-
Die
Erfindung betrifft ein Diagnosemodul, ausgebildet zur Überprüfung, ob
eine Antennenstruktur an einem Antennenverstärker angeschlossen ist oder
nicht, gemäß den Merkmalen
des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
-
Eine
bekannte Antennendiagnose mit einem Diagnosemodul wird anhand eines
Ausführungsbeispieles,
welches in 4 gezeigt ist, im Rahmen einer
Anwendung von Scheibenantennen bei Fahrzeugen erläutert. Dabei
ist darauf hinzuweisen, dass die Diagnose nicht zwangsweise bei
Scheibenantennen von Fahrzeugen durchgeführt werden muss, sondern dass
auch die Diagnose, ob eine Antennenstruktur an einem Antennenverstärker angeschlossen
ist oder nicht, auch bei anderen Anwendungsfällen denkbar ist.
-
4 zeigt
insgesamt, soweit im einzelnen dargestellt, eine Antenneneinrichtung 40,
die eine Antennenstruktur 41 aufweist, wobei die Antennenstruktur 41 über einen
Anschlusspunkt A an einem Antennenverstärker 42 angeschlossen
ist. Der Antennenverstärker 42 ist
seinerseits ausgangsseitig hochfrequenzmäßig mit einem Endgerät 43,
beispielsweise einem Radio, einem TV-Tuner oder dergleichen, verbunden.
Gleichstrommäßig ist über den Anschlusspunkt
A ein Diagnosemodul 44 an der Antennenstruktur 41 angeschlossen,
wobei das Diagnosemodul 44 ausgangsseitig über eine
Gleichstromverbindung (DC) mit dem Antennenverstärker 42 verbunden
ist.
-
Die
Antennenstruktur 41 weist elektrisch leitfähige Strukturen
auf, mit denen hochfrequente Signale empfangen und/oder gesendet
werden können. Außerdem sind
neben den elektrisch leitfähigen
Antennenstrukturen zwischen einem Masseanschluss 45 und
einem Pluspol 46 elektrisch leitfähige Strukturen vorhanden,
die eine Beheizung einer Scheibe, insbesondere einer Heckscheibe
eines Fahrzeuges, bilden. Weiterhin ist eine Gleichstromweiche 47 vorhanden,
die derart ausgebildet ist, dass die von dem Antennenverstärker 42 abgegebenen
hochfrequenten Signale über
einen Verbindungspunkt B dem Endgerät 43 zugeführt werden
können,
wobei weiterhin eine gleichstrommäßige Verbindung zwischen dem
Endgerät 43 und
dem Diagnosemodul 44 gegeben ist.
-
Die
Funktionsweise der Antenneneinrichtung 40 einschließlich Diagnose
ist wie folgt:
Der Antennenverstärker 42 wird über das
Endgerät 43,
insbesondere das Radio, gleichstrommäßig mit Strom versorgt. Um
zu diagnostizieren, ob die Antennenstruktur 41 an dem Antennenverstärker 42 angeschlossen
ist, wird das Diagnosemodul 44 verwendet. Wenn die Antennenstruktur 41 an
dem Antennenverstärker 42 über den
Verbindungspunkt A (beispielsweise eine Steckverbindung) angeschlossen ist,
erkennt dies das Endgerät 43 über die
Gleichstromweiche 47 anhand der Stromaufnahme, da in diesem
korrekten Betriebsfall ein Gleichstrom fließt, weil der Stromkreis von
dem Pluspol 46 über
die elektrisch leitfähigen
Antennenstrukturen hin zu dem Masseanschluss 45 und weiterhin über die
Gleichstromverbindungen über
das Diagnosemodul 44, dem Antennenverstärker 42 bis zu dem
Endgerät 43, welches
ebenfalls an dem Pluspol angeschlossen ist, geschlossen ist. Falls
die Verbindung A zwischen der Antennenstruktur 41 und dem
Antennenverstärker 42 unterbrochen
ist (weil z. B. eine Steckverbindung nicht korrekt gesteckt wurde),
fließt
ein Diagnosestrom, der über
eine in dem Diagnosemodul 44 realisierte Stromquelle eingestellt
werden kann. Das Endgerät 43 kann
anhand der festgelegten (eingeprägten)
Stromaufnahme erkennen, dass die Antennenstruktur 41 nicht
ordnungsgemäß an dem
Antennenverstärker 42 angeschlossen
(kontaktiert) ist. Detektiert das Endgerät 43 keinen Stromfluss,
so ist die Verbindung B zwischen dem Endgerät 43 und dem Antennenverstärker 42 unterbrochen.
Das bedeutet, dass das Endgerät 43 von
dem Antennenverstärker 42 keine
hochfrequenten Signale erhält,
was für
einen Bediener der Antenneneinrichtung 40 ein Hinweis darauf
ist, dass die Antennenstruktur 41 nicht korrekt an dem
Antennenverstärker 42 angeschlossen
ist. Darüber
hinaus kann das Endgerät 43 auch dazu
ausgebildet sein, den nicht detektierten Stromfluss entsprechend
auszuwerten und über
Anzeigemittel in dem Endgerät 43 anzuzeigen.
-
Der
Nachteil des Aufbaues und der Funktionsweise der Antenneneinrichtung 40 mit
dem Diagnosemodul 44 liegt darin, dass diese Diagnose nur auf
der Masseseite der Heckscheibenheizung funktioniert, d. h. wenn
sowohl der Antennenverstärker 42 hochfrequenzmäßig und
das Diagnosemodul 44 gleichstrommäßig über die Verbindung A an den Masseanschluss 45 der
Antennenstruktur 41 angeschlossen sind. Denn bei eingeschalteter
Heizung sperrt beispielsweise ein Schalttransistor in dem Diagnosemodul 44 und
der Diagnosestrom, der eigentlich nicht fließen sollte (weil die Antennenstruktur
korrekt an dem Antennenverstärker
angeschlossen ist), fließt
trotz ordnungsgemäß kontaktierter
Antennenstruktur. D. h., dass die Antennenstruktur 41 nicht
an einer anderen Stelle, insbesondere nicht auf der Plusseite des
Heckscheibenheizfeldes, angebunden werden kann. Dadurch sind Einschränkungen
beim Design der elektrisch leitfähigen
Strukturen der Antennenstruktur 41 (Antennendesign) gegeben,
weil aufgrund der bekannten Ausgestaltung des Diagnosemodules 44 dessen
eingangsseitiger Anschluss immer zwangsweise an dem Masseanschluss 45, der
ein definiertes elektrisches Potential darstellt, erfolgen muss.
Außerdem
kommt es, wie beschrieben, zu Fehlfunktionen bei der Diagnose, wenn
die zwischen dem Masseanschluss 45 und dem Pluspol 46 angeordnete
Scheibenheizung eingeschaltet wird.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Diagnosemodul bereitzustellen,
welches die eingangs geschilderten Nachteile beseitigt und mit dem
Einschränkungen
beim Antennendesign vermieden werden.
-
Diese
Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass das Diagnosemodul an einer beliebigen Stelle der Antennenstruktur
mit einem vorgebbaren elektrischen Potential, außer an dem Masseanschluss,
an der Antennenstruktur angeschlossen ist. Dadurch ist eine flexible
Diagnose, ob die Antennenstruktur an dem Antennenverstärker angeschlossen
ist oder nicht, derart möglich,
dass der Anschluss der Antennenstruktur an dem Antennenverstärker bei
jedem anliegenden elektrischen Potential detektiert werden kann.
Sobald der Eingang des Diagnosemoduls (Diagnosekontakt) keine oder
nur eine sehr hochohmige Verbindung zu dem definierten elektrischen
Potential hat (d. h. die Verbindung zwischen der Antennenstruktur
und dem Antennenverstärker
ist unterbrochen) fließt
ein einstellbarer Diagnosestrom, der von dem Endgerät erfasst
und einem Anwender mitgeteilt werden kann. Dieser ist in einem solchen
Fall in der Lage, die gesamte Antenneneinrichtung dahingehend zu überprüfen, ob
die Antennenstruktur korrekt mit dem Antennenverstärker elektrisch
kontaktiert ist oder ob eine nicht ausreichend oder gar nicht zusammengesteckte
Steckverbindung, ein Kabelbruch oder dergleichen vorhanden ist.
-
In
Weiterbildung der Erfindung weist das Diagnosemodul Schaltmittel,
insbesondere einen Schalttransistor auf, wobei im Betrieb eine niederohmige
Anbindung an ein Potential geprüft
wird, wobei in dem Fall, dass der Diagnosekontakt des Diagnosemoduls
auf einem solchen Potential liegt, die Schaltmittel leitend werden
und im Diagnosefall das Schaltmittel sperrt und über eine Stromquelle ein definiertes Stromfenster
eingestellt wird. Das hat den Vorteil, dass die elektrischen Potentiale,
die sich daraus ergeben, dass das Diagnosemodul an einer beliebigen Stelle
der Antennenstruktur angeschlossen werden kann, als gesteckte Anbindung,
d. h. als korrekte Verbindung zwischen der Antennenstruktur und
dem Antennenverstärker,
von dem Diagnosemodul interpretiert werden können und somit frei festlegbar
sind. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Antennenstruktur
im Diagnosefall nur sehr hochohmig belastet wird, so dass es nicht
zu Beeinflussungen der hochfrequenten Eigenschaften der Antennenstruktur
kommt und somit Störungen
durch eine Diagnose vermieden werden.
-
Das
bedeutet, dass die Erfindung ein Diagnosemodul, ein Diagnoseverfahren
sowie eine gesamte Antenneneinrichtung mit einem Diagnosemodul zur
Verfügung
stellen, mit der aufgrund der sehr hochohmigen Belastung der Antenne
keine Beeinflussung der hochfrequenten Eigenschaften der Antenne
erfolgt, mit der die Antenne beispielsweise bei der Anwendung in
Fahrzeugen an einer beliebigen Stelle auf einer Fahrzeugscheibe
positioniert werden kann, wobei weiterhin die Schaltung innerhalb
des Diagnosemodul entsprechend konfiguriert werden kann und die
elektrischen Schnittstellen (Anschlüsse) nach außen zu dem
Endgerät
und zu der Antennenstruktur gegenüber bisherigen Antenneneinrichtungen
beibehalten werden können.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
für ein
Diagnosemodul, seine Anwendung und sein Einsatz innerhalb einer
Antenneneinrichtung und das hierauf basierende Diagnoseverfahren
wird im Folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert. Dabei
ist darauf hinzuweisen, dass die beschriebene und gezeigte Anwendung
bei Antenneneinrichtungen eines Fahrzeuges nur beispielhaft ist
und keine Einschränkung
darstellt.
-
1 zeigt,
soweit im Einzelnen dargestellt, eine Antenneneinrichtung 10,
die im Wesentlichen auf den gleichen Elementen wie die Antenneneinrichtung 40 aus
dem Stand der Technik (siehe 4) basiert.
-
Erläutert am
Beispiel des Einsatzes der Antenneneinrichtung 10 in einem
Fahrzeug bedeutet dies, dass eine Antennenstruktur 11 mit
elektrisch leitfähigen
Antennenstrukturen auf eine Fahrzeugscheibe oder einem sonstigen
elektrisch nicht leitfähigen
Bauteil eines Fahrzeuges angeordnet ist. Im Folgenden wird davon ausgegangen,
dass die Antennenstruktur 11 eine Heckscheibenantenne ist,
die zusammen mit elektrisch leitfähigen Strukturen, die eine
Heckscheibenheizung bilden, eingesetzt werden. Die Antennenstruktur 11 ist
wiederum hochfrequenzmäßig mit
einem Antennenverstärker 12 über einen
Verbindungspunkt A verbunden, wobei der Antennenverstärker 12 ausgangsseitig
hochfrequenzmäßig mit
einem Endgerät 13,
insbesondere einem Radio, einem TV-Tuner oder dergleichen, verbunden ist.
Weiterhin ist ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Diagnosemodul 14 vorhanden.
Dieses Diagnosemodul ist eingangsseitig einmal über den Verbindungspunkt A
mit der Antennenstruktur 11 und andererseits mit dem Endgerät 13 verbunden,
wobei weiterhin ein Ausgang des Diagnosemodules 14 gleichstrommäßig mit
dem Antennenverstärker 12 verbunden
ist.
-
Die
Antennenstruktur 11 besteht aus zwischen einem Masseanschluss 15 und
einem Pluspol 16 angeordneten elektrisch leitfähigen Strukturen, die
einerseits eine Antennenleiterstruktur und andererseits eine Heckscheibenheizung
bilden. Hierbei ist erkennbar, dass das Diagnosemodul 14 an
einer beliebigen Stelle der Antennenstruktur 11 mit einem vorgebbaren
elektrischen Potential (zwischen dem Masseanschluss 15 und
dem Pluspol 16), außer
an dem Masseanschluss 15, an der Antennenstruktur 11 angeschlossen
ist. Das bedeutet, dass der Eingang des Diagnosemodules 14 an
einer beliebigen Position der Antennenstruktur, nur nicht an dem
Masseanschluss 15 selber, angeschlossen ist. In der 1 ist dies
durch den Kasten "flexible
Diagnose" dargestellt,
d. h., dass in der Realität
nur eine einzige Verbindung zwischen der Antennenstruktur 11 und
dem Eingang des Diagnosemodules 14 besteht. Durch die mehreren
Verbindungspunkte A, die in 1 eingestellt
ist, soll lediglich dargestellt werden, dass das Diagnosemodul 14 an
einer beliebigen Stelle an der Antennenstruktur 11 angeschlossen
werden kann.
-
Aufgrund
dieser „flexiblen
Diagnose" ist es erfindungsgemäß möglich, den
Anschluss der Antennenstruktur 11 bei jedem anliegenden
elektrischen Potential zu detektieren. Sobald der Diagnosekontakt,
d. h. der Eingang des Diagnosemodules 14 über den Verbindungspunkt
A zu der Antennenstruktur 11, keine oder nur eine sehr
hochohmige Verbindung (Heizung an = 12 Volt des Pluspoles 16,
Heizung aus = 0 Volt des Masseanschlusses 15) zu einem
definierten elektrischen Potential hat, d. h. die Verbindung zwischen
dem Antennenverstärker 12 und
der Antennenstruktur 11 ist unterbrochen, fließt ein einstellbarer
Diagnosestrom. Dieser Diagnosestrom fließt über eine Gleichstromweiche 17 zwischen
dem Diagnosemodul 14 und dem Endgerät 13, wobei die Gleichstromweiche 17 in
schon beschriebener Art und Weise die hochfrequenten Signale des
Antennenverstärkers 12 von
dem Gleichstrom des Diagnosemodules 14 trennt.
-
Im
regulären
Betrieb wird eine niederohmige Anbindung der Antennenstruktur 11 an
den Antennenverstärker 12 an
ein definiertes elektrisches Potential geprüft. Liegt der Diagnosekontakt
des Diagnosemodules 14 auf einem solchen Potential, so
wird ein Schaltmittel, insbesondere ein Schalttransistor 20 des
Diagnosemodules 14, leitend und der Verbraucher, d. h.
der Antennenverstärker 12,
wird mit dem zum Betrieb notwendigen Strom betrieben. Im Diagnosefall
sperren die Schaltmittel, insbesondere sperrt der Schalttransistor 20,
und über
eine Stromquelle innerhalb des Diagnosemodules 14 kann
ein definiertes Stromfenster eingestellt werden. Die elektrischen Potentiale,
die sich aus dem Anschluss der Antennenstruktur 11 an beliebiger
Stelle an dem Antennenverstärker 12 ergeben,
werden als gesteckte Anbindung interpretiert und sind frei festlegbar.
-
In 1 ist
noch dargestellt, dass zumindest das Diagnosemodul 14 und
der Antennenverstärker 12 zu
einem Antennenmodul 20 zusammengefasst sind, wobei auch
die Gleichstromweiche 17 in dem Antennenmodul 20 integriert
sein kann. Das bedeutet, dass die elektronischen Bauteile zur Realisierung der
Funktionen der genannten Komponenten auf einer Leiterplatte mit
Leiterbahnen angeordnet sind, wodurch sich eine kompakte und platzsparende
Bauweise ergibt. Außerdem
ist die Antennenstruktur 11 aus elektrisch leitfähigen Strukturen
auf einer Fahrzeugscheibe zusammen mit elektrisch leitfähigen Strukturen
einer Fahrzeugscheibenheizung gebildet. Alternativ kann die Antennenstruktur 11 auch
in oder auf einem anderen Bauteil eines Fahrzeuges aus einem elektrisch
nicht leitfähigen
Material (vorzugsweise ein Kunststoff) angeordnet sein. Darüber hinaus sind
auch eine Antennenstruktur oder mehrere Antennenstruktur für den Empfang
mehrerer Frequenzen oder Frequenzbereiche denkbar.
-
In 2 ist
der interne Aufbau eines Diagnosemodules 14 beispielhaft
gezeigt. In diesem Fall weist das Diagnosemodul 14 z. B.
zwei Komparatoren 18, 19 auf, wobei mittels dieser
Komparatoren 18, 19 gleichstrommäßig geprüft wird,
ob die Antennenstruktur 11 an dem Antennenverstärker 12 angeschlossen
ist oder ob eine fehlerhafte Verbindung (insbesondere Unterbrechung)
vorhanden ist. Die in 2 dargestellte Realisierung
des Diagnosemodules 14 ermöglicht die Festlegung der elektrischen
Potentiale, an denen die Antennenstruktur 11 eine Anbindung
an das Heizfeld haben kann und ermöglicht folglich eine sichere
Diagnose dahingehend, ob der Antennenverstärker 12 an der Antennenstruktur 11 angeschlossen
ist oder nicht.
-
Die
sich aus der Diagnose und der Realisierung des Diagnosemodules 14,
wie es in 2 gezeigt ist, ergebenden Potentiale,
dass daraus resultierende definierte Stromfenster und die unterschiedlichen
Diagnoseströme
und Betriebsströme
sind in 3 dargestellt. Hierbei ist erkennbar,
dass ein Diagnosestrom beispielsweise 20 mA (Milliampere) und ein
Betriebsstrom durch den Verbraucher (Antennenverstärker 12)
etwa 50 mA (Milliampere) beträgt,
wobei durch die Stromquelle, die in dem Diagnosemodul 14 realisiert
ist, als definiertes Stromfenster ein Bereich zwischen größer 5 Volt
und kleiner 7 Volt eingestellt wird. Durch die Auswahl der Bauteile des
Diagnosemodules 14, insbesondere wie es in 2 dargestellt
ist, lassen sich die elektrischen Potentiale, an denen die Antennenstruktur 11 an
die elektrisch leitfähigen
Strukturen zwischen dem Masseanschluss 15 und dem Pluspol 16 angeschlossen sind,
festlegen, so dass bei dieser Festlegung im Diagnosefall die Schaltmittel,
insbesondere der Schalttransistor des Diagnosemodules 14,
sperren kann und über
die Stromquelle in dem Diagnosemodul 14 das beispielhaft
in 3 dargestellte definierte Stromfenster, welches
auch andere Werte aufweisen kann, eingestellt werden kann.
-
- 10
- Antenneneinrichtung
- 11
- Antennenstruktur
- 12
- Antennenverstärker
- 13
- Endgerät
- 14
- Diagnosemodul
- 15
- Masseanschluss
- 16
- Pluspol
- 17
- Gleichstromweiche
- 18
- Komparator
- 19
- Komparator
- 20
- Schalttransistor
- 21
- Antennenmodul
- 40
- Antenneneinrichtung
- 41
- Antennenstruktur
- 42
- Antennenverstärker
- 43
- Endgerät
- 44
- Diagnosemodul
- 45
- Masseanschluss
- 46
- Pluspol
- 47
- Gleichstromweiche