DE112008002453B4

DE112008002453B4 - Symmetrische, gedruckte, mäanderförmige Dipolantenne

Info

Publication number: DE112008002453B4
Application number: DE112008002453.7T
Authority: DE
Inventors: Victor Rabinovich
Original assignee: Flextronics Automotive Inc
Current assignee: Flextronics Automotive Inc
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2022-11-03
Anticipated expiration: 2028-09-13
Also published as: MX2010002757A; US20090066600A1; WO2009034462A2; CA2699166C; CA2699166A1; US8063845B2; WO2009034462A3; DE112008002453T5

Abstract

Antennenanordnung, umfassend eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne (400, 500, 600, 700), die aufweist:eine dielektrische Karte (406, 506, 606, 706), die eine Masseebene umfasst;eine erste Antennen-Spurleitung (402, 502, 602, 702), die auf einem ersten Bereich der dielektrischen Karte und im elektrischen Kontakt mit der dielektrischen Karte angeordnet ist, wobei die erste Antennen-Spurleitung (402, 502, 602, 702) aufweist:eine Vielzahl erster vertikaler mäanderförmiger Spuren (402a-402p, 502a-502p, 602a-602t, 702a-702p);eine zweite Antennen-Spurleitung (404, 504, 604, 704), die auf einem zweiten Bereich der dielektrischen Karte und im elektrischen Kontakt mit der dielektrischen Karte angeordnet ist, wobei die zweite Antennen-Spurleitung (404, 504, 604, 704) aufweist:eine Vielzahl zweiter vertikaler mäanderförmiger Spuren (404a-404p, 504a-504p, 604a-604t, 704a-704p), wobei die erste (402a-402p, 502a-502p, 602a-602t, 702a-702p) und die zweite (404a-404p, 504a-504p, 604a-604t, 704a-704p) Vielzahl vertikaler mäanderförmiger Spuren symmetrisch zueinander sind;einen Induktor (416, 516, 616, 716) im Kontakt mit der ersten (402, 502, 602, 702) und der zweiten Antennen-Spurleitung (404, 504, 604, 704); undeine erste Vielzahl (408, 508, 608, 708) asymmetrischer, an der Kante angeordneter, mäanderförmiger Antennen-Spurleitungen in Kontakt mit der ersten Antennen-Spurleitung (402, 502, 602, 702) und eine zweite Vielzahl (410, 510, 610, 710) asymmetrischer, an der Kante angeordneter, mäanderförmiger Antennen-Spurleitungen in Kontakt mit der zweiten Antennen-Spurleitung (404, 504, 604, 704), wobei der Induktor (416, 516, 616, 716) und die erste und die zweite an der Kante angeordnete mäanderförmige Antennen-Spurleitungen zum Abstimmen der Impedanz der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne (400, 500, 600, 700) dienen;dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung weiterhin einen Verbinder (412, 512, 612, 712) zum Verbinden eines RKE-Steuermoduls (414) mit der Dipolantenne aufweist, wobei der Verbinder (412, 512, 612, 712) einen Widerstand (418, 518, 618, 718) von ungefähr 0 bis ungefähr 100 Ohm in elektrischem Kontakt mit einem Ausgang der ersten Antennen-Spurleitung (402, 502, 602, 702) zum Bereitstellen der Frequenzbandbreite aufweist.

Description

HINTERGRUND
In jüngster Zeit ist der Markt für die drahtlose Kommunikation stark expandiert. Drahtlose Einheiten, so wie ferngesteuerte Motorstartsysteme, ferngesteuerte schlüssellose Zutritts („RKE“ - Remote Keyless Entry)-Systeme und automatische Mautsysteme werden nun als „klassische“ Einrichtungen für die kurzreichweitige drahtlose Kommunikation mit einem Fahrzeug betrachtet. Solche Steuer- und Sicherheitseinrichtungen arbeiten üblicherweise in den Vereinigten Staaten, in Kanada und in Japan bei einer Frequenz von 315 MHz. Bei diesen Systemen ist die Antenne ein Schlüsselelement beim Bestimmen der Systemgröße und des Leistungsverhaltens. Beispiele externer und interner Antennen, die gegenwärtig hergestellt werden, sind bekannt. Als eine Regel werden interne Antennen zum Beispiel zusammen mit elektronischen Komponenten von RKE-Systemen auf dielektrische Karten gedruckt. Die Integration von mit Hochfrequenz arbeitenden („HF“) und digitalen elektronischen Komponenten mit empfangenden Antennen verringert die Anzahl von Drähten und Verbindern, was somit die Systemkosten verringert. Nichtsdestotrotz haben derartige Gestaltungen einen wesentlichen Nachteil, nämlich parasitäre Emissionen von elektronischen Komponenten (Oszillatoren), die sich auf der Leiterkarte befinden, die den Kommunikationsbereich bemerkenswert verringern können.
Eine externe Dipolantenne hat einen derartigen Nachteil nicht, da sie von den Elementen der Steuerelektronik isoliert ist. Unglücklicherweise sind derartige Antennen mit Längen von ungefähr 30 cm groß und für Anwendungen im Inneren des Fahrzeuges unzweckmäßig. Die koaxiale „Stummel“-Antenne, die in dem US-Patent Nr. 6 937 197 beschrieben ist, vermeidet einige der Probleme, die bei externen Dipolen zu sehen sind, und kann daher für Anwendungen im Inneren von Automobilen zweckmäßiger sein. Der Stummel wird hergestellt, indem einfach der äußere Schalter des Koaxialkabels abgestreift wird, um den inneren Leiter auf eine Länge gleich ungefähr einer Viertel Wellenlänge zu erweitern; das Kabel wird zu einem Teil der Antenne. Ein Problem, das mit Stummelantennen verknüpft ist, ist, dass bei Automobilanwendungen Stummelantennen sehr nahe an der Fahrzeugkarosserie als ein Teil eines Kabelstranges angeordnet sind. Wegen der metallische Abschattung von der Autokarosserie hat der Stummel eine sehr geringe Verstärkung; die kleine Verstärkung wiederum bedingt einen verringerten Kommunikationsbereich. Bei Anwendungen daher, bei denen der Kommunikationsbereich ein kritischer Faktor ist, sind Stummelatennen für Antennenanwendungen im Automobilbereich nicht akzeptabel.
Eine weitere Antenne ist in der nachveröffentlichten WO 2009/004451 A2 gezeigt.
Mit Bezug auf 1 ist eine herkömmliche asymmetrische mäanderförmige Antenne 50 gezeigt, die einen wesentlichen Stromfluss in dem äußeren Leiter des HF-Kabels 54 hat, welche die asymmetrische mäanderförmige Antenne 50 mit einem Steuermodul, so wie einem Modul 58 für den ferngesteuerten schlüssellosen Zutritt („RKE“), verbindet. Die asymmetrische mäanderförmige Antenne 50 umfasst asymmetrische Spurleitungen 52, die auf eine gedruckte Leiterkarte („PCB“ -Printed Circuit Board) gedruckt sind. Im Wesentlichen wird das HF-Kabel 54 ein Teil der asymmetrischen mäanderförmigen Antenne 50 und sorgt für einen erweiterten Signalbereich. Ein Nachteil bei einer solche Asymmetrie ist, dass der Ort des Kabels den Kommunikationsbereich des RKE-Systems beeinflusst. Moderne Fahrzeuge haben viele unterschiedliche elektronische Einheiten, einschließlich Heizgeräten, Klimamodulen mit automatischer Temperatursteuerung, Audio-Verstärkersysteme, Module für die Sitzheizung, Energiesteuermodule und Schiebedachmodule als Beispiel. Parasitäre Emissionen von diesen elektronischen Einheiten nahe dem Leitungsweg des HF-Kabels der externen Antenne können den Kommunikationsbereich des asymmetrischen RKE-Systems verringern. Tatsächlich zeigen Messungen der elektromagnetischen Kompatibilität („EMC“ - Electromagnetic Compatibility), dass eine solche Störung den Wert des Grundrauschens des RKE-Systems um mehr als 20 dB übersteigen kann. Der wissenschaftliche Artikel, Basim Al-Khateeb, Victor Rabinovic, Barbara Oakley „An active receiving antenna for short-range wireless automotive communication“ Microwave and Optical Technology Letters, Volume 43, Issue 4, pages 293-297, 20. November 2004, sowie die US 2006/0 170 610 A1 beschreiben eine derartige Antenne.
Bei einem Beispiel ist beim Fehlen parasitärer Emissionen ein nominaler Kommunikationsbereich für asymmetrische RKE-Systeme ungefähr 100 m. Experimentelle Messungen zeigen, dass das Rauschen, das von dem HF-Kabel empfangen wird, das Bodenrauschen des RKE um 20 dB übersteigen kann. Ein derartiger Rauschpegel verkleinert den Kommunikationsbereich der RKE-Systeme auf 20 m oder weniger. Im Allgemeinen kann der Effekt parasitärer Komponenten auf ein Kabel minimiert werden, indem eine spezielle passive elektronische Einheit verwendet wird, so wie ein Symmetrierglied, um Impedanzen zwischen der Antenne und der HF-Schaltung auszugleichen. Nichtsdestotrotz hat ein derartiges Symmetrierglied, das auf eine Leiterkarte gedruckt ist, eine lineare Größe, die gleich einem Viertel der Wellenlänge ist, und ist daher im Allgemeinen zu groß für Automobilanwendungen, die bei 315 MHz arbeiten. Daher sind Automobildesigner gezwungen, Antennen ohne ein Symmetrierglied zu verwenden. Eine Antenne mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist in Victor Rabinovic, Basim Al-Khateeb, Barbara Oakley, Nikolai Alexandrov: „Small printed meander symmetrical and asymmetrical antenna performances, including the RF cable effect, in the 315 MHz frequency band“ Microwave and Optical Technology Leiters Volume 48, Issue 9, pages 1828-1833, September 2006, dargestellt.
ZUSAMMENFASSUNG
Die oben beschriebenen Probleme werden gelöst und ein technischer Vorteil wird durch die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne erreicht, die in dieser Anmeldung offenbart wird. Die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne kann für RKE-Automobilanwendungen beispielsweise in dem Frequenzband 315 MHz verwendet werden. Genauer kann die vorliegende symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne mit einer verringerten linearen Größe zur Verwendung bei Automobilanwendungen bei 315 MHz sein. Die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne kann als ein Ersatz für die asymmetrischen Antennen verwendet werden, wenn Interferenz für Automobilanwendungen bei 315 MHz zu einem Problem wird. Die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne umfasst eine dielektrische Karte, die eine Masseebene umfasst; eine erste Antennen-Spurleitung, die auf einem ersten Bereich der dielektrischen Karte und in elektrischem Kontakt mit der dielektrischen Karte angeordnet ist, wobei die erste Antennen-Spurleitung eine Vielzahl erster vertikaler mäanderförmiger Spuren umfasst; eine zweite Antennen-Spurleitung, die auf einem zweiten Bereich der dielektrischen Karte und in elektrischem Kontakt mit der dielektrischen Karte angeordnet ist, wobei die zweite Antennen-Spurleitung eine Vielzahl zweiter vertikaler mäanderförmiger Spuren umfasst, wobei die erste und die zweite Vielzahl der vertikalen mäanderförmigen Spuren symmetrisch zueinander sind; einen Induktor im Kontakt mit der ersten und der zweiten Antennen-Spurleitung; eine erste Vielzahl asymmetrischer, an der Kante angeordneter, mäanderförmiger Antennen-Spurleitungen im Kontakt mit der ersten Antennen-Spurleitung und eine zweite Vielzahl asymmetrischer, an der Kante angeordneter, mäanderförmiger Antennen-Spurleitungen im Kontakt mit der zweiten Antennen-Spurleitung, wobei der Induktor und die erste und die zweite, an der Kante angeordnete, mäanderförmig verlaufende Antennen-Spurleitung zum Abstimmen der Impedanz der symmetrisch gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne dienen;
Erfindungsgemäß weist der Verbinder einen Widerstand in elektrischem Kontakt mit der ersten Antennen-Spurleitung zum Bereitstellen der Frequenzbandbreite auf.
Die erste und die zweite Vielzahl der vertikalen, mäanderförmig verlaufenden Spuren sind symmetrisch zueinander. Bei einem weiteren Aspekt umfasst die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne weiter einen ersten Ausgang im Kontakt mit der ersten Antennen-Spurleitung und einen zweiten Ausgang im Kontakt mit der zweiten Antennen-Spurleitung zum Ausgeben elektrischer Signale an einen Verbinder. Bei noch einem weiteren Aspekt beträgt die Breite der Vielzahl der ersten vertikalen, mäanderförmigen Spuren und der Vielzahl der zweiten vertikalen, mäanderförmigen Spuren etwa 17 mm bis etwa 33 mm. Bevorzugt beträgt die Länge der Vielzahl der ersten vertikalen mäanderförmigen Spuren und der Vielzahl der zweiten vertikalen mäanderförmigen Spuren etwa 70 mm bis etwa 120 mm. Weiter bevorzugt beträgt die Breite der Vielzahl der ersten vertikalen mäanderförmigen Spuren und die erste Vielzahl der asymmetrischen, an der Kante angeordneten, mäanderförmigen Antennen-Spurleitungen ungefähr 54 mm. Auch hat jede aus der Vielzahl der ersten vertikalen mäanderförmigen Spuren und der Vielzahl der zweiten vertikalen mäanderförmigen Spuren ungefähr 16 bis ungefähr 20 mäanderförmige Spuren. Bei einem Aspekt ist die dielektrische Karte ein dielektrisches Substrat FR-4.
Der Widerstand hat einen Wert von ungefähr 0 bis ungefähr 100 Ohm. Bevorzugt hat der Widerstand einen Wert von ungefähr 35 bis ungefähr 75 Ohm. Sogar noch mehr bevorzugt hat der Widerstand einen Wert von ungefähr 64 Ohm.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einer symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne, das eine Fahrzeugkarosserie; eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne, die an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist; ein Steuermodul, das an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist; und einen Verbinder, der die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne mit dem Steuermodul verbindet, umfasst. Bei eine Aspekt umfasst die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne eine dielektrische Karte, die eine Masseebene umfasst; eine erste Antennen-Spurleitung, die auf einem ersten Bereich der dielektrischen Karte und in elektrischem Kontakt mit der dielektrischen Karte angeordnet ist, wobei die erste Antennen-Spurleitung eine Vielzahl erster vertikaler, mäanderförmig verlaufender Spuren umfasst; eine zweite Antennen-Spurleitung, die auf einem zweiten Bereich der dielektrischen Karte und in elektrischem Kontakt mit der dielektrischen Karte angeordnet ist, wobei die zweite Antennen-Spurleitung eine Vielzahl zweiter, vertikaler mäanderförmige verlaufender Spuren umfasst, wobei die erste und die zweite Vielzahl der vertikalen, mäanderförmig verlaufenden Spuren symmetrisch zueinander sind; einen Induktor in Kontakt mit der ersten und der zweiten Antennen-Spurleitung; eine erste Vielzahl asymmetrischer, an der Kante verlaufender mäanderförmig verlaufenden Antennen-Spurleitungen im Kontakt mit der ersten Antennen-Spurleitung und eine zweite Vielzahl asymmetrischer, an der Kante verlaufender, mäanderförmiger Antennen-Spurleitungen im Kontakt mit der zweiten Antennen-Spurleitung, wobei der Induktor und die erste und die zweite an der Kante verlaufende, mäanderförmige Antennen-Spurleitung zum Abstimmen der Impedanz der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne dienen; und einen Widerstand in elektrischem Kontakt mit der ersten Antennen-Spurleitung und der zweiten Antennen-Spurleitung zum Bereitstellen der Frequenzbandbreite.
Bei einem weiteren Aspekt sind die erste und die zweite Vielzahl der vertikalen, mäanderförmigen Spuren symmetrisch zueinander. Bei noch einem weiteren Aspekt umfasst das Fahrzeug weiter einen ersten Ausgang im Kontakt mit der ersten Antennen-Spurleitung und einen zweiten Ausgang im Kontakt mit der zweiten Antennen-Spurleitung zum Ausgeben elektrischer Signale an einen Verbinder. Zusätzlich liegt die Breite der Vielzahl der ersten vertikalen mäanderförmigen Spuren und der Vielzahl der zweiten vertikalen mäanderförmigen Spuren zwischen ungefähr 17 mm und ungefähr 33 mm. Außerdem liegt die Länge der Vielzahl der ersten vertikalen mäanderförmigen Spuren und der Vielzahl der zweiten vertikalen mäanderförmigen Spuren zwischen ungefähr 70 mm und ungefähr 120 mm. Bevorzugt beträgt die Breite der Vielzahl der ersten vertikalen mäanderförmigen Spuren und der ersten Vielzahl der asymmetrischen an der Kante angeordneten mäanderförmigen Antennen-Spurleitungen ungefähr 54 mm. Die Vielzahl der ersten vertikalen mäanderförmigen Spuren und die Vielzahl der zweiten vertikalen mäanderförmigen Spuren beträgt zwischen ungefähr 16 bis ungefähr 20 mäanderförmige Spuren. Bei einem weiteren Aspekt ist die dielektrische Karte ein dielektrisches Substrat FR-4. Bei noch einem weiteren Aspekt hat der Widerstand einen Wert von ungefähr 0 bis ungefähr 100 Ohm. Bei noch einem weiteren Aspekt hat der Widerstand einen Wert von ungefähr 35 bis ungefähr 75 Ohm. Bevorzugt hat der Widerstand einen Wert von ungefähr 64 Ohm.
Figurenliste
Für ein vollständigeres Verständnis der Merkmale und Vorteil der vorliegenden Erfindung wird nun Bezug auf die genaue Beschreibung der Erfindung zusammen mit den begleitenden Figuren genommen, bei denen entsprechende Ziffern in den unterschiedlichen Figuren sich auf entsprechende Teile beziehen und bei denen:

1 eine Veranschaulichung einer Draufsicht auf eine herkömmliche asymmetrische mäanderförmige Antenne ist;
2 einen Veranschaulichung eines beispielhaften Fahrzeugs ist, das eine beispielhafte symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne und ein RKE-Steuermodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst;
3 eine Veranschaulichung einer beispielhaften symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne ist, die so ausgelegt ist, dass sie HF-Signale gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung empfängt;
4 eine Veranschaulichung einer Draufsicht auf eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine Veranschaulichung einer Draufsicht auf eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
6 eine Veranschaulichung einer Draufsicht auf eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
7 eine Veranschaulichung einer Draufsicht auf eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
8 eine polare Auftragung für eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne mit einer HF-Kabellänge von 65 cm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
9 eine polare Auftragung für eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne mit einer HF-Kabellänge von 160 cm gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
10 eine polare Auftragung für eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne mit einer HF-Kabellänge von 65 cm veranschaulicht;
11 eine polare Auftragung für eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne mit einer HF-Kabellänge von 160 cm veranschaulicht;
12 eine grafische Darstellung veranschaulicht, die das berechnete Verhältnis zwischen dem Wirkungsgrad und der Kabellänge für eine asymmetrische mäanderförmige Antenne zeigt;
13 eine polare Auftragung der gemessenen Ergebnisse für eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne ohne ein HF-Kabel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
14 eine polare Auftragung der gemessenen Ergebnisse für eine asymmetrische mäanderförmige Dipolantenne ohne ein HF-Kabel veranschaulicht;
15 eine grafische Darstellung der Messung einer symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne mit Widerstand Null gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
16 ein Smith-Chart ist, das zum Angeben einer beispielhaften Impedanz-Auftragung verwendet wird, welche die Impedanz einer symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne mit Widerstand Null gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 eine logarithmische Auftragung der Daten aus den 15 und 16 ist;
18 eine grafische Darstellung der Messung einer symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne mit einem Widerstand gleich 100 Ohm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
19 ein Smith-Chart ist, das zum Darstellen einer beispielhaften Impedanzauftragung verwendet wird, welche die Impedanz einer symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne mit einem Widerstand gleich 100 Ohm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
20 eine logarithmische Auftragung der Daten aus den 18 und 19 ist;
21 eine grafische Darstellung der Messung einer symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne mit einem Widerstand gleich 68 Ohm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
22 ein Smith-Chart ist, das zum Anzeigen einer beispielhaften Impedanzauftragung verwendet wird, welche die Impedanz einer symmetrisch gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne mit einem Widerstand gleich 68 Ohm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
23 eine logarithmische Auftragung der Daten aus den 21 und 22 ist.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
2 ist eine Veranschaulichung eines beispielhaften Fahrzeuges 100 mit einer Fahrzeugkarosserie 102, die eine beispielhafte Ausgestaltung einer symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne 106 und ein Steuermodul 104, die miteinander durch einen Verbinder 108 verbunden sind, umfasst. Die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne, der Verbinder 108 und das Steuermodul 104 sind auf der Fahrzeugkarosserie 102 angeordnet und/oder werden von ihr gehalten, um so eine Kommunikation mit einer Quelle für HF-Signale 112, so wie einer Antenne oder einem Transponder 110, zur Verfügung zu stellen. 3 ist eine Veranschaulichung eins beispielhaften Systems 200, das dazu ausgelegt ist, HF-Signale zu empfangen. Das System 200 kann eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 202 umfassen, die mit einem Steuermodul 204, so wie einem RKE-Steuermodul, über einen Verbinder 206 verbunden ist. Die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 202, das Steuermodul 204 und der Verbinder 206 können zum Beispiel auf der Fahrzeugkarosserie 102 angeordnet sein und/oder sich auf ihr befinden. HF-Signale 208 werden zwischen der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne 202 und dem Steuermodul 204 über den Verbinder 206 kommuniziert.
Im Betrieb kann die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 202 so ausgelegt sein, dass sie HF-Signale 208 empfängt, so wie zum Beispiel RKE-Signale mit einer Wellenlänge von 315 MHz, die über den Verbinder 206 zum Steuermodul 204 kommuniziert werden. Bei einem Aspekt können die HF-Signale 208 digitale Daten sein, die zu dem Steuermodul 204 kommuniziert werden, um zu bewirken, dass das Steuermodul 204 zum Beispiel die Türen eines Fahrzeuges verriegelt und entriegelt.
Mit Bezug auf die 4 - 7 sind Veranschaulichungen von Draufsichten von Ausführungsformen symmetrischer gedruckter mäanderförmiger Dipolantennen 400, 500, 600 und 700 mit unterschiedlichen Breiten und Längen gezeigt. In 4 ist eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 400 gezeigt, mit einer ersten Antennen-Spurleitung 402 und einer zweiten Antennen-Spurleitung 404, die auf die PCB 406 gedruckt sind. Die erste Antennen-Spurleitung 402 und die zweite Antennen-Spurleitung 404 können über einen Verbinder 412 mit einem Steuermodul 414 verbunden sein. Die erste Antennen-Spurleitung 402 und die zweite Antennen-Spurleitung 404 sind auf eine Seite der PCB 406 gedruckt. Die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 400 kann weiter einen Induktor 416 umfassen, der zwischen der ersten Antennen-Spurleitung 402 und der zweiten Antennen-Spurleitung 404 angeordnet ist, und zusätzlich das Abschneiden der an der Kante befindlichen Biegungen 408 und 410 der Antennen-Spurleitungen für die zusätzliche Impedanzabstimmung der symmetrisch gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne 400. Bei einer Ausführungsform kann die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 400 weiterhin einen Widerstand 418 zum Bereitstellen zusätzlicher Frequenzbandbreite umfassen.
Bei einer Ausführungsform können die erste Antennen-Spurleitung 402 und die zweite Antennen-Spurleitung 404 jeweils 16 vertikale Spuren umfassen, 402a - 402p bzw. 404a - 404p. Die vertikalen Spuren 402a - 402p und 404a - 404p können zum Beispiel eine Länge L gleich ungefähr 70 mm haben. Die vertikalen Spuren 402a - 402p und 404a - 404p können zum Beispiel eine Breite W1 gleich ungefähr 33 mm haben. Zusätzlich kann der Abstand L1 zwischen der ersten Antennen-Spurleitung 402 und der zweiten Antennen-Spurleitung 404 ungefähr 5 mm betragen. Die Breite der ersten Antennen-Spurleitung 402 und der zusätzlichen Antennenspur-Biegung 408 beträgt ungefähr 54 mm, wie die Breite W der zweiten Antennen-Spurleitung 404 und der zusätzlichen Antennenspur-Biegung 410 bei einem Beispiel. Bevorzugt beträgt die Breite W2 der zusätzlichen Spurleitungs-Biegung 408 und 410 ungefähr 6 mm. Weiter beträgt bei einem Aspekt der Abstand S zwischen jeder der vertikalen Spuren 402a - 402p und 404a - 404p ungefähr 1 mm. Bei einem Aspekt können die vertikalen Spuren 402a - 402p und 404a - 404p aus einem leitenden Material, so wie Kupfer, hergestellt sein.
Mit Bezug auf 5 ist eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 500 mit einer ersten Antennen-Spurleitung 502 und einer zweiten Antennen-Spurleitung 504 gezeigt, die auf eine PCB 506 gedruckt sind. Die erste Antennen-Spurleitung 502 und die zweite Antennen-Spurleitung 504 können über einen Verbinder 512 mit einem Steuermodul 514 verbunden sein. Die erste Antennen-Spurleitung 502 und die zweite Antennen-Spurleitung 504 sind auf eine Seite der PCB 506 gedruckt. Die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 500 kann weiterhin einen Induktor 516 umfassen, der zwischen der ersten Antennen-Spurleitung 502 und der zweiten Antennen-Spurleitung 504 angeordnet ist, und das zusätzliche Abschneiden von an der Kante angeordneten Antennen-Spurleitungsbiegungen 508 und 510 für die zusätzliche Impedanzabstimmung der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne 500. Bei einer Ausführungsform kann die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 500 weiter einen Widerstand 518 zum Bereitstellen zusätzlicher Frequenzbandbreite umfassen.
Bei einer Ausführungsform können die erste Antennen-Spurleitung 502 und die zweite Antennen-Spurleitung 504 jeweils 16 vertikale Spuren 502a - 502p bzw. 504a - 504p umfassen. Die vertikalen Spuren 502a - 502p und 504a - 504p können zum Beispiel eine Länge L gleich ungefähr 100 mm haben. Die vertikalen Spuren 502a - 502p und 504a - 504p können zum Beispiel eine Breite W1 gleich ungefähr 17 mm haben. Zusätzlich kann der Abstand L1 zwischen der ersten Antennen-Spurleitung 502 und der zweiten Antennen-Spurleitung 504 ungefähr 6 mm betragen. Die Breite W der ersten Antennen-Spurleitung 502 und der zusätzlichen Spurleitungsbiegungen 508 beträgt ungefähr 54 mm, wie die Breite W der zweiten Antennen-Spurleitung 504 und der zusätzlichen Spurleitungsbiegungen 510 bei einem Beispiel. Bevorzugt beträgt die Breite W2 der zusätzlichen Spurleitungsbiegungen 508 und 510 ungefähr 6 mm. Weiter ist bei einem Aspekt der Abstand zwischen jeder der vertikalen Spuren 502a - 502p und 504a - 504p ungefähr 3 mm.
Mit Bezug auf die 6 ist die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 600 mit einer ersten Antennen-Spurleitung 602 und einer zweiten Antennen-Spurleitung 604 gezeigt, die auf eine PCB 606 gedruckt sind. Die erste Antennen-Spurleitung 606 und die zweite Antennen-Spurleitung 604 können über einen Verbinder 612 mit einem Steuermodul 614 verbunden sein. Die erste Antennen-Spurleitung 602 und die zweite Antennen-Spurleitung 604 sind auf eine Seite der PCB 606 gedruckt. Die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 600 kann weiter einen Induktor 616 umfassen, der zwischen die erste Antennen-Spurleitung 602 und die zweite Antennen-Spurleitung 604 geschaltet ist, und zusätzlich das Abschneiden der an der Kante befindlichen Antennen-Spurleitungsbiegungen 608 und 610 für das zusätzliche Impedanzabstimmen der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne 600. Bei einer Ausführungsform kann die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 600 weiter einen Widerstand 618 zum Bereitstellen zusätzlicher Frequenzbandbreite umfassen.
Bei einer Ausführungsform können die erste Antennen-Spurleitung 602 und die zweite Antennen-Spurleitung 604 jeweils 20 vertikale Spuren 602a - 602t bzw. 604a - 604t umfassen. Die vertikalen Spuren 602a - 602t und 604a - 604t können eine Länge L von zum Beispiel gleich ungefähr 120 mm haben. Die vertikalen Spuren 602a - 602t und 604a und 604t können zum Beispiel eine Breite W1 gleich ungefähr 17 mm haben. Zusätzlich kann der Abstand L1 zwischen der ersten Antennen-Spurleitung 602 und der zweiten Antennen-Spurleitung 604 ungefähr 6 mm betragen. Die Breite W der ersten Antennen-Spurleitung 602 und der zusätzlichen Antennen-Spurleitungsbiegungen 608 beträgt ungefähr 54 mm, wie bei einem Beispiel die Breite W der zweiten Antennen-Spurleitung 604 und der zusätzlichen Spurleitungsbiegungen 610. Bevorzugt beträgt die Breite W2 der zusätzlichen Spurleitungsbiegungen 608 und 610 ungefähr 6 mm. Weiter beträgt bei einem Aspekt der Abstand zwischen jeder der vertikalen Spuren 602a - 602t und 604a - 604t ungefähr 3 mm.
Mit Bezug auf 7 ist eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 700 mit einer ersten Antennen-Spurleitung 702 und einer zweiten Antennen-Spurleitung 704, die auf eine PCB 706 gedruckt sind, gezeigt. Die erste Antennen-Spurleitung 702 und die zweite Antennen-Spurleitung 704 können über einen Verbinder 712 mit einem Steuermodul 714 verbunden sein. Die erste Antennen-Spurleitung 702 ist auf die Oberseite der PCB 706 gedruckt und die zweite Antennen-Spurleitung 704 ist auf die Rückseite der PCB 706 gedruckt. Die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 700 kann weiter einen Induktor 716 umfassen, der zwischen der ersten Antennen-Spurleitung 702 und der zweiten Antennen-Spurleitung 704 angeordnet ist, und ein zusätzliches Abschneiden der an der Kante befindlichen Antennen-Spurleitungsbiegungen 708 und 710 für die zusätzliche Impedanzabstimmung der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne 700. Bei einer Ausführungsform kann die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 700 weiterhin einen Widerstand 718 zum Bereitstellen zusätzlicher Frequenzbandbreite umfassen.
Bei einer Ausführungsform können die erste Antennen-Spurleitung 702 und die zweite Antennen-Spurleitung 704 jeweils 16 vertikale Spuren 702a - 702p bzw. 704a - 704p umfassen. Die vertikalen Spuren 702a - 702p und 704a - 704p können zum Beispiel eine Länge L gleich ungefähr 70 mm haben. Die vertikalen Spuren 702a - 702p und 704a - 704p können zum Beispiel eine Breite W1 gleich ungefähr 33 mm haben. Zusätzlich kann der Abstand L1 zwischen der ersten Antennen-Spurleitung 702 und der zweiten Antennen-Spurleitung 704 ungefähr 5 mm sein. Die Breite W der ersten Antennen-Spurleitung 702 und der zusätzlichen Spurleitungsbiegungen 708 beträgt ungefähr 54 mm, wie die Breite W der zweiten Antennen-Spurleitung 704 und der zusätzlichen Spurleitungsbiegungen 710 bei einem Beispiel. Bevorzugt beträgt die Breite W2 der zusätzlichen Spurleitungsbiegungen 708 und 710 ungefähr 6 mm. Weiter ist bei einem Aspekt der Abstand S zwischen jeder der vertikalen Spuren 702a - 702p und 704a - 704p ungefähr 1 mm. Bevorzugt ist zum Beispiel der Abstand LS 24 mm und die Breite WS 12 mm.
Bei einer weiteren Ausführungsform können die erste Antennen-Spurleitung 702 und die zweite Antennen-Spurleitung 704 jeweils 16 vertikale Spuren 702a - 702p bzw. 704a - 704p umfassen. Die vertikalen Spuren 702a - 702p und 704a - 704p können zum Beispiel eine Länge L gleich ungefähr 70 mm haben. Die vertikalen Spuren 702a - 702p und 704a - 704p können zum Beispiel eine Breite W2 gleich ungefähr 10 mm bis 35 mm haben. Zusätzlich kann der Abstand L1 zwischen der ersten Antennen-Spurleitung 702 und der zweiten Antennen-Spurleitung 704 ungefähr 4 mm sein. Die Breite W der ersten Antennen-Spurleitung 702 und der zusätzlichen Spurleitungsbiegungen 708 ist ungefähr 48 mm, wie die Breite W der zweiten Antennen-Spurleitung 404 und der zusätzlichen Spurleitungsbiegungen 710 bei einem Beispiel. Bevorzugt ist die Breite W2 der zusätzlichen Spurleitungsbiegungen 708 und 710 ungefähr 6 mm. Weiter ist bei einem Aspekt der Abstand S zwischen jeder der vertikalen Spuren 702a - 702p und 704a - 704p ungefähr 1 mm. Bevorzugt ist der Abstand LS 25 mm und die Breite WS ist beispielsweise 11 mm. Bei einem Aspekt können die vertikalen Spuren 702a - 702p und 704a - 704p aus einen leitenden Material, so wie Kupfer, hergestellt sein. Die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 700 kann weiter einen Induktor mit einem Wert von ungefähr gleich 15 nH und einem Widerstandswert gleich ungefähr 64 Ohm umfassen.
Zusätzlich können die hauptsächlichen elektrischen Parameter für den passiven Antennenteil ein Stehwellenverhältnis („SWR“ - Standing Wave Ratio) (315 MHz) umfassen, das gleich 1.2 ist. Eine Verstärkung kann ungefähr -5 dBi bis -6 dBi sein. Auch kann ein Kabellokalisierungseffekt +/- 1dB sein. Bei einer Ausführungsform kann die Verstärkung der Antenne ungefähr 15 dB betragen und eine Rauschzahl kann ungefähr 1 dB sein, wobei ein Restrauschen der aktiven Antenne in der echofreien Kammer weniger als -99 dBm beträgt.
Bei einer Ausführungsform umfassen die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantennen 600 und 700 weiter einen Erdungspunkt, der sich auf der unteren Seite der PCB 606 bzw. 706 befindet, der als eine Masse für die Verstärkerschaltung verwendet werden kann, wenn die symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantennen 600 und 700 in einer aktiven empfangenden Ausführungsform verwendet werden. Bei einem Aspekt können die Längen und die Anzahl der Biegungen der ersten Antennen-Spurleitung 402, der zweiten Antennen-Spurleitung 404, der ersten Antennen-Spurleitung 502, der zweiten Antennen-Spurleitung 504, der ersten Antennen-Spurleitung 602, der zweiten Antennen-Spurleitung 604, der ersten Antennen-Spurleitung 702 und der zweiten Antennen-Spurleitung 704 gewählt werden, indem elektromagnetische Software verwendet wird, so wie IE3D, um einen gewünschten Widerstandwert, so wie eine Eingangsimpedanz von 50 Ohm, für eine bestimmte Anwendung zur Verfügung zu stellen. Zusätzlich kann die Impedanzabstimmung weiter optimiert werden, indem die Induktoren 416, 516, 616 und 716 zusätzlich zu dem hierin beschriebenen Abschneiden der Spurleitungen verwendet wird, bei einer Ausführungsform sind die Steuermodule 414, 514, 614 und 714 RKE-Steuermodule.
Die PCBs 406, 506, 606 und 706 können eine Breite haben, die für eine bestimmte Anwendung wünschenswert ist. Die Breite der Spurleitungen der gedruckten Antennen können für eine bestimmte Anwendung irgendeine gewünschte Breite haben. Bei einer Ausführungsform beträgt die Breite der gedruckten Antennen-Spurleitungen 402, 404, 502, 504, 602, 604, 702 und 704 ungefähr 1 mm. Wie es in den 4 - 6 zu sehen ist, haben die Geometrien der symmetrischen Dipole bei den 4 - 6 eine zunehmende Länge, jedoch sind alle Längen bevorzugt kleiner als 1/10 der Wellenlänge des gesendeten oder empfangenen Hochfrequenz HF-Signals. Die PCBs 406, 506, 606 und 706 können weiter eine Masseebene (nicht gezeigt) mit einer dielektrischen Karte (nicht gezeigt) die darauf angeordnet ist, umfassen. Bei einer Ausführungsform kann die dielektrische Karte der PCBs 406, 506, 606 und 706 aus einem Material FR-4 aufgebaut sein und eine Dicke von ungefähr 1.6 mm und eine relative Dielektrizitätskonstante von 4.4 haben. Es sollte auf dem Gebiet verstanden werden, dass die Ausgestaltung der Ausgänge der PCBs 406, 506, 606 und 706 alternative Ausgestaltungen haben können und dass die dielektrische Karte aus einem anderen Material aufgebaut sein kann und eine unterschiedliche Dicke haben kann und für eine betriebsgünstige Antennenlösung sorgen kann. Bei einer Ausführungsform werden Masse-Anschlussflächen als der zweite „Arm“ bei jeder dieser symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantennen 400, 500, 600 und 700 verwendet; die Anschlussflächen dienen gemeinsam als rauscharme Verstärker-Erdungen. Der rauscharme Verstärker, der sich auf der Seite der Antennen-Spurleitung befindet, kann zum Beispiel die Empfindlichkeit des Empfängers erhöhen.
Wie es weiter auf dem Gebiet verstanden wird, können physikalische Parameter einer Antennen zum Anpassen der Bandbreite verwendet werden, um Signale, so wie HF-Signale, über ein Frequenzband zum Abstimmen der Impedanz der Antennen über dem Frequenzband und zum Anpassen der Verstärkung über die Bandbreite zu empfangen. Zum Beispiel werden Verbinder 412, 512, 612 und 712 verwendet werden, um HF-Signale an HF-Schaltungen zu leiten, so wie diejenigen, die den Steuermodulen 414, 514, 614 und 714 zugeordnet sind. Wenn der Ausgang des Antennenbereichs eine bestimmte Impedanz hat, die nur eine Widerstandskomponente umfasst (der Wert der reaktiven Komponente ist dem gleich), wird dann, wenn die HF-Schaltung dieselbe Eingangsimpedanz hat, ein Schwellenverhältnis der Spannung („VSWR“ - Voltage Standing Wave Ratio) einen Wert von 1.0 haben, und das HF-Signal wird vollständig in die HF-Schaltung eingegeben (d.h. kein Teil des HF-Signals wird von der HF-Schaltung zurückreflektiert). Wenn die Ausgangsimpedanz der symmetrisch gedruckten mäanderförmigen Dipolantennen 400, 500, 600 und 700 und die Eingangsimpedanz der HF-Schaltung nicht aneinander angepasst sind, erhöht sich das VSWR auf ein Vielfaches von 1.0, wobei je höher das Verhältnis ist, desto höher das VSWR und desto geringer der Eingangswert der HF-Eingangsimpedanz der HF-Schaltung sind. Diese grundsätzlichen HF-Prinzipien treiben die Konfiguration der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantennen 400, 500, 600 und 700. Da leichte Unterschiede in der Ausgestaltung der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantennen 400, 500, 600 und 700 große Wirkungen beim Abstimmen der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantennen 400, 500, 600 und 700 über den Frequenzbereich einer gewünschten Anwendung haben kann, können viele Ausgestaltungen der grundlegenden Struktur der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantennen 300, 400, 500, 600 und 700 verwendet werden, um die HF-Ausgabe an die Steuermodule 414, 514, 614 und 714 bei einem bestimmten Widerstand (z.B. 50 Ohm) zu liefern, um an einen Widerstand einer HF-Schaltung (z.B. mit 50 Ohm) anzupassen. Natürlich ist es in der Praxis schwierig, den Widerstand einer Antennen über einem Frequenzbereich bei ungefähr 50 Ohm zu halten, da typischerweise der Widerstand, selbst wenn gut abgestimmt ist, zum Beispiel 50 +/- 10 Ohm sein kann, was sich über den Frequenzbereich ändert. Zusätzlich hat der Widerstand eine mathematisch imaginäre Komponente, die sich ebenfalls mit der Frequenz der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantennen 300, 400, 500, 600 und 700 ändert. Diese grundsätzlichen HF-Prinzipien sind auf einem Smith-Chart zu sehen (siehe zum Beispiel 16, 19 und 22). Da sich die Impedanz der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantennen 300, 400, 500, 600 und 700 und der HF-Schaltung über die Frequenzbänder ändert, kann sich die Anpassung der Impedanzen ändern und daher ändert sich das VSWR über die HF-Bänder. Wenn sich das VSWR ändert, ändert sich die Verstärkung des Systems, weil, je näher das VSWR an der Einheit ist, desto höher die Verstärkung der HF-Signale ist, die von der HF-Schaltung empfangen werden.
Der Strahlungswirkungsgrad η für die symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantennen 300, 400, 500, 600 und 700 sind hiernach in Tabelle 1 beschrieben. Der Wirkungsgrad und die Direktionalität wurden jeweils mit der elektromagnetischen Software IE3D sowohl mit als auch ohne ein HF-Kabel berechnet. Die Simulationsergebnisse geben für diese symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantennen 300, 400, 500, 600 und 700 mit unterschiedlicher linearer Antennengröße und sind grafisch in der Tabelle 1 hiernach dargestellt.
TABELLE 1

Simulationsergebnisse für den Strahlungswirkungsgrad η für unterschiedliche lineare Antennengrößen

Typ		Wirkungsgrad η
Typ	Länge (mm)	Ohne Kabel bel	Mit 1 m langem Ka-
Gedruckter mäanderförmiger Dipol (4)	70	0.23	0.28
Gedruckter mäanderförmiger Dipol (5)	100	0.42	0.45
Gedruckter mäanderförmiger Dipol (6)	120	0.52	0.54
Gedruckter mäanderförmiger Dipol (7)	70 + Massefläche	0.21	0.33
Gedruckte asymmetrische Mäanderleitung (1)	70	0.12	0.45
Halbwellen-Dipol aus Draht	475	0.98	0.98

Die Frequenz für die obigen Ergebnisse in Tabelle 1 ist 315 MHz. Wie es in der Tabelle 1 zu sehen ist, hatte die asymmetrische mäanderförmige Antenne 50 ohne ein HF-Kabel den geringsten Wert für den Wirkungsgrad der Antenne: 0.12 (-9.2 dB). Im Vergleich war die symmetrisch gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 400 1.9 Mal effizienter. Tabelle 1 zeigt außerdem, dass eine asymmetrische mäanderförmige Antenne 50 mit einem HF-Kabel denselben Wirkungsgrad hatte wie eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 500 ohne ein HF-Kabel. Dies zeigt an, dass das HF-Kabel eine wesentliche Verbesserung bei der asymmetrischen mäanderförmigen Antenne 50 darstellt. Eine derartige Antenne könnte daher bei Fahrzeuganwendungen zweckmäßig sein, bei denen elektronische Komponenten nahe dem HF-Kabel keine Störsignale in dem Frequenzband bei 315 MHz abstrahlen. Es ist wesentlich, diese Erkenntnisse denen gegenüberzustellen, die mit symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantennen 400, 500, 600 und 700 verbunden sind. In dem letzteren Fall gibt es kaum einen Unterschied zwischen dem Wirkungsgrad der Antennen mit dem oder ohne das HF-Kabel. Dies bedeutet, dass der Einfluss des HF-Kabels für symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantennen 400, 500, 600 und 700 minimal ist. Zusätzlich scheint es, dass die Massefläche, die bei der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne 700 gezeigt ist, den Wirkungsgrad des Dipols nicht wesentlich beeinflusst.
Mit Bezug auf die 8 - 11 zeigen polare Auftragungen 800 - 1100 simulierte und gemessene Ergebnisse für die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 400 und die asymmetrische mäanderförmige Antenne 50. Die polaren Auftragungen 800 - 1100 zeigen berechnete horizontal polarisierte Direktionalitäten bei zwei unterschiedlichen Längen des HF-Kabels, LC. Die Antennenausrichtung im Hinblick auf die Direktionalitätswinkel ist dort zu sehen, wo das Leistungsverhalten der asymmetrischen mäanderförmigen Antenne 50 ähnlich dem Leistungsverhalten der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne 400 ist, mit Werten für die Gesamtlänge, die eine mehrkeulige Struktur hervorrufen (d.h. mehr als eine Wellenlänge). Die polare Auftragung 800 zeigt die simulierten Ergebnisse für die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 400 mit einer HF-Kabellänge von 65 cm, und die polare Auftragung 900 zeigt die simulierten Ergebnisse für die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 400 mit einer HF-Kabellänge von 160 cm. Die polare Auftragung 800 zeigt eine Auftragung 802 für die Direktivität des Fernfeldes gegen den Winkel, die sich aus einer Simulation der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne 400 ergibt, und die polare Auftragung 900 zeigt eine Auftragung 902 für die Direktivität eines Fernfeldes, die sich aus einer Simulation der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne 400 ergibt.
Die polare Auftragung 1000 zeigt die simulierten Ergebnisse für eine asymmetrische mäanderförmige Antenne 50 mit einer HF-Kabellänge von 65 cm und die polare Auftragung 1100 zeigt die simulierten Ergebnisse für eine asymmetrische mäanderförmige Antenne 50 mit einer HF-Kabellänge von 160 cm. Die polare Auftragung 1000 zeigt eine Auftragung 1002 für die Direktivität eines Fernfeldes gegen den Winkel, die sich aus eine Simulation der asymmetrischen mäanderförmigen Antenne 50 ergibt, und die polare Auftragung 1100 zeigt eine Auftragung 1102 der Direktivität eines Fernfeldes, die sich aus einer Simulation der asymmetrischen mäanderförmigen Antenne 50 ergibt.
Mit Bezug auf die 12 zeigt eine grafische Darstellung 1200 das berechnete Verhältnis zwischen dem Wirkungsgrad η und der Kabellänge (ausgedrückt in cm) für die asymmetrische mäanderförmige Antenne 50, die in der 1 gezeigt ist. Der in dem dB-Format ausgedrückte Wirkungsgrad wurde auf den Wirkungsgrad des Halbwellenlängendipols normiert. Wie es zu sehen ist, hat die asymmetrische mäanderförmige Antenne 50 mit einer HF-Kabellänge von ungefähr 25 cm einen Wirkungsgrad, der nahezu äquivalent zu dem des Halbwellendipols ist. Bei einer solche Ausgestaltung zeigt eine asymmetrische mäanderförmige Antenne 50 zusammen mit ihrem Kabel mehr Verstärkung als zum Beispiel die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 400. Dieser Wirkungsgrad ist außerdem sehr ähnlich dem einer koaxialen Antenne mit einem Wert für die Länge des inneren Leiters, der gleich einem Viertel der Wellenlänge ist. Hier wird anstelle des inneren Leiters der Koaxialantenne eine mäanderförmige Leitung mit einer linearen Größe viel weniger als einer Viertelwellenlänge verwendet, jedoch mit einer gesamten Spurlänge von mehr als einer Viertelwellenlänge.

Zusätzlich schätzt ein Parameter ε für den mittleren quadratischen Fehler, gemittelt über 360 Grad, numerisch die Ähnlichkeit zwischen den beiden Kurven der Leistungsdirektionalität ab: die erste, wenn F(0) der Antenne ohne ein Kabel entspricht, und die zweite, wenn F₁(θ) der Antenne mit einem HF-Kabel entspricht. Die Ergebnisse sind grafisch in der Tabelle 2 hiernach dargestellt. TABELLE 2 Berechnete Ergebnisse

Mittleres Quadrat
Typ	Länge (mm)	Fehler ε
Gedruckter mäanderförmiger Dipol (4)	70	0.3
Gedruckter mäanderförmiger Dipol (5)	100	0.16
Gedruckter mäanderförmiger Dipol (6)	120	0.15
Gedruckter mäanderförmiger Dipol (7	70 + Masse-Anschlussfläche	0.74
Gedruckte asymmetrische mäanderförmige Leitung (1)	70	0.81

Wie man sieht, hat die asymmetrische mäanderförmige Antenne 50 der 1 einen maximalen Fehlerwert ε, was bedeutet, dass diese Antenne von dem größten Zuwachs in der Verstärkung aufgrund der zusätzlichen Wirkung des HF-Kabels Nutzen zieht, sie kann jedoch an Interferenzwirkungen leiden, die auf parasitäre Interferenzquellen in einem Fahrzeug zurückzuführen sind, die sich nahe der Verlegung des HF-Kabels befinden. Die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 600 hat den kleinsten Fehler ε, was bedeutet, dass die Antenne einen minimalen Nutzen aus dem Hinzufügen des Kabels zieht, jedoch außerdem minimale mögliche Interferenzwirkungen hat. Aus diesen Ergebnissen ist es möglich zu schließen, dass, wenn ein Fahrzeug keine elektrischen Komponenten hat, die parasitäre Emission bei 315 MHz abstrahlen, es bevorzugt ist, eine asymmetrische Gestaltung zu verwenden, so wie die asymmetrische mäanderförmige Antenne 50, mit einer sorgsamen Verlegung des HF-Kabels, die den Kommunikationsbereich erhöhen kann. Trotzdem, wenn elektronische Komponente parasitäre Emission nahe der Streckenlegung des Kabelweges emittieren, ist eine symmetrische Dipolantenne, so wie eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 400 - 700, eine bessere Antenne für RKE-Automobilanwendungen.
Diese Ergebnisse wurden ebenso durch tatsächliche Messungen bestätigt. Eine passive Dipolantenne mit mäanderförmiger Leitung, die auf ein dielektrisches Substrat FR-4 gedruckt worden ist, wurde horizontal auf einem Drehtisch angeordnet (die Substratkartenebene war parallel zu der Bodenebene). Die Antenne wurde so hergestellt, dass sie in dem Sendemodus arbeitet. Eine horizontal polarisierte empfangende Yagi-Antenne, die in einem Frequenzbereich der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne von 300 bis 1000 MHz arbeitet, befand sich in der Fernzone der Antennenanordnung (dies stellte eine passive Antenne in der Prüfung mit einem HF-Kabel dar). Die sich ergebenden Messungen der Direktionalität sind über 360 Grad in der horizontalen Ebene für die horizontale Polarisation dargestellt. Ein HF-Kabel (das Kabel RG 174) wurde für die Messungen verwendet, mit Verlusten gleich 0.5 dB pro Meter in dem Frequenzband bei 315 MHz.
Die Messergebnisse für die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 400 und die asymmetrische mäanderförmige Antenne 50 sind in den polaren Auftragungen 800 - 1100 und in den 13 und 14 dargestellt. Die 13 ist eine polare Auftragung 1300 der gemessenen Ergebnisse für die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne 400 ohne ein HF-Kabel, wie in der Auftragung 1302 für die Direktivität im Fernfeld und für die Auftragung 1304 für die Direktivität in einem Fernfeld für eine Referenzantenne dargestellt. 14 ist eine polare Auftragung der gemessenen Ergebnisse für eine asymmetrische mäanderförmige Antenne 50. Alle Auftragungen in den 8 - 11 zeigen die grafischen Darstellungen der Direktionalität für die horizontale Polarisation in der Azimutebene für eine Antennenanordnung, die aus einer Antenne mit mäanderförmiger Leitung mit unterschiedlichen Längen für HF-Kabel besteht.
8 zeigt die Direktionalität eines symmetrischen Dipols in dem Fall, dass eine Kabellänge gleich 65 cm ist, und die 9 entspricht einer Kabellänge von 1.6 m, wie es oben diskutiert ist. Die 10 und 11 zeigen die Auftragungen für die horizontal polarisierte Direktionalität in der Azimuthebene für eine Antennenanordnung, die aus einer asymmetrischen Antenne mit mäanderförmigen Leitungen mit einem HF-Kabel besteht. Die 10 und 11 zeigen mehr als zwei Hauptkeulen. Wieder wird eine gute Übereinstimmung zwischen den simulierten und den gemessenen Ergebnissen dahingehend gezeigt, da beide sehr starke Verbesserungen des Leistungsverhaltens der Antennen wegen der Wirkungen des Kabels zeigen.
Mit Bezug auf die 13 und 14 zeigen diese Auftragungen die Direktionalität der Antenne bei einer symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne 400 und einer asymmetrischen mäanderförmigen Antenne 50 ohne ein HF-Kabel (die strichlierte Linie gibt die Direktionalität der Referenzantenne an). Die mittlere Verstärkung (über 360 Grad) des gedruckten Dipols ist um einen Wert von -4 dB kleiner als die Verstärkung der Referenzantenne. Die mittlere Verstärkung der asymmetrischen mäanderförmigen Antenne 50 ist um einen Wert von -9 dB geringer als die Verstärkung der Referenzantenne. Diese Messergebnisse bestätigen die Ergebnisse der numerischen Simulation: dass die Kabelwirkung nicht sehr wesentlich ist, was das Leistungsverhalten der symmetrischen Antennen, so wie der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantennen 400 - 700, betrifft. Wie zu sehen ist, zeigen die Antennen mit mittlerer (L = 100 mm) und hoher (L = 120 mm) Größe denselben Grad der Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen der Simulation und der Messung.
Widerstände 418, 518, 618 und 718 können bei symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantennen 400, 500, 600 bzw. 700 verwendet werden, um den Bereich der Frequenzbandbreite zu erhöhen, wie es oben beschrieben ist. Mit Bezug auf 15 zeigt eine grafische Darstellung 1500 eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne mit einem Widerstand, der gleich 0 Ohm ist. Wie es aus der grafischen Darstellung 1500 zu sehen ist, ergibt die Messung der Frequenzbandbreite ungefähr 9 MHz, mit dem Beginn bei 311.25 MHz und bei 320.4167 MH7 endend. Mit Bezug auf 16 ist ein Smith-Chart 1600 gezeigt, der zum Anzeigen einer beispielhaften Impedanzauftragung 1618 für eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne verwendet wird. Beim Gestalten eines RKE-Signalweges kann zum Beispiel en Netzwerkanalysator, der in der Lage ist, das Smith-Chart 1600 zu erzeugen, verwendet werden, um Impedanzen über einen RKE-Frequenzbereich zu analysieren. Wie es in dem Smith-Chart 1600 gezeigt ist, zeigt die Auftragung 1618 der Eingangsimpedanz Eingangsimpedanzen einer symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne mit einem Impedanzwert von 50 Ohm. Da die symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne und die HF-Schaltung in der Impedanz fehlangepasst sein können, ergibt sich ein VSWR-Wert größer als 1. Ein Smith-Chart hat eine normierte Impedanzebene 1602, die eine induktive Impedanz (positive Imaginärteile) 1606 oberhalb der normierten Impedanzebene 1602 und eine kapazitive Impedanz (negative imaginäre Teile) 1604 unterhalb der normierten Impedanzebene 1602 definiert. In dem Smith-Chart 1600 zeigte ein Markierer 1608 eine Impedanz oder einen Widerstandswert von 28.30 Ohm bei 315 MHz. Ein Markierer 1610 zeigt einen Impedanzwert von 30.92 Ohm bei 311.250 MHz und ein Markierer 1612 zeigt einen Impedanzwert von 31.15 Ohm bei 320.417 MHz. Wie es auf dem Gebiet verstanden wird, würden sich, wenn die Eingangsimpedanz der symmetrischen gedruckten mäanderförmige Dipolantenne dem Impedanzwert der HF-Schaltung bei 50 Ohm bei 315 MHz entsprechend würde, die Auftragung 1618 des Eingangsimpedanzwertes bei oder nahe 50 Ohm beim Markierer 1608 schneiden, mit einer geringen imaginären Komponente. Mit Bezug auf 17 ist eine logarithmische Auftragung 1700 gezeigt, die den Daten der 15 und 16 entspricht.
Mit Bezug auf 18 zeigt eine grafische Darstellung 1800 eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne mit einem Widerstandswert gleich 100 Ohm. Wie es am besten aus der grafischen Darstellung 1800 zu sehen ist, ist die Messung der Frequenzbandbreite ungefähr 16 MHz, beginnend mit 304.8333 MHz und endend bei 310.4167 MHz. Dies ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber der Frequenzbandbreite mit einer symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne mit einem Widerstandswert von Null, wie in 15 angemerkt. Mit Bezug auf 19 ist ein Smith-Chart 1900 gezeigt, das zum Anzeigen einer beispielhaften Auftragung 1902 für die Impedanz bei einer symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne mit einem Widerstandswert von 100 Ohm verwendet wird. Bei dem Smith-Chart 1900 zeigt ein Markierer 1904 eine Impedanz oder einen Widerstandswert von 40.65 Ohm bei 315 MHz. Ein Markierer 1906 zeigt einen Widerstandswert von 30.94 Ohm bei 304.8333 MHz und ein Markierer 1908 zeigt einen Widerstandswert von 30.94 Ohm bei 320.417 MHz. Mit Bezug auf 20 ist eine logarithmische Auftragung 2000 gezeigt, die den Daten der 18 und 19 entspricht.
Mit Bezug auf 21 zeigt eine grafische Darstellung 2100 eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne mit einem Widerstandswert gleich 68 Ohm. Wie es aus der grafische Darstellung 2100 zu sehen ist, beträgt die Messung der Frequenzbandbreite ungefähr 20 MHz, beginnend mit 300.83333 MHz und endend mit 320.83333 MHz. Dies ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber der Frequenzbandbreite bei einer symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne mit einem Widerstandswert von 0 und bei 16 MHz, wie es bei den 15 bzw. 16 angemerkt ist. Mit Bezug auf die 22 ist ein Smith-Chart 2200 gezeigt, das zum Anzeigen einer beispielhaften Impedanzauftragung 2202 für eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne mit einem Widerstandswert von 68 Ohm verwendet wird. Bei dem Smith-Chart 2200 zeigt ein Markierer 2204 eine Impedanz oder einen Widerstandswert von 46.75 Ohm bei 315 MHz. Ein Markierer 2206 zeigt eine Impedanz von 146.1 Ohm bei 30.833 MHz und ein Markierer 2208 zeigt einen Impedanzwert von 31.73 Ohm bei 320.833 MHz. Mit Bezug auf 23 ist eine logarithmische Auftragung 2300 gezeigt, die den Daten der 21 und 22 entspricht.
Die voranstehende genaue Beschreibung betrifft eine geringe Anzahl von Ausführungsformen zum Implementieren der Erfindung und ist nicht als den Umfang beschränkend gedacht. Ein Fachmann wird sofort die Verfahren und Abänderungen in Betracht ziehen, die verwendet werden, um die Erfindung auf anderen Gebieten als denjenigen, die in Einzelheiten beschrieben sind, zu implementieren. Die folgenden Ansprüche führen eine Anzahl der Ausführungsformen der Erfindung auf, die mit größerer Genauigkeit offenbart sind.

Claims

Antennenanordnung, umfassend eine symmetrische gedruckte mäanderförmige Dipolantenne (400, 500, 600, 700), die aufweist: eine dielektrische Karte (406, 506, 606, 706), die eine Masseebene umfasst; eine erste Antennen-Spurleitung (402, 502, 602, 702), die auf einem ersten Bereich der dielektrischen Karte und im elektrischen Kontakt mit der dielektrischen Karte angeordnet ist, wobei die erste Antennen-Spurleitung (402, 502, 602, 702) aufweist: eine Vielzahl erster vertikaler mäanderförmiger Spuren (402a-402p, 502a-502p, 602a-602t, 702a-702p); eine zweite Antennen-Spurleitung (404, 504, 604, 704), die auf einem zweiten Bereich der dielektrischen Karte und im elektrischen Kontakt mit der dielektrischen Karte angeordnet ist, wobei die zweite Antennen-Spurleitung (404, 504, 604, 704) aufweist: eine Vielzahl zweiter vertikaler mäanderförmiger Spuren (404a-404p, 504a-504p, 604a-604t, 704a-704p), wobei die erste (402a-402p, 502a-502p, 602a-602t, 702a-702p) und die zweite (404a-404p, 504a-504p, 604a-604t, 704a-704p) Vielzahl vertikaler mäanderförmiger Spuren symmetrisch zueinander sind; einen Induktor (416, 516, 616, 716) im Kontakt mit der ersten (402, 502, 602, 702) und der zweiten Antennen-Spurleitung (404, 504, 604, 704); und eine erste Vielzahl (408, 508, 608, 708) asymmetrischer, an der Kante angeordneter, mäanderförmiger Antennen-Spurleitungen in Kontakt mit der ersten Antennen-Spurleitung (402, 502, 602, 702) und eine zweite Vielzahl (410, 510, 610, 710) asymmetrischer, an der Kante angeordneter, mäanderförmiger Antennen-Spurleitungen in Kontakt mit der zweiten Antennen-Spurleitung (404, 504, 604, 704), wobei der Induktor (416, 516, 616, 716) und die erste und die zweite an der Kante angeordnete mäanderförmige Antennen-Spurleitungen zum Abstimmen der Impedanz der symmetrischen gedruckten mäanderförmigen Dipolantenne (400, 500, 600, 700) dienen; dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung weiterhin einen Verbinder (412, 512, 612, 712) zum Verbinden eines RKE-Steuermoduls (414) mit der Dipolantenne aufweist, wobei der Verbinder (412, 512, 612, 712) einen Widerstand (418, 518, 618, 718) von ungefähr 0 bis ungefähr 100 Ohm in elektrischem Kontakt mit einem Ausgang der ersten Antennen-Spurleitung (402, 502, 602, 702) zum Bereitstellen der Frequenzbandbreite aufweist.
Antennenanordnung nach Anspruch 1, die weiter aufweist: einen ersten Ausgang im Kontakt mit der ersten Antennen-Spurleitung (402, 502, 602, 702) und einen zweiten Ausgang im Kontakt mit der zweiten Antennen-Spurleitung (404, 504, 604, 704) zum Ausgeben von elektrischen Signalen an den Verbinder 412, 512, 612, 712).
Antennenanordnung nach Anspruch 1, bei der die Breite (W1) der Vielzahl der ersten vertikalen mäanderförmigen Spuren (402a-402p, 502a-502p, 602a-602t, 702a-702p) und der Vielzahl der zweiten vertikalen mäanderförmigen Spuren (404a-404p, 504a-504p, 604a-604t, 704a-704p) zwischen etwa 17 mm und etwa 33 mm liegt.
Antennenanordnung nach Anspruch 1, bei der die Länge (L) der Vielzahl der ersten vertikalen mäanderförmigen Spuren (402a-402p, 502a-502p, 602a-602t, 702a-702p) und der Vielzahl der zweiten vertikalen mäanderförmigen Spuren (404a-404p, 504a-504p, 604a-604t, 704a-704p) zwischen ungefähr 70 mm und ungefähr 120 mm liegt.
Antennenanordnung nach Anspruch 1, bei der die Breite (W) der Vielzahl der ersten vertikalen mäanderförmigen Spuren (402a-402p, 502a-502p, 602a-602t, 702a-702p) und der ersten Vielzahl der asymmetrischen, an der Kante angeordneten, mäanderförmig verlaufenden Antennen-Spurleitungen ungefähr 54 mm beträgt.
Antennenanordnung nach Anspruch 1, bei der sowohl die Vielzahl der ersten vertikalen mäanderförmig verlaufenden Spuren (402a-402p, 502a-502p, 602a-602t, 702a-702p) als auch die Vielzahl der zweiten vertikalen mäanderförmig verlaufenden Spuren (404a-404p, 504a-504p, 604a-604t, 704a-704p) etwa 16 bis etwa 20 mäanderförmige Spuren aufweist.
Antennenanordnung nach Anspruch 1, bei der die dielektrische Karte (406, 506, 606, 706) ein dielektrisches Substrat FR-4 ist.
Antennenanordnung nach Anspruch 1, bei der der Widerstand (418, 518, 618, 718) einen Wert von ungefähr 35 bis ungefähr 75 Ohm hat.
Antennenanordnung nach Anspruch 1, bei der der Widerstand (418, 518, 618, 718) einen Wert von ungefähr 64 Ohm hat.