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Patent Searching and Data


Title:
ROOF FOR MOTOR VEHICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/098735
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an antenna arrangement for motor vehicles, especially for mounting onto a surface of a car chassis (1). Said antenna arrangement comprises the following features: at least one radiator arrangement (9) comprising a conductive surface which is arranged on a dielectric material, is aligned vertically. A vertically aligned conductor board (15) is arranged in a parallel manner in relation to the radiator arrangement (9). The conductor board (15) comprises a section (15 ) which is provided with electric modules and components, especially an adapter circuit. The antenna arrangement is mechanically maintained by a mounting holder (7) and covered by means of a protective cover.

Inventors:
MAGG CHRISTIAN MICHAEL (DE)
PRASSMAYER PETER KARL (DE)
MIERKE FRANK (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/004843
Publication Date:
November 27, 2003
Filing Date:
May 08, 2003
Export Citation:
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Assignee:
KATHREIN WERKE KG (DE)
MAGG CHRISTIAN MICHAEL (DE)
PRASSMAYER PETER KARL (DE)
MIERKE FRANK (DE)
International Classes:
H01Q1/12; H01Q1/32; H01Q1/36; H01Q1/38; H01Q5/00; H01Q5/321; H01Q23/00; (IPC1-7): H01Q1/38; H01Q1/32; H01Q1/12; H01Q23/00; H01Q5/00
Domestic Patent References:
WO2001039321A12001-05-31
WO2001026182A12001-04-12
Foreign References:
US5181044A1993-01-19
US5999132A1999-12-07
EP0862239A11998-09-02
DE20111229U12001-10-18
DE19918894C12000-10-19
EP0989629A12000-03-29
EP0637093A11995-02-01
Attorney, Agent or Firm:
Flach, Dieter (Rosenheim, DE)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Antennenanordnung für Kraftfahrzeuge, insbesondere zur Anbringung auf einer Karosseriefläche (1), mit folgenden Merkmalen : mit einem Montagesockel (7), mit zumindest einer sich in einer ersten vertikal verlaufenden Ebene erstreckenden Strahleranordnung (9, 29), mit einer vertikal verlaufend angeordneten Leiter platine (15) mit elektrischen Baugruppen oder Bau komponenten, und mit einer Schutzhaube, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale : die zumindest eine Strahleranordnung (9) besteht aus einer leitenden oder metallisierten Fläche auf einer Leiterplatine (15) oder einem dielektrischen Trägermaterial (9,15), die Leiterplatine (15) und die zumindest eine Strahleranordnung (9) sind parallel zueinander oder in einer gemeinsamen Ebene liegend angeord net, und die Leiterplatine (15) oder ein die elektrischen Baugruppen und Baukomponenten umfassender Ab schnitt (15') der Leiterplatine (15) sind seitlich nebeneinander angeordnet.
2. Strahleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die zumindest eine Strahleranordnung (9,29) winklig zueinander ausgerichtete Strahlerabschnitte (9', 9") aufweist, die in einer gemeinsamen Ebene liegen.
3. Antennenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass der obere Strahlerabschnitt (9") gegenüber dem tiefer liegenden Strahlerabschnitt (9') in Nachlaufrich tung ausgerichtet ist und oberhalb der Leiterplatine (15) oder zumindest des Abschnittes (15') der Leiterplatine (15) liegt, auf welchem elektronische Baukomponenten vor gesehen sind.
4. Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zur ersten Strahleranordnung (9) versetzt liegende zweite Strahler anordnung (29) vorgesehen ist, die in einer vertikalen Ebene mit der ersten Strahleranordnung (9), vorzugsweise in einer gemeinsamen vertikalen Ebene mit der ersten Strahleranordnung (9) liegt.
5. Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der die elektronischen Bau gruppen aufnehmende Bereich (15') der Leiterplatine (15) oder die Leiterplatine (15) insgesamt zwischen den beiden Strahleranordnungen (9,29) vorgesehen ist.
6. Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Strahler anordnung (9,29) sowie die Leiterplatine (15) oder zu mindest ein Abschnitt (15') auf der Leiterplatine zur Aufnahme von elektronischen Baukomponenten als getrennte Baugruppen ausgebildet sind, die vorzugsweise in einer gemeinsamen Vertikalebene liegend versetzt zueinander angeordnet sind.
7. Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Strahler anordnung (9,29) sowie der Abschnitt (15') zur Aufnahme elektrischer Baukomponenten auf einer gemeinsamen Leiter platine (15) ausgebildet sind.
8. Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatine (15) Durch brüche oder ausgebrochene Abschnitte aufweist, um in die sem Raum zusätzliche Strahlerelemente mit unterzubringen.
9. Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagesockel (7) nach Art einer AufdachMontage vorzugsweise mit seinem Rand abschnitt zumindest mittelbar auf der Karosseriefläche (1) ruht.
10. Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahleranordnung nach Art einer UnterbauMontage vorzugsweise mit ihrem Rand abschnitt zumindest mittelbar mit der Karosseriefläche (1) verbunden ist.
11. Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagesockel (7) auf einer Scheibe, vorzugsweise im Bereich des oberen Randes der Heckscheibe montierbar ist.
Description:
DACHANTENNE FÜR KRAFTFAHRZEUGE Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine gattungsbildende Antennenanordnung ist beispielsweise aus der DE 201 11 229 U 1 bekannt geworden. In dieser Vorveröffentlichung wird eine Antennenanordnung für Kraft- fahrzeuge beschrieben, welche ein Chassis aufweist, ober- halb dessen eine Leiterplatine angeordnet ist, und zwar zur Aufnahme von Schaltungsbauelementen. Vertikal zu der im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Leitungsplatine sind ein oder mehrere vertikal vorstehende und zumindest zum Teil flächige Antennenelemente vorgesehen, und zwar zum Empfang unterschiedlicher Dienste oder für den Mobil- funkbereich in verschiedenen Frequenzen.

Die gesamte Antennenanordnung ist durch eine Haube abge- deckt, die finnenähnliche Form aufweisen kann. Derartige Antennen werden üblicherweise auf dem Kraftfahrzeug-Karos- serieblech angebracht, beispielsweise am Obergang des Kraftfahrzeug-Daches zum Heckfenster.

Eine Mehr-Frequenz-Antennenanordnung insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer entsprechenden Haube ist aus der EP 0 862 239 AI bekannt geworden. In dem haubenförmigen Gehäuse sind beispielsweise zwei vertikal ausgerichtete und quer zur Vertikalebene seitlich versetzt liegende Leiterplatinen zur Aufnahme der elektronischen Bauelemente vorgesehen. Am oberen Ende des Gehäuses, also am höchsten Punkt der Haube, ist ein Anschlussadapter vorgesehen, um dort eine peitschenförmige Antenne befestigen zu können.

Aus der DE 694 19 080 C2 ist ebenfalls eine vorzugweise für Autos verwendbare Antenne bekannt geworden. Auch diese weist ein haubenförmiges Gehäuse auf, an derem höchsten Erhebungspunkt eine Anschlussstelle für eine peitschenför- mige Antenne vorgesehen ist. Innerhalb des Antennengehäu- ses können eine oder mehrere vertikal oder horizontal ausgerichtete Leiterplatinenelemente angeordnet sein.

Diese sind in einer Ausführungsform ebenfalls parallel zueinander und quer zur Ebene der Leiterplatine nebenein- ander sitzend angeordnet, und zwar in einer Ausrichtung quer zur Fahrzeuglängsachse. Ebenso können sie aber auch mit Seitenversatz parallel zueinander angeordnet sein, und zwar in einer Ausrichtung längs zur Fahrzeugachse.

Darüber hinaus sind auch Antennenanordnungen bekannt ge- worden, bei welchen auf einem mehr oder weniger waagerech- ten Chassis aufbauend zunächst die erwähnte Leiterplatine mit den schaltungselektronischen Bauelementen, Filterbau- kreisen etc. vorgesehen ist, und die Antennenelemente wiederum senkrecht dazu in Vertikalrichtung positioniert sind. Diese können beispielsweise nicht nur aus metallisch leitenden selbsttragenden Strahlereinrichtungen bestehen, sondern beispielsweise ebenfalls wieder aus einem Leiter-

platinenelement, d. h. allgemein aus einem dielektrischen Material, auf welchem metallisierte Flächen zur Bildung der Strahler ausgebildet sind.

Soll nur in einem Frequenzbandbereich empfangen werden, so genügt ein Strahlerelement. Sollen mehrere Dienste oder ein Dienst mehrmals realisiert werden, oder soll bei- spielsweise eine Kommunikation in verschiedenen Frequenz- bänden im Mobilfunkbereich ermöglicht werden, so sind naturgemäß dann mehrere versetzt zueinander liegende Strahler oder flächige Antennenelemente vorgesehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von diesem Stand der Technik eine weitere verbesserte Anten- nenanordnung zu schaffen, die grundsätzlich gute Antennen- eigenschaften bei insgesamt verringerten Herstellungs-und Materialkosten aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den in An- spruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausge- staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange- geben.

Es hat sich nunmehr in überraschender Weise gezeigt, dass auf die horizontale Ausbildung einer separaten Leiter- platine mit der für die Antenne notwendigen Anpass-Schal- tung verzichtet werden kann. Erfindungsgemäß wird nämlich eine oder mehrere vorzugsweise nebeneinander in einer gemeinsamen Ebene sitzende vertikal ausgerichtete Leiter- platinen verwendet, die angrenzend zu dem zumindest einen Antennenelement vorgesehen ist. Auf dieser vertikal ausge- richteten Leiterplatine sind z. B. die entsprechenden Bau- elemente für eine eventuell vorgesehene Hochfrequenz-

Schaltung mit untergebracht.

Erfindungsgemäß wird durch die Verwendung einer vertikal ausgerichteten Leiterplatine nochmals eine deutliche Ver- einfachung des Gesamtaufbaus einer entsprechenden Anten- nenanordnung ermöglicht. Überraschend ist bei dieser Aus- bildung, dass durch die vertikal ausgerichtete und seit- lich an dem Antennenelement ansetzende Leiterplatine das Antennen-Diagramm nicht in an sich zu erwartender Weise nachteilig beeinflusst wird.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich unter anderem auch dadurch aus, dass abweichend zum Stand der Technik die zumindest eine Antennen-Strahleranordnung nicht ober- halb der Leiterplatinen, sondern seitlich neben dieser zumindest einen Leiterplatine vorgesehen ist. Dadurch wird ein ungünstige Beeinflussung der Strahlungscharakteristik vermieden. Dies ist vor allem deshalb auch überraschend und nicht naheliegend, da eine derartige möglichst breit- bandige Antenne für den Mobilfunkbereich auf Wellenlängen im Bereich von rund 15 cm bis 30 cm ausgelegt ist, und somit die Größe der stehend angeordneten Leiterplatine in diesen Wellenlängen relevanten Bereich liegt.

Bevorzugt ist es ferner möglich, lediglich eine einzige Leiterplatine vorzusehen, auf der dann nicht nur die even- tuell vorgesehene Hochfrequenz-Schaltung untergebracht ist, sondern auf anderen Abschnittsbereichen dann bei- spielsweise auch flächige leitende Abschnitte ausgebildet sein können, die das betreffende Antennenelement bilden.

Dabei sind unterschiedlichste geometrische Formen zur Bildung des Antennenelements möglich, beispielsweise auch peitschenähnliche Ausbildungsformen, die einen vertikal

verlaufenden, flächigen Antennenabschnitt aufweisen, der oben in einen beispielsweise nachlaufenden Antennenab- schnitt übergeht.

Soll beispielsweise für ein zweites Frequenzband für den Mobilfunkbereich oder für die Realisierung weiterer Dien- ste ein weiteres Antennenelement vorgesehen sein, so kann dieses ebenfalls bevorzugt als flächig ausgebildetes An- tennenelement in einem zum ersten Antennenelement versetz- ten Bereich auf der Leiterplatine realisiert werden. Ge- nauso kann aber auch ein weiteres Leiterplatinenelement verwendet werden, was in der gleichen Ebene zum ersten Leiterplatinenelement liegt oder beispielsweise mit Pa- rallelversatz seitlich dazu, um hier das zumindest eine weitere Antennenelement unterzubringen.

Somit lassen sich letztlich bevorzugt auf einer einzigen gemeinsamen Leiterplatinenanordnung die Antennenelemente und die eventuell vorgesehene Hochfrequenz-Schaltung un- terbringen.

Lediglich für den Einbau am Kraftfahrzeug sowie für die mechanische Verankerung der Leiterplatine und der darauf befindlichen Antennenelemente ist noch ein der mechani- schen Halterung dienender Sockel notwendig.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den"dargestellten Ausfüh- rungsbeispielen". Dabei zeigen im Einzelnen : Figur 1 : Eine schematische seitliche Darstellung einer Antennenanordnung mit einer seitlich dazu in einer gemeinsamen Ebene in Verti-

kalrichtung verlaufenden Leiterplatine ; Figur la : ein Ausführungsbeispiel entsprechend Figur 1, jedoch mit dem Unterschied, dass es sich hierbei um eine Aufdach-Montage han- delt ; Figur 1b : ein zu Figur 1 und la nochmals abgewandel- tes Ausführungsbeispiel, bei welchem die Antennenanordnung mit abgewandelter Basis am oberen Rand einer Heckscheibe montiert ist ; Figur 2 : eine schematische perspektivische Darstel- lung des Ausführungsbeispiels nach Figur li und Figur 3 : eine Seitendarstellung eines weiteren ab- gewandelten Ausführungsbeispiels einer Leiterplatine mit darauf befindlichem An- tennenstrahler.

In Figur 1 ist eine schematische Seitendarstellung, ein Kraftfahrzeug-Karosserieblech 1, beispielsweise am hinte- ren Dachende am Übergang zu einem Heckfenster 2 in schema- tischer Seitendarstellung, wiedergegeben.

Am Karosserieblech 1 ist bei entsprechend groß dimensio- nierter Öffnung 3 im Karosserieblech 1 von unten her eine Sockel-oder Basisplatte 7 mit einer dazu vertikal ausge- richteten Leiterplatine 5 mit darauf elektrisch leitenden Flächenabschnitten 9'montiert, wodurch eine Strahler- anordnung 9 gebildet wird. Die flächigen Elemente 9'sind

dabei üblicherweise in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet.

Die gesamte Strahleranordnung 9 wird üblicherweise auf der Symmetrie-Linie am Kraftfahrzeug angebracht.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Strah- leranordnung 9, ausgehend von der unteren Sockel-oder Basisplatte 7, welche im Wesentlichen waagerecht oder leicht winkelig gegenüber einer Waagerechten auf dem Kraftfahrzeug-Karosserieblech 1 angeordnet ist, ein verti- kal verlaufenden ersten flächigen Abschnitt 9', an welchen sich dann ein peitschenförmiger, nach hinten erstreckender anschließender Antennenabschnitt 9"anschließen kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide Antennenabschnit- te 9'und 9"über eine Kombination bestehend aus Indukti- vität und Kapazität 13 elektrisch miteinander verbunden.

In der gleichen Ebene liegend ist unmittelbar angrenzend an die Strahleranordnung 9, d. h. im gezeigten Ausführungs- beispiel an den ersten sich vertikal erstreckenden flächi- gen Strahlerabschnitt 9'in einer gleichen Vertikalebene eine Leiterplatine 15 vorgesehen, auf dem die eventuell vorgesehene Hochfrequenz-Schaltung der Antennenanordnung untergebracht ist. Mit anderen Worten sitzen auf diesem Leiterplatinenabschnitt 15 alle nötigen elektrischen Bau- komponenten und Baugruppen, Filterbausteine, etc.

Über eine in der Sockel-oder der Basisplatte 7 gegebenen- falls vorgesehenen Öffnung 16 können dann die entsprechen- den Anschlusskabel ins Kraftfahrzeuginnere eingeführt werden. Dies ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht näher dargestellt.

In Figur 2 ist die entsprechende Anordnung in schemati-

scher perspektivscher Darstellung nochmals wiedergegeben, wobei zur Verdeutlichung der Perspektive die drei Raum- koordinaten X, Y und Z eingezeichnet sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist gezeigt, dass die gesamte Anordnung auf einer gemeinsamen Leiter- platine 15 vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist auf dieser gemeinsamen Leiterplatine 15 in Kraftfahrzeugrich- tung vorlaufend, also im gezeigten Ausführungsbeispiel in der Zeichnung auf der links liegenden vorlaufenden Seite 17 wieder das flächige Strahlerelement 9 mit den beiden flächigen Strahlerabschnitten 9', 9"und der Kombination bestehend aus Induktivität und Kapazität 13 vorgesehen, beispielsweise durch eine entsprechende auf der Leiter- platine 15 ausgebildeten Metallisierung.

In einem z. B. rechteckförmig umgrenzten Raum 15'ist dann wiederum die eventuell vorgesehene Hochfrequenz-Schaltung mit den entsprechenden Bauteilen und Baukomponenten unter- gebracht.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist ferner auf der gemeinsamen, vertikal ausgerichteten Leiterplatine 15 im nachlaufenden Bereich 18 der Leiterplatine 15 eine zweite Strahleranordnung 29 z. B. in Form einer metalli- sierten Fläche vorgesehen. Die eventuell vorgesehene Hochfrequenz-Schaltung für die beiden Strahleranordnungen 9,29 im Leiterplatinenabschnitt 15'ist auf der gemein- samen Leiterplatine 15 zwischen den beiden Strahleranord- nungen 9,29 untergebracht.

Abweichend zu dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach Figur 3 können natürlich die Strahleranordnungen 9 und 29 von

der Leiterplatine 15 getrennt ausgebildet sein. Aber auch in diesem Ausführungsbeispiel würde die Leiterplatine 15 in Vertikalausrichtung bevorzugt unmittelbar seitlich zwischen den beiden Strahleranordnungen 9,29 zu liegen kommen.

Die gesamte Anordnung wird wie erwähnt durch den Sockel oder die sogenannte Basisplatte 7 mechanisch gehalten.

Bei Bedarf können an der Leiterplatine 15 auch gewisse Abschnitte weggelassen oder ausgebrochen sein, wenn dort beispielsweise ein Antennenelement untergebracht werden soll, welches in Abweichung zum gezeigten Ausführungsbei- spiel nicht vertikal ausgerichtet ist, beispielsweise im Fall einer GPS-Antenne.

In Ergänzung zur gezeigten und beschriebenen Figur 1 ist noch eine weitere Figur la dargestellt, wobei der wesent- liche Unterschied bei Figur la gegenüber Figur 1 ist, dass es sich bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur la um eine Aufdach-Montage handelt. Mit anderen Worten wird also die Sockel-oder Basisplatte 7 von oben her auf dem Karosser- ieblech 1, in der Regel auf dem Karosseriedach montiert, so dass die Sockel-oder Basisplatte 7 die Öffnung 3 über- deckt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur lb ist mit einer andersartig ausgebildeten Basis-oder Sockelplatte 7 ge- zeigt, dass die Antennenanordnung auch auf einer Scheibe, vorzugsweise auf einer Heckscheibe eines Kraftfahrzeuges bevorzugt am oberen Rand in der Nähe zum Übergang zum Karosseriedach montiert werden kann. In allen Fällen wird noch eine entsprechende, nicht näher dargestellte Schutz- haube aufgesetzt, die die gesamte gezeigte Antennenanord- nung überdeckt und schützt.