EP2348576A1

EP2348576A1 - Antennenmodul

Info

Publication number: EP2348576A1
Application number: EP10000354A
Authority: EP
Inventors: Oliver Dr. Klemp; Andreas Thiel
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-07-27

Abstract

Ein Antennenmodul (10) für Verkehrstelematiksysteme umfasst wenigstens eine V2V- oder I2V-Antenne (12) und wenigstens eine weitere Antenne wie insbesondere eine Zellularantenne (14) und/oder eine GPS-Antenne (16). Dabei ist der V2V- bzw. I2V-Antenne (12) zur Kompensation der durch insbesondere die wenigstens eine benachbarte weitere Antenne verursachten Verschlechterung einer vorgebbaren Richtcharakteristik der V2V- bzw. I2V-Antenne wenigstens ein in deren Nahfeld angeordnetes parasitäres passives Antennenelement (18) zugeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antennenmodul für Verkehrstelematiksysteme mit wenigstens einer V2V- oder I2V-Antenne und wenigstens einer weiteren Antenne wie insbesondere einer Zellularantenne und/oder einer GPS-Antenne.
Unter Verkehrstelematik versteht man den Einsatz von Telematik im Verkehrswesen. Sie umfasst alles, was mit Fahrzeugen, deren Insassen und dem Versenden, Empfangen, Bearbeitung und Darstellung von Daten in einem Kraftfahrzeug zu tun hat. Des Weiteren unterstützt die Verkehrstelematik die Koordinierung des Straßenverkehrs.
Die derzeit bekannten Verkehrstelematiksysteme umfassen Navigations-und zellulare Dienste, die zur Erhöhung der Verkehrssicherheit eingesetzt werden. Es existieren bereits unterschiedliche Telematik-Spezifikationen. So gibt es für Nordamerika bereits das "OnStar"-System und für Europa das "eCall"-System. Beiden Diensten ist gemeinsam, dass sie bei einem Notfall über ein zellulares Netzwerk eine Nachricht aussenden können, die die GPS-Position enthält. Dabei ist unter GPS-Position die mittels eines globalen Positionsbestimmungssystems GPS (Global Positioning System) ermittelte Position zu verstehen.
Antennenmodule für Verkehrstelematiksysteme kombinieren daher Navigations- und Eigenschaften eines zellularen Netzwerks (typischerweise zellulare 2G- und 3G-Netzwerke), wobei sie Antennen für beide genannten Dienste enthalten.
Typischerweise umfassen der zellulare und der Navigationsdienst mehrfache Standards. Entsprechend werden die dafür verwendeten Antennenmodule als Multistandard-Antennenmodule bezeichnet. Für zellulare Dienste erfordert die europäische Frequenzzuweisung gleichzeitig eine Systemfunktionalität in den Frequenzbereichen 810 - 960 MHz, 1710 - 1880 MHz (beides so genannte 2G-Frequenzen) und 1920 - 2170 MHz (so genannte 3G-Frequenzen). Üblicherweise sind die verschiedenen Antennen in einem Gehäuse untergebracht, das im hinteren Fahrzeugbereich mittig auf das Fahrzeugdach aufgebracht ist.
Insbesondere für zukünftige Fahrzeugsicherheitsanwendungen mit höher entwickelter Verkehrstelematikfunktionalität, für die komplexere Multistandard-Antennenmodule gefordert werden, ist es von Vorteil, wenn die Antennen- bzw. Multistandard-Antennenmodule zusätzlich mit Antennenelementen für V2V-(vehicle to vehicle)-Kommunikationsverbindungen, d.h. Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationsverbindungen vorgesehen sind.
Entsprechend der Frequenzrichtlinie 2008/671/EC der Europäischen Kommission sind V2V-Kommunikationsverbindungen derzeit definiert als Verbindungen innerhalb einer Bandbreite von 30 MHz, zentriert um die Frequenz 5,89 GHz, d.h. ≈ 5,9 GHz. Die V2V-Kommunikation ist auf die "Intelligente" Fahrzeuge betreffende Initiative "i2010" der Europäischen Union für eine erhöhte Verkehrseffizienz und eine Reduzierung der Anzahl von Verkehrsunfällen abgestimmt.
Eine Antenne für terrestrische Dienste wie beispielsweise eine Antenne für ein Funktelefon oder eine Antenne für V2V-Kommunikationsverbindungen besitzt üblicherweise eine mit der Richtcharakteristik eines Monopols vergleichbare Richtcharakteristik mit einem maximalen Antennengewinn in der Azimutalebene. Ist die Antenne auf einer unbegrenzten Groundplan (GP) oder Grundebene montiert, besitzt die azimutale Richtcharakteristik eine nahezu ideale Symmetrie.
In der Fig. 1 ist beispielhaft eine solche nahezu symmetrische Richtcharakteristik einer freistehenden terrestrischen, auf einer kreisförmigen metallischen Grundebene vorgesehenen monopolartigen V2V-Antenne wiedergegeben. Dabei ist die Richtcharakteristik für unterschiedliche Höhenwinkel "Theta" dargestellt.
Wird eine solche Antenne in ein Dach-Antennenmodul eines Fahrzeugs integriert, so werden die Form und Symmetrie der Richtcharakteristik dieser Antenne durch verschiedene Kopplungseffekte gestört. Eine gegenseitige Kopplung zwischen einer solchen V2V-Antenne und anderen Antennen wie z.B. Zellular- und GPS-Antennen, die in demselben Verbund angeordnet sind, wirkt sich signifikant auf die Richtcharakteristik der Antennenelemente aus. Der Einfluss wird um so signifikanter, je höher die Betriebsfrequenzen sind, und die genannten Kopplungseffekte wirken sich somit insbesondere auch auf das Systemleistungsvermögen von 5,9 GHz-V2V-Kommunikationsverbindungen aus. Dabei ist es insbesondere für V2V-Kommunikationsverbindungen, die sich derzeit zu einem Dienst für sicherheitsrelevante Kommunikationsverbindungen entwickeln, erforderlich, dass azimutale Rundstrahlungseigenschaften vorliegen, um eine gute Nutzwerkreichweite sicherzustellen.
Für höhere Betriebsfrequenzen liegen die Abmessungen des Antennenmoduls einschließlich im Druckgussverfahren hergestellter Antennen, Leiterplatte, Haube oder Gehäuse usw. im Bereich der Betriebswellenlänge. So liegen beispielsweise für 5,9 GHz-V2V-Kommunikationsverbindungen die physischen Abmessungen des integrierten Antennenmoduls im Bereich mehrerer Wellenlängen. Jedes physische Hindernis oder geometrische Störung wie z.B. feste geometrische Abstände zwischen der Antenne und dem Gehäuse wirkt für die durch die V2V-Antenne hervorgerufene elektromagnetische Strahlung als Streuelement und führt zu einer Verschlechterung der Antennenstrahlungseigenschaften. So wirken beispielsweise im Druckgussverfahren hergestellte Antennen und beispielsweise die beigeordneten Antennenelemente der anderen Dienste, wie beispielsweise GPS und Funktelefon wie Streuelemente für das 5,9 GHz-Signal. Dies führt zu einer signifikanten Beeinflussung der Richtcharakteristik der V2V-Antenne, was das Systemleistungsvermögen für diesen sicherheitsrelevanten Kommunikationsdienst verschlechtert. Die Rundheit der Richtcharakteristik wird durch verschiedene Senken gestört, so dass sich die Antenne nicht mehr wie eine Rundstrahl- bzw. Rundempfangsantenne verhält.
Als Beispiel ist in Fig. 2 die Richtcharakteristik einer zusammen mit einer GPS-Antenne und einer Funktelefon- oder Zellularantenne in einem herkömmlichen Kraftfahrzeug-Dachantennenmodul angeordneten V2V-Antenne wiedergegeben.
Auch im vorliegenden Fall ist die Richtcharakteristik wieder für unterschiedliche Höhenwinkel "Theta" dargestellt.
Selbst die Integration einer 5,9 GHz-V2V-Antenne in ein Dachantennenmodul mit einem dielektrischen Gehäuse, das dem herkömmlichen Aufbau für Kraftfahrzeug-Dachantennen entspricht, bringt eine signifikante Beeinflussung der Rundstrahl- bzw. Rundempfangseigenschaft der Richtcharakteristik mit sich, wie dies in der Fig. 3 gezeigt ist. Dabei ist die Richtcharakteristik wieder für unterschiedliche Höhenwinkel "Theta" dargestellt.
Die verringerte Rundheit der Richtcharakteristik ist insbesondere bei sicherheitsrelevanten Kommunikationssystemen im 5,9 GHz-Bereich relevant, wo eine Rundstrahl- bzw. Rundempfangscharakteristik in der Azimutalebene ein strenges Erfordernis für robuste Kommunikationsverbindungen und eine fehlerfreie drahtlose Übertragung von sicherheitsrelevanten Nachrichten darstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Antennenmodul der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die zuvor erwähnten Nachteile beseitigt sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der V2V- bzw. I2V-Antenne zur Kompensation der durch insbesondere die wenigstens eine benachbarte weitere Antenne verursachten Verschlechterung einer vorgebbaren Richtcharakteristik, insbesondere Rundstrahl- und/oder Rundempfangsrichtcharakteristik der V2V- bzw. I2V-Antenne wenigstens ein in deren Nahfeld angeordnetes parasitäres passives Antennenelement zugeordnet ist. Die verschiedenen Antennen können jeweils als Sende-und/oder Empfangsantenne wirken.
Aufgrund dieser Ausbildung wird erreicht, dass die zusammen mit wenigstens einer weiteren Antenne in dem Antennenmodul integrierte V2V- bzw. I2V-Antenne trotz der wenigstens einen weiteren Antenne die jeweils gewünschte Richtcharakteristik zumindest im Wesentlichen beibehält. Dabei kann für diese V2V- bzw. I2V-Antenne beispielsweise eine Rundstrahl- bzw. Rundempfangsrichtcharakteristik vorgegeben sein.
Bevorzugt sind der V2V- bzw. I2V-Antenne wenigstens zwei an unterschiedlichen Positionen vorgesehene parasitäre passive Antennenelemente zugeordnet.
Ein jeweiliges parasitäres passives Antennenelement kann insbesondere ein parasitäres Reflektorelement und/oder ein parasitäres Richtelement umfassen.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antennenmoduls ist die V2V- bzw. I2V-Antenne nach Art eines asymmetrischen Monopols auf einer metallischen Grundebene vorgesehen oder integriert.
Insbesondere in einem solchen Fall ist es von Vorteil, wenn die Abmessungen, d.h. insbesondere die elektrische Länge, eines jeweiligen parasitären passiven Antennenelements im Bereich eines Viertels der Wellenlänge liegen, auf die die V2V- bzw. I2V-Antenne abgestimmt ist. Dabei kann das parasitäre passive Antennenelement je nach dessen individueller elektrischen Länge als Richtelement oder als Reflektorelement wirken.
Die verschiedenen Antennen können vorteilhafterweise in einem gemeinsamen, insbesondere auf einem Fahrzeugdach montierbaren Gehäuse untergebracht sein. Dabei sind das bzw. die parasitären passiven Antennenelemente bevorzugt in dem Gehäuse angeordnet. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, dass ein oder mehrere parasitäre passive Antennenelemente auch in der Gehäusewand integriert sind. Eine Betriebsfrequenz der V2V-Antenne im Bereich von 5,9 GHz ist für die derzeit üblichen Gehäuseformen und -größen insbesondere auch insoweit von Vorteil, als sie eine Anordnung der die betreffenden Abmessungen aufweisenden parasitären passiven Antennenelemente im Gehäuse bzw. Integration in der Gehäusewand erlauben. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, das Gehäuse entsprechend anzupassen, so dass eine Unterbringung im Gehäuse bzw. Integration in der Gehäusewand auch noch bei kleineren Betriebsfrequenzen möglich ist.
Gemäß einer vorteilhaften praktischen Ausführungsform sind das bzw. die parasitären passiven Antennenelemente insbesondere hinsichtlich ihrer elektrischen Länge so gewählt und so angeordnet, dass die Varianz der Richtcharakteristik der V2V- bzw. I2V-Antenne und damit die Differenz zwischen Maximal- und Minimalwert der vorgebbaren Richtcharakteristik der V2V- bzw. I2V-Antenne auf ein Minimum herabgesetzt ist.
Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn das bzw. die parasitären passiven Antennenelemente insbesondere hinsichtlich ihrer elektrischen Länge so gewählt und so angeordnet sind, dass der mittlere effektive Gewinn der V2V- bzw. I2V-Antenne maximiert ist.
Die V2V-bzw. I2V-Antenne und das bzw. die parasitären passiven Antennenelemente können auf einem gemeinsamen Träger gefertigt sein. Insbesondere in einem solchen Fall ist es von Vorteil, wenn die die V2V- bzw. I2V-Antenne und das bzw. die parasitären passiven Antennenelemente umfassende Einheit in MID-(Moulded Interconnected Devices)-Technik gefertigt ist.
Zur Kompensation einer jeweiligen Beeinträchtigung der Richtcharakteristik, z.B. einer Verringerung der Rundstrahl- bzw. Rundempfangscharakteristik in der Azimutalebene, können also parasitäre Antennenelemente dem aktiv angeregten Strahler bzw. Empfänger hinzugefügt werden. Diese parasitären Antennenelemente können im elektromagnetischen Nahfeldbereich des Strahlers bzw. Empfängers, d.h. der betreffenden V2V- bzw. I2V-Antenne angeordnet werden, so dass sie durch eine gegenseitige Kopplung mit der insbesondere aktiv gespeisten V2V- bzw. I2V-Antenne durch diese V2V- bzw. I2V-Antenne angeregt werden. Die parasitären Antennenelemente können insbesondere in einem Dachantennenmodul integriert sein, um unerwünschte Beeinträchtigungen der Antennenrichtcharakteristik zu kompensieren.
Die physischen Abmessungen, insbesondere elektrische Länge, der passiven parasitären Antennenelemente sollten in dem Fall, dass sie nach Art eines asymmetrischen Monopols auf einer metallischen Grundebene angeordnet oder integriert sind, vorzugsweise jeweils im Bereich eines Viertels der Wellenlänge liegen, auf die die V2V- bzw. I2V-Antenne abgestimmt ist. Eine jeweilige V2V- bzw. I2V-Antenne kann je nach deren individuellen elektrischen Länge als Richtelement- oder als Reflektorelement wirken.
Berücksichtigt man den Einfluss auf das verschlechterte Strahlungsmuster oder Richtcharakteristik des gestörten Antennenelements so kann vorteilhafterweise die Varianz der Richtcharakteristik und damit die Differenz zwischen Maximal- und Minimalwert der vorgebbaren Richtcharakteristik der jeweiligen V2V- bzw. I2V-Antenne reduziert oder minimiert werden.
Die weiteren Antennen können beispielsweise eine Zellularantenne, eine GPS-Antenne, eine V2V- oder I2V-Antenne sowie zwei parasitäre Antennenelemente entsprechender elektrischer Länge und Position umfassen. Ist eine Zellularantenne vorgesehen, so kann es sich bei dieser grundsätzlich auch um eine Multistandard-Antenne, z.B. um eine GSM 900/1800-und vorzugsweise UMTS-Antenne handeln.
Aufgrund der kleinen geometrischen Länge der parasitären Antennenelemente und der Betriebsfrequenz bei insbesondere 5,9 GHz haben die passiven parasitären Antennenelemente allenfalls einen geringfügigen vernachlässigbaren Einfluss auf die Antennen für die anderen Dienste, wie beispielsweise eine Zellularantenne, GPS-Antenne usw.
Für die Integration eines verteilten Antennenmoduls mit V2V- bzw. I2V-Elementen und passiven parasitären Antennenelementen ist für eine kosteneffektive Massenproduktion eine erhöhte Herstellungsgenauigkeit und Reproduzierbarkeit erforderlich. Dafür eignen sich insbesondere Herstellungskonzepte auf der Basis der MID (Moulded Interconnect Device)-Technologie, gemäß der z.B. metallische Leiterbahnen auf spritzgegossene Kunststoffträger aufgetragen werden. Die MID-Herstellungstechnologie bringt geringe Toleranzen mit sich, da damit die V2V- bzw. I2V-Antenne zusammen mit den passiven Elementen auf einem Träger gefertigt werden kann. Damit können in Bezug auf eine Verschlechterung der Richtcharakteristik relevante physische Längen wie beispielsweise der gegenseitige Abstand zwischen der aktiven V2V- bzw. I2V-Antenne und den parasitären Antennenelementen sowie deren individuelle elektrische Längen genau reproduziert werden.
Die Methodik der Kompensation einer Verschlechterung der Richtcharakteristik kann durch eine Minimierung der Varianz der Richtcharakteristik beispielsweise wie folgt verbessert werden: ${argmin}_{Ψ_{metal post}} \{σ_{ϑ}^{2}\},$
wobei $σ_{ϑ}^{2} = \frac{1}{N_{φ} - 1} \sum_{n = 1}^{N_{φ}} {[C_{abs} (φ_{n} ϑ) - m_{ϑ}]}^{2}$
$m_{ϑ} = \frac{1}{N_{φ} - 1} \sum_{n = 1}^{N_{φ}} C_{abs} (φ_{n} ϑ)$
Dabei ist mit $σ_{δ}^{2}$
die Varianz und mit m_δ der stochastische Mittelwert der jeweiligen Antennenrichtcharakteristik bezeichnet. N_ϕ gibt die Anzahl der Messwerte in der Horizontal- oder Azimutalebene und C_abs den Betrag des elektrischen Feldes an, der repräsentativ für die Richtcharakteristik der Antenne ist. Indem der Freiheitsgrad, d.h. die Anzahl der parasitären Antennenelemente in dem Antennenmodul bzw. Dach-Antennemodul erhöht wird, kann das Rundstrahl- bzw. Rundempfangsverhalten der V2V- bzw. I2V-Antenne weiter verbessert werden.
Insbesondere mit einer entsprechenden Umsetzung des zuvor angegebenen Algorithmus kann die Richtcharakteristik einer V2V- bzw. I2V-Antenne signifikant verbessert werden.
Wie bereits ausgeführt, kann grundsätzlich anstelle oder zusätzlich zu der wenigstens einen V2V-Antenne beispielsweise auch wenigstens eine I2V-Antenne mit wenigstens einem zugeordneten, in deren Nahfeld angeordneten parasitären passiven Antennenelement vorgesehen sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:

Fig. 1: die Richtcharakteristik einer freistehenden terrestrischen, auf einer kreisförmigen metallischen Grundebene vorgesehenen monopolartigen V2V-Antenne,
Fig. 2: die Richtcharakteristik einer zusammen mit einer GPS-Antenne und einer Funktelefon- oder Zellularantenne in einem herkömmlichen Kraftfahrzeug-Dachantennenmodul angeordneten V2V-Antenne,
Fig. 3: die Richtcharakteristik einer in einem Dachantennenmodul mit einem dielektrischen Gehäuse integrierten 5,9 GHz-V2V-Antenne,
Fig. 4: eine beispielhafte räumliche Struktur eines erfindungsgemäßen, hier beispielsweise als Multistandard-Dachantennenmodul vorgesehenen Antennenmoduls mit diskreten parasitären passiven Antennenelementen,
Fig. 5: eine schematische Draufsicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des hier beispielsweise wieder als Multistandard-Dachantennenmodul vorgesehenen erfindungsgemäßen Antennenmoduls mit parasitären passiven Antennenelementen und
Fig. 6: zwei sich für unterschiedliche geometrische Längen der parasitären passiven Antennenelemente ergebende Richtcharakteristiken der V2V-Antenne des Antennenmoduls gemäß Fig. 5 im Vergleich zu der Richtcha- rakteristik eines Standardantennenmoduls ohne parasitäre passive Antennenelemente.

Fig. 4 zeigt eine beispielhafte räumliche Struktur eines erfindungsgemäßen, hier beispielsweise als Multistandard-Dachantennenmodul vorgesehenen Antennenmoduls 10 für Verkehrstelematiksysteme mit einer V2V-Antenne 12 und wenigstens einer weiteren Antenne, im vorliegenden Fall beispielsweise einer Zellularantenne 14, hier beispielsweise einer Multistandard-Zellularantenne, und einer GPS-Antenne 16. Anstelle oder zusätzlich zu der V2V-Antenne 12 kann beispielsweise auch eine I2V-Antenne vorgesehen sein. Grundsätzlich sind auch mehrere V2V- bzw. I2V-Antennen denkbar.
Der V2V-Antenne 12 ist zur Kompensation der durch die benachbarten weiteren Antennen 14, 16 verursachten Verschlechterung einer vorgebbaren Richtcharakteristik, insbesondere Rundstrahl- und/oder Rundempfangsrichtcharakteristik, der V2V-Antenne 12 wenigstens ein in deren Nahfeld angeordnetes parasitäres passives Antennenelement zugeordnet, wobei im vorliegenden Fall beispielsweise zwei solche parasitäre passive Antennenelemente 18 vorgesehen sind.
Wie der Fig. 4 entnommen werden kann, können die parasitären passiven Antennenelemente 18 insbesondere an unterschiedlichen Positionen vorgesehen sein. Bei den parasitären passiven Antennenelementen 18 kann es sich vor allem um diskrete Metallelemente handeln. Die parasitären passiven Antennenelemente 18 können jeweils als Reflektorelement und/oder auch als Richtelement wirken.
Die V2V-Antennen 12 können jeweils nach Art eines asymmetrischen Monopols auf einer metallischen Grundebene vorgesehen oder integriert sein. Insbesondere in diesem Fall liegen die Abmessungen eines jeweiligen parasitären passiven Antennenelements 18 bevorzugt im Bereich eines Viertels der Wellenlänge, auf die die V2V-Antenne 12 abgestimmt ist. Bei den betreffenden Abmessungen der parasitären passiven Antennenelemente 18 kann es sich insbesondere um die jeweilige elektrische Länge handeln.
Die parasitären passiven Antennenelemente 18 können, wie in der Fig. 4 dargestellt, ebenso wie die Antennen 12 - 16 beispielsweise in einem gemeinsamen, insbesondere auf einem Fahrzeugdach montierbaren Gehäuse 20 untergebracht sein. Liegt die Betriebsfrequenz der V2V-Antenne 12 beispielsweise im Bereich der Mittenfrequenz 5,89 GHz entsprechend der Frequenzrichtlinie 2008/671/EC der Europäischen Kommission, d.h. im Bereich von ≈ 5,9 GHz, so ist bei den üblichen Abmessungen der Gehäuse von Kraftfahrzeug-Dachantennenmodulen in der Regel eine solche Unterbringung der parasitären passiven Antennenelemente 18 im Gehäuse 20 problemlos möglich. Wie bereits erwähnt, können parasitäre passive Antennenelemente grundsätzlich jedoch auch in der Gehäusewandung integriert sein. Bei deutlich kleineren Betriebsfrequenzen ist die Anordnung solcher parasitärer passiver Antennenelemente im Gehäuse bzw. die Integration in der Gehäusewandung nicht mehr ohne weiteres möglich. Eine Betriebsfrequenz im Bereich der Mittenfrequenz 5,89 GHz ist daher vorteilhaft.
Wie eingangs bereits erwähnt, können das bzw. die parasitären passiven Antennenelemente 18 insbesondere hinsichtlich ihrer elektrischen Länge beispielsweise auch so gewählt und so angeordnet sein, dass die Varianz der Richtcharakteristik der V2V-Antenne 12 und damit die Differenz zwischen Maximal- und Minimalwert der vorgebbaren Richtcharakteristik der V2V-Antenne 12 auf ein Minimum herabgesetzt ist.
Das bzw. die parasitären passiven Antennenelemente 18 können insbesondere hinsichtlich ihrer elektrischen Länge vorteilhafterweise auch so gewählt und so angeordnet sein, dass der mittlere effektive Gewinn der V2V-Antenne 12 maximiert ist.
Die V2V-Antenne 12 und das bzw. die parasitären passiven Antennenelemente können beispielsweise auf einem gemeinsamen Träger gefertigt sein. Insbesondere in diesem Fall kann, wie eingangs ebenfalls bereits erwähnt, die die V2V-Antenne 12 und das bzw. die parasitären passiven Antennenelemente 18 umfassende Einheit in MID-(Moulded Interconnected Devices)-Technik gefertigt sein.
Aus der Fig. 4 ergeben sich zudem die allgemeinen Einbaubedingungen für V2V-Antennen in ein Kraftfahrzeug-Dachantennenmodul mit beigeordneten Zellular- und GPS-Antennen. Für eine solche Antennenanordnung würde sich ohne die erfindungsgemäßen parasitären passiven Antennenelemente 18 bei einer Betriebsfrequenz von ≈ 5,9 GHz für die V2V-Antenne zumindest im Wesentlichen wieder eine solche gestörte Richtcharakteristik ergeben, wie sie in der Fig. 2 gezeigt ist.
Mit den erfindungsgemäß vorgesehenen parasitären passiven Antennenelementen 18 kann nun die aus der Fig. 2 ersichtliche, durch die benachbarten weiteren Antennen 16, 18 verursachte Verschlechterung der vorgebbaren Richtcharakteristik, hier beispielsweise eine Rundstrahl-und/oder Rundempfangscharakteristik, zumindest im Wesentlichen kompensiert werden.
Der Abstand a zwischen den parasitären passiven Antennenelementen 18 und der Grundebene beträgt vorteilhafterweise eine halbe Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz, hier beispielsweise der Frequenz im Bereich von ≈ 5,9 GHz. Die Antennen 12 bis 16 können beispielsweise auf einem gemeinsamen, in der Grundebene 22 liegenden Träger 24 vorgesehen sein. Dabei kann die Länge 1 dieses Trägers 24 insbesondere das Dreifache der Wellenlänge der Betriebsfrequenz, die hier beispielsweise im Bereich von 5,9 GHz liegt, betragen.
Fig. 5 zeigt in schematischer Draufsicht eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines beispielsweise wieder als Multistandard-Dachantennenmodul vorgesehenen erfindungsgemäßen Antennenmoduls 10 für Verkehrstelematiksysteme.
Auch im vorliegenden Fall umfasst das Antennenmodul 10 wieder eine V2V-Antenne 12 und als weitere Antennen eine Zellularantenne 14, hier beispielsweise wieder eine Multistandard-Zellularantenne (z.B. "Dual band GSM 900/1800") und eine GPS-Antenne 16.
Der V2V-Antenne 12 ist zur Kompensation der insbesondere durch die benachbarten weiteren Antennen 16, 18 verursachten Verschlechterung einer vorgebbaren Richtcharakteristik der V2V-Antenne 12 wenigstens ein in deren Nahfeld angeordnetes parasitäres passives Antennenelement 18 zugeordnet, wobei im vorliegenden Fall zwei solche parasitäre passive Antennenelemente 18 vorgesehen sind. Auch im vorliegenden Fall wird wieder eine möglichst gute Rundheit der Richtcharakteristik angestrebt.
Insbesondere die erforderlichen Positionen der jeweiligen parasitären passiven Antennenelemente 18 können beispielsweise über ein entsprechendes Ersatzquellenmodell ermittelt werden. Die Abmessungen bzw. elektrische Länge eines jeweiligen parasitären passiven Antennenelements 18 kann insbesondere wieder so gewählt werden, wie dies zuvor beschrieben wurde.
Fig. 6 zeigt zwei sich für unterschiedliche geometrische Längen der parasitären passiven Antennenelemente 18 ergebende Richtcharakteristiken 26, 28 der V2V-Antenne 12 des Antennenmoduls 10 gemäß Fig. 5 im Vergleich zu der Richtcharakteristik 30 eines Standardantennemoduls ohne parasitäre passive Antennenelemente. Es ist eine deutliche Verbesserung der Richtcharakteristik im Hinblick auf dessen Rundheit festzustellen. Dabei ist bei den Richtcharakteristiken der V2V-Antenne (12) des Antennenmoduls (10) gemäß Fig. 5 auch die Standardabweichung minimiert. Zudem ist im vorliegenden Fall der lineare Antennengewinn bei einem Höhenwinkel von 90° und einer Betriebsfrequenz im Bereich von 5,85 GHz wiedergegeben.
Wie anhand der Fig. 6 zu erkennen ist, ergibt sich eine deutlich Verbesserung der Richtcharakteristik der V2V-Antenne (12) des Antennemoduls (10) gemäß Fig. 5 im Vergleich zu der Richtcharakteristik der betreffenden V2V-Antenne des Standardantennenmoduls, wobei sich die optimale Richtcharakteristik bei der geometrischen Länge von 8 mm für die parasitären passiven Antennenelemente ergibt.
Die bezüglich der Richtcharakteristik der V2V-Antenne erreichte Verbesserung kann auch der folgenden Tabelle für die beispielhafte vorliegende Konfiguration entnommen werden. So ergibt sich nicht nur eine Verringerung des Spitze/Spitze-Verhältnisses und der betreffenden Varianz der Richtcharakteristik, es kann auch der effektive mittlere Antennengewinn der Antenne in der Azimutalebene durch den entsprechenden Einsatz von parasitären passiven Antennenelementen in dem Dachantennenmodul erhöht werden. Die in der folgenden Tabelle wiedergegebenen Werte belegen, dass die Erfindung mit besonderem Vorteil insbesondere im Zusammenhang mit einer V2V-Antenne anwendbar ist, die bei einer Mittenfrequenz im Bereich von ≈ 5,9 GHz betrieben wird. Tabelle:

Messung Standardmodul Optimiert

Spitze/Spitze-Verhältnis C_max-min/dB 17,3 8,3

Varianz σ²c 0,39 0,25

Mittelwert C/dB -1,0 0,1

Bezugszeichenliste

10: Antennenmodul
12: V2V-Antenne
14: Zellularantenne
16: GPS-Antenne
18: parasitäres, passives Antennenelement
20: Gehäuse
22: Grundebene
24: Träger
26: Richtcharakteristik
28: Richtcharakteristik
30: Richtcharakteristik
a: Abstand
1: Länge

Claims

Antennenmodul (10) für Verkehrstelematiksysteme mit wenigstens einer V2V- oder I2V-Antenne (12) und wenigstens einer weiteren Antenne (16, 18) wie insbesondere einer Zellularantenne (14) und/oder einer GPS-Antenne (16),
dadurch gekennzeichnet,
dass der V2V- bzw. I2V-Antenne (12) zur Kompensation der durch insbesondere die wenigstens eine benachbarte weitere Antenne (16, 18) verursachten Verschlechterung einer vorgebbaren Richtcharakteristik der V2V- bzw. I2V-Antenne (12) wenigstens ein in deren Nahfeld angeordnetes parasitäres passives Antennenelement (18) zugeordnet ist.
Antennenmodul nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der V2V- bzw. I2V-Antenne (12) wenigstens zwei an unterschiedlichen Positionen vorgesehene parasitäre passive Antennenelemente (18) zugeordnet sind.
Antennenmodul nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein parasitäres passives Antennenelement (18) ein parasitäres Reflektorelement umfasst.
Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein parasitäres passives Antennenelement (18) ein parasitäres Richtelement umfasst.
Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die V2V- bzw. I2V-Antenne (12) nach Art eines asymmetrischen Monopols auf einer metallischen Grundebene vorgesehen oder integriert ist.
Antennenmodul nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abmessungen eines jeweiligen parasitären passiven Antennenelements (18) im Bereich eines Viertels der Wellenlänge liegen, auf die die V2V- bzw. I2V-Antenne (12) abgestimmt ist.
Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antennen (12 - 16) in einem gemeinsamen, insbesondere auf einem Fahrzeugdach montierbaren Gehäuse (20) untergebracht sind.
Antennenmodul nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das bzw. die parasitären passiven Antennenelemente (18) in dem Gehäuse angeordnet sind.
Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das bzw. die parasitären passiven Antennenelemente (18) insbesondere hinsichtlich ihrer elektrischen Länge so gewählt und so angeordnet sind, dass die Varianz der Richtcharakteristik der V2V-bzw. I2V-Antenne (12) und damit die Differenz zwischen Maximal-und Minimalwert der vorgebbaren Richtcharakteristik der V2V- bzw. I2V-Antenne (12) auf ein Minimum herabgesetzt ist.
Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das bzw. die parasitären passiven Antennenelemente (18) insbesondere hinsichtlich ihrer elektrischen Länge so gewählt und so angeordnet sind, dass der mittlere effektive Gewinn der V2V- bzw. I2V-Antenne (12) maximiert ist.
Antennenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die V2V- bzw. I2V-Antenne (12) und das bzw. die parasitären passiven Antennenelemente (18) auf einem gemeinsamen Träger gefertigt sind.
Antennenmodul nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die die V2V- bzw. I2V-Antenne (12) und das bzw. die parasitären passiven Antennenelemente (18) umfassende Einheit in MID (Molded Interconnected Devices)-Technik gefertigt ist.