte Seitenansicht nach 5.

Das in 1 dargestellte Antennenmodul weist an seiner Unterseite zum Fahrzeuginnenraum eine Abdeckung 35 und zum Fahrzeugaußenbereich eine Abdeckung 15 auf, welche vorwiegend als Schutzgehäuse für die darunter liegende erste und zweite Antenneneinrichtung dienen. Wie in 1 dargestellt, befindet sich die Abdeckung 15 außerhalb auf der Fahrzeugkarosserie 19, beispielsweise dem Autodach im mittleren hinteren Bereich, sowie die Abdeckung 35 im Fahrzeuginneren an der Fahrzeugkarosserie 19, also beispielsweise im Fahrzeughimmel im mittleren Bereich des Fahrzeugsfonds.

2 zeigt die Form der inneren Gehäuseabdeckung 35, an welcher beispielsweise zusätzlich eine nicht näher dargestellte Innenraumbeleuchtung des Fahrzeugsfonds angeordnet sein kann.

3 zeigt eine beispielhafte Form der äußeren Gehäuseabdeckung 15, einer sogenannten Finne, welche vorteilhafterweise in Längsrichtung L mit Pfeilspitze in Fahrtrichtung angeordnet ist, um einen möglichst geringen Luftwiderstand zu bieten.

In 4 ist als Detail eine Trägerplatte dargestellt, wie sie unterhalb der Abdeckungen 15 und 35 auf der Karosserie 19 von der Außen- und Innenseite angeordnet ist. Eine solche Trägerplatte weist beispielsweise als erste Trägerplatte eine erste Antenneneinrichtung für den Außenbereich auf. Diese erste Antenneneinrichtung besteht – wie dargestellt – beispielsweise aus einer Mobilfunkantenne 5 (z.B. GSM), einer GPS-Antenne 7 (im GHz-Bereich), einer WLAN-Antenne 9 (z.B. 2,45 GHz oder 5,8 GHz), einer RKE-Antenne 11 (z.B 315 MHz, 433 MHz oder 868 MHz) für den Außenbereich und einer SDARS (digitales Satellitenradio bzw. satellite digital audio radio service)-Antenne 13, welche – wie schematisch dargestellt – über ein Kabel 43 bzw. einen Kabelstrang mit einem nicht näher dargestellten Steuergerät bzw. einer Sende- und/oder Empfangseinrichtung verbunden sind.

Wie in 5 dargestellt, befindet sich im selben Bereich der Fahrzeugkarosserie 19 an Außen- und Innenseite zumindest überlappend eine erste Trägerplatte 3 und eine zweite Trägerplatte 23, welche vorzugsweise zur Senkung der Herstellungskosten gleicher Bauart sind und – wie dargestellt – an Ober- und Unterseite der Fahrzeugkarosserie deckungsgleich angeordnet sein können.

Wie aus der vergrößerten Darstellung in 6 ersichtlich, müssen die Gehäuseränder der Abdeckungen 15 und 35 nicht unbedingt zueinander fluchten, so dass selbst bei vollkommen überlappender erster und zweiter Trägerplatte 3, 23 ein gewisser, in 6 dargestellter Versatz der Ränder der Gehäuseabdeckung 15 und 35 zueinander möglich ist.

Wie aus 6 ersichtlich, weist die zweite Antenneneinrichtung eine zweite Trägerplatte 23 in baugleicher Ausführung zur ersten Antenneneinrichtung bzw. ersten Trägerplatte 3 auf, wobei hier die dargestellten Antennendienste zum Fahrzeuginneren, wie beispielsweise Tireguard-Antenne 25, RKE-Antenne 31 für den Innenbereich, Bluetooth-Antenne 27 für den Innenbereich und WLAN-Antenne 29 für den Innenbereich erfüllt werden.

Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, die erste und zweite Antenneneinrichtung bzw. deren Trägerplatte 3 und 5 mit unterschiedlichen Antennen für unterschiedlichste Bänder und Dienste von einfachen Dipol-Antennen über Patch-Antennen, HF-Antennen bis hin zu komplexen mehrbandigen Antennenstrukturen bestücken.

Selbstverständlich sind die Antennen 25, 27, 29 und 31 auf der zweiten Trägerplatte 23 ebenfalls über das Kabel 43 bzw. den Kabelstrang mit einem nicht näher dargestellten, sowohl für die erste, als auch für die zweite Antenneneinrichtung gemeinsam zuständigen einzigen Steuergerät verbunden.

Dieses Steuergerät kann sich außerhalb des Antennenmoduls, aber auch innerhalb des Antennenmoduls, beispielweise auf der ersten oder zweiten Trägerplatte 3, 23 integriert, befinden. Um die elektrische Kontaktierung bzw. Kopplung zur Speisung der Antenneeinrichtung mittels Kabelstrang 43 zu gewährleisten, befindet sich in der Fahrzeugkarosserie 19, beispielsweise dem Fahrzeugdach, ein kleiner Durchbruch 41, durch welchen der Kabelstrang 43 hindurchgeführt ist.

Um an der Stelle der elektrischen Kopplung mittels Durchbruch 41 und Kabelstrang 43 gleichzeitig eine mechanische Kopplung bzw. Befestigung der Trägerplatte 3 zur Trägerplatte 23 und damit an Innen- und Außenbereich der Fahrzeugkarosserie zu ermöglichen, kann beispielsweise – wie in 6 angedeutet – durch einen entsprechenden fluchtenden Durchbruch in der Fahrzeugkarosserie und der ersten und zweiten Trägerplatte 3, 23 eine rohrförmige Hülse geschoben werden, in deren Innerem der Kabelstrang 43 verläuft und an deren Äußerem beispielsweise ein Außengewinde angebracht ist, so dass beispielsweise mittels Aufschrauben von (Überwurf-)Muttern (oder entsprechend ausgebildetem Innengewinde in den Durchbrüchen der Trägerplatten 3, 23) eine mechanische Befestigung erfolgen kann. Weiterhin ist es denkbar Wellenleiterverbindungen, wie Koax- oder Hohlleiterverbindungen bzw. Kopplungen mittels Überwurfmutter gleichzeitig als mechanische Verbindung auszubilden.

Zusätzlich ist es denkbar, in einem anderen Bereich einen ähnlichen fluchtenden Durchbruch in der Fahrzeugkarosserie 19, erster und zweiter Trägerplatte 3, 23 anzubringen, durch welchen beispielsweise mittels Schraube und Mutter, Rastelement etc. die erste und zweite Trägerplatte 3, 23 in diesem Bereich an der Fahrzeugkarosserie mechanisch befestigt werden kann, ohne dass hierbei zusätzlich eine weitere, elektrische (Durch-)Kontaktierung erforderlich ist.

Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, die mechanische Befestigung auf andere Art ohne weiteren Durchbruch, beispielsweise mittels an der Fahrzeugkarosserie angeordneter Rastnasen, Vorsprünge, entsprechender Karosserieform etc. oder mittels Kleben zu bewerkstelligen. In gleicher Weise können die Abdeckungen 15 und 35 des erfindungsgemäßen Antennenmoduls an Außen- und Innenseite der Fahrzeugkarosserie 19 befestigt werden, um eine Beschädigung aufgrund mechanischer Einwirkung etc. zu vermeiden.

Durch das erfindungsgemäße Modul können auf bauliche einfache Art und Weise Dienste, welche sowohl im Innen- wie im Außenbereich möglich sein sollen, wie beispielsweise Zugangskontrollsystem (RKE) im Innen- wie im Außenbereich oder auch unterschiedliche Funktionalitäten bzw. Dienste, welche nur im Außenbereich oder nur im Innenbereich stattfinden, ermöglicht werden. Durch die elektrische und eventuell zusätzliche mechanische Kopplung der ersten mit der zweiten Antenneneinrichtung ist zudem gewährleistet, dass auf einfache Art und Weise eine Vielzahl von Diensten im Außen- und Innenbereich des Fahrzeugs, insbesondere mittels diversity-Verfahren, optimal erfüllt werden können, ohne dass hierfür mehrere Steuergeräte und an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs angeordnete Antennen notwendig sind, welche naturgemäß einen erhöhten Verkabelungsaufwand besitzen.

3
erste Trägerplatte
5
Telefonantenne (Mobilfunk)
7
GPS-Antenne
9
WLAN-Antenne
11
RKE-Antenne
13
SDARS-Antenne
15
Gehäuse bzw. Abdeckung Außenbereich
19
Karosserie (-blech)
23
zweite Trägerplatte
25
Tireguard-Antenne
27
Bluetooth-Antenne
29
WLAN-Antenne
31
RKE-Antenne
35
Gehäuse bzw. Abdeckung Außenbereich
41
Duchbruch
43
Kabelzweig


Anspruch[de]
Antennenmodul für ein Fahrzeug,

a) mit einer ersten Antenneneinrichtung mit wenigstens einer Antenne (5, 7, 9, 11, 13) für den Fahrzeugaußenraum, welche am Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet ist und

b) einer zweiten Antenneneinrichtung mit wenigstens einer Antenne (25, 27, 29, 31) für den Fahrzeuginnenraum, welche im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet ist,

c) wobei die erste Antenneneinrichtung und zweite Antenneneinrichtung zur Speisung der Antenneneinrichtungen miteinander elektrisch gekoppelt sind.
Antennenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antenneneinrichtung und zweite Antenneneinrichtung durch ein einziges gemeinsames Steuergerät, welches zumindest eine der Einrichtungen wie, Sendeeinrichtung, Empfangseinrichtung, Buskopplungseinrichtung, Auswerteeinrichtung, Vorauswerteeinrichtung, Wandlereinrichtung angesteuert werden können. Antennenmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antenneneinrichtung eine erste Trägerplatte (3) und die zweite Antenneneinrichtung eine zweite Trägerplatte (23) umfasst, auf welchen die Antennen für den Fahrzeuginnenraum (25, 27, 29, 31) und Fahrzeugaußenraum (5, 7, 9, 11, 13) angeordnet sind. Antennenmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Trägerplatte (3, 23) derart am Fahrzeug an der Karosserie (19) angeordnet sind, dass sie sich zumindest in einem Bereich der Fahrzeugkarosserie überlappend an Innen- und Außenseite der Fahrzeugkarosserie (19) befinden. Antennenmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem überlappenden Bereich wenigstens ein gemeinsamer Durchbruch (41) zur elektrischen Kontaktierung und/oder zur mechanischen Befestigung vorgesehen ist. Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antenneneinrichtung mehrere Antennen (5, 7, 9, 11, 13) für den Fahrzeugaußenraum aufweist, welche für unterschiedliche Dienste vorgesehen sind. Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antenneneinrichtung mehrere Antennen (25, 27, 29, 31) für den Fahrzeuginnenraum aufweist, welche für unterschiedliche Dienste vorgesehen sind. Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Steuergerät in der ersten oder in der zweiten Antenneneinrichtung integriert ist.






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