DE102014000501A1

DE102014000501A1 - Antenna arrangement, has switching element provided with switching frequency for alternately connecting antennas to receiver or transmitter, where switching frequency is greater than maximum frequency of desired signal

Info

Publication number: DE102014000501A1
Application number: DE201410000501
Authority: DE
Inventors: Norbert Lotterer; Matthias Reinhardt; Hayattin Yilmaz; Ralf Ehrhard; Andreas Winkelmann; Christian Fuhr
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2014-08-14

Abstract

The arrangement (1) has a receiver (2) or a transmitter and multiple antennas (3, 4). A switching element (5) is arranged between the receiver or the transmitter and the antennas. The switching element is provided with switching frequency for alternately connecting the antennas to the receiver or the transmitter. The switching frequency is greater than maximum frequency of desired signal. An amplifier is arranged between the antenna and the switching element for preamplifying reception signal or transmitting signal. An independent claim is also included for a switching method for an antenna arrangement.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung, umfassend eine einem Empfänger oder einem Sender zugeordnete Mehrzahl von Antennen und ein zwischen den Antennen und dem Empfänger oder Sender angeordnetes Schaltelement zur abwechselnden Verbindung der Antennen mit dem Empfänger oder Sender mit einer Schaltfrequenz.The invention relates to an antenna arrangement comprising a plurality of antennas associated with a receiver or a transmitter and a switching element arranged between the antennas and the receiver or transmitter for alternately connecting the antennas to the receiver or transmitter at a switching frequency.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Schaltverfahren für eine Antennenanordnung mit einer einem Empfänger oder einem Sender zugeordneten Mehrzahl von Antennen, wobei mittels eines zwischen den Antennen und dem Empfänger oder Sender angeordneten Schaltelements abwechselnd eine Verbindung der Antennen mit dem Empfänger oder Sender mit einer Schaltfrequenz hergestellt wird.The invention further relates to a switching method for an antenna arrangement with a receiver or a transmitter associated with a plurality of antennas, wherein by means of a arranged between the antennas and the receiver or transmitter switching element alternately a connection of the antennas to the receiver or transmitter is made with a switching frequency.

Aus dem Stand der Technik sind allgemein Antennenanordnungen bekannt, welche als so genannte Antennendiversitäten ausgebildet sind. Dabei sind für einen Sender oder einen Empfänger der Antennenanordnung jeweils mehrere Antennen vorgesehen.From the prior art antenna arrangements are generally known, which are designed as so-called antenna diversity. In each case a plurality of antennas are provided for a transmitter or a receiver of the antenna arrangement.

Eine solche Antennenanordnung ist aus der DE 10 2011 122 583 A1 bekannt. Die Antennenanordnung umfasst eine erste Antenne, eine zweite Antenne und einen in Verbindung mit der ersten und zweiten Antenne stehenden Hochfrequenzempfänger. Weiterhin umfasst die Antennenanordnung einen Halbleiterschalter und einen Schaltcontroller, der den Halbleiterschalter mit einer kalibrierten Schaltfrequenz hin- und herschaltet, um dadurch abwechselnd die erste Antenne mit dem Hochfrequenzempfänger und einer Last, die einen kalibrierten Impedanzwert aufweist, zu verbinden und davon zu trennen, wobei die Schaltfrequenz geringer als eine Frequenz eines Nutzsignals ist. Weiterhin ist ein Fahrzeug beschrieben, welches eine solche Antennenanordnung umfasst. Hierbei sind die erste und zweite Antenne physikalisch mit einer Karosseriekomponente des Fahrzeugs verbunden. Weiterhin ist ein Schaltverfahren für eine solche Antennenanordnung offenbart.Such an antenna arrangement is known from DE 10 2011 122 583 A1 known. The antenna arrangement comprises a first antenna, a second antenna and a high frequency receiver in communication with the first and second antennas. Furthermore, the antenna arrangement comprises a semiconductor switch and a switching controller, which switches the semiconductor switch with a calibrated switching frequency, thereby alternately connecting and disconnecting the first antenna with the high-frequency receiver and a load having a calibrated impedance value, wherein the Switching frequency is less than a frequency of a useful signal. Furthermore, a vehicle is described which comprises such an antenna arrangement. Here, the first and second antennas are physically connected to a body component of the vehicle. Furthermore, a switching method for such an antenna arrangement is disclosed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Antennenanordnung und ein verbessertes Schaltverfahren für eine Antennenanordnung anzugeben.The invention is based on the object to provide an improved over the prior art antenna arrangement and an improved switching method for an antenna arrangement.

Hinsichtlich der Antennenanordnung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Schaltverfahrens durch die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst.With regard to the antenna arrangement, the object is achieved by the features specified in claim 1 and in terms of the switching method by the features specified in claim 5.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Antennenanordnung umfasst eine einem Empfänger oder einem Sender zugeordnete Mehrzahl von Antennen und ein zwischen den Antennen und dem Empfänger oder Sender angeordnetes Schaltelement zur abwechselnden Verbindung der Antennen mit dem Empfänger oder Sender mit einer Schaltfrequenz. Erfindungsgemäß ist die Schaltfrequenz größer als eine maximale Frequenz eines Nutzsignals.The antenna assembly comprises a plurality of antennas associated with a receiver or a transmitter and a switching element disposed between the antennas and the receiver or transmitter for alternately connecting the antennas to the receiver or transmitter at a switching frequency. According to the invention, the switching frequency is greater than a maximum frequency of a useful signal.

Die erfindungsgemäße Antennenanordnung ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise eine Glättung eines zeitlich stark variierenden Antennensignals und eine Erhöhung einer räumlichen Abdeckung ohne Erhöhung einer Kommunikationszeit. Hierbei können mehrere Antennen zeitgleich genutzt werden, ohne dass die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile von starr gekoppelten Antennen, insbesondere eine Auslöschung von Signalen am Fußpunkt aller Antennen, falls die Addition aller Signalanteile sich zu Null ergibt, auftreten.The antenna arrangement according to the invention makes it possible, in a particularly advantageous manner, to smooth out a temporally strongly varying antenna signal and to increase a spatial coverage without increasing a communication time. In this case, several antennas can be used at the same time, without the known from the prior art disadvantages of rigidly coupled antennas, especially an extinction of signals at the base of all antennas, if the addition of all signal components is zero.

Dadurch, dass die Schaltfrequenz größer als die maximale Frequenz des Nutzsignals gewählt ist, entfallen eine zeitaufwändige Ermittlung einer geeigneten Antenne und eine phasenkorrekte Vorverarbeitung der Antennensignale der Antennen vor einer Zusammenbringung dieser. Auch ist kein redundantes Senden von Daten erforderlich, so dass ein Energiebedarf minimiert ist. Dabei zeichnet sich die Antennenanordnung durch einen einfachen und kostengünstigen Aufbau aus.The fact that the switching frequency is greater than the maximum frequency of the useful signal, eliminates a time-consuming detection of a suitable antenna and a phase-correct preprocessing of the antenna signals of the antennas before a combination of these. Also, no redundant transmission of data is required, so that an energy requirement is minimized. In this case, the antenna arrangement is characterized by a simple and inexpensive construction.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch einen Pegelverlauf an einer Empfangsantenne bei einer kontinuierlichen Bewegung eines Senders nach dem Stand der Technik, 1 schematically shows a level profile at a receiving antenna during a continuous movement of a transmitter according to the prior art,

2 schematisch einen Pegelverlauf an zwei örtlich unterschiedlich angeordneten Empfangsantennen bei einer kontinuierlichen Bewegung eines Senders nach dem Stand der Technik, 2 schematically a level profile at two locally differently arranged receiving antennas with a continuous movement of a transmitter according to the prior art,

3 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Antennenanordnung mit zwei Antennen nach dem Stand der Technik, 3 1 schematically shows a first exemplary embodiment of an antenna arrangement with two antennas according to the prior art,

4 schematisch einen Pegelverlauf an einer Antennenanordnung gemäß 3 bei einer kontinuierlichen Bewegung eines Senders, 4 schematically a level profile at an antenna arrangement according to 3 in a continuous movement of a transmitter,

5 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Antennenanordnung mit zwei Antennen nach dem Stand der Technik, 5 schematically a second embodiment of an antenna arrangement with two antennas according to the prior art,

6 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Antennenanordnung mit zwei Antennen nach dem Stand der Technik, 6 schematically a third embodiment of an antenna arrangement with two antennas according to the prior art,

7 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung mit zwei Antennen, 7 schematically a first embodiment of an antenna arrangement according to the invention with two antennas,

8 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines zeitlichen Verlaufs von Antennensignalen der zwei Antennen gemäß 7, 8th schematically a first embodiment of a time course of antenna signals of the two antennas according to 7 .

9 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel von Spektren der Antennensignale am Fußpunkt der zwei Antennen gemäß 7, 9 schematically a first embodiment of spectra of the antenna signals at the base of the two antennas according to 7 .

10 schematisch einen zeitlichen Verlauf eines mittels eines Schaltelements aus den Antennensignalen gemäß 8 gebildeten Gesamt-Antennensignals, 10 schematically a time course of a means of a switching element from the antenna signals according to 8th formed total antenna signal,

11 schematisch ein mittels eines Schaltelements aus den Spektren der Antennensignale gemäß 9 gebildetes Gesamtspektrum, 11 schematically a means of a switching element from the spectra of the antenna signals according to 9 formed overall spectrum,

12 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines zeitlichen Verlaufs von Antennensignalen der zwei Antennen gemäß 7, 12 schematically a second embodiment of a time course of antenna signals of the two antennas according to 7 .

13 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel von Spektren der Antennensignale am Fußpunkt der zwei Antennen gemäß 7, 13 schematically a second embodiment of spectra of the antenna signals at the base of the two antennas according to 7 .

14 schematisch einen zeitlichen Verlauf eines mittels eines Schaltelements aus den Antennensignalen gemäß 12 gebildeten Gesamt-Antennensignals, 14 schematically a time course of a means of a switching element from the antenna signals according to 12 formed total antenna signal,

15 schematisch ein mittels eines Schaltelements aus den Spektren der Antennensignale gemäß 13 gebildetes Gesamtspektrum, 15 schematically a means of a switching element from the spectra of the antenna signals according to 13 formed overall spectrum,

16 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung mit zwei Antennen, 16 schematically a second embodiment of an antenna arrangement according to the invention with two antennas,

17 schematisch ein mittels eines Schaltelements aus Spektren der Antennensignale am Fußpunkt der zwei Antennen gemäß 16 gebildetes Gesamtspektrum, 17 schematically a means of a switching element of spectra of the antenna signals at the base of the two antennas according to 16 formed overall spectrum,

18 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung mit zwei Antennen, 18 schematically a third embodiment of an antenna arrangement according to the invention with two antennas,

19 schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung mit zwei Antennen, und 19 schematically a fourth embodiment of an antenna arrangement according to the invention with two antennas, and

20 schematisch ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung mit zwei Antennen. 20 schematically a fifth embodiment of an antenna arrangement according to the invention with two antennas.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In 1 ist ein Pegelverlauf an einer nicht gezeigten Empfangsantenne bei einer kontinuierlichen Bewegung eines ebenfalls nicht gezeigten Senders nach dem Stand der Technik dargestellt. In 1 a level profile is shown on a receiving antenna, not shown in a continuous movement of a transmitter, also not shown in the prior art.

Eine die Empfangsantenne und den Sender umfassende ebenfalls nicht gezeigte Antennenanordnung ist beispielsweise zum Betrieb eines so genannten schlüssellosen Zugangssystems eines Fahrzeugs vorgesehen, wobei der Sender insbesondere in einem Fahrzeugschlüssel oder einer Schlüsselkarte angeordnet ist, welchen oder welche ein Fahrzeugführer mit sich führt. Die Empfangsantenne ist an einem beliebigen Ort am oder im Fahrzeug angeordnet.An antenna arrangement, likewise not shown, encompassing the receiving antenna and the transmitter is provided, for example, for operating a so-called keyless entry system of a vehicle, the transmitter being arranged, in particular, in a vehicle key or a key card which is carried by a driver. The receiving antenna is arranged at any location on or in the vehicle.

Bei Bewegungen des Senders innerhalb des Fahrzeugs und relativ zur Empfangsantenne ändert sich ein Antennensignal S1, S2 über die Zeit t gemäß der Darstellung. Dabei ist ersichtlich, dass es teilweise zu großen Einbrüchen im Empfangspegel des Antennensignals S1 kommen kann. Hierdurch bestehen die Gefahr eines Nichtempfangs und dadurch die Gefahr einer Störung der Funktion des schlüssellosen Zugangssystems.During movements of the transmitter within the vehicle and relative to the receiving antenna, an antenna signal S1, S2 changes over time t as shown. It can be seen that in some cases large dips in the reception level of the antenna signal S1 can occur. As a result, there is a risk of non-receipt and thus the risk of disrupting the function of the keyless entry system.

Eine zur Empfangsantenne örtlich unterschiedlich angeordnete zweite Empfangsantenne zeigt zwar prinzipiell das gleiche Verhalten, jedoch treten Minima eines Antennensignals S2 der zweiten Empfangsantenne zu anderen Zeitpunkten auf.Although a second receiving antenna arranged spatially differently from the receiving antenna exhibits the same behavior in principle, minima of an antenna signal S2 of the second receiving antenna occur at other points in time.

2 zeigt schematisch Pegelverläufe an den zwei örtlich unterschiedlich angeordneten Empfangsantennen bei einer kontinuierlichen Bewegung eines Senders nach dem Stand der Technik. 2 shows schematically waveforms at the two locally differently arranged receiving antennas in a continuous movement of a transmitter according to the prior art.

Um eine homogenere Ausleuchtung einer Antennenanordnung 1 zu erreichen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Antennenanordnung 1 als so genannte Antennendiversität auszubilden.For a more homogeneous illumination of an antenna arrangement 1 It is known from the prior art to achieve the antenna arrangement 1 to train as so-called antenna diversity.

Eine solche Antennendiversität ausgebildete Antennenanordnung 1 ist in 3 dargestellt. Dabei sind im dargestellten Ausführungsbeispiel für einen Empfänger 2 der Antennenanordnung 1 zwei Antennen 3, 4 vorgesehen, zwischen welchen abwechselnd mittels eines Schaltelements 5 geschaltet wird. Das heißt, die Antennen 3, 4 werden abwechselnd mit dem Empfänger 2 verbunden.Such antenna diversity formed antenna arrangement 1 is in 3 shown. Here are in the illustrated embodiment for a receiver 2 the antenna arrangement 1 two antennas 3 . 4 provided between which alternately by means of a switching element 5 is switched. That is, the antennas 3 . 4 be alternating with the receiver 2 connected.

Diese schaltbare Antennenanordnung 1 arbeitet immer auf einer der möglichen Antennen 3, 4. Unterschreitet die Signalgüte eines Antennensignals S1, S2, das heißt im dargestellten Ausführungsbeispiel eines Empfangssignals, eine vorgegebene Schwelle, wird auf die jeweils andere Antenne 4, 3 geschaltet.This switchable antenna arrangement 1 always works on one of the possible antennas 3 . 4 , If the signal quality of an antenna signal S1, S2, that is to say in the illustrated exemplary embodiment of a received signal, falls below a predetermined threshold, the respective other antenna is undershot 4 . 3 connected.

Hierbei ist es erforderlich, dass im Falle von Datendiensten Daten D mehrfach übertragen werden müssen, um Datenverluste zu vermeiden. Hieraus resultiert ein nachteiliger großer und energieaufwändiger Zeitbedarf. Das heißt, der Zeitbedarf zur Ermittlung der geeigneten Antenne 3, 4 ist groß, woraus eine insbesondere bei einem schlüssellosen Zugangssystem eines Fahrzeugs nachteilige lange Kommunikationszeit zwischen Sender und Empfänger 2 resultiert.In this case, it is necessary that in the case of data services, data D must be transmitted several times in order to avoid data losses. This results in a disadvantageous large and energy-consuming time required. That is, the time required to determine the appropriate antenna 3 . 4 is large, resulting in a particularly disadvantageous in a keyless entry system of a vehicle long communication time between transmitter and receiver 2 results.

Einen Pegelverlauf eines Gesamt-Antennensignals S3 an der als schaltbare Antennendiversität ausgebildeten Antennenanordnung 1 gemäß 3 bei einer kontinuierlichen Bewegung eines Senders zeigt 4.A level profile of a total antenna signal S3 at the formed as a switchable antenna diversity antenna arrangement 1 according to 3 at a continuous movement of a transmitter shows 4 ,

Dabei wird der Pegel des Gesamt-Antennensignals S3 gemäß Pegel_Diversity = Max (Pegel_Antenne1, Pegel_Antenne2) (1) aus Maxima der Pegel Pegel_Antenne1, Pegel_Antenne2 gebildet. Dadurch werden Pegelschwankungen vermindert.At this time, the level of the overall antenna signal S3 becomes Level _Diversity = Max (Level _Antenna1 , Level _Antenna2 ) (1) from maxima the level level _antenna1 , level _{antenna2 is} formed. This reduces level fluctuations.

In 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Antennenanordnung 1 mit zwei Antennen 3, 4 nach dem Stand der Technik dargestellt, wobei es sich bei der Antennenanordnung 1 um eine so genannte phasengesteuerte Antennendiversität mit einem Phasenschieber 6 handelt.In 5 is a second embodiment of an antenna arrangement 1 with two antennas 3 . 4 illustrated in the prior art, wherein it is in the antenna assembly 1 to a so-called phased antenna diversity with a phase shifter 6 is.

Bei einer solchen phasenbasierenden oder phasengesteuerten Antennenanordnung 1 wird eine Phasenlage der Antennensignale S1, S2 der Antennen 3, 4 mittels des zwischengeschalteten Phasenschiebers 6 auf eine identische Phase gebracht und im Anschluss werden die hochfrequenten Antennensignale S1, S2 addiert.In such a phase-based or phased array antenna 1 is a phase angle of the antenna signals S1, S2 of the antennas 3 . 4 by means of the intermediate phase shifter 6 brought to an identical phase and then the high-frequency antenna signals S1, S2 are added.

Auch hierbei entsteht in nachteiliger Weise ein hoher Zeitbedarf, um eine passende Phasenverschiebung im Phasenschieber 6 zu ermitteln. Erst danach können die Antennensignale S1, S2 miteinander addiert werden, falls deren Phase an einem Addierer 7 identisch ist und sich die Antennensignale S1, S2 damit konstruktiv überlagern.Again, this creates a disadvantageous time required to a suitable phase shift in the phase shifter 6 to investigate. Only then can the antenna signals S1, S2 be added together if their phase is at an adder 7 is identical and the antenna signals S1, S2 overlap constructively.

Weiterhin ist es auch erforderlich, dass im Falle von Datendiensten Daten D mehrfach übertragen werden müssen, um Datenverluste zu vermeiden. Hieraus resultiert ein weiterer großer und energieaufwändiger Zeitbedarf, woraus sich insbesondere bei einem schlüssellosen Zugangssystem eines Fahrzeugs nachteilige lange Kommunikationszeiten zwischen Sender und Empfänger 2 ergeben.Furthermore, it is also necessary that in the case of data services data D must be transmitted several times in order to avoid data loss. This results in a further large and energy-consuming time requirement, resulting in particular in a keyless entry system of a vehicle disadvantageous long communication times between transmitter and receiver 2 result.

Auch ist ein Material- und Regelaufwand gegenüber dem in 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Antennenanordnung 1 nach dem Stand der Technik erhöht, da der Phasenschieber 6 bei Mehrantennensystemen mittels komplexer Regelalgorithmen individuell geregelt werden muss.Also, a material and control effort compared to in 3 illustrated first embodiment of the antenna arrangement 1 according to the prior art, since the phase shifter 6 must be individually controlled in multi-antenna systems using complex control algorithms.

6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Antennenanordnung 1 mit zwei Antennen 3, 4 nach dem Stand der Technik, wobei die Antennenanordnung 1 zu einem Parallelempfang ausgebildet ist. 6 shows a third embodiment of an antenna arrangement 1 with two antennas 3 . 4 according to the prior art, wherein the antenna arrangement 1 is designed for a parallel reception.

Hierbei umfasst die Antennenanordnung 1 mehrere parallel angeordnete Empfänger 2, 8. Das heißt, jede Antenne 3, 4 besitzt einen eigenen Empfänger 2, 8. Eine nachgelagerte und beispielsweise als so genannter Mikrocontroller ausgebildete Auswerteeinheit 9 vergleicht die ankommenden demodulierten Antennensignale S1, S2, bei welchen es sich beispielsweise um Datensignale oder auch sonstige Signale, wie beispielsweise Audio- oder Videosignale, handelt. Dabei werden fehlerhafte Antennensignale S1, S2 bzw. fehlerhafte Daten D korrigiert, sobald auf einem der parallelen Empfangspfade zum entsprechenden Zeitpunkt die Antennensignale S1, S2 ungestört sind.In this case, the antenna arrangement comprises 1 several parallel receivers 2 . 8th , That is, every antenna 3 . 4 has its own receiver 2 . 8th , A downstream and designed for example as so-called microcontroller evaluation 9 compares the incoming demodulated antenna signals S1, S2, which are, for example, data signals or other signals, such as audio or video signals. In this case, erroneous antenna signals S1, S2 or faulty data D are corrected as soon as the antenna signals S1, S2 are undisturbed on one of the parallel receive paths at the appropriate time.

Zwar werden mittels einer solchen Ausführung die Nachteile des hohen Zeitbedarfs des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels der Antennenanordnung 1 nach dem Stand der Technik gemäß den 3 und 5 verringert, jedoch zeichnet sich das dritte Ausführungsbeispiel durch einen besonders hohen technischen Aufwand, hohe Kosten und einen besonders hohen, aus dem gleichzeitigen Betrieb mehrerer Empfangssysteme resultierenden Energieverbrauch aus.Although by means of such an embodiment, the disadvantages of the high time requirement of the first and second embodiments of the antenna arrangement 1 according to the prior art according to the 3 and 5 reduced, but the third embodiment is characterized by a particularly high technical complexity, high costs and a particularly high, resulting from the simultaneous operation of multiple receiving systems energy consumption.

Zur Lösung dieser Nachteile ist es in einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung gemäß 7 vorgesehen, dass im Unterschied zu dem in 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Antennenanordnung 1 nach dem Stand der Technik eine Schaltgeschwindigkeit zwischen den Antennen 3, 4 derart angepasst wird, dass die Schaltfrequenz größer als eine maximale Frequenz eines Nutzsignals ist.To solve these disadvantages, it is in a possible embodiment of the invention according to 7 provided that unlike the in 3 illustrated first embodiment of the antenna arrangement 1 According to the prior art, a switching speed between the antennas 3 . 4 is adapted such that the switching frequency is greater than a maximum frequency of a useful signal.

Dabei wird im Gegensatz zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsbeispiel der Antennenanordnung 1 gemäß 3 nicht auf einer Antenne 3, 4 verharrt, solange die Signalgüte ausreichend ist, sondern mit hoher kontinuierlicher Schaltgeschwindigkeit zwischen den Antennen 3, 4 umgeschaltet. Dabei ist die Schaltgeschwindigkeit vorzugsweise signifikant höher als die Frequenz eines Nutzsignals, d. h. der Daten D oder analogen Informationen. Hierzu ist eine Steuereinheit 10 vorgesehen, welche die Schaltgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Frequenz des Nutzsignals einstellt.In this case, in contrast to the known from the prior art embodiment of the antenna arrangement 1 according to 3 not on an antenna 3 . 4 remains as long as the signal quality is sufficient, but with high continuous switching speed between the antennas 3 . 4 switched. The switching speed is preferably significantly higher than the frequency of a useful signal, ie the data D or analog information. This is a control unit 10 provided, which adjusts the switching speed as a function of the frequency of the desired signal.

Nachfolgend sei dies an 2 Beispielen gezeigt.In the following this is shown by 2 examples.

8 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines zeitlichen Verlaufs von Antennensignalen S1, S2 der Antennenanordnung 1 gemäß 7. In 9 sind die zugehörigen Spektren SP1, SP2 dieser Antennensignale S1, S2 am Fußpunkt der zwei Antennen 3, 4 dargestellt, d. h. Verläufe von Amplituden A1, A2 der Antennensignale S1, S2 in Abhängigkeit von einer Frequenz f. Die 9 und 10 zeigen einen zeitlichen Verlauf eines mittels des Schaltelements 5 aus den Antennensignalen S1, S2 gebildeten Gesamt-Antennensignals S3 und eines zugehörigen Gesamtspektrums SP3, d. h. eines Verlaufs einer Gesamtamplitude A3 der Antennensignale S1, S2 in Abhängigkeit von der Frequenz f. 8th shows a first embodiment of a time course of antenna signals S1, S2 of the antenna arrangement 1 according to 7 , In 9 are the associated spectra SP1, SP2 of these antenna signals S1, S2 at the base of the two antennas 3 . 4 represented, ie curves of amplitudes A1, A2 of the antenna signals S1, S2 in response to a frequency f. The 9 and 10 show a time course of a means of the switching element 5 from the antenna signals S1, S2 formed total antenna signal S3 and an associated overall spectrum SP3, ie a curve of a total amplitude A3 of the antenna signals S1, S2 as a function of the frequency f.

Dabei beträgt eine Trägerfrequenz 40 kHz, eine Modulationsfrequenz 1 kHz, die Schaltfrequenz des Schaltelements 5 20 kHz, eine Scheitelspannung an der ersten Antenne 3 2 V und eine Scheitelspannung an der zweiten Antenne 4 0,4 V.In this case, a carrier frequency is 40 kHz, a modulation frequency 1 kHz, the switching frequency of the switching element 5 20 kHz, a peak voltage at the first antenna 3 2 V and a peak voltage at the second antenna 4 0.4 V.

Das heißt, die erste Antenne 3 empfängt ein größeres Antennensignal S1, wohingegen die zweite Antenne 4 nur ein Fünftel der ersten Antenne 3, d. h. ein um ca. –14 dB verringertes Antennensignal S2, empfängt.That is, the first antenna 3 receives a larger antenna signal S1, whereas the second antenna 4 only one fifth of the first antenna 3 , ie an antenna signal S2 reduced by about -14 dB, receives.

12 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines zeitlichen Verlaufs von Antennensignalen S1, S2 der Antennenanordnung 1 gemäß 7. In 13 sind die zugehörigen Spektren SP1, SP2 dieser Antennensignale S1, S2 am Fußpunkt der zwei Antennen 3, 4 dargestellt, d. h. Verläufe von Amplituden A1, A2 der Antennensignale S1, S2 in Abhängigkeit von der Frequenz f. Die 14 und 15 zeigen einen zeitlichen Verlauf eines mittels des Schaltelements 5 aus den Antennensignalen S1, S2 gebildeten Gesamt-Antennensignals S3 und eines zugehörigen Gesamtspektrums SP3, d. h. eines Verlaufs einer Gesamtamplitude A3 der Antennensignale S1, S2 in Abhängigkeit von der Frequenz f. 12 shows a second embodiment of a time course of antenna signals S1, S2 of the antenna arrangement 1 according to 7 , In 13 are the associated spectra SP1, SP2 of these antenna signals S1, S2 at the base of the two antennas 3 . 4 represented, ie curves of amplitudes A1, A2 of the antenna signals S1, S2 as a function of the frequency f. The 14 and 15 show a time course of a means of the switching element 5 from the antenna signals S1, S2 formed total antenna signal S3 and an associated total spectrum SP3, ie a curve of a total amplitude A3 of the antenna signals S1, S2 as a function of the frequency f.

Dabei beträgt eine Trägerfrequenz 40 kHz, eine Modulationsfrequenz 1 kHz, die Schaltfrequenz des Schaltelements 5 5 kHz, eine Scheitelspannung an der ersten Antenne 3 2 V und eine Scheitelspannung an der zweiten Antenne 4 0,2 V.In this case, a carrier frequency is 40 kHz, a modulation frequency 1 kHz, the switching frequency of the switching element 5 5 kHz, a peak voltage at the first antenna 3 2 V and a peak voltage at the second antenna 4 0.2 V.

Das heißt, die erste Antenne 3 empfängt ein größeres Antennensignal S1, wohingegen die zweite Antenne 4 nur ein Zehntel der ersten Antenne 3, d. h. ein um ca. –20 dB verringertes Antennensignal S2, empfängt.That is, the first antenna 3 receives a larger antenna signal S1, whereas the second antenna 4 only a tenth of the first antenna 3 , ie an antenna signal S2 reduced by about -20 dB, receives.

Wie aus den Ausführungsbeispielen gemäß den 8 bis 15 ersichtlich ist, erfährt das jeweilige Gesamtspektrum SP3 aufgrund der hohen Schaltgeschwindigkeit eine weitere Modulation, so dass sich weitere Spektren bilden. Dies stellt keinen Nachteil dar, da es sich hier um Empfangssignale handelt, welche lediglich einen geringen Pegel aufweisen.As from the embodiments according to the 8th to 15 can be seen, the respective total spectrum SP3 undergoes a further modulation due to the high switching speed, so that form further spectra. This is not a disadvantage, since it is here to receive signals which have only a low level.

Um eine Mischung eines starken Fremd- oder Störsignals in das Nutzband zu unterbinden, ist gemäß eines in 16 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Antennenanordnung 1 zwischen den Antennen 3, 4 und dem Schaltelement 5 jeweils ein Bandpass 11, 12 zur Dämpfung von außerhalb eines Frequenzbandes des Nutzsignals befindlichen Signalen angeordnet.In order to prevent a mixture of a strong foreign or interfering signal in the Nutzband, is in accordance with a in 16 illustrated second embodiment of the antenna arrangement according to the invention 1 between the antennas 3 . 4 and the switching element 5 one band pass each 11 . 12 arranged for attenuation of signals located outside of a frequency band of the useful signal.

Dabei wird eine Ausgangsspannung nach dem Schaltelement nicht mehr als halbiert, falls eine der beiden Antennen 3, 4 überhaupt keinen Hochfrequenzbeitrag leisten kann. Somit entsteht zwischen den Antennensignalen S1, S2 maximal ein Unterschied von –6 dB im Empfangspegel. Das heißt, die Antenne 3, 4 mit dem geringeren Empfangspegel weist maximal einen Signalverlust von –6 dB bezüglich der Antenne 4, 3 mit dem größten Empfangspegel auf. Eine Auswirkung auf die Modulation des Nutzsignals ergibt sich dabei nicht.In this case, an output voltage after the switching element is not more than halved if one of the two antennas 3 . 4 can not afford any high-frequency contribution at all. Thus, a maximum difference of -6 dB in the reception level arises between the antenna signals S1, S2. That is, the antenna 3 . 4 with the lower receive level has a maximum signal loss of -6 dB with respect to the antenna 4 . 3 with the highest reception level. An effect on the modulation of the useful signal does not result.

Der Empfänger 2 selbst besitzt ebenfalls einen nicht gezeigten Bandpassfilter, welcher eine Soll-Empfangsfrequenz zur Demodulation weiterreicht und alle nicht benötigten Frequenzspektren unterdrückt. Somit werden alle spektralen Anteile, welche im Bereich der Trägerfrequenz liegen, weiterverarbeitet. Dagegen werden alle weiteren Spektralanteile gefiltert und bleiben somit ohne Berücksichtigung für den Empfänger 2.The recipient 2 itself also has a band-pass filter, not shown, which passes on a nominal reception frequency for demodulation and suppresses all unnecessary frequency spectra. Thus, all spectral components, which are in the range of the carrier frequency, further processed. By contrast, all other spectral components are filtered and thus remain unaccounted for the receiver 2 ,

Ein für den Empfänger 2 relevantes Frequenzspektrum SP4 im mittels des Schaltelements 5 aus den Spektren SP1, SP2 der Antennensignale S1, S2 am Fußpunkt der zwei Antennen 3, 4 gebildeten Gesamtspektrum SP3 zeigt 17.One for the recipient 2 relevant frequency spectrum SP4 im means of the switching element 5 from the spectra SP1, SP2 of the antenna signals S1, S2 at the base of the two antennas 3 . 4 formed total spectrum SP3 shows 17 ,

Um die beschriebene Signaldämpfung des Empfangspegels des Antennensignals S1, S2 an der Antenne 3, 4 mit dem geringeren Empfangspegel weiter zu vermindern, sieht eine in 18 dargestellte mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenanordnung 1 vor, dass zwischen den Antennen 3, 4 und dem Schaltelement 5 jeweils ein Verstärker 13, 14 zur Vorverstärkung des entsprechenden Antennensignals S1, S2 angeordnet ist.To the described signal attenuation of the reception level of the antenna signal S1, S2 at the antenna 3 . 4 with the lower reception level continues to decrease, sees an in 18 illustrated possible embodiment of the antenna arrangement according to the invention 1 in front of that between the antennas 3 . 4 and the switching element 5 one amplifier each 13 . 14 for preamplification of the corresponding antenna signal S1, S2 is arranged.

Eine weitere mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenanordnung 1 zeigt 19. Aufgrund eines so genannten harten Umschaltens können Störsignale auf Nachbarfrequenzen in das Nutzband gemischt werden und überlagern dort ungewollt das Nutzsignal. Liegt ein Pegel des Nutzsignals gleich oder unterhalb des so generierten Störsignals, kann mittels des Empfängers 2 das Nutzsignal nicht empfangen werden.Another possible embodiment of the antenna arrangement according to the invention 1 shows 19 , Due to a so-called hard switching interfering signals can be mixed on adjacent frequencies in the useful band and there unintentionally superimpose the useful signal. If a level of the useful signal is equal to or below the interference signal thus generated, the receiver can be used 2 the wanted signal is not received.

Um dies zu vermeiden ist gemäß des dargestellten vierten Ausführungsbeispiels im Unterschied zu dem in 18 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel zusätzlich zwischen den Antennen 3, 4 und den Verstärkern 13, 14 jeweils ein Bandpass 11, 12 zur Dämpfung von außerhalb eines Frequenzbandes des Nutzsignals befindlichen Signalen angeordnet.To avoid this is according to the illustrated fourth embodiment, in contrast to the in 18 additionally shown third embodiment between the antennas 3 . 4 and the amplifiers 13 . 14 one band pass each 11 . 12 arranged for attenuation of signals located outside of a frequency band of the useful signal.

Ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antennenanordnung 1 ist in 20 dargestellt. Im Unterschied zu dem in 19 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel ist das Schaltelement 5 unmittelbar vor einem Demodulator 2.1 des Empfängers 2 angeordnet, so dass die empfangenen Antennensignale S1, S2 bereits vor dem Schaltelement 5 alle Filtermaßnahmen der beispielsweise als Hochfrequenz-Frontendfilter ausgebildeten Bandpässe 11, 12, die Vorverstärkung mittels der Verstärker 13, 14, eine Mischung mittels zum Empfänger 2 gehöriger Mischer 2.2, 2.3 und eine Filterung mittels zum Empfänger 2 gehöriger und beispielsweise als Zwischenfrequenz-Filter ausgebildeter Bandpässe 2.4, 2.5 durchlaufen haben.A fifth embodiment of the antenna arrangement according to the invention 1 is in 20 shown. Unlike the in 19 illustrated fourth embodiment, the switching element 5 immediately before a demodulator 2.1 Recipient 2 arranged so that the received antenna signals S1, S2 already before the switching element 5 All filter measures of trained as a high-frequency front-end filter bandpasses 11 . 12 , the pre-amplification by means of the amplifiers 13 . 14 , a mixture by means of the receiver 2 proper mixer 2.2 . 2.3 and filtering by means of the receiver 2 belonging and trained as an intermediate frequency filter bandpasses, for example 2.4 . 2.5 have gone through.

Dadurch wird einerseits die Signaldämpfung des Empfangspegels des Antennensignals S1, S2 an der Antenne 3, 4 mit dem geringeren Empfangspegel vermieden und andererseits entsteht keine Verschlechterung im Vergleich zu einem konventionellen Empfängerkonzept bezüglich der Einkopplung von Störsignalen.As a result, on the one hand, the signal attenuation of the reception level of the antenna signal S1, S2 at the antenna 3 . 4 avoided with the lower reception level and on the other hand there is no deterioration compared to a conventional receiver concept with respect to the coupling of interference signals.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Antennenanordnungantenna array
22: Empfängerreceiver
2.12.1: Demodulatordemodulator
2.22.2: Mischermixer
2.32.3: Mischermixer
2.42.4: Bandpassbandpass
2.52.5: Bandpassbandpass
33: Antenneantenna
44: Antenneantenna
55: Schaltelementswitching element
66: Phasenschieberphase shifter
77: Addiereradder
88th: Empfängerreceiver
99: Auswerteeinheitevaluation
1010: Steuereinheitcontrol unit
1111: Bandpassbandpass
1212: Bandpassbandpass
1313: Verstärkeramplifier
1414: Verstärkeramplifier
A1A1: Amplitudeamplitude
A2A2: Amplitudeamplitude
A3A3: Gesamtamplitudetotal amplitude
DD: Datendates
ff: Frequenzfrequency
S1S1: Antennensignalantenna signal
S2S2: Antennensignalantenna signal
S3S3: Gesamt-AntennensignalTotal antenna signal
SP1SP1: Spektrumspectrum
SP2SP2: Spektrumspectrum
SP3SP3: Gesamtspektrumtotal spectrum
SP4SP4: relevantes Frequenzspektrumrelevant frequency spectrum
tt: ZeitTime

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011122583 A1 [0004]

Claims

Antenna arrangement ( 1 ), comprising - a recipient ( 2 ) or a plurality of antennas ( 3 . 4 ) and - one between the antennas ( 3 . 4 ) and the recipient ( 2 ) or transmitter arranged switching element ( 5 ) for alternately connecting the antennas ( 3 . 4 ) with the receiver ( 2 ) or transmitter with a switching frequency, characterized in that the switching frequency is greater than a maximum frequency of a useful signal.

Antenna arrangement ( 1 ) according to claim 1, characterized in that in each case between an antenna ( 3 . 4 ) and the switching element ( 5 ) at least one amplifier ( 13 . 14 ) is arranged for preamplification of a received signal or a transmission signal.

Antenna arrangement ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that in each case between an antenna ( 3 . 4 ) and the switching element ( 5 ) at least one bandpass ( 11 . 12 ) is arranged to attenuate located outside of a frequency band of the useful signal signals.

Antenna arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the switching element ( 5 ) immediately before a demodulator ( 2.1 ) Recipient ( 2 ) or the transmitter is arranged.

Switching method for an antenna arrangement ( 1 ) - with a receiver ( 2 ) or a plurality of antennas associated with a transmitter ( 3 . 4 ), - whereby by means of one between the antennas ( 3 . 4 ) and the recipient ( 2 ) or transmitter arranged switching element ( 5 ) alternating a connection of the antennas ( 3 . 4 ) with the receiver ( 2 ) or transmitter is produced at a switching frequency, characterized in that the switching frequency is set greater than a maximum frequency of a useful signal.

Switching method according to claim 5, characterized in that by means of at least one each between an antenna ( 3 . 4 ) and the switching element ( 5 ) arranged amplifier ( 13 . 14 ) a receive signal or a transmit signal is pre-amplified.

Switching method according to claim 5 or 6, characterized in that by means of at least one respective between an antenna ( 3 . 4 ) and the switching element ( 5 ) arranged bandpass ( 11 . 12 ) located outside of a frequency band of the useful signal signals are attenuated.