Einleitung
Antennen für GNSS (global navigation satellite system) werden für die Navigation, die Ortung von Fahrzeugen oder anderen Objekten, für das Flottenmanagement oder in Verkehrsleitsystemen eingesetzt. GPS – als einer der zur Verfügung stehenden globalen Satellitendienste – steht dabei für Global Positioning System und verwendet eine Konstellation von 24 bis 32 Satelliten im Erdorbit. Diese senden Funksignale, die es GPS-Empfängern ermöglichen, ihren aktuellen Standort, die Zeit und ihre Geschwindigkeit zu bestimmen. AM/FM- sowie GPS-Antennen werden in der Regel an unterschiedlichen Stellen im Kfz eingebaut und separat verkabelt. Entsprechend verhalten sich Platzbedarf und Kosten für die Integration.
Herausforderung
Eine bestehende AM/FM Antenne sollte mit GPS erweitert werden. Dabei durfte das Volumen größer als gewohnt ausfallen: die gesamte Technik sollte in den gleichen Kegel einer normalen kleinen Dachantenne passen. Die Vorteile der angestrebten Lösung sind offensichtlich: es sollte ein einfacher Austausch der Antennen möglich sein, während ein kleineres Volumen gleichzeitig geringere Antennen-Kosten verursacht.
Eine weitere Herausforderung: für einen Kunden sollte eine SDARS-Antenne im Autodach versenkt montiert werden; allerdings arbeiten bestehende Patch-Antennen aus einem kleinen Ausschnitt heraus nicht mit ausreichender Leistung.
Lösung
Mit dem Scarabaeus wurde eine Metallrahmen-Antenne entwickelt, die über mehrere Füße gespeist und angepasst wird. Unsere Scarabaeus-Konstruktion führt zu einem deutlich geringen Bauvolumen in einer Dachantenne.
Ohne die Oberfläche des Fahrzeugs zu verändern, wird die Antennenkombination vollständig in einen Metallhohlraum eingebettet und durch einen dicken dielektrischen Teil des Daches abgedeckt.
Ergebnis
In einer Antenne, in der bisher nur AM/FM Platz fand, kann nun GPS implementiert werden; die weiteren Funktionen (Telefon-Antenne, AM/FM-Antenne, SDARS = Satellite Digital Audio Radio Services) konnten mit unserem Scarabaeus in das gleiche Volumen integriert werden.
Dabei bietet das System gleiche oder sogar bessere Empfangsleistungen als bestehende Patch-Antennen. Messergebnisse zeigen einen hohen Wirkungsgrad und eine große Bandbreite, die die notwendige Bandbreite für SDARS und GPS deutlich übersteigt. Der Scarabaeus ist einfach zu produzieren, die Empfangsleistung kann in hohem Maße reproduziert werden. Neben GPS können zudem auf Wunsch noch weitere GNSS Bänder integriert werden. Es bestehen diverse Patente für unterschiedliche Ausführungen weltweit.
- Einfache Herstellung und hohe Reproduzierbarkeit
- Der Platzbedarf ist viel kleiner als bei zwei Einzelantennen
- Kombination ist komplett in das Metalldach eines Autos eingebettet
- Abgedeckt durch die Oberfläche des Fahrzeugs (Unsichtbar)
- Präzise Korrelation zwischen Simulation und Messung
- Geringe Verluste
- Strahlungsdiagramm ist auf den Empfang von Satellitensignalen zugeschnitten
- Sehr geringe gegenseitige Kopplung
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