EP3430679B1

EP3430679B1 - Antennenschutzhaube für fahrzeuge

Info

Publication number: EP3430679B1
Application number: EP17720805.5A
Authority: EP
Inventors: Stefan Lindenmeier; Heinz Lindenmeier
Original assignee: Fuba Automotive Electronics GmbH
Current assignee: Fuba Automotive Electronics GmbH
Priority date: 2016-05-04
Filing date: 2017-05-03
Publication date: 2021-01-06
Anticipated expiration: 2037-05-03
Also published as: EP3430679A1; DE102016010200A1; CN109075433A; US20190140345A1; WO2017191161A1; US10622710B2; JP2019515568A; CN109075433B

Description

Die Erfindung betrifft eine als Ringleitungsstrahler ausgebildete, beispielsweise schalenförmige Antennenschutzhaube (ESD-Haube), insbesondere aus dielektrischem Kunststoff, für den Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale.
Ein solcher Empfang geschieht im Beispiel des SDARS-Satellitenrundfunks bei einer Frequenz von circa 2,33 GHz mit der Freiraum-Wellenlänge λ = 12,8 cm in zwei benachbarten Frequenzbändern jeweils mit einer Bandbreite von 4 MHz mit einem Abstand der Mittenfrequenzen von 8 MHz. Die Signale werden von unterschiedlichen Satelliten mit einer in einer Richtung zirkular polarisierten elektromagnetischen Welle abgestrahlt. Ähnliche Satelliten-Rundfunksysteme befinden sich zurzeit in der Planung. Demzufolge werden zum Empfang zirkular polarisierte Antennen in der entsprechenden Drehrichtung verwendet. Die Satelliten des Global Positioning System (GPS) strahlen bei der Frequenz von etwa 1575 MHz ebenfalls in einer Richtung zirkular polarisierte Wellen aus, so dass die genannten Antennenformen grundsätzlich u.a. auch für diesen Dienst gestaltet werden können.
Für den mobilen Empfang von zirkular polarisierten Satellitensignalen der Satelliten-Rundfunkdienste SDARS bzw. XM oder z.B. dem Navigationssystem GPS auf Fahrzeugen werden solche Antennen bevorzugt auf dem Fahrzeugdach eingesetzt. Häufig dient dabei das metallische Fahrzeugdach als erweiterte elektrisch leitende Grundfläche für derartige Antennen. Ebenfalls ist es vorgesehen, eine Antenne für den Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale unter einer schalenförmigen Antennenschutzhaube aus dielektrischem Kunststoff unterzubringen. Hierbei ist die Schalen-Öffnungsseite mit einer mit der Antennenschutzhaube mechanisch verbundenen elektrisch leitenden Grundplatte abgedeckt, welche auf der Außenhaut eines Kraftfahrzeugs im Wesentlichen horizontal orientiert positionierbar ist.
Eine derartiger Ringleitungsstrahler ist bekannt aus der DE 10 2009 040 910 und in Fig. 1 als Stand der Technik dargestellt. Der dargestellte Ringleitungsstrahler ist aus Blech geschnitten und anschließend durch Biegung in die dargestellte Form gebracht. Die Anordnung einer derartigen Antenne unter einer schalenförmigen Antennenschutzhaube aus Plastikmaterial ist bekannt aus der DE 10 2013 005 001 . Die schalenförmige Antennenschutzhaube dient sowohl als Schutz der Antenne vor Feuchtigkeit als auch vor elektrostatischer Entladung (ESD-Schutz). Die dort beschriebene Satellitenantenne ist ringförmig gestaltet und auf der Bodenplatte, welche die Öffnung der Antennenschutzhaube abschließt, befestigt. Eine ähnliche Art der Befestigung auf der Bodenplatte ist bei der Verwendung von Patchantennen als zirkular polarisierte Satellitenantennen üblich. Des Weiteren ist aus der WO 2010/114336 A2 die Anordnung einer Fahrzeugantenne auf der Oberfläche einer Antennenhaube bekannt. Die EP 2 424 036 A2 zeigt eine weitere bekannte Ringleitungsantenne für den Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale.
Die in Fig. 1 dargestellte bekannte Satellitenantenne umfasst einen, durch eine insbesondere in einem mit dem Bezugszeichen 10 versehenen Abstand h<λ/10 parallel zu einer leitenden Grundplatte 6 verlaufend angeordnete geschlossene Ringleitung 3 gebildeten Ringleitungsstrahler 1 mit am Umfang des Ringleitungsstrahlers 1 verteilt angeschlossenen und zur leitenden Grundplatte 6 hin verlaufenden, linearen im Wesentlichen vertikalen Strahlern 4a-4d. Hierbei ist mindestens einer der linearen Strahler an seinem unteren Ende über eine Kapazität 5a-5c mit der elektrisch leitenden Grundplatte 6 und ein anderer im Wesentlichen vertikaler Strahler 4d über eine Kapazität 5d mit einem Antennenanschluss 5e verbunden.
Ausschlaggebend für die Akzeptanz der Technologie einer Antenne für Fahrzeuge ist neben der Funktionalität der Antenne vor allem der wirtschaftliche Aufwand, der sowohl mit der Herstellung der Antenne als auch deren Implementierung auf dem Fahrzeug verbunden ist.
Aufgrund der sehr eng tolerierten Strahlungs-Richtdiagramme von Satellitenantennen sind die Toleranzen zur Herstellung solcher Antennen extrem klein. Ebenso ist bei zirkular polarisierten Antennen, welche nach einem anderen Wirkungsprinzip arbeiten, wie zum Beispiel Patchantennen, die Einhaltung nicht nur der der mechanischen Abmessungen sondern auch der dielektrischen Eigenschaften des Antennenkörpers ein Problem. Bei dem vorliegenden Ringleitungsstrahler ist insbesondere die Einhaltung der mechanischen Maße von besonderer Bedeutung. Problematisch ist auch die Aufbewahrung des aus Blech geschnittenen und anschließend gebogenen Ringleitungsstrahlers als Massengut bei der Serienherstellung. Eine die Form bewahrende Lagerung der Blechstruktur ist extrem aufwändig und eine schädliche Verformung der Struktur durch das Handling aufgrund der extrem engen Toleranzen ist nur sehr schwer zu vermeiden. Naturgemäß führen diese Forderungen an die Genauigkeit zu erhöhten Herstellungskosten der Antennen.
Mit der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Aufgabe verbunden, eine Antenne für den Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale zu gestalten, welche bei kleinem wirtschaftlichen Aufwand eine einfachere Implementierung auf dem Fahrzeug bei hoher Funktionssicherheit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung beschrieben.
Die Antennenschutzhaube kann über einer mit dieser mechanisch verbundenen, die Öffnung der Antennenschutzhaube abdeckenden und auf einer Außenhaut eines Kraftfahrzeugs im Wesentlichen horizontal orientiert zu positionierenden elektrisch leitenden Grundplatte positioniert sein. Auch kann die Öffnung der Antennenschutzhaube mit einer insbesondere dielektrischen Folie oder Platte verschlossen sein, die insbesondere in der Bezugsebene positioniert ist.
Die Antennenschutzhaube kann wenigstens einen, durch eine in einem Abstand h parallel zur leitenden Grundplatte verlaufend angeordnete geschlossene Ringleitung gebildeten Ringleitungsstrahler mit am Umfang der Ringleitung verteilt angeschlossenen und zur leitenden Grundplatte hin verlaufenden, linearen im Wesentlichen vertikalen Strahlern versehen sein. Hierbei wird unter einem linearen Strahler bzw. einem vertikalen Strahler erfindungsgemäß ein an die Ringleitung angeschlossener linearer Strahler verstanden, der sich nicht notwendigerweise unter einem Winkel von 90° von der Ebene der Ringleitung weg erstreckt. Vielmehr können sich die erfindungsgemäßen vertikalen Strahler auch unter einem zu 90° verschiedenen Winkel in Richtung der elektrisch leitenden Grundplatte bzw. in Richtung der durch die Öffnung der Antennenschutzhaube gebildeten Bezugsebene erstrecken. Auch muss ein erfindungsgemäßer linearer Strahler nicht notwendigerweise die Form einer Geraden aufweisen. Vielmehr wird der Begriff linearer Strahler erfindungsgemäß in Abgrenzung zu dem Ringstrahler gesehen, der eine geschlossene (runde oder eckige) Ringform bildet. Demgegenüber erstrecken sich die erfindungsgemäßen linearen Strahler von der Ringleitung weg in Richtung der Öffnung der Antennenschutzhaube. Es versteht sich deshalb, dass die linearen Strahler auch gekrümmt ausgebildet sein können, wenn die Antennenschutzhaube beispielsweise eine domförmige Gestaltung besitzt.
Die Antennenschutzhaube kann grundsätzlich beliebig, beispielsweise schalenförmige, domförmig oder pyramidenförmig oder auch als eine Kombination dieser Formen ausgebildet sein. Bevorzugt weist jedoch die Antennenschutzhaube auf ihrer Innenseite Teilflächen auf, die elektrisch leitend beschichtet und in ihrer Formgebung an die Funktion der Komponenten des Ringleitungsstrahlers angepasst sind.
Mindestens einer der linearen Strahler kann an seinem unteren Ende über eine Kapazität mit der elektrisch leitenden Grundplatte und ein anderer linearer Strahler kann über eine Kapazität mit einem Antennenanschluss kapazitiv verbunden sein.
Einzelne Merkmale der Erfindung können lauten:

Auf der Innenfläche der Antennenschutzhaube 1a ist der Ringleitungsstrahler 1, bestehend aus der Ringleitung 3 sowie aus den an diese angeschlossenen und zur leitenden Grundplatte 6 hin verlaufenden linearen bzw. vertikalen Strahlern 4, 4a-d als elektrisch leitend zusammenhängende Antennenstruktur beschichtet aufgebracht.
Die Kontur der Innenfläche der schalenförmigen Antennenschutzhaube 1a ist durch Formgebung ihrer Innenfläche für die Gestaltung der elektrisch leitenden Flächen bzw. streifenförmigen Leiterbahnen 12 in der Weise gestaltet, dass die geschlossene Ringleitung als eine auf einer zur leitenden Grundfläche 6 parallelen, elektrisch leitend beschichteten Fläche verläuft und die zur leitenden Grundfläche 6 im Wesentlichen vertikalen Strahler 4, 4a-d auf im wesentlich vertikalen, elektrisch leitend beschichteten Flächen ausgebildet sind.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist dadurch gegeben, dass die Maßhaltigkeit durch die in Kunststoff gepresste Form der Antennenschutzhaube 1a leicht einzuhalten ist. Moderne Kunststoffe sind in ihren Eigenschaften auch unter extremen Witterungsbedingungen langzeitig stabil. Die mit modernen Lasertechnologien bzw. Aufdrucktechniken auf die Innenflächen der entsprechend vorgeformten schalenförmigen Antennenschutzhaube 1a aufgebrachten leitenden Flächen besitzen somit langzeitig konstante elektrische Eigenschaften. Laser- oder Aufdrucktechniken haben sich bereits für die Massenherstellung als geeignet erwiesen. Der Aufdruck der elektrisch leitenden Schicht kann beispielhaft durch einen Druckstift zur unmittelbaren Aufbringung der leitenden Schicht oder zum Beispiel durch einen Laserstrahl realisiert werden. Die Spitze des Druckstifts bzw. der Durchmesser des Laserstrahls bestimmt jeweils die Feinkörnigkeit des Drucks und damit die Feinheit der zu gestaltenden Strukturen.
Bei Anwendung eines Lasers kann die Innenfläche der Antennenschutzhaube z.B. großflächig mit einer elektrisch leitenden Schicht und darüber mit einer laserempfindlichen Schicht überzogen sein, welche bei Belichtung mit Laserlicht in der Weise aushärtet, dass in einem anschließenden Ätzvorgang die darunterliegende elektrisch leitende Schicht erhalten bleibt und die unbelichteten Stellen der leitenden Schicht entfernt sind.
Schließlich ist es auch möglich, bei Vorhandensein einer großflächig aufgebrachten elektrisch leitenden Schicht, diese mit einem energiereichen Laserstrahl in der Weise zu behandeln, dass die nicht leitenden Flächenteile von der Schicht "freigelasert" werden.
Der notwendige feste Formschluss zwischen der Antennenschutzhaube 1a und der leitenden Grundfläche 6 ist stets herstellbar. Die Komplexität bei der Herstellung bekannter, aus Blech geschnittener, anschließend gebogener, formgerecht gelagerter und formgerecht auf der leitenden Grundfläche 6 montierter Ringleitungsstrahler 1 ist bei einem Ringleitungsstrahler nach der Erfindung extrem reduziert.
Die Kapazitäten 5a, 5b, 5c ,5d können jeweils durch eine flächige Elektrode 5a, 5b, 5c ,5d und einer hierzu jeweils parallelen flächigen Gegenelektrode paarig einander gegenüberliegend gebildet sein. Dabei ist jeweils eine flächige Elektrode 5d, welche mit dem unteren Ende des betreffenden im Wesentlichen vertikalen Strahlers 4d verbunden ist, als elektrisch leitende flächige Struktur auf einer parallel in einem Abstand 11 zur leitenden Grundplatte 6 verlaufend gebildeten Ausprägung der Innenfläche der Antennenschutzhaube 1 beschichtet aufgebracht. Der Kapazitätswert der Kapazitäten ist durch den Abstand 11 bestimmt.
Bei einem Ringleitungsstrahler 1 nach dem Stand der Technik in Fig. 1 ist die Einhaltung der Kapazitätswerte durch die Elektroden 5a, 5b, 5c ,5d im Hinblick auf die Antennenimpedanz und das Strahlungsdiagramm von großer Bedeutung. Bei der Erfindung ist die hierfür notwendige Sicherstellung des richtigen Abstands 11 (siehe Fig. 2c) der Elektroden 5a, 5b, 5c ,5d von der leitenden Grundfläche 6 bzw. von der den Antennenanschluss 5 bildenden Gegenelektrode ist durch die Maßhaltigkeit der Antennenschutzhaube 1a auf einfache Weise gegeben. Mit modernen Verfahren kann die Beschichtung der entsprechend geformten Innenseite der Antennenschutzhaube 1a äußerst zeiteffektiv geschehen und die Herstellung der Satellitenantenne durch Aufbringen der Antennenschutzhaube 1a auf die elektrisch leitende Grundfläche 6 kann mit wenigen Handgriffen erfolgen. Gerade hier zeigt sich ein großer Vorteil der vorliegenden Erfindung.
Zur kapazitiven Verbindung des mindestens einen der im Wesentlichen vertikalen Strahler 4, 4a-d an seinem unteren Ende mit dem Antennenanschluss 5 in der Ebene der Grundplatte 6 ist eine von dieser elektrisch isolierte flächige Gegenelektrode 5e gebildet, welche mit dem Antennenanschluss 5 verbunden ist.
Die Randlinie der Öffnung der schalenförmigen Antennenschutzhaube 1a sowie die leitende Grundfläche 6 verlaufen in einer Ebene, welche für die folgende Beschreibung in horizontaler Lage als Bezugsebene 16 (Fig. 4) definiert wird. Die Antennenschutzhaube 1a erstreckt sich somit oberhalb dieser Bezugsebene 16.
Zur Sicherstellung einer fehlerfreien Entformung beim Pressen der schalenförmigen Haube können alle im Inneren der schalenförmigen Antennenschutzhaube 1 liegenden Flächenteile sowie alle auf der Außenfläche der schalenförmigen Antennenschutzhaube 1 liegenden Flächenteile zu der horizontalen Bezugsebene 16 einen Winkel von nicht mehr als 89,5° als Entformungsschräge einnehmen.
In einem Herstellverfahren kann die Beschichtung aller elektrisch leitend zu beschichtenden Flächen mit Hilfe eines die Beschichtung herstellenden nadelförmigen Strahls aus nur einer Richtung (= Bearbeitungsrichtung 17) erfolgen, welche im Wesentlichen senkrecht zu der Bezugsebene 16 verläuft. Alle im Inneren der schalenförmigen Antennenschutzhaube liegenden und zu beschichtenden Flächen können zu dieser Bearbeitungsrichtung 17 einen so genannten Beschichtungswinkel 19 von mindestens 5° zur Sicherstellung einer scharf konturierbaren Beschichtung einnehmen.
Weiterhin können in einem Herstellverfahren die elektrisch leitend zu beschichtenden Flächen von horizontalen Teilen des Ringleitungsstrahlers, sowie optional auch die Kapazitätselektroden, jeweils parallel zur Bezugsebene 16 und im Wesentlichen senkrecht zur Bearbeitungsrichtung 17 liegen. Die elektrisch leitend zu beschichtenden Flächen der im Wesentlichen vertikalen Strahler können gegenüber der Bearbeitungsrichtung 17 einen Beschichtungswinkel 19 von mindestens 5°, insbesondere mehr als 45° einnehmen, um eine scharf konturierte Beschichtung sicherzustellen.
Weiterhin kann die schalenförmige Antennenschutzhaube 1a die Form einer von unten ausgehölten Stufen-Pyramide aufweisen, deren untere Seitenwände an der elektrisch leitenden Grundfläche aufliegen, wobei die Haube parallel zu dieser Grundfläche zwei darüber befindliche im Wesentlichen horizontale Teilflächen in Form einer ersten umlaufenden Stufe und einer darüber liegenden, im Wesentlichen ebenen Dachfläche aufweist.
Erfindungsgemäß können sich vier Kapazitätselektroden auf der Unterseite einer horizontalen Teilfläche einer umlaufenden Stufe jeweils in vier Ecken befinden.
Die Ringleitung 3 kann sich - in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung - auf der Unterseite einer oberen Dachfläche, insbesondere im Verlauf der Kontur dieser Dachfläche folgend, befinden.
Die vier Kapazitätselektroden 5a, 5b, 5c, 5d können jeweils mit einer darüber liegenden Ecke der Ringleitung 3 über jeweils einen im Wesentlichen vertikalen Strahler 4, 4a-d verbunden sein.
Die insbesondere schalenförmige Antennenschutzhaube 1a kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in Form einer von unten ausgehölten stumpfen Pyramide aufgebaut sein, die vier Seitenwände und eine Dachfläche umfasst, wobei diese Seitenwände an der elektrisch leitenden Grundfläche aufliegen und wobei sich die Ringleitung 3 auf der Unterseite der Dachfläche im Verlauf der Kontur dieser Dachfläche folgend befindet.
Die Ringleitung 3 kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung an jeder ihrer vier Ecken jeweils mit einem im Wesentlichen vertikalen Strahler 4, 4a-d verbunden sein, welcher jeweils von der betreffenden Ecke ausgehend entlang der inneren Kante zwischen an der Ecke anliegenden Seitenwänden entlang führt, bis er im Abstand 11 von der Grundfläche 6 endet.
Die vertikalen Strahler 4, 4a-d können im Abstand 11 von der Grundfläche jeweils mit einer Kapazitätselektrode 5a, 5b, 5c, 5d verbunden sein, welche durch Ausprägung an der jeweiligen Ecke in Form einer im Abstand 11 parallel zur Grundfläche 6 verlaufenden horizontalen Fläche ausgeführt ist, welche durch Abstufung der Innenseite der Seitenwände entsteht.
Die elektrisch leitend zu beschichtenden Flächen können in Form von elektrisch leitenden Gitterstrukturen aufgebaut sein, deren Maschenweite insbesondere im Wesentlichen kleiner als 1/8 der Wellenlänge ist.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörigen Figuren zeigen im Einzelnen:

Fig. 1.
Ringleitungsstrahler 1 nach dem Stand der Technik mit vertikalen Strahlern 4, 4a-d und Kapazitäten 5a - d an deren unteren Enden, z.B. als Blechstruktur mit Halterung auf Kunststoffstützen.
Fig. 2.
1. a) Ringleitungsstrahler als elektrisch leitende Beschichtung auf der Innenfläche einer schalenförmigen Antennenschutzhaube 1a aus einem dielektrischen Kunststoff nach der Erfindung. Die Schrägansicht auf den Innenraum der Antennenschutzhaube 1a zeigt die beschichteten Flächen als Netzstrukturen. Die Berandung auf der Unterseite der Antennenschutzhaube 1a (schraffiert) verläuft in einer Ebene (Bezugsebene 16) zur Verbindung mit der elektrisch leitenden Grundfläche 6 bei der Endmontage. Die Ringleitung 3 und die Elektroden 5a -d der Kapazitäten an den unteren Enden der im wesentlichen vertikalen Strahler 4a -d sind auf horizontalen Flächenteilen der entsprechend geformten Antennenschutzhaube 1a als leitende Beschichtung aufgebracht.
2. b) Ringleitungsstrahler als elektrisch leitende Beschichtung auf der Innenfläche einer schalenförmigen Antennenschutzhaube 1a wie in a) jedoch mit Sicht auf den Innenraum von unten. Die strichpunktierte Schnittlinie Q beschreibt die Sicht auf den in Fig. 1c) dargestellten Querschnitt Q der Anordnung.
3. c) Die Querschnittszeichnung zeigt den Abstand 11 zwischen den Kapazitätselektroden 5a, 5b, 5c, 5d und der elektrisch leitenden Grundfläche 6 bzw. der Gegenelektrode zur Bildung des Antennenanschlusses 5e. Die Einhaltung der geforderten Kapazitätswerte mithilfe der Konstanz dieses Abstands 11 ist durch die maßhaltige Form der Antennenschutzhaube 1a sowie deren zeitliche Beständigkeit gegeben. Der Neigungswinkel α der im Wesentlichen vertikalen Innenflächen der Antennenschutzhaube 1 gegenüber der zur leitenden Grundfläche 6 senkrechten Linie kann mindestens 5° betragen und sollte bei einer zu letzterer parallelen Bearbeitungsrichtung 17 den Beschichtungswinkel 19 (Fig.4) nicht unterschreiten.
Fig. 3
Explosionszeichnung zur Darstellung des fiktiv von der Antennenschutzhaube 1a losgelösten Ringleitungsstrahlers mit der Ringleitung 3 und den vertikalen Strahlern 4 als elektrisch leitende Flächen (Gitternetz) über einer als elektrisch leitend beschichtete Leiterplatte 2 dargestellten elektrisch leitenden Grundfläche 6. Die Kapazitätselektrode 5d ist über die als Gegenelektrode gebildete isolierte leitende Fläche auf der beschichteten Leiterplatte, welche den Antennenanschluss 5e bildet, kapazitiv an diesen angekoppelt.
Fig. 4
Antennenschutzhaube 1a mit elektrisch leitender Beschichtung als Ringleitungsantenne nach der Erfindung mit Sicht von schräg unten in die Öffnung der Antennenschutzhaube. Die Antennenschutzhaube ist in Form einer von unten ausgehöhlten stumpfen und insbesondere gestuften Pyramide gestaltet. Hierbei ist darauf geachtet, dass diese Form in einfacher Kunststoff-Spritzgusstechnik herstellbar ist. Die als Gitternetz gekennzeichneten Flächen zeigen die Elemente des Ringleitungsstrahler in dieser Projektion. Die Schalenränder verlaufen in der oben genannten Bezugsebene 16. Für den insbesondere punktförmig durchzuführenden Aufdruck einer elektrisch leitenden Schicht kann eine lang gestreckte Beschichtungseinrichtung 18 vorhanden sein, welche beispielhaft als ein Druckstift zum unmittelbaren Aufdrucken der leitenden Schicht oder zum Beispiel auch als Laserstrahl realisiert sein kann. Die Spitze des Druckstifts bzw. der Durchmesser des Laserstrahls bestimmt jeweils die Feinkörnigkeit des Drucks und damit die Feinheit der zu gestaltenden Strukturen. Die Beschichtungseinrichtung 18 ist in der Bearbeitungsrichtung 17 ausgerichtet. Der Beschichtungswinkel 17 zwischen dieser Richtung 17 und der zu bedruckenden Fläche ist zur Sicherstellung einer scharf konturierten Beschichtung mindestens 5° gewählt.
Fig. 5
1. a) Sicht von unten in die Öffnung der Antennenschutzhaube 1a mit elektrisch leitender Beschichtung als Ringleitungsstrahler gemäß Fig. 4. Die strichpunktierten Linien Q1 bis Q5 zeigen die Schnittlinie für die Darstellung der entsprechenden Querschnitte in den nachfolgenden Figuren b) bis e).
2. b) Die Darstellung des Querschnitts gemäß der Schnittlinie Q1 zeigt die steilen Seitenwände der Pyramide, die beispielsweise unter einem Winkel von kleiner 90° und größer 75° zur Bezugsebene 16 verlaufen. In dieser Position sind die Kapazitätselektroden 5b (links unten) und 5c (rechts unten) sowie die Gegenelektroden, welche durch die elektrisch leitende Grundfläche 6 einerseits und durch den Antennenanschluss 5e andererseits gebildet sind, dargestellt.
3. c) Darstellung des Querschnitts gemäß der Schnittlinie Q2 analog zu b). Die Kapazitätselektroden sind hier nicht betroffen
4. d) Darstellung des Querschnitts gemäß der Schnittlinie Q3. Die vertikalen Strahler 4, 4a-d sind unter einem Winkel α gegen die zur Grundfläche 6 senkrechte Bezugslinie geneigt, der zwischen 0° und 70° betragen kann.
5. e) Darstellung des Querschnitts gemäß der Schnittlinie Q4
6. f) Darstellung des Querschnitts gemäß der Schnittlinie Q5.
Fig. 6
Beispielhafte Ausführung von zwei Ringleitungen 3 und 3' mit gemeinsamem Zentrum, aufgebracht auf die Antennenschutzhaube 1a, welche ähnlich wie in den Fig. 4 und 5 als eine von unten ausgehöhlte stumpfe Pyramide gestaltet ist. Die Darstellung zeigt in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Sicht auf die Antennenschutzhaube 1a von unten mit den durch Gitternetz gekennzeichneten aufgebrachten elektrisch leitenden Flächen sowohl des inneren als auch des äußeren Ringleitungsstrahlers 3,3'. Beide Ringleitungsstrahler können z. B. jeweils durch geeignete Dimensionierung der Ringleitung 3 bzw. 3' und der Kapazitäten für die gleiche Frequenz für den kombinierten Einsatz bei Antennen-Diversity-Technologien gestaltet sein. Hierbei wird der innere Ringleitungsstrahler als Strahler 1. Ordnung, d.h. für eine azimutale Phasenverteilung von 2π über einen Umlauf und der äußere Ringleitungsstrahler als Strahler 2. Ordnung, d.h. für eine azimutale Phasenverteilung von 2*2π über einen Umlauf gestaltet. Ebenso kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der äußere Ringleitungsstrahler für den Empfang eines weiteren Satelliten-Funkdienstes bei einer niedrigeren Frequenz als der des inneren Ringleitungsstrahlers mit nur vier vertikalen Strahlern 4' ausgestattet werden.
Fig. 7
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Ringleitungsstrahler mit einer terrestrischen Breitband-Kommunikationsantenne 15, zum Beispiel für die LTE- Kommunikation und mit einer terrestrischen Empfangsantenne 14, zum Beispiel für den AM/FM/DAB-Rundfunkempfang, kombiniert. Der besondere Vorteil der dargestellten Kombination besteht in der vollständigen elektromagnetischen Entkopplung der terrestrischen Antennen von dem Ringleitungsstrahler 1 für Satellitenempfang.
1. a) Aus der Sicht auf die Antennenschutzhaube 1a in Fig. 7a von schräg unten geht die vorteilhafte Kombinierbarkeit der terrestrischen Antennen mit einem gemeinsamen terrestrischen Antennen-Anschluss 13 im Zentrum des Ringleitungsstrahlers hervor. Die terrestrische Breitband-Kommunikationsantenne 15 ist im Wesentlichen aus an der terrestrischen Antennen-Anschlussstelle 13 zusammenlaufenden streifenförmigen elektrisch leitenden Leiterbahnen 12 gebildet, welche auf V- förmig auf der Antennenschutzhaube 1a ausgebildeten Flächen eingelasert bzw. gedruckt sind. Auf ähnliche Weise ist die terrestrische Empfangsantenne 14 durch streifenförmige aufgedruckte bzw. eingelaserte elektrisch leitende Leiterbahnen 12 mit der gemeinsamen Antennen-Anschlussstelle 13 gestaltet.
2. b) zeigt diese Anordnung mit Sicht von unten, woraus die Kombination der terrestrischen Empfangsantenne 14 - an deren oberen Ende eine Dachkapazität 16 ausgebildet ist - mit der Breitband-Kommunikationsantenne 15 ersichtlich ist.
Fig. 8
Für die Anwendung derartiger Antennen auf dem Fahrzeugdach kommen Antennenschutzhauben 1a zur Anwendung, deren Breite quer zur Fahrtrichtung aus strömungstechnischen Gründen kleiner ist als längs zur Fahrtrichtung.
1. a) Darstellung der beispielhaften Gestaltung des Querschnitts einer Antennenschutzhaube 1a nach der Erfindung (quer zur Fahrtrichtung) mit den für den Ringleitungsstrahler und der terrestrischen Breitband-Kommunikationsantenne 15 elektrisch leitend mit streifenförmigen Leiterbahnen 12 beschichteten Flächen. Diese Leiterbahnen sind insbesondere V- förmig in der Ebene quer zur Fahrtrichtung ausgewinkelt. Zur qualitativ hochwertigen Beschichtung der Antennenschutzhaube 1a von unten aus Richtung der senkrechten gestrichelten Linie ist es vorteilhaft, den Beschichtungswinkel 19 von a=5° zwischen dieser Linie und der zu beschichtenden Fläche an keiner Stelle zu unterschreiten.
2. b) in der Darstellung eines Schnittes der Antennenschutzhaube 1a nach der Erfindung längs der Fahrtrichtung sind die streifenförmigen Leiterbahnen 12 der im Vergleich zur Breitband-Kommunikationsantenne 15 höheren terrestrischen Empfangsantenne 14 dargestellt. Diese Leiterbahnen 12 sind im Gegensatz zu denen der Breitband-Kommunikationsantenne 15 in der Ebene längs der Fahrtrichtung V-förmig ausgewinkelt. Beide Antennen treffen sich in der gemeinsamen terrestrischen Antennen-Anschlussstelle 13.

Liste der Bezeichnungen:

Ringleitungsstrahler 1
Antennenschutzhaube 1a
Elektrisch leitend beschichtete Leiterplatte 2
Ringleitung 3
vertikale Strahler 4, 4a, 4b, 4c, 4d
Kapazitätselektroden 5a, 5b, 5c, 5d
Antennenanschluss 5,5e
leitende Grundfläche 6
Ringleitungs-Koppelpunkte 7,7a,7b,7c,7d
vertikale Teile 8
horizontale Teile 9
Abstand der Höhe h 10
Abstand 11
streifenförmige Leiterbahnen 12
terrestrische Antennen -Anschlussstelle 13
terrestrische Empfangsantenne 14
terrestrische Breitband-Kommunikationsantenne 15
Bezugsebene 16
Bearbeitungsrichtung 17
Beschichtungsvorrichtung 18
Beschichtungswinkel 19

Claims

Als Ringleitungsstrahler für den Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale ausgebildete Antennenschutzhaube (1a) aus dielektrischem Kunststoff, deren Öffnung eine Bezugsebene (16) definiert, umfassend eine Ringleitung (3, 3') und mindestens einen an diese angeschlossenen in Richtung der Bezugsebene (16) verlaufenden linearen Strahler (4, 4a-d), wobei die Ringleitung (3) und der mindestens eine lineare Strahler (4, 4a-d) auf der Innenfläche der Antennenschutzhaube (1a) als Beschichtung aufgebracht sind und eine elektrisch leitende und zusammenhängende Antennenstruktur bilden.
Antennenschutzhaube nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontur der Innenfläche der Antennenschutzhaube (1a) durch Formgebung der Innenfläche der Antennenschutzhaube (1a) für eine Gestaltung von elektrisch leitenden Flächen in der Weise gestaltet ist, dass die Ringleitung (3, 3') auf einer zu der Bezugsebene (16) parallelen Fläche ausgebildet ist, und/oder dass der zur Bezugsebene (16) hin verlaufende mindestens eine ineare Strahler (4, 4a-d) durch eine elektrisch leitend beschichtete Streifenfläche gebildet ist.
Antennenschutzhaube nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine flächige Kapazitätselektrode (5a, 5b, 5c,5d) als elektrisch leitende flächige Struktur auf einer parallel in einem Abstand (11) zur Bezugsebene (16) gebildeten Ausprägung der Innenfläche der Antennenschutzhaube (1a) beschichtet aufgebracht ist, und mit dem unteren Ende des mindestens einen linearen Strahlers (4, 4a-d) elektrisch leitend verbunden ist.
Antennenschutzhaube nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Verbindung des mindestens einen linearen Strahlers (4, 4a-d) mit einer elektrisch leitenden Grundplatte (6) an dessen unterem Ende eine Gegenelektrode durch die elektrisch leitenden Grundplatte (6) gebildet ist.
Antennenschutzhaube nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur kapazitiven Verbindung eines unteren Endes des mindestens einen linearen Strahlers (4, 4a-d) mit einem Antennenanschluss (5) in der Ebene einer elektrisch leitenden Grundplatte (6) eine von dieser elektrisch isolierte flächige Gegenelektrode (5e) gebildet ist, welche mit dem Antennenanschluss (5) verbunden ist.
Antennenschutzhaube nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
diese zumindest im Inneren die Form einer stumpfen Pyramide oder einer innen hohlen Stufen-Pyramide aufweist ist, deren untere Seitenwände an die Bezugsebene (16) angrenzen, wobei insbesondere: die Stufen-Pyramide parallel zu der Bezugsebene (16) zwei darüber befindliche im Wesentlichen horizontale Teilflächen in Form einer ersten umlaufenden Stufe und einer darüber liegenden ebenen Dachfläche aufweist, wobei sich insbesondere vier Kapazitätselektroden (5a,5b,5c,5d) auf der Unterseite der unteren horizontalen Teilfläche jeweils in deren vier Ecken befinden, und/oder sich der Ringleiter (3) auf der Unterseite der oberen Dachfläche befindet.
Antennenschutzhaube nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
vier der linearen Strahler (4a, 4b, 4c, 4d) vorgesehen sind und vier Kapazitätselektroden (5a, 5b, 5c,5d) jeweils mit einer darüber liegenden Ecke der Ringleitung (3, 3') über jeweils einen der inearen Strahler (4a,4b,4c,4d) verbunden sind.
Antennenschutzhaube nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ringleitung (3, 3') an jeder ihrer vier Ecken jeweils mit einem linearen Strahler (4a,4b,4c,4d) verbunden ist, welcher jeweils von dem betreffenden Eck ausgehend entlang einer inneren Kante zwischen am Eck anliegenden Seitenwänden entlang führt, bis er in einem Abstand (11) von der Bezugsebene (16) endet.
Antennenschutzhaube nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere der linearen Strahler (4a,4b,4c,4d) in einem Abstand (11) von der Bezugsebene (16) jeweils mit einer Kapazitätselektrode (5a, 5b, 5c,5d) verbunden sind, welche an jeweils einer Ecke der Antennenschutzhaube (1a) in Form einer im Abstand (11) parallel zur Bezugsebene (16) verlaufenden horizontalen Fläche ausgeführt sind, welche durch eine Abstufung der Innenseite der Seitenwände gebildet ist.
Antennenschutzhaube nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrisch leitende Beschichtung zumindest teilweise in Form einer elektrisch leitenden Gitterstruktur aufgebracht ist, deren Maschenweite insbesondere im Wesentlichen kleiner als 1/8 der Wellenlänge ist.
Antennenschutzhaube nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Ringleitungsstrahler mit mindestens einer terrestrischen vertikalen Antenne (14,15) für weitere Funkdienste mit einer terrestrischen Antennen-Anschlussstelle (13) im Zentrum des Ringleiters (3, 3') kombiniert ist, wobei insbesondere in der Antennenschutzhaube zwei terrestrische Antennen mit einer gemeinsamen terrestrischen Antennen -Anschlussstelle (13) im Zentrum des Ringleiters (3, 3') vorhanden sind, von denen die eine als terrestrische Breitband-Kommunikationsantenne (15) für die LTE- Kommunikation und die andere terrestrische Empfangsantenne (14) für die Abdeckung von Frequenzbändern bei einer tieferen Frequenz, wie z.B. der LTE-Kommunikation im Low-Band oder dem AM/FM/DAB-Rundfunkempfang, vorgesehen sind, wobei insbesondere beide terrestrische Antennen aus an der Antennen-Anschlussstelle (13) büschelartig zusammenlaufenden, streifenförmigen und elektrisch leitenden Leiterbahnen (12) gebildet sind, welche auf V- förmig im Inneren der Antennenschutzhaube (1a) ausgebildeten Flächen ausgebildet sind.
Antennenschutzhaube nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrisch leitende Antennenstruktur auf die innere Mantelfläche der Antennenschutzhaube gedruckt ist oder unter Verwendung eines Lasers aufgebracht ist.
Antennenschutzhaube nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
diese in der Bezugsebene in einer ersten Richtung (Fahrtrichtung) eine größere Ausdehnung besitzt als in einer quer dazu verlaufenden zweiten Richtung, und dass Leiterbahnen (12) einer terrestrischen Breitband-Kommunikationsantenne (15) aus einer in der ersten Richtung verlaufenden Ebene und Leiterbahnen (12) einer höheren terrestrischen Empfangsantenne (14) in einer in der ersten Richtung verlaufenden Ebene ausgewinkelt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Antennenschutzhaube nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Erzeugung der Antennenstruktur im Inneren der Antennenschutzhaube (1a) aus einer Richtung (17) erfolgt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Bezugsebene (16) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Antennenstruktur auf die Innenseite der Antennenschutzhaube (1a) aufgedruckt oder mit Hilfe eines Lasers erzeugt wird, wobei insbesoondere die Richtung (17) einen Winkel (19) von mindestens 5° gegenüber allen mit der Antennenstruktur zu versehenden Flächen aufweist.