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DE102007049914B4 - Antenna device for a motor vehicle - Google Patents

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DE102007049914B4
DE102007049914B4 DE102007049914.2A DE102007049914A DE102007049914B4 DE 102007049914 B4 DE102007049914 B4 DE 102007049914B4 DE 102007049914 A DE102007049914 A DE 102007049914A DE 102007049914 B4 DE102007049914 B4 DE 102007049914B4
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motor vehicle
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brand
horn
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Stefan Fikar
Richard Bogenberger
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Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Antennenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei welcher eine Radar-Antenne derart hinter einer im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Oberfläche eines zumindest teilweise aus Kunststoff gefertigten Marken-Emblems am Heck des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, dass die Abstrahlrichtung der Radar-Antenne im Wesentlichen senkrecht durch die Oberfläche des Marken-Emblems zum Rückraum hinter dem Kraftfahrzeug weist und Signale der Radar-Antenne an eine Vorrichtung zur Überwachung der rückwärtigen Fahrzeugumgebung übermittelt werden, wobei die Radar-Antenne als Hornantenne ausgebildet ist und eine Füllung aus dielektrischem Material aufweist.

Figure DE102007049914B4_0000
Antenna device for a motor vehicle, in which a radar antenna is arranged behind an essentially vertically oriented surface of a brand emblem, which is at least partially made of plastic, at the rear of the motor vehicle such that the direction of radiation of the radar antenna is essentially perpendicular through the surface of the brand -Emblems pointing to the rear area behind the motor vehicle and signals from the radar antenna are transmitted to a device for monitoring the rear vehicle environment, the radar antenna being designed as a horn antenna and having a filling made of dielectric material.
Figure DE102007049914B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to an antenna device for a motor vehicle.

Der Entwicklung von Antennen für Kraftfahrzeuge sind sowohl durch den zur Verfügung stehenden Bauraum als auch durch das angestrebte Design des Kraftfahrzeugs enge Rahmenbedingungen gesetzt. Aus der Fahrzeug-Silhouette herausragende Antennen sind insbesondere bei Oberklasse-Fahrzeugen unerwünscht. Eine Integration in die Scheiben des Kraftfahrzeugs ist häufig mit Sichtbehinderungen verbunden.The development of antennas for motor vehicles is subject to tight framework conditions both due to the available installation space and the desired design of the motor vehicle. Antennas protruding from the vehicle silhouette are particularly undesirable in luxury vehicles. Integration into the windows of the motor vehicle is often associated with visual impairments.

Bestimmte Wellentypen sind zudem weder durch vom Kraftfahrzeug abstehende Antennen noch durch Scheibenantennen optimal empfangbar bzw. abstrahlbar.In addition, certain types of waves cannot be optimally received or radiated either by antennas protruding from the motor vehicle or by disc antennas.

Insbesondere für Breitband-Anwendungen und Ultra-Breitband-Anwendungen sind keine zufrieden stehenden Lösungen der baulichen Integration geeigneter Antennen bei gleichzeitiger Richtwirkung bekannt.In particular for broadband applications and ultra-broadband applications, no satisfactory solutions for the structural integration of suitable antennas with directivity are known.

Aus dem Dokument DE 103 01 173 B4 ist ein eine Sensorabdeckung zur Tarnung eines Radarsensors bekannt, der an einem Fahrzeug angebracht ist. Die Sensorabdeckung kann dabei als Herstellerlogo ausgeführt sein und ist aus einem HF-durchlässigen Material wie z.B. Polycarbonat gefertigt. Die Sensorabdeckung ist angrenzend am Sensor angebracht und verdeckt den Sensor. Dabei sind die signalübertragenden Gebiete 34 der Sensorabdeckung senkrecht zur Richtung der Radarsensorsignale ausgerichtet.From the document DE 103 01 173 B4 a sensor cover for camouflaging a radar sensor is known which is attached to a vehicle. The sensor cover can be designed as a manufacturer logo and is made of an HF-permeable material such as polycarbonate. The sensor cover is attached to the sensor and hides the sensor. Here are the signal-transmitting areas 34 the sensor cover is aligned perpendicular to the direction of the radar sensor signals.

Aufgabe der Erfindung ist eine verbesserte Integration einer Breitband-Antenne für den Empfang bzw. die Abstrahlung bestimmter Wellentypen.The object of the invention is an improved integration of a broadband antenna for the reception or the radiation of certain wave types.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Antennenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by an antenna device with the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention result from the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist die bei der Antennenvorrichtung eingesetzte Antenne als Radar-Antenne ausgeführt. Vorzugsweise wird die Radar-Antenne als UltraWideBand-Radar-Antenne betrieben. Dies ermöglicht insbesondere eine effiziente Überwachung der rückwärtigen Fahrzeugumgebung. Eine Form der Überwachung des Fahrzeugrückraums, für welche die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders geeignet ist, ist die Vorhersage eines Heckaufpralls. Die Antennenvorrichtung ist derart ausgebildet, dass empfangene Signale der Radar-Antenne an eine Vorrichtung zur Überwachung der rückwärtigen Fahrzeugumgebung übermittelt werden. Diese Vorrichtung kann insbesondere eine Vorrichtung zur Vorhersage eines Heckaufpralls sein. Von diesem Sonderfall wird im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit ausgegangen. Vorzugsweise erfolgt die Übermittlung leitungsgebunden. Grundsätzlich ist jedoch auch eine drahtlose Übermittlung einhergehend mit den entsprechenden Vorteilen denkbar.According to the invention, the antenna used in the antenna device is designed as a radar antenna. The radar antenna is preferably operated as an UltraWideBand radar antenna. In particular, this enables efficient monitoring of the rear vehicle environment. One form of monitoring the rear of the vehicle, for which the device according to the invention is particularly suitable, is the prediction of a rear impact. The antenna device is designed such that received signals from the radar antenna are transmitted to a device for monitoring the rear vehicle environment. This device can in particular be a device for predicting a rear impact. This special case is assumed in the following without restricting generality. The transmission preferably takes place via a line. In principle, however, wireless transmission along with the corresponding advantages is also conceivable.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Hornantenne als Radar-Antenne bei der erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung. Hornantennen sind besonders geeignet für Breitband-Anwendungen, insbesondere ein so genanntes TEM-Horn (transverse electromagnetic horn).The use of a horn antenna as a radar antenna is particularly advantageous in the antenna device according to the invention. Horn antennas are particularly suitable for broadband applications, in particular a so-called TEM horn (transverse electromagnetic horn).

Die Radar-Antenne ist erfindungsgemäß derart hinter der im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Oberfläche eines Marken-Emblems am Heck des Kraftfahrzeugs angeordnet, dass ihre Abstrahlrichtung im Wesentlichen senkrecht durch die Oberfläche des Marken-Emblems zum Rückraum hinter dem Kraftfahrzeug weist. Die Abstrahlrichtung weist somit im Wesentlichen waagrecht zur rückwärtigen Fahrzeugumgebung. Dies ermöglicht eine Radar-Überwachung der rückwärtigen Fahrzeugumgebung auf Basis der geeignet betriebenen Antenne.According to the invention, the radar antenna is arranged behind the essentially vertically oriented surface of a brand emblem at the rear of the motor vehicle in such a way that its radiation direction points essentially perpendicularly through the surface of the brand emblem to the rear area behind the motor vehicle. The direction of radiation thus points essentially horizontally to the rear of the vehicle. This enables radar monitoring of the rear vehicle environment based on the suitably operated antenna.

Das Marken-Emblem am Heck eines Kraftfahrzeugs stellt eines der wenigen Bauteile an der Kraftfahrzeugoberfläche dar, die aus elektrisch nicht leitfähigem Material, z.B. aus Kunststoff, gefertigt werden können. Nur elektrisch nicht leitfähige Bauteile sind nämlich sinnvoll und kosteneffizient für die Antennenintegration verwendbar. Zudem ist das Marken-Emblem am Heck eines Kraftfahrzeugs in der Regel ohnehin im Wesentlichen vertikal angeordnet. Im Gegensatz zu anderen Kunststoffteilen am Kraftfahrzeug, die eine nicht als Antenne erkennbare Integration einer Antenne am Kraftfahrzeug - auch ohne das zusätzliche Vorsehen einer von Fahrzeugen der Anmelderin bekannten Finne - zulassen (z.B. Außenspiegel), kann in im Wesentlichen senkrechter Richtung zu einem im Wesentlichen vertikal am Fahrzeugheck angeordneten Marken-Emblem eine effiziente Wellenabstrahlung in Richtung der rückwärtigen Fahrzeugumgebung erfolgen. Auch die typischerweise mittige Anordnung des Marken-Emblems begünstigt eine effiziente Überwachung des Rückraums auf Basis der erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung.The brand emblem on the rear of a motor vehicle represents one of the few components on the motor vehicle surface that are made of electrically non-conductive material, e.g. made of plastic. Only electrically non-conductive components are useful and cost-effective for antenna integration. In addition, the brand emblem on the rear of a motor vehicle is generally arranged essentially vertically anyway. In contrast to other plastic parts on the motor vehicle, which allow an antenna to be integrated into the motor vehicle, which is not recognizable as an antenna - even without the additional provision of a fin known from the applicant's vehicles (for example exterior mirrors), it can be in a substantially vertical direction to a substantially vertical Brand emblem arranged at the rear of the vehicle ensures efficient wave radiation in the direction of the rear vehicle environment. The typically central arrangement of the brand emblem also favors efficient monitoring of the rear area based on the antenna device according to the invention.

Die Antenne kann hinter dem eigentlichen Marken-Emblem angeordnet sein und gewissermaßen durch das Marken-Emblem hindurch senden bzw. empfangen. Antenne und Marken-Emblem können dann nahezu unabhängig voneinander konzipiert werden.The antenna can be arranged behind the actual brand emblem and, as it were, transmit or receive through the brand emblem. Antenna and brand emblem can then be designed almost independently.

Die Antenne kann auch zumindest teilweise in eine Ausnehmung des Marken-Emblems hineinragen. Insbesondere im Falle einer Horn-Antenne, die ihre größten geometrischen Abmessungen in ihrer Abstrahlrichtung besitzt, kann das Marken-Emblem einen Hohlraum aufweisen, in den das Horn der Antenne zumindest teilweise hineinragt. Die Tiefe der Antennenvorrichtung kann auf diese Weise reduziert bzw. gering gehalten werden.The antenna can also be at least partially in a recess of the brand emblem protrude. In particular in the case of a horn antenna which has its largest geometric dimensions in its direction of radiation, the brand emblem can have a cavity into which the horn of the antenna projects at least partially. The depth of the antenna device can be reduced or kept low in this way.

Das Marken-Emblem kann die Antenne auch teilweise oder vollständig umschließen. Die Antenne oder ein Teil derselben kann hierzu bereits bei der Fertigung des Marken-Emblems in die Spritzgussform - oder bei anderen Herstellungsverfahren das jeweilige Pendant - eingebracht werden, um anschließend vom Kunststoff umschlossen zu werden. Indem die Antenne zumindest teilweise vom Kunststoff des Marken-Emblems umschlossen wird, wird eine feste mechanische Verbindung mit definierter räumlicher Ausrichtung zwischen Antenne und Marken-Emblem geschaffen.The brand emblem can also partially or completely enclose the antenna. For this purpose, the antenna or a part thereof can already be introduced into the injection mold during the manufacture of the brand emblem - or the corresponding counterpart in other manufacturing processes - in order to then be enclosed by the plastic. By at least partially enclosing the antenna by the plastic of the brand emblem, a firm mechanical connection is created with a defined spatial orientation between the antenna and the brand emblem.

Die Hornantenne ist in besonderem Maße für den Einsatzzweck geeignet, weil sich mit dieser Antennenform gleichzeitig sowohl eine Richtwirkung gut definieren lässt als auch eine sehr hohe Bandbreite erzielbar ist. Besonders im Falle des TEM-Horns lassen sich auch Pulse praktisch ohne Dispersion abstrahlen.The horn antenna is particularly suitable for the intended use, because this antenna shape can be used to define a directional effect and to achieve a very high bandwidth. Especially in the case of the TEM horn, pulses can also be emitted practically without dispersion.

Vorzugsweise ist das Marken-Emblem derart in die überwiegend metallische Außenhaut des Fahrzeugs, eingebracht, dass die metallische Außenhaut eine (z.B. im Wesentlichen kreisförmige) Unterbrechung aufweist, die mit dem Kunststoffmaterial des Marken-Emblems gefüllt ist. Die Abstrahlcharakteristik einer Hornantenne ist im Wesentlichen unabhängig von Metallteilen, die sich außerhalb des Horns bzw. deutlich außerhalb dessen gedachter Verlängerung befinden. Ragt das Horn also durch die Unterbrechung der metallischen Außenhaut hindurch, ergibt sich eine weitgehend unverfälschte Abstrahlcharakteristik, welche durch Anpassung der Antennengeometrie konfigurierbar bleibt. Dasselbe gilt, wenn das Horn zwar bereits hinter der Unterbrechung endet (d.h. näher zum Fahrzeuginneren), wenn jedoch die Abmessungen des Horns und die Abmessungen der Unterbrechung derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Querschnitt der gedachten Verlängerung des Horns bis in die Ebene der metallischen Außenhaut komplett innerhalb der Unterbrechung liegt und dies in der Antennenauslegung berücksichtigt wird.The brand emblem is preferably introduced into the predominantly metallic outer skin of the vehicle in such a way that the metallic outer skin has an (e.g. essentially circular) interruption which is filled with the plastic material of the brand emblem. The radiation pattern of a horn antenna is essentially independent of metal parts that are outside the horn or clearly outside its intended extension. If the horn protrudes through the interruption of the metallic outer skin, there is a largely unadulterated radiation characteristic, which remains configurable by adapting the antenna geometry. The same applies if the horn already ends behind the interruption (i.e. closer to the vehicle interior), but if the dimensions of the horn and the dimensions of the interruption are coordinated with one another in such a way that the cross section of the imaginary extension of the horn down to the level of the metallic outer skin is completely within the interruption and this is taken into account in the antenna design.

Die bauliche Integration einer Antenne in ein Marken-Emblem eines Kraftfahrzeugs ist an sich bekannt aus der WO 96/09941 A1 . Jedoch wird dort eine flache Patch-Antenne baulich in das Emblem integriert. Patch-Antennen besitzen eine sehr flache Bauform, besitzen insbesondere in Abstrahlrichtung wesentlich geringere Abmessungen als typische Radar-Antennen, insbesondere als Hornantennen. Die aufgrund der flachen Bauform für Patch-Antennen geradezu naheliegende Anordnung im Emblem oder hinter dem Emblem scheint für eine Radar-Antenne, insbesondere eine Hornantenne, aufgrund ihrer größeren Abmessungen in Abstrahlrichtung zunächst eher abwegig. Erst die zusätzliche Erkenntnis, dass sich bei vielen Kraftfahrzeug-Typen im Kraftfahrzeuginneren hinter der Oberfläche des Marken-Emblems am Heck des Kraftfahrzeugs ungenutzter oder zumindest ineffizient genutzter Bauraum befindet, lässt die bauliche Integration einer Radar-Antenne, insbesondere einer Hornantenne, hinter der Oberfläche eines Marken-Emblems konstruktiv machbar und in der Gesamtbetrachtung vorteilhaft erscheinen.The structural integration of an antenna in a brand emblem of a motor vehicle is known per se from the WO 96/09941 A1 . However, a flat patch antenna is structurally integrated into the emblem. Patch antennas have a very flat design, in particular in the direction of radiation have significantly smaller dimensions than typical radar antennas, in particular as horn antennas. The arrangement in the emblem or behind the emblem, which is almost obvious due to the flat design for patch antennas, initially seems rather absurd for a radar antenna, in particular a horn antenna, due to its larger dimensions in the radiation direction. Only the additional knowledge that there is unused or at least inefficiently used installation space behind the surface of the brand emblem at the rear of the motor vehicle in the interior of many motor vehicle types, allows the structural integration of a radar antenna, in particular a horn antenna, behind the surface of a Brand emblems appear to be constructively feasible and advantageous overall.

Erfindungsgemäß besitzt die als Hornantenne ausgeführte Radar-Antenne eine Füllung aus dielektrischem Material. Ihre Abmessungen, insbesondere ihre Abmessungen in Abstrahlrichtung, können dadurch geringer gehalten werden. Es wird somit insgesamt weniger Bauraum hinter dem Marken-Emblem benötigt.According to the invention, the radar antenna designed as a horn antenna has a filling made of dielectric material. Their dimensions, in particular their dimensions in the direction of radiation, can thereby be kept smaller. Overall, less space is required behind the brand emblem.

Vorzugsweise weist die Hornantenne eine Füllung auf, die eine Dielektrizitätszahl besitzt, die im Wesentlichen derjenigen des Kunststoffs des Marken-Emblems entspricht. Somit werden Reflexionen am Übergang bzw. an der Grenzfläche zwischen Füllung und Marken-Emblem verringert bzw. vermieden.The horn antenna preferably has a filling which has a dielectric constant which essentially corresponds to that of the plastic of the brand emblem. This reduces or prevents reflections at the transition or at the interface between the fill and the brand emblem.

Vorzugsweise grenzt die Füllung der Antenne im Wesentlichen spaltfrei unmittelbar an das Marken-Emblem an. Reflexionen an der Grenzfläche zwischen Füllung und Marken-Emblem und Füllung werden so nahezu vollständig vermieden werden und der Bauraum wird optimal ausgenutzt.The filling of the antenna preferably adjoins the brand emblem essentially without any gaps. Reflections at the interface between the filling and the brand emblem and the filling will be almost completely avoided and the installation space will be optimally used.

In dem bereits angesprochenen Fall, dass die Antenne zumindest teilweise vom Kunststoff des Marken-Emblems umschlossen wird, kann ein Teil des Kunststoffes des Marken-Emblems zumindest einen Teil der Füllung des Marken-Emblems darstellen.In the case already mentioned that the antenna is at least partially surrounded by the plastic of the brand emblem, part of the plastic of the brand emblem can represent at least part of the filling of the brand emblem.

Durch das Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen Marken-Emblem und Füllung, z.B. Umspritzen, Anspritzen, Ankleben oder Einrasten, kann eine bauliche Einheit geschaffen werden, die Marken-Emblem und Radar-Antenne umfasst. Planung, Logistik und Montage werden dadurch vereinfacht. Dies gilt auch dann, wenn die Radar-Antenne auf andere Weise zusammen mit dem Marken-Emblem in eine bauliche Einheit integriert ist.By establishing a mechanical connection between the brand emblem and the filling, e.g. Injection molding, molding, gluing or snapping, a structural unit can be created, which includes the brand emblem and radar antenna. This simplifies planning, logistics and assembly. This also applies if the radar antenna is integrated into a structural unit in another way together with the brand emblem.

Vorzugsweise ist zumindest eine Anschlussleitung der Radar-Antenne aus einer solchen baulichen Einheit herausgeführt und/oder mit einem Steckverbinder an der Außenseite der baulichen Einheit verbunden. Die bauliche Einheit kann so bei der Montage leicht angeschlossen werden. Insbesondere kann die Antenne auf diese Weise gespeist werden und mit der Vorrichtung zur Vorhersage des Heckaufpralls verbunden werden.At least one connecting line of the radar antenna is preferably led out of such a structural unit and / or connected to a plug connector on the outside of the structural unit. The structural unit can thus be easily connected during assembly. In particular, the antenna can be fed in this way and connected to the device for predicting the rear impact.

Besonders vorteilhaft ist die Erfindung auch deshalb, weil die erfindungsgemäße Art der Unterbringung der Radar-Antenne ohne Weiteres bzw. mit geringen Produktmodifikationen an verschiedenen Fahrzeug-Modellen eines Fahrzeugherstellers umsetzbar ist. Insbesondere eine leicht montierbare bauliche Einheit aus Marken-Emblem und Radar-Antenne kann somit leicht als Gleichteil in verschiedenen Fahrzeug-Modellen verbaut werden.The invention is also particularly advantageous because the type of accommodation of the radar antenna according to the invention can be implemented easily or with minor product modifications on various vehicle models of a vehicle manufacturer. In particular, an easily assembled structural unit consisting of the brand emblem and the radar antenna can thus be easily installed as the same part in different vehicle models.

Ist die Antenne nicht als Radar-Antenne, sondern als Kommunikationsantenne ausgebildet, so ist in der beschriebenen Konfiguration auch eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation mit einem oder mehreren nachfolgenden Fahrzeugen möglich.If the antenna is not designed as a radar antenna, but rather as a communication antenna, vehicle-to-vehicle communication with one or more subsequent vehicles is also possible in the configuration described.

Die Erfindung betrifft also auch eine Antennenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Kommunikationsantenne derart hinter einer im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Oberfläche eines zumindest teilweise aus Kunststoff gefertigten Marken-Emblems am Heck des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, dass die Abstrahlrichtung der Kommunikationsantenne im Wesentlichen senkrecht durch die Oberfläche des Marken-Emblems zum Rückraum hinter dem Kraftfahrzeug weist und dass empfangene Signale der Kommunikationsantenne an eine Vorrichtung zur Kommunikation des Fahrzeugs mit einem anderen Fahrzeug übermittelt werden. Alle oben bzw. nachfolgend beschriebenen bevorzugten konstruktiven Ausführungsformen der Erfindung lassen sich auch auf diese Variante der Erfindung anwenden.The invention therefore also relates to an antenna device for a motor vehicle, which is characterized in that a communication antenna is arranged behind an essentially vertically oriented surface of a brand emblem at least partially made of plastic at the rear of the motor vehicle in such a way that the direction of radiation of the communication antenna essentially points perpendicularly through the surface of the brand emblem to the rear area behind the motor vehicle and that received signals from the communication antenna are transmitted to a device for communicating the vehicle with another vehicle. All of the preferred constructive embodiments of the invention described above or below can also be applied to this variant of the invention.

Im Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung. Im Einzelnen zeigt

  • 1 eine Querschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer baulichen Einheit, die ein Marken-Emblem und ein Hornantenne umfasst.
A preferred embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying drawing. This results in further details, preferred embodiments and developments of the invention. In detail shows
  • 1 a cross-sectional view of a preferred embodiment of a structural unit comprising a brand emblem and a horn antenna.

Wie bereits eingangs erläutert sind der Entwicklung von Antennen für Kraftfahrzeuge sowohl durch den zur Verfügung stehenden Bauraum als auch durch das angestrebte Design des Kraftfahrzeugs enge Rahmenbedingungen gesetzt. Aus der Fahrzeug-Silhouette herausragende Antennen sind insbesondere bei Oberklasse-Fahrzeugen unerwünscht. Eine Integration in die Scheiben des Kraftfahrzeugs ist häufig mit Sichtbehinderungen verbunden. Bestimmte Wellentypen sind zudem weder durch vom Kraftfahrzeug abstehende Antennen noch durch Scheibenantennen optimal empfangbar bzw. abstrahlbar.As already explained at the beginning, the development of antennas for motor vehicles is subject to narrow framework conditions both through the available installation space and through the desired design of the motor vehicle. Antennas protruding from the vehicle silhouette are particularly undesirable in luxury vehicles. Integration into the windows of the motor vehicle is often associated with visual impairments. In addition, certain types of waves cannot be optimally received or radiated either by antennas protruding from the motor vehicle or by disc antennas.

Diese Randbedingungen fordern kreative Lösungen insbesondere für die Integration von bestimmten Antennentypen.These boundary conditions require creative solutions, especially for the integration of certain types of antennas.

Ein geeigneter Ort für eine Antennenintegration für die Frequenzbänder ab etwa 800 MHz (GSM800) ist das an den Fahrzeugen vieler Hersteller zumindest einfach oder gar mehrfach vorhandene Marken-Emblem, sofern dieses im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigt ist.A suitable place for antenna integration for the frequency bands from approximately 800 MHz (GSM800) is the brand emblem that is at least single or even multiple on the vehicles of many manufacturers, provided that it is essentially made of plastic.

Die Oberfläche eines Marken-Emblems auf der Motorhaube des Kraftfahrzeugs ist geeignet als Abdeckung, insbesondere im Wesentlichen flache oder leicht zum Fahrzeugäußeren gewölbte Abdeckung, für eine Satellitenradio-Antenne (SDARS) und/oder für eine GPS-Antenne. Solche satellitenbasierten Anwendungen erfordern nämlich eine optimale Abstrahlung in Richtung des Himmels. Eine Antenne für solche Anwendungen ist somit vorteilhaft derart hinter einer im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Oberfläche eines zumindest teilweise aus Kunststoff gefertigten Marken-Emblems an bzw. nahe der Motorhaube eines Kraftfahrzeugs anzuordnen, dass die Abstrahlrichtung der Radar-Antenne im Wesentlichen senkrecht durch die Oberfläche des Marken-Emblems in senkrechter Raumrichtung zum Himmel weist. Eine im Wesentlichen horizontale Ausrichtung ist bei Marken-Emblemen, die an bzw. nahe der Motorhaube eines Kraftfahrzeugs angebracht sind, in der Regel ohnehin gegeben.The surface of a brand emblem on the hood of the motor vehicle is suitable as a cover, in particular a cover that is essentially flat or slightly curved toward the outside of the vehicle, for a satellite radio antenna (SDARS) and / or for a GPS antenna. Such satellite-based applications require optimal radiation towards the sky. An antenna for such applications is thus advantageously to be arranged behind an essentially horizontally oriented surface of a brand emblem at least partially made of plastic on or near the hood of a motor vehicle in such a way that the radiation direction of the radar antenna is essentially perpendicular through the surface of the brand -Emblems pointing perpendicular to the sky. An essentially horizontal alignment is generally given in any case for brand emblems which are attached to or near the bonnet of a motor vehicle.

Die oben genannte Nutzung der Oberfläche des Emblems als Abdeckung für die Antenne beinhaltet zumindest zwei Ausführungsfälle. Zum einen beinhaltet sie den Fall, dass die Antenne hinter dem Emblem angeordnet ist und das ganze Emblem eine Abdeckung für die Antenne darstellt. Zum anderen beinhaltet sie den Fall, dass die Antenne zumindest teilweise in das Emblem hineinragt und/oder von diesem umschlossen ist, jedoch nicht über die Oberfläche des Emblems hinausragt.The above-mentioned use of the surface of the emblem as a cover for the antenna includes at least two implementation cases. On the one hand, it includes the case that the antenna is arranged behind the emblem and the entire emblem is a cover for the antenna. On the other hand, it includes the case that the antenna at least partially protrudes into and / or is enclosed by the emblem, but does not protrude beyond the surface of the emblem.

Die Oberfläche eines Marken-Emblems am Fahrzeugheck kann insbesondere die Abdeckung nach hinten für eine MIMO-Antenne oder ein Switched-beam-System darstellen. Die in der Regel im Wesentlichen vertikale Ausrichtung eines Marken-Emblems am Fahrzeugheck begünstigt die für typische Anwendungen von solchen Antennen, nämlich terrestrische Anwendungen, erforderliche Abstrahlung im Wesentlichen parallel zur Erdoberfläche.The surface of a brand emblem on the rear of the vehicle can in particular represent the rear cover for a MIMO antenna or a switched-beam system. The generally vertical alignment of a brand emblem on the rear of the vehicle favors the radiation required for typical applications of such antennas, namely terrestrial applications, essentially parallel to the surface of the earth.

Für die bauliche Integration hinter der Oberfläche eines Marken-Emblems, die als ebene oder zum Fahrzeugäußeren gewölbten Abdeckung dient, sind für satellitenbasierte Anwendungen Patch-Antennen aufgrund ihrer geometrischen Grundform besonders geeignet. Insbesondere mit zirkular polarisierten Patch-Antennen lassen sich in satellitenbasierten Anwendungen gute Resultate erzielen. Neben Patch-Antennen sind aber auch andere für satellitenbasierte Anwendungen einsetzbare Antennentypen, nämlich verkürzte Monopole, verkürzte (Kreuz-) Dipole, Cavity-Antennen oder Loop-Antennen, für die Antennenintegration hinter einer solchen ebenen oder leicht nach außen gewölbten Abdeckung geeignet.Patch antennas are particularly suitable for satellite-based applications due to their basic geometric shape for structural integration behind the surface of a brand emblem, which serves as a flat cover or one that is curved to the outside of the vehicle. With circularly polarized patch antennas in particular, good results can be achieved in satellite-based applications. In addition to patch antennas, other antenna types that can be used for satellite-based applications, namely shortened monopoles, shortened (cross) dipoles, cavity antennas or loop antennas, are also suitable for antenna integration behind such a flat or slightly curved cover.

Für terrestrische Dienste sind, angeordnet hinter der Oberfläche eines Marken-Emblems am Heck eines Kraftfahrzeugs, ebenfalls Cavity-Antennen geeignet. Zudem lassen sich auch Inverted-F Antennen und kurze Horn-Antennen vorteilhaft hinter der Oberfläche eines Marken-Emblems am Heck eines Kraftfahrzeugs anbringen.Cavity antennas are also suitable for terrestrial services, arranged behind the surface of a brand emblem at the rear of a motor vehicle. In addition, inverted-F antennas and short horn antennas can also be advantageously placed behind the surface of a brand emblem on the rear of a motor vehicle.

Besonders Hornantennen eignen sich auch zum Betrieb als sehr breitbandige Antennen (pulseradiating horn). Die Antenne wird hierbei am strahlenden Ende mit der Oberfläche des Marken-Emblems abgedeckt. In dieser Konfiguration kann die Oberfläche eines Marken-Emblems am Heck eines Kraftfahrzeugs als Abdeckung für die Antenne eines UltraWideBand(UWB)-Radars zur Vorhersage eines Heckaufpralls dienen.Horn antennas in particular are also suitable for operation as very broadband antennas (pulseradiating horn). The antenna is covered at the radiating end with the surface of the brand emblem. In this configuration, the surface of a brand emblem on the rear of a motor vehicle can serve as a cover for the antenna of an UltraWideBand (UWB) radar for predicting a rear impact.

Eine Seitenschnitt einer bevorzugten Ausführungsform einer baulichen Einheit, die ein Marken-Emblem und ein Hornantenne umfasst, ist in 1 dargestellt.A side section of a preferred embodiment of a structural unit comprising a brand emblem and a horn antenna is shown in FIG 1 shown.

1 zeigt ein so genanntes gefülltes TEM-Horn (transverse electromagnetic horn). Dieses ist als Breitbandantenne z.B. für GSM-Anwendungen und UMTS-Anwendungen nutzbar. Die Hornantenne 1, die eine Füllung 10, seitliche Metallflächen 11a und 11b und eine Speisung 12 umfasst, ist dabei weitgehend hinter dem Emblem 2 angebracht, ragt jedoch teilweise in eine Ausnehmung 20 des Emblems hinein. 1 shows a so-called filled TEM horn (transverse electromagnetic horn). This can be used as a broadband antenna, for example for GSM applications and UMTS applications. The horn antenna 1 that a filling 10 , side metal surfaces 11a and 11b and a feed 12th is largely behind the emblem 2nd attached, but partially protrudes into a recess 20 of the emblem.

Die Füllung 10 ist aus einem Material ausgeführt, das eine ähnliche Dielektrizitätszahl besitzt wie das Material des Emblems 2. Somit entstehen sehr geringe Reflexionen an der Grenzfläche 3 zwischen Füllung 10 und Emblem 2. Die Füllung 10 des Horns verkleinert außerdem die mechanischen Abmessungen des Horns, die erforderlich sind, um auch Frequenzen im Band ab etwa 800MHz abstrahlen zu können. Im ungefüllten Fall wäre bei einer Vakuumwellenlänge von 375mm (=800MHz) ein typisches Marken-Emblem deutlich zu klein, um eine erfindungsgemäße Antennenvorrichtung zu ermöglichen. Im vorliegenden bevorzugten Fall besitzt die Hornantenne etwa die Aperturabmessungen 70x70 Millimeter. Eine Horn-Antenne für 800MHz wäre dabei mit einer Füllung mit einer Dielektrizitätszahl von 8 realisierbar.The filling 10 is made of a material that has a dielectric constant similar to that of the emblem 2nd . This results in very little reflections at the interface 3rd between filling 10 and emblem 2nd . The filling 10 The horn also reduces the mechanical dimensions of the horn, which are required to be able to emit frequencies in the band from around 800MHz. In the unfilled case, a typical brand emblem would be significantly too small at a vacuum wavelength of 375 mm (= 800 MHz) to enable an antenna device according to the invention. In the present preferred case, the horn antenna has approximately the aperture dimensions of 70x70 millimeters. A horn antenna for 800 MHz could be realized with a filling with a dielectric constant of 8.

Die bauliche Einheit, welche im Wesentlichen gebildet wird durch die Antenne 1, das Emblem 2 und ein Gehäuse 6, aus dem ein Anschluss 4 der Antenne herausgeführt ist, ist eingesetzt in eine im Wesentlichen kreisrunde Öffnung im Kofferraumdeckel 5 des Kraftfahrzeugs. Die Öffnung besitzt einen Durchmesser von ca. 7,5 cm. Das Emblem 2 mit einem Durchmesser von ca. 9 cm verschließt diese Öffnung. In der so entstehenden Unterbrechung der metallischen Außenhaut 5 des Fahrzeugs mit einem Durchmesser von 7,5 cm befindet sich ausschließlich dielektrisches Kunststoffmaterial des Marken-Emblems 2. Die Linien 13 und 14 deuten eine gedachte Verlängerung des Horns bis in die Ebene der metallischen Außenhaut 5 an. Der Querschnitt dieser gedachten Verlängerung liegt innerhalb der Öffnung in der Außenhaut 5. Die Antennenanordnung gewährleistet somit einen unverfälschte Abstrahlcharakteristik der Hornantenne.The structural unit, which is essentially formed by the antenna 1 , the emblem 2nd and a housing 6 from which a connection 4th the antenna is led out, is inserted into an essentially circular opening in the trunk lid 5 of the motor vehicle. The opening has a diameter of approximately 7.5 cm. The emblem 2nd this opening closes with a diameter of approx. 9 cm. In the resulting interruption of the metallic outer skin 5 The vehicle with a diameter of 7.5 cm contains only dielectric plastic material of the brand emblem 2nd . The lines 13 and 14 indicate an imaginary extension of the horn to the level of the metallic outer skin 5 on. The cross section of this imaginary extension lies within the opening in the outer skin 5 . The antenna arrangement thus ensures an unadulterated radiation characteristic of the horn antenna.

Die unverfälschte Abstrahlcharakteristik ist von besonderer Bedeutung für die fehlerfreie Funktion einer mit den Antennensignalen versorgten (nicht eigens grafisch dargestellten) Vorrichtung zur Vorhersage eines Heckaufpralls.The unadulterated radiation characteristic is of particular importance for the correct functioning of a device for predicting a rear-end collision that is supplied with the antenna signals (not specifically shown graphically).

Statt eines Horns mit lediglich zwei Wänden 11a und 11b kann die Hornantenne bei anderen Ausführungsformen der Erfindung selbstverständlich auch ein Horn mit vier Wänden besitzen.Instead of a horn with only two walls 11a and 11b In other embodiments of the invention, the horn antenna can of course also have a horn with four walls.

Claims (6)

Antennenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei welcher eine Radar-Antenne derart hinter einer im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Oberfläche eines zumindest teilweise aus Kunststoff gefertigten Marken-Emblems am Heck des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, dass die Abstrahlrichtung der Radar-Antenne im Wesentlichen senkrecht durch die Oberfläche des Marken-Emblems zum Rückraum hinter dem Kraftfahrzeug weist und Signale der Radar-Antenne an eine Vorrichtung zur Überwachung der rückwärtigen Fahrzeugumgebung übermittelt werden, wobei die Radar-Antenne als Hornantenne ausgebildet ist und eine Füllung aus dielektrischem Material aufweist.Antenna device for a motor vehicle, in which a radar antenna is arranged behind an essentially vertically oriented surface of a brand emblem, which is at least partially made of plastic, at the rear of the motor vehicle such that the direction of radiation of the radar antenna is essentially perpendicular through the surface of the brand -Emblems pointing to the rear area behind the motor vehicle and signals from the radar antenna are transmitted to a device for monitoring the rear vehicle environment, the radar antenna being designed as a horn antenna and having a filling made of dielectric material. Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radar-Antenne als UltraWideBand-Radar-Antenne betrieben wird.Antenna device after Claim 1 , characterized in that the radar antenna is operated as an UltraWideBand radar antenna. Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hornantenne eine Füllung aufweist, die eine Dielektrizitätszahl besitzt, die im Wesentlichen derjenigen des Kunststoffs des Marken-Emblems entspricht.Antenna device after Claim 1 , characterized in that the horn antenna has a filling which has a dielectric constant which essentially corresponds to that of the plastic of the brand emblem. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Radar-Antenne zusammen mit dem Marken-Emblem in eine bauliche Einheit integriert ist. Antenna device according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the radar antenna is integrated together with the brand emblem in a structural unit. Antennenvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Anschlussleitung der Radar-Antenne aus der baulichen Einheit herausgeführt ist und/oder mit einem Steckverbinder an der Außenseite der baulichen Einheit verbunden ist.Antenna device after Claim 4 , characterized in that at least one connecting line of the radar antenna is led out of the structural unit and / or is connected to a connector on the outside of the structural unit. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Signale der Radar-Antenne an eine Vorrichtung zur Vorhersage eines Heckaufpralls übermittelt werden.Antenna device according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that signals of the radar antenna are transmitted to a device for predicting a rear impact.
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