-
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung.
-
Moderne Funknetze und insbesondere zelluläre Netzwerke benötigen zahlreiche Basisstationen und zugeordnete Antennen zur Abdeckung der mit Funkdiensten zu versorgenden Räume. Traditionell werden zum Aufbau solcher Netze zahlreiche Basisstationen und Funkmasten mit jeweils oft mehreren Antennen an exponierten Stellen im Gelände oder in Siedlungen installiert.
-
Mit dem Ziel einer immer weiteren Steigerung der Datenrate solcher Funkdienste erschließen die fortschreitenden Funkstandards von 2G über 3G, 4G, 5G und darüber hinaus immer höhere Funkfrequenzen. Damit nimmt jedoch die Reichweite einer jeweiligen Basisstation ab und Hindernisse im Ausbreitungsweg der Funkwellen führen zu Funkschatten, zu deren Beseitigung zusätzliche Antennen installiert werden müssen. Dadurch nimmt die Zahl der Installationen stark zu.
-
Zudem benötigen Funktechniken wie MIMO (Multiple Input Multiple Output) zur Erhöhung der Datenrate mehrere Antennen an einer Basisstation. Ein Beispiel für eine solche MIMO-Installation ist in
WO 2018/103897 A1 angegeben. Dort wird vorgeschlagen, Träger mit zahlreichen MIMO-Antenne an Strukturen bestehender Gebäude anzubringen.
-
Die Installation solcher Funknetze ist mit großem Aufwand und Kosten verbunden, auch wenn Antennenträger an bestehenden Gebäudestrukturen angebracht werden, wie von
WO 2018/103897 A1 vorgeschlagen, und erst recht wenn eigenständige Funkmasten installiert werden müssen. Zudem stößt die allgemeine Emission von Funkwellen oft auf gesundheitliche Bedenken und die Akzeptanz neuer Installationen ist gering.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Technik zu schaffen, die eine kostengünstige und weniger invasive Installation von Funknetzen ermöglicht.
-
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der in den Ansprüchen angegebenen Erfindung.
-
Da die Antenne der erfindungsgemäßen Anordnung auf einer Fläche eines ohnehin vorhandenen Strukturelements einer nicht-funktechnischen Anlage aufgebracht ist, kann sie unauffällig und mit geringem Aufwand installiert werden.
-
Die Ansprüche 2 und 3 betreffen zweckmäßige Techniken zum Aufbringen der leitfähigen Antenne auf einer Fläche des nichtleitfähigen Strukturelements.
-
In den Ansprüchen 4 bis 9 sind nicht-funktechnische Anlagen angegeben, die sich besonders zur Anbringung von Antennen für Funknetze von Datendiensten wie 5G oder WLAN/WiFi eignen.
-
In einem System mit mehreren Antennenanordnungen können sich die Antennen der verschiedenen Antennenanordnungen wie in Anspruch 10 angegeben voneinander unterscheiden, so dass jede Anordnung einen individuell gestalteten Teil eines vom gesamten System mit Funkdiensten versorgten Raums abdeckt. Dies ermöglicht auf einfache Weise die Anpassung des gesamten von Funkwellen erfassten Raums an den Bedarf, ohne dass unerwünschte Funkschatten verbleiben oder Bereiche unnötigerweise bestrahlt werden, obwohl sie nicht mit Funkdiensten versorgt werden sollen.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt:
- 1 ein System mit mehreren Antennenanordnungen am Beispiel von Straßenbeleuchtungsanlagen,
- 2 eine Antennenanordnung dieses Beispiels im Detail,
- 3 eine Antennenanordnung dieses Beispiels in Funkkontakt mit mehreren Endgeräten,
- 4 und 5 ein alternatives Beispiel einer Antennenanordnung an einem Gebäude, und
- 6 eine Antenne der obigen Antennenanordnungen.
-
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht zu jeder Figur erneut erläutert. Teile, die unterschiedliche Beispiele eines Oberbegriffs darstellen, sind mit dem Bezugszeichen des Oberbegriffs und zusätzlich mit einer unterschiedlichen Anzahl an Apostrophen versehen.
-
1 zeigt ein System mit mehreren Antennenanordnungen 1, 2, 3. Jede Antennenanordnung 1, 2, 3 weist eine nicht-funktechnische Anlage 4, im dargestellten Beispiel eine Straßenbeleuchtungsanlage 4' auf. Die Straßenbeleuchtungsanlage 4' umfasst einen Mast 5, der eine oder mehrere Leuchten 6 trägt. Durch den Mast 5 ist eine elektrische Versorgungsleitung 7 zur Leuchte 6 geführt, um diese mit elektrischer Energie zu versorgen.
-
2 zeigt eine Detailansicht der Straßenbeleuchtungsanlage 4'. Wie gezeigt umfasst die Leuchte 6 ein oder mehrere Leuchtmittel 8 und eine Abdeckung 9', die die Leuchtmittel 8 von oben abdeckt und vor Witterungseinflüssen schützt. Die Abdeckung 9' kann auch Bestandteil eines Gehäuses, beispielsweise eine Gehäuseschale der Leuchte 6 sein.
-
Auf einer Innenfläche der Abdeckung 9' sind eine oder mehrere Antennen 10 zum Senden und/oder Empfangen von Funkwellen eines Funknetzes, wie beispielsweise eines WLANs, eines Mobilfunknetzes wie beispielsweise eines 5G-Netzes oder eines anderen Datennetzes, insbesondere eines zellulären Funknetzes aufgebracht. Die Antennen 10 sind mit einer Basisstations-Infrastruktur des Funknetzes verbunden, die zumindest zum Teil im Mast 5 oder in der Leuchte 6 untergebracht sein kann (nicht gezeigt) und zweckmäßigerweise ebenso wie das Leuchtmittel 8 von der Versorgungsleitung 7 mit Energie versorgt wird.
-
Die Abdeckung 9' bzw. das Gehäuse stellt ein Beispiel eines ohnehin als Teil der nicht-funktechnischen Anlage 4 vorhandenen Strukturelements 9 dar, das elektrisch nichtleitend ist und dessen Fläche zum Aufbringen einer oder mehrerer Antennen 10 genutzt wird. Im vorliegenden Beispiel sind in Anwendung der MIMO-Technik mehrere Antennen 10 auf jedem Strukturelement 9 vorhanden.
-
Die eine oder mehreren Antennen 10 sind auf eine Oberfläche des Strukturelements 9 durch Techniken wie LDS (Laser Direct Strucuring) oder Aufdrucken eines elektrisch leitfähigen Materials wie einer leitfähigen Tinte, beispielsweise durch Aerosol-Jet Printing oder Siebdruck aufgebracht. Damit wird auf der Oberfläche ein Antennenleiter (Bezugszeichen 18 in der später erläuterten 6) aus dem elektrisch leitfähigen Material gebildet. Das elektrisch leitfähige Material kann auf diese Weise direkt auf das Strukturelement 9 oder eine zuvor auf das Strukturelement 9 aufgebrachte Grundierung aufgebracht werden. Die genannten Techniken ermöglichen die Aufbringung auch auf dreidimensional gekrümmten Flächen des Strukturelements 9. Das elektrisch leitfähige Material kann auch zunächst auf eine Folie (Bezugszeichen 17 in der später erläuterten 6) aufgebracht bzw. aufgedruckt werden, die dann auf das Strukturelement 9 aufgebracht beispielsweise geklebt wird, wenn die Oberfläche des Strukturelements 9 flach oder nur so gekrümmt ist, dass das Aufbringen einer Folie möglich ist. Gegebenenfalls kann auf dem elektrisch leitfähigen Material noch ein nichtleitender Abdeckfilm (nicht gezeigt) als Schutz vor Umwelteinflüssen aufgebracht sein. Vorzugsweise wird eine geschützte Innenfläche des Strukturelements 9, beispielsweise eine Innenfläche des Gehäuses oder der Abdeckung 9' als Oberfläche zur Aufbringung der Antenne bzw. Antennen 10 gewählt.
-
3 zeigt die Richtcharakteristik der so aufgebrachten Antennen 10 zur Funkkommunikation mit beispielsweise mobilen Endgeräten 11. Die Antennen 10 sind so gestaltet und ausgerichtet, dass ihre Richtcharakteristik jeweils gewählte Räume für Endgeräte 11 in der Nähe der Anlage 4 mit Funkwellen 12 abdeckt, beispielsweise den Gehweg und die Fahrbahn unter der Straßenbeleuchtungsanlage 4' und nach Wahl gegebenenfalls umliegende Plätze, Höfe, Gebäude und Seitenstraßen.
-
Aufgrund der einfachen Aufbringung der Antennen 10 auf den Strukturelementen 9 lassen sich Anzahl, Gestalt und Ausrichtung der Antennen 10 für jede Antennenanordnung 1, 2, 3 individuell so planen und fertigen, dass ein gewünschter Raum als Teil eines gesamten Funkraums abgedeckt wird, der von dem System aus den mehreren Antennenanordnungen 1, 2, 3 mit einem Funknetz versorgt wird. Die verschiedenen Antennenanordnungen 1, 2, 3 des gesamten Systems unterscheiden sich dann zumindest teilweise in der Anzahl, Gestalt und/oder Ausrichtung ihrer jeweiligen Antennen 10 auf dem Strukturelement 9, auch wenn sich die Strukturelemente 9 nicht unterscheiden.
-
Vorteilhafterweise gehört zu dem mit Funkwellen versorgten Raum auch der Standort jeweils benachbarter Antennenanordnungen 1, 2, 3, wie in 1 gezeigt. Die Antennen 10 sind also auch jeweils so gestaltet, dass die Antennenanordnungen 1, 2, 3 wie in 1 gezeigt über Funkwellen 13 Daten mit ihren nächsten Nachbarn kommunizieren können. Dann braucht nur ein Teil der Antennenanordnungen 1, 2, 3 über ein Kabel 14 drahtgebunden mit einem Backbone des Funknetzes verbunden zu sein, wie die Antennenanordnung 2 in 1.
-
Das Strukturelement 9 erfüllt eine Doppelfunktion als nicht-funktechnischer struktureller Bestandteil, beispielsweise Abdeckung 9' bzw. Gehäuse der nicht-funktechnischen Anlage 4 und als Träger einer Antenne 10 der Antennenanordnung 1, 2, 3. Anlagen 4 mit ohnehin vorhandener Energieversorgung und solche mit Mast wie beispielsweise Straßenbeleuchtungsanlagen 4' sind besonders geeignet.
-
Als nicht-funktechnische Anlage 4 mit einem solchen zugehörigen Strukturelement 9 kommt jedoch nicht nur eine Straßenbeleuchtungsanlage 4' in Frage sondern beispielsweise ein Fahrzeug mit einer Kunststoff- oder Glasscheibe, auf der die Antenne aufgebracht ist, oder eine Innenraum-Leuchte mit einer Abdeckung, auf der die Antenne aufgebracht ist (nicht gezeigt), oder wie in den 4 und 5 gezeigt, ein Gebäude 4'' mit einem Fenster 9'' oder einer Fassadenplatte 9''', auf dem bzw. der die Antenne 10 aufgebracht ist. Das Fenster 9'' oder die Fassadenplatte 9''' sind vorzugsweise aus Kunststoff oder Glas hergestellt.
-
5 zeigt einen Querschnitt durch ein Fenster 9'' mit mehreren parallelen Glasscheiben 15, von denen die äußerste mit einer Schutzschicht 16, beispielsweise einer UV-absorbierenden Schutzschicht versehen ist. Zwischen zwei solchen Scheiben 15 ist die Antenne 10 angebracht. Die Antenne 10 kann direkt auf eine der Scheiben 15 oder wie gezeigt auf eine zwischen den Scheiben 15 eingefügte Folie 17 bzw. Film aufgebracht sein.
-
6 zeigt vergrößert ein Beispiel der Antenne 10 mit einem Antennenleiter 18 in Dipolform. Die Antenne 10 ist auf die oben erläuterte Weise auf einem Träger aufgebracht, bei dem es sich um die genannte Folie 17 oder direkt um eines der genannten Beispiele 9' bis 9''' für das Strukturelement 9 handeln kann.
-
Die Erfindung ermöglicht also die ökonomische und als wenig invasiv bzw. störend empfundene Installation von Funknetzen unter Nutzung vorhandener nicht-funktechnischer Anlagen zur Anbringung von Antennen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2018103897 A1 [0004, 0005]