Die funkbasierte Fahrzeugvernetzung gewinnt zunehmend an Bedeutung – insbesondere bei GNSS -Navigation (Global Navigation Satellite System),  Internetübertragung und Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation ergeben sich stetig wachsende Anforderungen mit immer komplexeren technischen Vorgaben.
 
Um diese zu erfüllen, sind ein möglichst flexibles Produktionsverfahren sowie ein volumeneffizientes Design von Vorteil. BMW und die Leibniz-Universität Hannover haben im Bereich 3D-LTE-Antennenentwicklung ein gemeinsames Forschungsprojekt durchgeführt – die Ergebnisse beschreibt ein Artikel, der in der Dezember-Ausgabe  2014 der ATZ (Automobiltechnische Zeitschrift) erschienen ist.

Ziel des Projektes war ein mithilfe der LDS-Technologie umgesetztes LTE-Antennensystem aus zwei Einzelstrahlern, das das vorgegebene Antennenmodulvolumen einer Kfz-Dachantenne effizient ausnutzt – unter der Berücksichtigung der relevanten Aspekte wie Nutzfrequenzband, Eingangsreflexionsfaktor, Richtcharakteristik, Entkopplung und Positionierung. Die Antennenstruktur wurde hierzu auf der dreidimensionalen Oberfläche in unterschiedlichen Positionen bzw. Geometrien auf der typischen Dachfinne abgebildet.

In umfangreichen Messereihen wurden die Antennenparameter beobachtet und optimiert. Die Entkopplung zwischen den Einzelstrahlern lag im Frequenzbereich 800 MHz bei 9,5 dB – auch im Breitbandbereich ab 1700 MHz. Die Rückflussdämpfung ergab über 10 dB, die Richtdiagramme zeigten ein rundstrahlendes Verhalten für 800 MHz/1800 MHz. Bei der Umsetzung der Antennenanordnung entschieden sich die Projektpartner für eine Spritzgussform, die für das LDS-fähige Material Vectra E840 i LDS (Ticona) ausgelegt ist. Die Metallisierung erfolgte mittels Laser-Direktstrukturierung.

Die Entwurfsstrategie erwies sich als effizient und ergab eine gute Übereinstimmung zwischen Simulation und Messungen am Prototypen. Insgesamt zeigt das Projekt, dass volumeneffiziente Designs geeignet sind, Antennenanordnungen vorteilhaft in vorgegebene Bauvolumina zu integrieren. Dank MID-Technologie können strahlende Elemente und sogar ganze Schaltungskomponenten auf beliebig geformte Kunststoffoberflächen angebracht werden. Auch ist die Simulation der Antennenanordnung ein geeigneter Weg in der Entwicklung zukunftsorientierter Fahrzeugantennen.

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