(19)
(11) EP 1 863 119 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
05.12.2007  Patentblatt  2007/49

(21) Anmeldenummer: 07010730.5

(22) Anmeldetag:  30.05.2007
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC): 
H01Q 1/08(2006.01)
H01Q 1/32(2006.01)
H01Q 21/28(2006.01)
H01Q 1/12(2006.01)
H01Q 1/42(2006.01)
H01Q 23/00(2006.01)
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL PL PT RO SE SI SK TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
AL BA HR MK YU

(30) Priorität: 30.05.2006 DE 102006025176

(71) Anmelder: Siemens Aktiengesellschaft
80333 Munich (DE)

(72) Erfinder:
  • Chakam, Guy-Aymar, Dr.
    93073 Neutraubling (DE)
  • Schneeberger, Johann
    92431 Neunburg v. W. (DE)
  • Schneider, Christian
    93138 Lappersdorf (DE)

   


(54) Antennenmodul, insbesondere als zentrales Sende- und/oder Empfangsmodul für ein Fahrzeug, mit mehreren Antennen


(57) Die Erfindung betrifft ein Antennenmodul, insbesondere als zentrales Sende- und/oder Empfangsmodul für ein Fahrzeug, mit mehreren Antennen 8, 13, welches einen oberen und unteren Teil 1, 3 mit jeweils mehreren Antennen 13, 8 aufweist, welche durch einen Bereich der Karosserie 5 eines Fahrzeugs getrennt sind und der obere und der untere Teil 1, 3 mechanisch durch den Bereich der Karosserie hindurch miteinander verbunden sind.




Beschreibung


[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Antennenmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Antennenmodule finden in der Fahrzeugtechnik Anwendung, um Funkdienste wie Rundfunkempfang (analog, digital), Fernsehempfang (analog, digital), GPS-Information, Fahrzeugzugangskontrollsystem, Steuerung der Wegfahrsperre, Freigabe des Motorstarts, Vornahme von persönlichen Einstellungen, Innenraumüberwachung, Parkhilfe, Reifendruckkontrolle, Mobilfunktelephonie (GMS-Bänder, UMTS), Standheizung, Fernstart, Bluetooth, WLAN etc. zu ermöglichen.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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 und auf einfache Art und Weise zu befestigen ist.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Antennenmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0007] Erfindungsgemäß weist ein Antennenmodul einen oberen und unteren Teil mit jeweils mehreren Antennen auf, welche durch einen Bereich der Karosserie eines Fahrzeugs getrennt und mechanisch durch den Bereich der Karosserie hindurch miteinander verbunden sind. Durch diese Ausgestaltung ist es vorteilhafterweise möglich, möglichst viele oder gar alle in oder an einem Fahrzeug benötigten Antennen an einem Ort, beispielsweise im hinteren mitteleren Dach- oder Heckbereich, unterzubringen.

[0008] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung überlappen sich der an Karosserieinnenseite und -außenseite angeordnete obere und untere Teil, wobei im Bereich der Überlappung durch wenigstens einen kleinen Durchbruch von wenigen Millimetern durch die Karosserie Befestigungsmittel hindurchführen. Hierdurch ist es vorteilhafterweise möglich, ein Antennenmodul mitsamt oberem und unterem Teil an derselben Stelle bzw. Innen- und Außenseite der Karosserie anzubringen, so dass die Leitungswege auch zwischen dem oberen und unteren Teil des Antennenmoduls gering bleiben.

[0009] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bestehen der obere und/oder untere Teil aus einer Grundplatte und/oder Platine, wobei jeweils die Platine und/oder Grundplatte des oberen Teils mit der Platine und/oder Grundplatte des unteren Teils im montierten Zustand mechanisch miteinander verbunden ist. Hierdurch ist vorteilhafterweise ein einfacher Aufbau des Antennenmoduls ermöglicht.

[0010] Die mechanische Verbindung bzw. Befestigung des Antennenmoduls kann als zerstörungsfrei lösbare Verbindung, beispielsweise als Schraub-, Einrast- oder Einclipsverbindung, ausgebildet sein, so dass eine Reparatur, Wartung, Änderung der Konfiguration (Hardware) auf einfach Art und Weise möglich ist.

[0011] In besonderer Ausgestaltung der Erfindung weist das Antennenmodul eine fahrzeuginterne Leiterplatte und eine fahrzeugexterne Leiterplatte auf, welche im montierten Zustand eine elektrisch, insbesondere hochfrequenztechnisch, verbundene Massefläche bildet. Hierdurch kann auf einfache Art eine Abschirmung und Anpassung des Antennenmoduls gewährleistet werden, wobei im Sinne einer hochfrequenztechnischen elektrischen Verbindung auch Hohlleiter, wie beispielsweise Rohrzapfen mit beliebigem Grundriss in Frage kommen.

[0012] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0013] Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

[0014] In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1
eine schematische dreidimensionale Unteransicht auf ein montiertes erfindungsgemäßes Antennenmodul als Teilausschnitt eines Fahrzeugdachs;
Fig. 2
eine schematische dreidimensionale Seitenansicht nach Fig. 1;
Fig. 3
eine dreidimensionale Seitenschnittansicht nach Fig. 2;
Fig. 4
eine Grundrissansicht eines oberen Teils eines Antennenmoduls nach Fig. 1;
Fig. 5
eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Befestigungsmechanik eines Antennenmoduls nach Fig. 1 bis Fig. 3;
Fig. 6
eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Befestigungsmechanik eines Antennenmoduls nach Fig. 1 bis Fig. 3 und
Fig. 7
eine schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Befestigungsmechanik eines Antennenmoduls nach Fig. 1 bis Fig. 3.


[0015] Das in Fig. 1 dargestellte Antennenmodul weist an seiner Außenseite beispielsweise auf einem Fahrzeugdach, vorzugsweise im mittleren hinteren Bereich oder an einem Fahrzeugheck, einen oberen Teil in Form eines externen Gehäuses 1, beispielsweise in Form einer Finne auf, welches vorzugsweise eine aerodynamische Außenform, also eine in Fahrtrichtung sich verjüngende Form aufweist.

[0016] Unterhalb dieses externen Gehäuses 1 ist an der Innenseite der entsprechenden Stelle des Fahrzeugdachs 5 ein unteres Teil in Form eines internen Gehäuses 3 angeordnet, welches eine flache rechteckige oder beliebige, vorzugsweise andere flache Form aufweist, so dass dieses interne Gehäuse 3 in rechteckiger, runder oder sonstiger Form zwischen dem Autodach und der Dachverkleidung positioniert werden kann.

[0017] Wie in Fig. 2 dargestellt, weist das interne Gehäuse 3 eine beispielsweise rechteckige Leiterplatte 7 auf, an deren Unterseite fahrzeuginterne Antennen 8 und an deren Oberseite Transceiver bzw. Sender- und Empfänger in Form von elektronischen Bausteinen, angeordnet sind. Von der Oberseite der vorzugsweise zum Dach 5 parallel angeordneten Leiterplatte 7 erstrecken sich senkrecht in Richtung Dach 5 Verbindungselemente 12, beispielsweise in Form von Bolzen mit Abstandshaltern 27 (Fig. 7), welche durch entsprechende Ausnehmungen, beispielsweise in Form von Bohrungen oder Stanzungen, durch das Dach 5 in das externe Gehäuse 1 hineinreichen.

[0018] Weiterhin erstrecken sich von der Leiterplatte 7 senkrecht durch entsprechende Ausnehmungen durch das Dach 5 koaxiale HF-Verbindungselemente 9, 11, welche, wie in Fig. 3 dargestellt, in das externe Gehäuse 1 hineinreichen.

[0019] Im Inneren des externen Gehäuses 1 befindet sich am Dach 5 aufliegend eine obere Grundplatte 17, welche aus Metall, insbesondere Aluminium, gefertigt ist. Auf dieser Grundplatte 17 ist eine obere fahrzeugexterne Leiterplatte 15, beispielsweise durch Einfassung, Kleben, Verschrauben, etc., vorzugsweise die Masse elektrisch verbindend befestigt.

[0020] Die Verbindungsbolzen 12, vorzugsweise ebenfalls aus Metall, sind mit der oberen Grundplatte 17 und/oder der oberen Leiterplatte 15 mechanisch und masseleitend verbunden, so dass zwischen der unteren Platine 7 und der oberen Platine 17 eine Masseverbindung hergestellt ist.

[0021] Wie in Fig. 3 dargestellt, können stattdessen oder zudem auch die koaxialen HF-Verbindungen 9, 11 bzw. deren äußerer Schirm eine derartige Masseverbindung gewährleisten, so dass durch die kurzen Wege eine induktivfreie hochfrequenztechnisch korrekte Anbindung (hoher Leiterquerschnitt, mehrere Verbindungen, geringe Abstände) der elektrischen Masseflächen der unteren und oberen Leiterplatte 7, 15 ermöglicht wird.

[0022] Auf der Oberseite der Leiterplatte sind unterschiedliche fahrzeugexterne Antennen 13 angeordnet, deren signaltechnische Verbindung zur unteren Leiterplatte über die koaxialen HF-Verbindungen 9, 11 erfolgt. Zudem können, wie in Fig. 3 dargestellt, zusätzliche Leitungsverbindungen 14 von entsprechenden fahrzeugexternen Antennen 13 durch das Dach 5 hindurch in den unteren Teil 3 hinein und aus diesem über nicht näher dargestellte Anschlüsse herausführen.

[0023] Aus dem in Fig. 4 dargestellten Grundriss eines oberen Teils 1 bzw. der oberen Grundplatte 17 wird ersichtlich, dass die Grundplatte mehrere, vorzugsweise sechs, Ausnehmungen 10 aufweist, durch welche die Verbindungsbolzen mit ihren Endbereichen hindurchreichen oder darin abschließen.

[0024] In Fig. 5 bis 7 sind unterschiedliche Ausführungsformen einer Befestigungsmechanik eines Antennenmoduls schematisch dargestellt.

[0025] So kann beispielsweise, wie in Fig. 1 dargestellt, statt der unteren Leiterplatte 7 eine untere fahrzeuginterne Grundplatte 19, in welcher die untere Leiterplatte 7 befestigt ist, Befestigungselemente, beispielsweise in Form von Rastelementen 21, aufweisen, welche durch das Dach 5 hindurch in der obere Grundplatte reichen. Diese Rastelemente 21, beispielsweise in Form von längsgeschlitzten Bolzen mit kegelförmigen Vergrößerungen führen durch die Ausnehmungen 10 hindurch und klipsen in diese ein, so dass die nach unten gerichtete Schulter der kegelförmigen Erweiterungen die Grundplatte 17 in Richtung Dach 5 mit einer Andruckkraft beaufschlagt. In dieser Ausgestaltung mit einer zusätzlichen unteren, beispielweise napfförmigen Grundplatte 19 kann ein entsprechend zur Grundplatte 19 komplementär ausgebildeter Gehäusedeckel auch auf die Grundplatte 19 statt auf die untere Leiterplatte 7 direkt aufgeschoben, geklemmt, geklipst, geschraubt oder geklebt werden.

[0026] Die in Fig. 6 dargestellte zweite Ausführungsform einer Befestigungsmechanik zeigt dagegen, wie eine untere Leiterplatte 7 ohne zusätzliche Grundplatte 19 mit der oberen Grundplatte 17' mechanisch ortsfest verbunden werden kann. Hierzu weisen die Befestigungselemente, beispielsweise in Form von Bolzen oder Schrauben 23, im Bereich zwischen Oberseite der Leiterplatte 7 und dem Dach 5 Abstandshülsen 27 auf, so dass die Leiterplatte vorzugsweise ohne direkten Kontakt zur Innenseite des Dachs 5 ortsfest befestigt ist. Die Befestigung der Befestigungselemente an der oberen Grundplatte 17' kann hierbei in beliebigen Varianten erfolgen, wobei, wie in Fig. 6 dargestellt, statt einer vorstehend erläuterten Klipsverbindung auch eine Schraubverbindung mit an der Oberseite der Grundplatte 17 aufgeschraubten Muttern möglich ist.

[0027] Wie in Fig. 7 als dritte Ausführungsform dargestellt, kann der Abschluss der Befestigung an der Oberseite der oberen Grundplatte 17' statt durch aufgeschraubte Muttern auch mittels einschnappender Kopfhülsen erfolgen, wobei die napfförmigen Hülsen nach unten gerichtet einen sich verengenden Innenbereich, beispielsweise in Form einer umlaufenden Wulst, aufweisen, welcher beim Aufschieben in eine entsprechende umlaufende Rille oder Nut der Befestigungselemente, beispielsweise Zapfen 23', einschnappt.

[0028] Hierdurch sind die untere Leiterplatte 7 und die obere Grundplatte 17' ebenso wie in der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform durch den unteren erweiterten Kopfbereich der Elemente 23 und 23' und den oberen ortsfesten Abschluss 25 und 25' mechanisch orstfest zueinander und am Dach 5 befestigt.

[0029] Eine obere Abdeckung des oberen Teils 1 kann an der oberen Grundplatte beispielsweise mittels Kleben erfolgen, so dass die obere Leiterplatte 15 mit den darauf angeordneten Antennen 13 gegen äußere Einflüsse (Wetter, Fahrtwind, mechanische Beeinträchtigungen) geschützt ist.

[0030] Selbstverständlich können die vorstehend geschilderten Befestigungsarten miteinander kombiniert werden, wobei auch andere mechanische und zusätzlich eine elektrische Masseverbindung gewährleistende Befestigungsarten (Kleben, Nieten, Löten, etc.) denkbar sind. Insbesondere die Klipsverbindung bzw. deren komplementärer Bereich kann mit entsprechenden Nuten, Vorsprüngen, Federelementen, etc, auch innerhalb der Ausnehmungen 10 ausgebildet sein, so dass ein Herausragen der Endbereiche der Befestigungselemente 25, 25' und 21 vermieden werden kann.

[0031] Die Klipsverbindung kann vorteilhafterweise einen schnellen Arbeitszyklus von beispielsweise wenigen Sekunden bei der Befestigung des erfindungsgemäßen Antennenmoduls gewährleisten, was sich positiv auf eine Verminderung der Herstellungskosten eines entsprechend ausgerüsteten Fahrzeugs auswirkt.

Bezugszeichenliste



[0032] 
1
oberer Teil bzw. externes Gehäuse
3
unterer Teil bzw. internes Gehäuse
5
Fahrzeugdach mittlerer hinterer Bereich
7
interne bzw. untere Leiterplatte
8
fahrzeuginterne Antennen
9
koaxiale HF-Verbindung
10
Ausnehmungen
11
koaxiale HF-Verbindung
12
Verbindungsbolzen
13
fahrzeugexterne Antennen
14
zusätzliche (Signal-)Verbindungsleitungen
15
externe bzw. obere Leiterplatte
17
externe bzw. obere Grundplatte
17'
externe bzw. obere Grundplatte
19
interne bzw. untere Grundplatte
21
Befestigungselemente bzw. längsgeschlitzte Verbindungsbolzen
23
Schrauben
25
Muttern
27
Abstandshülsen



Ansprüche

1. Antennenmodul, insbesondere als zentrales Sende- und/oder Empfangsmodul für ein Fahrzeug, mit mehreren Antennen (8, 13)
dadurch gekennzeichnet, dass
das Antennenmodul einen oberen und unteren Teil (1, 3) mit jeweils mehreren Antennen (13, 8) aufweist, welche durch einen Bereich der Karosserie (5) eines Fahrzeugs getrennt sind und
der obere und der untere Teil (1, 3) mechanisch durch den Bereich der Karosserie hindurch miteinander verbunden sind.
 
2. Antennenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der an Karosserieinnenseite und -außenseite angeordneten obere und untere Teile (1, 3) im Grundriss überlappen und im Bereich der Überlappung durch wenigstens einen kleinen Durchbruch von wenigen Millimetern durch die Karosserie Befestigungsmittel (21, 23, 23') hindurchführen.
 
3. Antennenmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und/oder untere Teil (1, 3) aus einer Grundplatte (17, 17', 19) und/oder Platine (7, 15) bestehen, wobei jeweils die Platine (15) und/oder Grundplatte (17, 17') des oberen Teils (1) mit der Platine (7) und/oder Grundplatte (19) des unteren Teils (3) im montierten Zustand mechanisch miteinander verbunden ist.
 
4. Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung als zerstörungsfrei lösbare Verbindung ausgebildet ist.
 
5. Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung als Schraub-, Einrast- oder Einclipsverbindung ausgebildet ist.
 
6. Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennenmodul eine fahrzeuginterne Leiterplatte (7) und eine fahrzeugexterne Leiterplatte (5) aufweist, welche im montierten Zustand eine elektrisch, insbesondere hochfrequenztechnisch, verbundene Massefläche bildet.
 




Zeichnung













Recherchenbericht