Neues Antennenkonzept für Autos entwickelt

Die Telekommunikation wird für Fahrzeuge immer wichtiger. An der TU Wien wurde nun ein neues Antennenkonzept für Autos entwickelt.

Das Fahren ohne Kommunikationstechnologie ist heute fast undenkbar geworden. Es erscheint uns ganz normal, dass Navigationssysteme ihre Karten regelmäßig aktualisieren und uns mit Satellitendaten den Weg weisen, oder dass wir während der Fahrt telefonieren können. Der Datenaustausch wird im Straßenverkehr in Zukunft eine noch größere Rolle spielen, nicht zuletzt zur Verbesserung der Verkehrssicherheit.

Dies bedeutet jedoch, dass neue Möglichkeiten für die Unterbringung von Antennen im Auto gefunden werden müssen. An der TU Wien wurde eine spezielle Antennenbox entwickelt, die in den vorderen Bereich des Autodaches integriert werden kann. Detaillierte Messungen zeigen, dass die Richtwirkung von Funksignalen um Autos herum sehr gut ist, und mit den neuen Antennenvarianten sind Autos für die drahtlosen Anforderungen von morgen bestens gerüstet.

Die „Haifischflosse“ wird zu klein.

„Antennen im Auto werden meist in der so genannten Haifischflosse installiert“, sagt Gerald Artner (Telekommunikation, TU Wien). „Dies ist ein kompakter Aufsatz, der auf der Rückseite des Autodaches montiert wird.“ Es ist jedoch nicht möglich, beliebig viele Antennen in dieser Art von Haifischflossenaufsatz unterzubringen; erstens gibt es nicht genügend Platz, und zweitens können sich die Antennen gegenseitig stören, wenn sie zu eng gepackt sind.

Dies ist problematisch, da erwartet wird, dass die Telekommunikationskapazitäten von Autos in den kommenden Jahren deutlich ausgebaut werden: „In Zukunft werden Autos auf den Straßen zusammenarbeiten“, sagt Gerald Artner. „Ein Auto würde andere vor Gefahren warnen, zum Beispiel vor einem rutschigen Fleck nach der nächsten Kurve.“ Es wird auch eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen und fester Infrastruktur erwartet, und es wird sogar darüber nachgedacht, wie die Kommunikation zwischen Smartphones und Fahrzeugen zur Verbesserung der Verkehrssicherheit genutzt werden könnte. Mit einem Mobilfunksignal könnte das Auto einen Fußgänger erkennen, bevor er überhaupt in Sichtweite ist.

Geräumige Antennenbox

An der TU Wien wurde daher beschlossen, ein neues Verfahren zum Einbau von Antennen in Autos zu entwickeln, das die anstehenden technischen Herausforderungen bewältigt. Gerald Artner konstruierte eine Antennenbox aus kohlefaserverstärktem Polymermaterial, die im vorderen Teil des Daches, nahe der Windschutzscheibe, installiert werden konnte.

„Die Schlüsselfrage war, ob Antennen tatsächlich im Autodach installiert werden können und ob realistische Messergebnisse am gesamten Fahrzeug noch mit den Labormesswerten vergleichbar sind“, sagt Gerald Artner. In Zusammenarbeit mit dem Thüringer Innovationszentrum Mobilität an der TU Ilmenau in Thüringen wurde erstmals ein solcher Antennenhohlraum in ein Autodach eingebaut. Im europaweit einzigen Forschungslabor seiner Art, dem Virtual Road Simulation and Test Area (VISTA), wurde dann das gesamte Fahrzeug vermessen, um die daraus resultierenden Abstrahlungsmuster zu identifizieren.

„Wir haben sorgfältig analysiert, in welche Richtung die Antennen in unserem Antennenhohlraum senden, und wie intensiv sie sind. Wie gezeigt, bietet unser Antennenhohlraum nicht nur mehr Platz für eine größere Anzahl von Antennen, sondern die Richtungsabhängigkeit ist auch besser als eine „Haifischflosse“ auf der Rückseite“, sagt Artner. „Die Antennen in der „Haifischflosse“ bieten oft keine hohe Sendeleistung direkt nach vorne, da sie durch die Krümmung des Autodaches abgeschirmt sind. Unsere Antennenbox liefert hervorragende Ergebnisse in diese Richtung.“

Es wäre auch möglich, mehrere Antennenkonzepte in zukünftigen Autos zu kombinieren. Dadurch können Störungen noch besser kompensiert werden. Die Ergebnisse der TU Wien wurden nun in der Fachzeitschrift IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters veröffentlicht.

Mehr Informationen:
Gerald Artner et al. Konforme Automotive Dachantenne mit erhöhter Abdeckung für empfindliche Verkehrsteilnehmer, IEEE-Antennen und drahtlose Ausbreitungsbuchstaben (2018). DOI: 10.1109/GESETZ.2018.287662828

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