SE514956C2 - Antennenhet för mottagande av elektromagnetiska signaler i ett fordon - Google Patents

Description

25 30 35 514 956» 2 problem är härvid att signalkvaliteten sjunker när av- ståndet är alltför långt. För att avhjälpa detta problem anordnas antennförstärkare längs koaxialkabelns sträck- ning, men detta är omståndligt och fördyrande, och av- hjälper inte problemet till 100 procent.

För att undvika långa kablar mellan antenn och tuner förekommer tuners som är anordnade i direkt anslutning till antennen. Fortfarande kvarstår emellertid problemet med antenner som är placerade på många olika ställen i fordonet.

Ett ytterligare problem är att signalbehoven stän- digt skiftar, både beroende pä i vilken del av världen som fordonet framförs, och på vilka behov den enskilde föraren/passageraren har. Med känd teknik är det relativt omständligt att installera en extra antenn för exempelvis GPS-navigering i ett befintligt fordon, eftersom ingrepp erfordras både för att montera antennen och för att med en kabel ansluta den till tunern som eventuellt sitter i andra änden av fordonet.

För antenner som monteras i fordonets fönsterrutor, kan behov av en ytterligare antenn medföra ett byte av fönsterruta.

Uppfinningens syften Ett första syfte med föreliggande uppfinning är att lösa ovanstående problem, och möjliggöra en samlad pla- cering av flera antenner och tuners.

Ett andra syfte med uppfinningen är att eliminera behovet av långa koaxialkablar för att förbinda antenner och tuners, och därmed eliminera behovet av antennför- stärkare.

Ett tredje syfte med uppfinningen är att åstadkomma en kostnadseffektiv antennmontering när ett stort antal antenner erfordras. 10 15 20 25 30 35 51-14 956- 3 Sammanfattning av uppfinningen Dessa syften uppnàs enligt föreliggande uppfinning genom en antennenhet av inledningsvis angivet slag, som kännetecknas av att utsignalerna från samtliga tunerenhe- ter är anslutna till ett gemensamt samordningsorgan, att nämnda antenner, tunerenheter och samordningsorgan är an- ordnade på ett gemensamt stödelement för bildande av en sammanhängande enhet, varvid en utsignal från samord- ningsorganet via ett kommunikationsinterface är anslut- ningsbar till en fordonsintern kommunikationsbana.

Flera antenner kan alltså anordnas pà ett gemensamt stödelement, vilket sedan monteras i fordonet. Genom att mottagarna (tuners) anordnas i anslutning till antennerna pà samma stödelement, elimineras behovet av långa led- ningar mellan antenn och tuner. Samtidigt förenklas mon- teringen av antenner och tuners ytterligare. Genom att utsignalerna från flera tuners multiplexeras av ett sam- ordningsorgan, kan en multiplexerad signal göras till- gänglig på fordonets interna kommunikationsbana. När an- tennenheten monterats i ett fordon erfordras alltså en- dast en anslutning till kommunikationsbanan för att ett flertal mottagna signaler skall finas tillgängliga runt om i fordonet.

Kommunikationsbanan utgörs lämpligen på känt vis av en databuss, vilken exempelvis kan innefatta en optisk kabel.

En antenn kan vara ansluten till flera tuners, lik- som en tuner kan vara ansluten till flera antenner. Vil- ken sammankoppling som är lämpligast bestäms av egenska- perna hos antennerna och de signaler de är avsedda att motta.

Enligt en föredragen utföringsform är antenner och tunerenheter löstagbart anordnade vid stödelementet. Pà detta sätt underlätta montering och byte av antenner och tunerenheter, och samtidigt underlätta anpassning av an- tennmodulen till olika marknader. 10 15 20 25 30 35 514 956 4 Varje antenn och varje tuner som är anordnad på kretskortet kan alltså avlägsnas eller bytas med ett en- kelt handgrepp. Ett fordon som vid leverans inte utrus- tats med en antenn för att motta en signal av ett visst slag kan genom ett enkelt ingrepp förses med denna antenn och motsvarande tuner. Signalen görs därmed tillgänglig på bilens interna databuss, och kan plockas ut vid lämp- ligt ställe, exempelvis där utrustning för den aktuella signalen monterats.

Speciellt är denna modulariserade antennenhet lämp- lig när varje antenn är relativ dyr, vilket exempelvis är fallet med GPS-antenner och satellitradioantenner.

Eftersom flera antennkategorier, exempelvis radio och TV-antenner) erfordrar relativt stor utbredning i ät- minstone två dimensioner, är antenner av detta slag lämp- ligen fast anordnade vid stödelementet.

Enligt en föredragen utföringsform innefattar stöd- elementet en plan skiva av ett icke-ledande material, ex- empelvis plast, för att sà lite som möjligt störa mottag- ningsförhàllandena. Skivan kan vara monterbar i karossens plan på fordonets ovansida. Denna placering av antennen- heten är fördelaktig genom dess stora avstånd till både vägbanan och motorn, vilka båda ger upphov till störning- ar av mottagningen. Genom denna utföringsform av uppfin- ningen åstadkommes ett fullgott eller bättre alternativ till att anordna antenner i fordonets fönsterrutor.

Om fordonets kaross är av ett ledande material är antennenheten lämpligen monterbar i en urtagning i karos- sen. På detta vis undviks att kapacitans uppstår mellan antenner och den ledande karossen.

Kort beskrivning av ritningarna Föreliggande uppfinning kommer i det följande att beskrivas närmare under hänvisning till bifogade ritning- ar, vilka i exemplifierande syfte visar föredragna utfö- ringsformer av uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 em 9Is e 5 Fig 1 visar en antennenhet enligt uppfinningen mon- terad i en bil av kombimodell.

Fig 2 visar en sprängskiss av antennenheten i fig l.

Fig 3 visar ett schematiskt kopplingsschema av an- tennenheten i fig 2.

Fig 4 visar ett tvärsnitt av en del av bilen i fig Beskrivning av en föredragen utföringsform I fig 1 visas hur en föredragen utföringsform av en antennenhet 1 enligt uppfinningen är monterad längs bak i taket av en kombibil 2. formats i karossen 4 och antennenheten 1 monterats däri.

I detta fall har en urtagning 3 Antennenheten l är infäst i urtagningen 3 genom att ett adhesiv 5 (se fig 4), exempelvis polyuretanklister, appliceras längs fogarna.

Speciellt om karossen 4 är av ledande material såsom plåt, är det en förutsättning att en urtagning 3 formas i karossen, för att inte kapacitans skall skapas mellan ka- rossen och i antennenheten förekommande antenner. Om ka- rossen 4 istället är av något icke-ledande material såsom plast eller fibermaterial, är det inte nödvändigt med en urtagning. Antennenheten kan då monteras underifrån, di- rekt på karossens 3 insida.

I det visade exemplet är urtagningen 3 av väsentli- gen samma bredd som hela bilen, och ungefär en tredjedel sà lång. Framför och bakom urtagningen är karossen för- sedd med förstärkningar 6 (se fig 4), för att inte bilens stabilitetsegenskaper skall försämras.

Med hänvisning till fig 2 innefattar antennenheten l ett stödelement 10, företrädesvis i form av en skiva av ett lämpligt icke-ledande material, exempelvis plast, av samma storlek och form som urtagningen 3.

I ett område ll av stödelementet 10 undersida är ett flertal antenner 12 anordnade, företrädesvis fast an- bringade, exempelvis medelst adhesiv eller genom att vara ingjutna i stödelementet 10. Antennerna 12 som anordnas i 10 15 20 25 30 35 5 14 9:56 6 detta område 11 har alltså en väsentligen tvådimensionell utsträckning i stödelementets plan, och de utgörs i fösta hand av monopol- och dipolantenner, vilka kan ha godtyck- lig krökning i det av stödelementet 10 definierade pla- net. Exempel pà lämpliga antenner är trådantenner och fo- lieantenner.

Antennerna 12 fungerar på känt vis för att fånga upp elektromagnetiska vågor, företrädesvis i frekvensområden från i storleksordningen 100 kHz upp till storleksord- Enligt en utföringsform av uppfinningen är (FM och AM), (Digital Audio Broadcast) ningen 1 GHz. antenner för radiosignaler TV-signaler, marksänd DAB navigations- och informationssystem (TMC), Vehicle Information Control System RTI) samt signaler för (exempelvis Traffic Message Channel (VICS) och Road and Traffic Information, på detta sätt anordnade vid stödelementet.

Ett kopplingselement med därpå utformade ledningsba- nor 15, vilket företrädesvis är väsentligen mindre än är anbringat vid överdelen vid sidan av anten- I det visade exemplet utgörs kopplingselementet av ett krets- överdelen, nerna, och med ledningar 13 anslutet till dessa. kort 14, vilket täcker stödelementets hela bredd, men en- dast cza en fjärdedel av dess längd.

På kretskortet 14 är inrättat organ 16 för att lös- tagbart anordna ett flertal, i det visade exemplet fyra stycken, ytterligare antenner 17 vid kretskortet 14. Var- för att fast an- bringa antennen 17 vid kretskortet 14, dels kontaktdon, för att ansluta antennen 17 till de på kretskortet 14 ut- je organ 16 innefattar dels fästdon, formade ledningsbanorna 15. Varje antenn 17 är företrä- desvis ingjuten i ett skyddande hölje, som bidrar till att ge antennen ett lätthanterligt format, exempelvis ett rätblock.

Antennerna 17 kan exempelvis vara helix-antenner el- ler patch-antenner, och är företrädesvis avsedda att mot- ta eller sända signaler i GHz-området, dvs elektromagne- tiska vàgor i frekvensomràden i storleksordningen 1 GHz 10 15 20 25 30 35 5¿¥4' gfšé 7 och uppåt. Exempel på sådana signaler är GSM, GPS, satel- lit-DAB och satellit-telefon.

På kretskortet 14 är vidare inrättat organ 19 för att löstagbart anordna ett flertal tunerenheter 20 vid kretskortet 14. Liksom organen 16 för att anordna anten- nerna, innefattar dessa organ 19 dels fästdon, för att fast anbringa tunerenheten 20 vid kretskortet 14, dels kontaktdon, kretskortet 14 utformade ledningsbanorna 15. för att ansluta tunerenheten 20 till de på Pà kretskortet är dessutom anbringad ett samord- ningsorgan, exempelvis en multiplexer 22, anordnad att multiplexera flera insignaler till en utsignal, samt ett kommunikationsinterface 23, vilket fungerar som ett gränssnitt mot en fordonsintern kommunikationsbana, före- trädesvis i form av en databuss som löper runt fordonet i en slinga 25, vilken kan utgöras av exempelvis en ledande metallkabel eller en optisk kabel.

De i antennenheten ingàende delarna är elektriskt sammankopplade pà det sätt som visas i fig 3. Anslutning- arna realiseras dels av ledningsbanorna 15 pà kretskortet 14, dels av ledningarna 13 mellan antennerna 12 och kretskortet 14.

Varje tunerenhet (20) är ansluten till åtminstone en av antennerna 12, 17. Speciellt beträffande radiotunern kan det vara lämpligt att ansluta den till två av anten- nerna 12, för att åstadkomma förbättrad mottagning.

Kontaktdonen som ansluter varje tunerenhet 20 till kretskortet 14 kan innefatta anslutning av insignalerna driftspänning 30, jord 31, antennsignal 32 samt utsigna- len 33 från tunerenheten 20. Varje tunerenhet 20 innefat- tar förutom en tuner, också i förekommande fall en A/D- omvandlare (ej visad). Antingen arbetar tunern i sig di- gitalt (exempelvis GSM-tuner) eller också A/D-omvandlas utsignalen från en analog tuner (exempelvis radio-tuner), sä att utsignalen 33 från varje tunerenhet 20 är digital.

Naturligtvis skulle A/D-omvandlaren kunna vara fast mon- terad pà kretskortet och endast tunern vara löstagbar. 10 15 20 25 30 35 :v14 9-56 8 Detta ställer dock krav på att tunerns utsignal är ana- log, vilket kan innebära en begränsning.

Utsignalerna 33 är anslutna till multiplexern 22, där de multiplexeras till en gemensam signal 34. Denna signal mottas av kommunikationsinterfacet 23, som kommu- nicerar med databussen 25. Signalbehandlingen i hela an- tennenheten 1, från antenn 12, 17, via tunerenhet 20 och multiplexer 22, till kommunikationsinterfacet 23 med da- tabussen 25, kan realiseras med känd teknik av en fackman på området.

Enligt en utföringsform av antennenheten 1 enligt uppfinningen är åtminstone en antenn 17' som sänder och mottar GSM-signaler inte ansluten till en på kretskortet anordnad tuner. Den är istället via en ledning 35, exem- pelvis en koaxialkabel, ansluten till en telefon (ej vi- sad) vid förarplatsen. Anledningen till denna lösning är att mobiltelefonsystemet ingår i bilens säkerhetssystem, och därför inte bör vara beroende av databussen.

Kretskortet 14 är såsom framgår av fig 4 undertill täckt av en företrädesvis fällbar lucka 40, för att göra det enkelt åtkomligt från bilens lastutrymme 41. Natur- ligtvis kan spärrar (ej visade) av olika slag anordnas vid luckan för att undvika att obehörig person avsiktligt eller oavsiktligt ges tillgång till de på kretskortet 14 anordnade komponenterna 17, 20, 22, 23.

Det inses att ovanstående beskrivning av föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning endast skall ses som exempel och att flera variationer är möjliga inom ramen för den i bifogade patentkrav beskrivna uppfin- ningstanken.

Exempelvis kan antalet och typen av komponenter, ex- empelvis antenner och tuners, varieras. Antennenheten kan även innefatta sändare, vilka på samma sätt som mott- agarna anordnas vid kretskortet och åtminstone en antenn.

Fordonet kan vara av godtycklig modell och kategori, och inte nödvändigtvis en kombi-modell såsom visats i ovanstående beskrivning.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 s 1,4 9156 9 PATENTKRAV

1. Antennenhet (1) för mottagande av elektromagne- tiska signaler i ett fordon (2), innefattande två eller flera antenner (12, 17), samt två eller flera tunerenhe- ter (20), vilka vardera är anslutna till åtminstone en antenn (12, 17), kännetecknad av att utsignalerna (33) från nämnda tunerenheter är anslutna till ett gemensamt samordningsorgan (22), tunerenheter och samordningsor- (10) för att nämnda antenner, gan år anordnade på ett gemensamt stödelement bildande av en sammanhängande enhet, (22) är anslutningsbar varvid en utsignal (34) från samordningsorganet via ett kommunikationsinterface (23) till en fordonsintern kommunikationsbana (25).

2. Antennenhet enligt krav 1, varav åtminstone en av antennerna (17) är avsedd för mottagande av signaler i GHz-området.

3. Antennenhet enligt krav 1 eller 2, varav åtmin- stone en av antennerna (12) har väsentligen tvàdimensio- nell rumslig utbredning.

4. Antennenhet enligt något av föregående krav, (17) är anordnad att vara (10). varvid åtminstone en antenn löstagbart anbringad vid stödelementet

5. Antennenhet enligt något av föregående krav, (20) löstagbart anbringad vid stödelementet är anordnad att vara (10). varvid åtminstone en tunerenhet

6. Antennenhet enligt något av föregående krav, varvid åtminstone en antenn (12) är fast anbringad på stödelementets (10) yta. 10 15 20 514 956 lO

7. Antennenhet enligt något av föregående krav, (10) skiva av ett icke-ledande material, varvid stödelementet innefattar en väsentligen plan exempelvis plast, vilken är anordnad att vara monterbar i karossens (4) plan på fordonets (2) ovansida.

8. Antennenhet enligt något av föregående krav, vilken, då fordonets kaross (4) är av ett ledande materi- al, är monterbar i en urtagning (3) i fordonets kaross.

9. Antennenhet enligt något av föregående krav, varvid åtminstone en antenn (12, 17) (20). år ansluten till två eller flera tunerenheter

10. Antennenhet enligt något av föregående krav, varvid samordningsorganet innefattar en multiplexer (22).

11. ll. Antennenhet enligt något av föregående krav, varvid kommunikationsbanan (25) innefattar en databuss.

12. Antennenhet enligt något av föregående krav, varvid kommunikationsbanan (25) innefattar en optisk ka- bel.