Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antennenmodul für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 .

In Fahrzeugen können Antennen verwendet werden, um ein mobiles Gerät, wie beispielsweise ein Mobiltelefon oder Smartphone mit dem Fahrzeug zu koppeln. Durch eine solche Kopplung ist es dann möglich, dass das Fahrzeug mit dem mobilen Gerät kommuniziert. Eine solche Kommunikation kann beispielsweise verwendet werden, um Funktionen des mobilen Geräts in dem Fahrzeug nutzen zu können, wie beispielsweise Musik von dem mobilen Gerät in einem Entertainmentsystem des Fahrzeugs abspielen zu können.

Mobile Geräte verfügen üblicherweise über Antennen, um in mehreren Frequenzbereichen Signale übertragen und empfangen zu können. Um mit dem mobilen Gerät in allen diesen Frequenzbereichen kommunizieren zu können bzw. eine Kommunikation des mobilen Geräts in allen diesen Frequenzbereichen zur Verfügung zu stellen, war es bislang erforderlich, mehrere Einzelantennen in dem Fahrzeug unterzubringen. Jede dieser Einzelantennen dient für die Kommunikation mit dem mobilen Gerät in einem bestimmten Frequenzbereich. Da jedoch zwischen diesen Einzelantennen Interferenzen auftreten können, ist es erforderlich, die Einzelantennen derart in dem Fahrzeug zu verteilen und zu montieren, dass Störungen und Interferenzen zwischen diesen vermieden werden.

Da mobile Geräte zukünftig in drei oder mehr Frequenzbereichen kommunizieren können, zum Beispiel bei 2,4 GHz, 5 GHz und 6 GHz ist es in einem Fahrzeug erforderlich, diese Frequenzbereiche ebenfalls abzudecken. Bisher in Fahrzeugen verwendete Antennensysteme benötigen hierzu beispielsweise - mindestens vier Einzelantennen und erzeugen damit einen hohen Aufwand hinsichtlich Bauraumintegration, Kabelbaumrouting etc.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Antennenmodul für ein Fahrzeug bereitzustellen, das eine Minimierung der benötigten Einzelkomponenten zur Kommunikation mit einem mobilen Gerät in einem Fahrzeug ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Antennenmodul für ein Fahrzeug gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Das hier vorgeschlagene Antennenmodul kann in einem Fahrzeug verwendet werden, wobei das Fahrzeug jede beliebige Art von Fahrzeug, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug (zum Beispiel PKW oder LKW), ein Luftfahrzeug, ein Zug oder ein Schiff, sein kann. Das Antennenmodul ist dazu ausgebildet, mit einem mobilen Gerät in dem Fahrzeug und/oder in Reichweite des Fahrzeugs zu kommunizieren. Das mobile Gerät kann beispielsweise ein Smartphone oder ein sonstiges mobiles Gerät, wie ein Tablet o. ä. sein. Das mobile Gerät verfügt über eigene Antennen, um mit dem Antennenmodul für das Fahrzeug kommunizieren zu können. In heutigen Mobilgeräten werden insbesondere Antennen verwendet, die in der Lage sind, in drei Frequenzbereichen zu kommunizieren. Hierzu kann das mobile Gerät mehrere Antennen aufweisen.

Das Antennenmodul kann mit dem mobilen Gerät vorab über verschiedene Kopplungsmechanismen verbunden werden, wie beispielsweise eine Kopplung über Bluetooth, die direkt durch das Fahrzeug initiiert werden kann oder die an dem mobilen Gerät initiiert werden kann. Hierzu können bekannte Kopplungsmechanismen verwendet werden.

Das Antennenmodul weist eine Platine auf, auf der zumindest zwei Antennen angeordnet sind. Die zumindest zwei Antennen sind dazu ausgebildet, Signale über eine MIMO-Übertragungsstrecke zu senden und/oder zu empfangen. Die MIMO- Übertragungsstrecke (multiple input, multiple output) stellt eine drahtlose Übertragung von Signalen dar, wobei die Kanäle der MIMO-Übertragungsstrecke die Übertragungskanäle zwischen mehreren Sende- und Empfangsantennen bilden. Die MIMO-Übertragungsstrecke kann verschiedene Kodierungsverfahren verwenden, wie zum Beispiel Space-Time Coding.

Bei einer MIMO-Übertragungsstrecke mit n Sendeantennen und n Empfangsantennen ergeben sich n x n einzelne Kanäle. Diese n x n-Kanäle können zur selben Zeit mit derselben Frequenz genutzt werden, wobei sich die Sendeleistung auf die Antennen aufteilt. Die MIMO-Übertragungsstrecke dient also dazu, die Datenrate zu steigern. Werden in mehreren Frequenzbereichen gleichzeitig Signale übertragen, existieren entsprechend weitere MIMO-Übertragungsstrecken, für jeden Frequenzbereich eine.

Um nun im Vergleich zu bisherigen Antennenmodulen die Anzahl der Einzelkomponenten zu reduzieren, sind die zumindest zwei Antennen des Antennenmoduls jeweils dazu ausgebildet, Signale in zumindest zwei Frequenzbereichen zu senden und/oder zu empfangen. Statt nun mehrere Einzelantennen zu verwenden, die jeweils in einem Frequenzbereich arbeiten, werden bei dem hier vorgeschlagenen Antennenmodul also Antennen verwendet, die in zumindest zwei, vorzugsweise in drei oder mehr, Frequenzbereichen arbeiten können. Solche sogenannten Dual-Band- oder Triple-Band-Antennen können als Einzelkomponente in mehreren Frequenzbereichen senden und empfangen. Beispielsweise kann jede der Antennen in einem Frequenzbereich von ca. 2,4 GHz, sowie in einem oder mehreren weiteren Frequenzbereichen von ca. 5 GHz und ca. 6 GHz, senden und empfangen. Andere und/oder zusätzliche Frequenzbereiche oder andere Kombinationen von Frequenzbereichen sind ebenfalls möglich.

Unter einer Antenne wird hier eine einzelne Komponente verstanden, die zum Empfangen und zum Senden elektromagnetischer Wellen ausgebildet ist. Die hier verwendeten Antennen sind jeweils als Einzelkomponente dazu in der Lage, Signale in zumindest zwei, vorzugsweise drei oder mehr, Frequenzbereichen zu senden und/oder zu empfangen.

Durch die Verwendung von zwei Antennen, die jeweils Signale in zumindest zwei Frequenzbereichen senden und/oder empfangen können, ist die Kommunikation des Antennenmoduls mit einem mobilen Gerät, welches ebenfalls in zwei oder mehr Frequenzbereichen senden und/oder empfangen kann, ohne weitere zusätzliche Antennen möglich. In bisherigen Systemen war es erforderlich, diverse Einzelantennen, insbesondere mehr als vier, an verschiedenen Stellen im Fahrzeug unterzubringen, um alle Frequenzbereiche abdecken zu können und gleichzeitig Interferenzen zwischen den Antennen zu verhindern. Dies wird durch das hier vorgeschlagene Antennenmodul vermieden, das als ein einziges, kompaktes Modul oder Bauteil, bei dem die beiden Antennen auf einer einzigen Platine untergebracht sind, bereitgestellt wird. Auf diese Weise wird also der für das Antennenmodul benötigte Bauraum in dem Fahrzeug verringert, da nur noch ein Bauteil mit allen benötigten Antennen in das Fahrzeug eingebaut werden muss.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform entspricht die Anzahl der Frequenzbereiche der Antennen der Anzahl der Frequenzbereiche des mobilen Geräts. Dies hat den Vorteil, dass das Antennenmodul in der Lage ist, alle Frequenzbereiche des mobilen Geräts zu unterstützen. Zusätzliche weitere Antennen für weitere Frequenzbereiche sind also nicht erforderlich und die Anzahl der Einzelkomponenten ist somit im Vergleich zu bisherigen System reduziert.

Um eine korrekte Funktionsweise der beiden Antennen sicherzustellen, sind gemäß einer weiteren Ausführungsform die zumindest zwei Antennen geometrisch mit einer maximalen Entfernung zueinander angeordnet. Diese maximale Entfernung hängt sowohl von den verwendeten Antennen als auch von der Form der Platine ab. Beispielsweise können auf einer Platine die zwei Antennen in zwei gegenüberliegenden Ecken angeordnet sein, um eine maximale Entfernung zu ermöglichen. Eine solche maximale Entfernung hat den Vorteil, dass die zumindest zwei Antennen voneinander entkoppelt sind und keine Interferenzen zwischen den Antennen auftreten. Andere Anordnungen, die eine maximale Entfernung ermöglichen, sind ebenfalls möglich.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die zumindest zwei Antennen entkoppelt und/oder dekorreliert. Diese Entkoppelung bzw. Dekorrelation kann zum einen durch die Anordnung der Antennen auf der Platine, wie oben beschrieben, erreicht werden. Zum anderen kann eine solche Entkopplung und/oder Dekorrelation auch durch geeignete Verschaltung erreicht werden, bei der die einzelnen Komponenten des Antennenmoduls, d. h. die beiden Antennen, so angeordnet sind, dass eine maximale Entkopplung und/oder Dekorrelation erreicht wird. Dies kann durch entsprechende Auslegung der Antennen, der Platine, sowie sonstiger verwendeter Bauteile, wie Kabel etc., erreicht werden, wobei übliche Verschaltungsüberlegungen berücksichtigt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Antennenmodul ein Gehäuse auf, wobei die Platine und die zumindest zwei Antennen in dem Gehäuse angeordnet sind. Diese Anordnung der Komponenten in einem einzigen Gehäuse stellt ein kompaktes Modul bereit, das als eine Komponente in das Fahrzeug eingebaut werden kann. Das Antennenmodul kann also bereits vor dem Einbau in das Fahrzeug vollständig in Bezug auf Entkopplung, Dekorrelation und Übertragung der Signale optimiert werden und wird anschließend in seinem finalen Zustand in das Fahrzeug eingebaut. Eine Berücksichtigung irgendwelcher Verschaltungsparameter oder Anordnungsparameter während des Einbaus in das Fahrzeug ist somit nicht erforderlich.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Antennenmodul als Kommunikationsschnittstelle zwischen einer Steuereinheit des Fahrzeugs und dem mobilen Gerät ausgebildet. Das Antennenmodul kann in das Fahrzeug eingebaut und dort beispielsweise über den im Fahrzeug verbauten Kabelbaum mit einer Steuereinheit verbunden werden. Eine solche Steuereinheit, die beispielweise Teil eines zentralen Steuersystems des Fahrzeugs sein kann, kann das Antennenmodul anschließend mit dem mobilen Gerät verbinden. Insbesondere dient dabei das Antennenmodul als Schnittstelle zwischen dem Fahrzeug und dem mobilen Gerät, um beispielsweise über das Fahrzeug Funktionen des mobilen Geräts zu steuern. Auch kann das mobile Gerät oder das Fahrzeug jeweils auf Komponenten des Fahrzeugs oder des mobilen Geräts mittels des Antennenmoduls zugreifen. Diese Komponenten können zum Beispiel ein Lautsprecher und/oder ein Bildschirm des Fahrzeugs sein. Ein Benutzer kann dann über Eingabemittels des Fahrzeugs Funktionen des mobilen Geräts ausführen. Dabei wird das Antennenmodul zur Kommunikation mit dem mobilen Gerät verwendet, um zum Beispiel Telefonanrufe oder Musik o. ä. über Mittel des Fahrzeugs auszugeben bzw. zu steuern.

Das Antennenmodul dient also dazu, eine Schnittstelle zwischen dem Fahrzeug und dem mobilen Gerät bereitzustellen, wobei alle Frequenzbereiche des mobilen Geräts durch das Antennenmodul unterstützt werden. Im Gegensatz zu bisherigen Systemen ist also nur eine einzige Komponente, nämlich die Platine mit den zumindest zwei Antennen erforderlich, um eine voll umfassende Kopplung und Kommunikation zwischen dem mobilen Gerät und dem Fahrzeug zu ermöglichen.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.

Es zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Ansicht eines Antennenmoduls für ein Fahrzeug; und

Fig: 2: ein Fahrzeug mit dem Antennenmodul von Fig. 1 .

Fig. 1 zeigt ein Antennenmodul 1 für ein Fahrzeug. Das Antennenmodul 1 dient dazu, mit einem mobilen Gerät 12, das sich in dem Fahrzeug oder in Reichweite des Fahrzeugs befindet, zu kommunizieren und insbesondere eine Schnittstelle zwischen dem mobilen Gerät 12 und dem Fahrzeug zur Verfügung zu stellen.

In bisherigen Systemen war es erforderlich, eine Vielzahl von einzelnen Antennen in dem Fahrzeug unterzubringen, um eine Kommunikation mit dem mobilen Gerät 12 in allen seinen Frequenzbereichen zu ermöglichen. Insbesondere war es dabei erforderlich, die Einzelantennen über das Fahrzeug verteilt zu montieren, um eine Entkopplung zwischen den Antennen zu erreichen.

Um nun im Vergleich zu bisherigen Systemen Bauraum zu sparen und ein kompaktes Modul bereitzustellen, weist das Antennenmodul 1 ein Gehäuse 2 auf, in dem zumindest eine Platine 4 untergebracht ist. Auf dieser Platine 4 sind zwei Antennen 6, 8 angeordnet, die dazu ausgebildet sind, Signale über eine MIMO-Über- tragungsstrecke 10 zu senden und/zu empfangen. Die Übertragung erfolgt dabei als Funksignal, was durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Bei der MIMO- Übertragungsstrecke 10 handelt es sich um keine physikalisch vorhandene Einheit, sondern diese wird durch die Übertragung der Signale zwischen den Antennen 6, 8 und den korrespondierenden Antennen im mobilen Gerät 12 gebildet.

Die beiden Antennen 6, 8 sind dazu ausgebildet, Signale sowohl zu senden als auch zu empfangen. Hierbei ist jede der beiden Antennen 6, 8 in der Lage, in zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei, Frequenzbereichen zu senden und zu empfangen. Diese zumindest zwei Frequenzbereiche entsprechen dabei vorzugsweise den Frequenzbereichen des mobilen Geräts 12.

Die Anzahl der Kanäle, die durch die der MIMO-Übertragungsstrecke 10 gebildet wird, kann vorzugsweise der in dem mobilen Gerät 12 vorhandenen Antennen entsprechen. Beispielsweise ist die MIMO-Übertragungsstrecke 10 eine 2x2-MIMO- Übertragungsstrecke, wenn das mobile Gerät 12 zwei Antennen verwendet. Es kann jedoch auch eine 3x3- oder 4x4-MIMO-Übertragungsstrecke, etc. gebildet werden. Für jeden synchron verwendeten Frequenzbereich existiert eine eigene MIMO-Übertragungsstrecke 10. Bei den beiden Antennen 6, 8 kann es sich um jede beliebige Art von Antennenstruktur handeln, die in der Lage ist, Signale auf zwei, drei oder mehr Frequenzbereichen zu senden und/oder zu empfangen. Beispielsweise können die Antennen 6, 8 Dual- oder Triple-Band-fähige Antennen sein. In jedem Fall ist jede der Antennen 6, 8 eine einzige Komponente, die fähig ist, in zwei, drei oder mehr Frequenzbereichen zu senden und/oder zu empfangen. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Frequenzbereiche, die durch die Antennen 6, 8 bereitgestellt werden, der Anzahl der Frequenzbereiche des mobilen Geräts 12.

Um eine Störung zwischen den Antennen 6, 8 zu verhindern bzw. Interferenzen zwischen den beiden Antennen 6, 8 zu verhindern, sind die beiden Antennen 6, 8 auf der Platine 4 so angeordnet und verschaltet, dass sie entkoppelt und/oder de- korreliert sind. Die genaue Anordnung der beiden Antennen 6, 8 kann in Abhängigkeit von der Form der Platine sowie in Abhängigkeit der spezifischen Antennenstruktur der Antennen 6, 8 gewählt werden. Eine Möglichkeit besteht beispielweise darin, die beiden Antennen 6, 8 geometrisch so anzuordnen, dass sie voneinander maximal entfernt sind, wie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt ist. Andere Anordnungsmöglichkeiten oder sonstige Maßnahmen an der Platine, die zu einer Entkopplung der beiden Antennen 6, 8 beitragen, sind ebenfalls.

Wie in Fig. 2 beispielhaft dargestellt und bereits oben erläutert ist, dient das Antennenmodul 1 als Kommunikationsschnittstelle zwischen dem Fahrzeug 16 und dem mobilen Gerät 12. Das Antennenmodul 1 kann in das Fahrzeug 16 eingebaut und dort beispielsweise mit einem Kabelbaum verbunden werden. Eine Steuereinheit 14 des Fahrzeugs 16 kann dann auf verschiedene Funktionen des mobilen Geräts 12 über das Antennenmodul 1 als Kommunikationsschnittstelle zugreifen und diese ausführen und/oder in dem Fahrzeug 16 ausgeben. Hierzu können beispielsweise Lautsprecher und/oder Bildschirme sowie Eingabemittel wie Knöpfe o. ä. des Fahrzeugs 16 verwendet werden, um das mobile Gerät 12 via das Antennenmodul 1 zu steuern. Die Kommunikation mit dem mobilen Gerät 12 erfolgt dabei über das Antennenmodul 1 bzw. die Antennen 6, 8, das dabei als passive Kommunikationsschnittstelle fungiert.

Zusammenfassend wird durch das hier vorgeschlagene Antennenmodul 1 eine einzelne Komponente bereitgestellt, die als ein Bauteil in Form des Gehäuses 2 bzw. der Platine 4 in ein Fahrzeug eingebaut werden kann, und durch lediglich zwei Antennen 6, 8 die Funktion vieler getrennter Einzelantennen bereitstellen kann.

Bezuqszeichen

1 Antennenmodul

2 Gehäuse

4 Platine

6 Antenne

8 Antenne

10 MIMO-Übertragungsstrecke

12 mobiles Gerät

14 Steuereinheit

16 Fahrzeug