WO2024175459A1 - Arrangement for a vehicle for contactless communication between the vehicle and a mobile communication means - Google Patents
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- WO2024175459A1 WO2024175459A1 PCT/EP2024/053834 EP2024053834W WO2024175459A1 WO 2024175459 A1 WO2024175459 A1 WO 2024175459A1 EP 2024053834 W EP2024053834 W EP 2024053834W WO 2024175459 A1 WO2024175459 A1 WO 2024175459A1
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Definitions
- the present invention relates to an arrangement according to the type defined in the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a manufacturing and assembly method for the arrangement.
- contactless communication can be used in vehicles, for example, to authenticate and unlock the vehicle.
- a mobile communication device such as a smartphone or an NFC card is usually held to an antenna integrated into a door handle of the vehicle so that the required data can be transmitted.
- a disadvantage of the current technology is that the attachment of the antenna to the vehicle is very limited, especially to the attachment options provided by a door handle.
- the subject matter of the invention is in particular an arrangement, preferably electronic arrangement and/or circuit arrangement, for a vehicle for contactless communication between the vehicle and a mobile communication means, preferably for NFC communication of the vehicle with a mobile device such as an identification transmitter and/or smartphone and/or an NFC card.
- the mobile communication means can thus be designed as a mobile device such as a smartphone or as a card.
- the communication means can also have security information such as a secret key or the like.
- the communication can be intended to initiate an unlocking of the vehicle and/or an opening of a vehicle door and/or the like, in particular on the basis of the authentication on the vehicle.
- the arrangement according to the invention can also be part of a security and/or opening and/or unlocking system of the vehicle, which can also be protected as such.
- the communication can serve for the data transfer required for the applications mentioned.
- information to be transmitted such as the security information
- a system which comprises the communication means and the arrangement according to the invention can also be protected.
- the arrangement according to the invention can have an electronic processing device which is designed to generate and/or transmit and/or receive a communication signal via an antenna.
- the processing device and the antenna can be provided on different circuit boards of the arrangement.
- the arrangement according to the invention can be designed in several parts and preferably have at least or exactly two circuit boards which are structurally separate from one another. It is also possible for each of the circuit boards to be housed in its own housing and/or to be surrounded by electrical and/or moisture insulation and/or by a potting compound.
- a transmission means can be provided, in particular for transmitting the communication signal.
- the transmission means can be designed to electrically connect the circuit boards to one another.
- the transmission means can simultaneously be designed to arrange the antenna on the vehicle in a spatially flexible manner and at a distance from the processing device.
- the transmission means can be designed to arrange the antenna on the vehicle at a flexible and/or variable distance from the processing device. This enables a significant improvement in the flexibility when attaching it to the vehicle, so that the positioning of the antenna no longer has to depend on the door handle. Rather, it can be provided that the vehicle does not have a door handle and/or the door can be opened using communication.
- the transmission means is designed to transmit the communication signal between the processing device and the antenna via the electrical connection of the circuit boards and/or to make it available to the processing device for reception. This is made possible, for example, by the transmission means forming part of an electrical transmission path which is provided between the transmit and receive connections of the processing device and the antenna.
- the contactless communication is provided as reserve communication and thus as secondary communication in addition to a primary communication of the vehicle.
- the primary communication can be implemented, for example, as a UWB (ultra-wideband) or Bluetooth communication.
- the primary communication can differ from the reserve communication in terms of the communication technology.
- the reserve and primary communication can redundantly provide the same function, e.g. authentication and/or unlocking and/or door opening on the vehicle.
- the processing device and the antenna of the arrangement according to the invention can be provided exclusively for reserve communication.
- the primary and reserve communication can use different antennas.
- the vehicle is designed, for example, as a motor vehicle, preferably as a passenger vehicle and/or a truck. Furthermore, the vehicle can be designed as an autonomous and/or door-handle-free vehicle. It is possible for the arrangement according to the invention to be designed for attachment to a driver and/or passenger door of the vehicle.
- the transmission means can be surrounded by its own insulation, as can the two circuit boards. Furthermore, the transmission means can be detachably connected to the first circuit board, e.g. via an electrical connector or the like.
- the transmission means can be elastic and/or bendable in order to enable flexible positioning of the second circuit board or the antenna relative to the first circuit board.
- the transmission medium is designed as a cable with twisted wire pairs, preferably as a twisted pair cable, preferably as an unshielded twisted pair cable.
- the cable can also be be designed as a coaxial cable.
- the use of an unshielded twisted pair cable has the further advantage that a separate supply of a ground potential to the second circuit board is not necessary.
- the use of a twisted pair cable also offers an advantage when using differential transmission of the communication signal.
- the cable can provide common-mode rejection in order to be less sensitive to common-mode interference.
- the cable can have at least or exactly two or three or four twisted pairs of insulated electrical lines, which in this way ensure high interference immunity and EMC quality.
- the lines can be made of copper and have a diameter of 0.4 to 0.8 millimeters, for example.
- the pairs can be twisted with a certain torque, e.g. between 1.0 and 2.5 Newton meters (Nm).
- the transmission means has a length of between 0.1 m and 2 m, preferably between 0.5 m and 1.5 m, preferably between 0.75 m and 1 m. This enables a flexible arrangement of the antenna, e.g. on a vehicle door.
- a filter arrangement in particular in the form of an electrical filter, is provided for filtering and preferably bandpass filtering the communication signal.
- the filter arrangement can be designed to filter out frequencies from the communication signal that lie outside a frequency spectrum for contactless communication.
- the transmission medium and preferably at least partially the antenna can be part of the filter arrangement (in particular due to their inherent electrical properties), so that in particular an inductance and/or a capacitance of the transmission medium and preferably of the antenna parameterize the filter arrangement and/or influence a center frequency and/or cutoff frequencies and/or a bandwidth of the filter arrangement.
- the filter arrangement when designing the filter arrangement, the electrical properties of the transmission medium and/or the antenna are also taken into account in particular.
- the filter arrangement can be designed particularly efficiently for filtering signals outside a frequency range for contactless communication and thus enable reliable communication with improved EMC.
- the center frequency of the filter arrangement can be substantially 13.56 MHz and/or the bandwidth of the filter arrangement can be at least 1.8 MHz, in particular at least 2 MHz.
- the invention can provide that the filter arrangement has a first resonant circuit and a second resonant circuit, which are connected to one another via at least one coupling capacitor.
- the first resonant circuit can be provided on a first of the circuit boards and the second resonant circuit can be provided at least partially or completely and possibly also the at least one coupling capacitor on a second of the circuit boards.
- the coupling capacitor can thus be arranged as close as possible to the antenna and a voltage increase caused by the second resonant circuit can only be carried out on the second circuit board.
- the filter arrangement has a first resonant circuit and a second resonant circuit, which are connected to one another via at least one coupling capacitor.
- the first resonant circuit can be formed on a first of the circuit boards and the second resonant circuit can be formed at least partially by the transmission means.
- the at least one coupling capacitor can be provided on the first of the circuit boards. This makes it possible for as few or no electronic components as possible to be provided on the second circuit board, which must be parameterized in order to design the filter arrangement.
- a resistor preferably in the form of a discrete component, is dispensed with between the at least one coupling capacitor and the antenna, preferably in the second resonant circuit.
- a direct, equal-potential electrical connection and/or a capacitor and/or an inductance can be provided between the at least one coupling capacitor and the antenna, but no resistor, in order to optimize power consumption - in particular via the transmission medium.
- a filter arrangement for filtering and preferably bandpass filtering the communication signal.
- the filter arrangement can be designed such that a magnitude frequency response of the filter arrangement in the passband is designed with a substantially symmetrical curve around a center frequency of the filter arrangement. It is also possible that the magnitude frequency response of the filter arrangement in the passband is set with a curve such that the bandwidth of the filter arrangement is at least 1 MHz, preferably at least 2 MHz, preferably at least 3 MHz, particularly preferably at least 4 MHz. It is also conceivable that a coupling factor is substantially equal to an attenuation of the filter arrangement, preferably a normalized coupling factor is set to substantially 1.
- the antenna on the second circuit board is designed as a PCB antenna, ie is designed in particular by conductor tracks of the second circuit board.
- the resonant circuits can also be implemented at least partially by discrete electronic components, but possibly also by the lines of the transmission medium and/or the conductor tracks of the antenna. The components can be soldered onto the circuit boards.
- PCB stands for Printed Circuit Board.
- a filter arrangement of the arrangement according to the invention is provided for filtering and preferably bandpass filtering the communication signal, wherein the filter arrangement is designed such that in the frequency response of the filter arrangement or the arrangement according to the invention, a current consumption has a local minimum essentially around a center frequency of the filter arrangement.
- a filter arrangement is provided for filtering and in particular bandpass filtering the communication signal, which has two resonant circuits that are provided on different circuit boards, wherein one of the resonant circuits is designed to convert a square-wave signal into a sine signal.
- the signal output by the processing device can be essentially square-wave and thus correspond to the square-wave signal that is first converted into the sine signal, i.e. the essentially sine-shaped signal, by the antenna for the communication in order to generate an electromagnetic field.
- the processing device has at least two transmit connections and at least two receive connections, which are connected to the antenna via at least one transmission path, in particular a symmetrical path, in order to transmit the communication signal differentially between the processing device and the antenna.
- the transmission path can be formed, for example, by symmetrically designed lines of the first circuit board and the transmission means.
- Differential transmission refers in particular to a method of signal transmission in which a signal is divided into a positive and negative component, which are transmitted via separate lines. This method is robust against disturbances and interference and improves the transmission quality of the signal.
- a further advantage can be achieved within the scope of the invention if the antenna, preferably the entire (second) circuit board of the antenna, is designed to be floating with respect to an electrical reference potential, in particular ground.
- an electrical reference potential in particular ground.
- This provides the advantage that a separate supply of a ground line can be dispensed with.
- a ground line is led to the second circuit board, e.g. when using a coaxial cable or a shielded twisted pair cable as a transmission medium.
- the processing device is or can be connected to an authentication and/or door opening device for the vehicle or the vehicle.
- an authentication and/or door opening device for the vehicle or the vehicle.
- a movement of a vehicle door from a closed position to an open position can be initiated on the basis of the received communication signal in order to thereby clear a gap for further manual opening of the vehicle door, wherein the arrangement is preferably arranged at least partially on the vehicle door.
- the movement can be made possible, for example, by a motor which is operatively connected to the vehicle door.
- the connection of the processing device to the authentication and/or door opening device can be made possible, for example, via a corresponding interface of the processing device, preferably wired or wirelessly.
- the authentication and/or door opening device can be triggered by the processing device on the basis of the received communication signal to control the movement of the vehicle door. This may require authentication, in which the received communication signal may be cryptographically evaluated by the authentication and/or door opening device.
- the invention also relates to a method for producing an arrangement according to the invention, comprising the following steps:
- one of the circuit boards being connected to the transmission means in order to electrically connect the antenna to the transmission means, measuring the transmission means and the antenna connected thereto as a coherent electrical component with regard to their electrical, preferably capacitive and/or inductive and/or ohmic, properties,
- the method according to the invention therefore brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to an arrangement according to the invention.
- the measurement can be carried out, for example, using known methods of measurement technology for determining an ohmic resistance and/or inductance and/or capacitance. It can be provided that the antenna and the transmission medium are not measured individually, but as a connected electrical component. A result of the measurement can then be used in the design of the other electronic components of the filter arrangement. For this purpose, for example, a simulation or measurement of the frequency response of the filter arrangement can be carried out with different parameterization of the components in order to arrive at the desired frequency response.
- the invention also relates to a method for assembling an arrangement according to the invention and/or an arrangement manufactured according to the manufacturing method according to the invention, comprising the following assembly steps:
- the second desired location can be outside the vehicle door, e.g. on a B-pillar of the vehicle.
- the first desired location can be on or in the vehicle door, for example.
- Fig. 1 is a schematic side view of a vehicle and a vehicle door with an arrangement according to embodiments of the invention
- Fig. 2 is a schematic representation of an arrangement according to embodiments of the invention in a plan view
- Fig. 3 shows an exemplary frequency response of an arrangement according to embodiments of the invention
- Fig. 4 is a schematic representation of a manufacturing and assembly process according to embodiments of the invention
- Fig. 5 is a schematic and simplified circuit diagram of an arrangement according to embodiments of the invention.
- FIG. 1 and 2 as well as Fig. 5 show, according to embodiments of the invention, an arrangement 200 for a vehicle 10 for contactless communication between the vehicle 10 and a mobile communication means 20.
- An electronic processing device 210 of the arrangement 200 can also be provided, which is designed to transmit and receive a communication signal via an antenna 220. This can mean that the processing device 210 is able to generate (and receive) an electrical signal by which the antenna is controlled in order to output an electromagnetic field. The electromagnetic field can then be influenced by the mobile communication means 20 for communication and in particular for data transmission.
- the processing device 210 is designed, for example, as an integrated circuit. For this purpose, a so-called “NFC reader” can be used, for example, as the processing device 210.
- the communication can be implemented as near field communication (NFC).
- the communication signal can be an NFC signal.
- the communication can be based on the fact that an electromagnetic field is generated and in particular used to transmit data by means of the communication.
- the mobile communication means 20, as an NFC-capable communication means can be able to influence (i.e. detune) at least one oscillating circuit of the arrangement 200 by means of inductive coupling and thereby carry out the data transmission.
- the processing device 210 can detect this influence and evaluate it, for example, with regard to the detuning and a modulation of the electrical properties such as the amplitude and/or phase of the communication signal.
- the transmitted data can be determined on the basis of this evaluation. For example, load modulation and/or amplitude shift keying (ASK) and/or modulation of the amplitude and phase of an electrical voltage at the antenna 220 can be used to influence and/or modulate the communication signal.
- ASK amplitude shift keying
- the arrangement 200 can be arranged at least partially on a vehicle door 11. It can be seen that the processing device 210 and the antenna 220 can also be arranged spatially separated at different positions on the vehicle 10. It is therefore also possible for the antenna 220 to be mounted outside the vehicle door 11, e.g. on a B-pillar 12, and the processing device 210 to be mounted inside the vehicle door. In this case, a connection for electrical signal transmission is still possible via a transmission means 240, which is designed, for example, as an electrical cable.
- the processing device 210 and the antenna 220 can be provided on different circuit boards 251, 252, which can be electrically connected to one another by the transmission means 240.
- the antenna 220 can be arranged on the B-pillar 12 of the vehicle 10 and the processing device 210 can be arranged spatially separated therefrom inside the vehicle door 11 or alternatively on another vehicle component.
- the antenna 220 can be designed on the second circuit board 252 as a PCB antenna, i.e. in particular as a printed antenna or as an antenna in the form of conductor tracks on the circuit board.
- the mobile communication means 20 can be designed as an identification transmitter 20 and thus be able to carry out identification and/or authentication on the vehicle 10.
- “Mobile” can refer to the fact that the communication means 20 is designed to be portable and can thus be carried by a user, for example.
- the mobile communication means 20 can specifically be designed as a mobile identification transmitter 20 such as an NFC card and/or a smartphone.
- the mobile communication means 20 can have security information, for example stored in a non-volatile manner, which is transmitted to the vehicle 10 via the communication and evaluated there based on the communication signal.
- the processing device 210 of the arrangement 200 is connected to an authentication and/or door opening device 30 shown schematically in Fig. 1 for signal and/or data transmission. This enables authentication on the basis of the received communication signal and/or, if authentication is successful, unlocking of the vehicle 10 and/or movement of the vehicle door 11 from a closed position 41 to an open position 42 (the latter is visualized by the door 11 in this position as a dashed line). The movement can take place to the extent that a gap 45 is released for further manual opening of the vehicle door 11.
- the gap 45 can be understood in particular as a door gap into which a hand can be inserted to grip and move the door 11.
- a gripping device of the vehicle door 11 can also be provided in the released gap 45, which, for example, replaces a door handle and/or enables comfortable gripping of the door 11.
- the gripping device can be designed in such a way that a rounded surface is provided for gripping.
- the transmission means 240 can be designed as a cable with twisted wire pairs, preferably as a twisted pair cable, preferably as an unshielded twisted pair cable. Another alternative is to design the transmission means 240 as a coaxial cable. However, a twisted pair cable has a particularly positive electrical assignment configuration for the intended application, as shown in Fig. 5 with further details.
- a filter arrangement 300 can be provided for filtering and preferably bandpass filtering the communication signal.
- the filter arrangement 300 is shown in Fig. 2 and in Fig. 5 with further details.
- the transmission means 240 and preferably at least partially the antenna 220 can be part of the filter arrangement 300.
- this relates to electrical properties such as an inductance and/or a capacitance of the transmission means 240 and preferably the antenna 220, which can thus be viewed as parameters of the filter arrangement 300. It is thus possible to parameterize the filter arrangement 300 using these electrical properties and/or to influence a center frequency and/or cutoff frequencies and/or a bandwidth of the filter arrangement 300.
- the filter arrangement 300 can be designed for filtering, i.e.
- the center frequency can particularly preferably be substantially 13.56 MHz and/or the bandwidth can be at least 1.8 MHz, in particular at least 2 MHz.
- the filter arrangement 300 can also be designed as a bandpass filter in that it has a first resonant circuit 310 and a second resonant circuit 320.
- the resonant circuits 310, 320 can be connected to one another via at least one coupling capacitor. This can also mean that the at least one coupling capacitor is part of the second resonant circuit 320 and the second Resonant circuit 320 is electrically coupled to the first resonant circuit 310.
- one of the resonant circuits 310, 320, in particular the second resonant circuit 320, preferably at least partially the at least one coupling capacitor can be designed to convert a square-wave signal into a sinusoidal signal. Accordingly, the communication signal can first be generated by the processing device 210 as a square-wave signal and then, due to the signal conversion, the antenna 220 can be controlled by a sinusoidal signal.
- the first resonant circuit 310 is formed by way of example in a differential structure by the inductors LR1.LR2 and the resistors RR1.RR2 (the symbols are shown uniformly, regardless of whether the components represented thereby are resistors, capacitors or coils; coils can also be referred to as inductance).
- the inductors LR1.LR2 and the resistors RR1.RR2 as well as the coupling capacitors CK1.CK2 or CK1',CK2' can be provided as discrete components.
- the second resonant circuit 320 can be formed by the capacitor C and possibly the resistor R and/or the inductor L, wherein the resistor R and the inductor L can possibly not be provided as discrete components, but as electrical properties of the antenna 220. It is also possible for the electrical properties of the transmission medium 240 to be used to form the second resonant circuit 320. Furthermore, it is conceivable that at least a part of the second resonant circuit 320 is also provided on the first circuit board, in particular as discrete components.
- the processing device 210 can have at least two transmit connections 255 and at least two receive connections 254 (see Fig. 2), which are electrically connected to the antenna 220 via at least one transmission path 256.
- the first resonant circuit 310 can be provided on a first 251 of the circuit boards 251,252 and the second resonant circuit 320 and the coupling capacitors CK1',CK2' on a second 252 of the circuit boards 251,252.
- This variant is shown in Fig. 5 in such a way that instead of the capacitors CK1.CK2 in solid line on the first circuit board 251, the capacitors CK1',CK2' in dashed line on the second circuit board 252 are used (the capacitors CK1,CK2 are thus not required in this variant).
- This has the advantage that a lower voltage is applied to the transmission means 240 and the voltage and signal conversion only takes place at the antenna. 220 after the transmission of the communication signal via the transmission means 240.
- the first resonant circuit 310 can be formed on a first 251 of the circuit boards 251, 252 and the second resonant circuit 320 can be formed at least partially by the transmission means 240.
- the coupling capacitors CK1, CK2 can be provided on the first 251 of the circuit boards 251, 252 (in this case the capacitors CK1', CK2' in the dashed line are not required). This has the advantage that the attachment of the coupling capacitors CK1', CK2' and possibly even of discrete components on the second circuit board 252 can be dispensed with entirely. This enables a structurally simpler and more generic design of the second circuit board 252.
- Fig. 3 shows an exemplary frequency response G of the filter arrangement 300 for an amplitude A and a current consumption I (i.e. the power consumption).
- the amplitude A can, for example, have been determined by a voltage measurement of the electrical voltage at the connections 253 (e.g. at the points P1 and P2 in Fig. 5) and/or the current consumption I by a current measurement of the electrical current I through the resistor RR1 (e.g. at the point PT in Fig. 5) for different frequencies f.
- the filter arrangement 300 can be designed such that the magnitude frequency response G of the filter arrangement 300, i.e.
- the illustrated course V of the amplitude A is designed in the passband D with a substantially symmetrical course V around a center frequency F0 of the filter arrangement 300, and/or is set in the passband D with a course V such that the bandwidth B of the filter arrangement 300 is at least 1 MHz, preferably at least 2 MHz, preferably at least 3 MHz, particularly preferably at least 4 MHz, and/or has a substantially constantly falling or constantly rising course V around a center frequency F0 of the filter arrangement 300.
- the described properties of the filter arrangement 300 have the advantage that the set passband D and/or the bandwidth B has a tolerance for frequency deviations. It is also possible for a coupling factor of the filter arrangement 300 to be substantially equal to an attenuation of the filter arrangement 300, preferably a standardized coupling factor is set to substantially 1.
- the standardized coupling factor is defined in particular as the ratio of the coupling factor to the attenuation. This enables a particularly advantageous frequency response and thus filtering that is robust with respect to component tolerances.
- a current notch can be provided in the region of the center frequency FO of the filter arrangement 300.
- the current notch can be designed as a local minimum in the frequency response of the current I.
- the filter arrangement 300 can be designed such that in the frequency response of the filter arrangement 300, a current consumption I has a local minimum substantially around a center frequency F0 of the filter arrangement 300.
- the local minimum can, for example, be a minimum for the frequency range between the lower limit frequency G1 and the upper limit frequency G2.
- the lower and upper limit frequencies each have, for example, a difference of at least 500 kHz or at least 1 MHz or at least 2 MHz or at least 5 MHz from the center frequency F0.
- the measured current consumption I at the center frequency F0 is, for example, below 0.5 A, preferably below 0.1 A or below 0.06 A.
- the described design of the filter arrangement 300 has the advantage that the power consumption of the arrangement 200 according to embodiments of the invention is very low.
- the transmission means 240 can, for example, have a length of 0.1 m to 2 m, preferably from 0.5 m to 1.5 m, preferably from 0.75 m to 1 m.
- an electrical tap 265 shown in Fig. 5 and thus in particular the point PT or P2' can be used simultaneously as a measuring and/or calibration point.
- the filter arrangement 300 can be parameterized using a current measurement at the measuring and/or calibration point.
- the current measurement can preferably be carried out while simultaneously varying the frequency f in order to record a frequency response with regard to an amplitude and/or a current consumption of the filter arrangement 300 and to set it by changing the parameters for the filter arrangement 300.
- the amplitude A shown in Fig. 3 can be determined by a voltage measurement of the electrical voltage at the connections 253 (e.g. at the points P1 and P2 in Fig.
- Fig. 5 shows that different variants are also possible for the reception of the communication signal by the processing device 210. At least one reception connection 254 and at least one transmission connection 255 of the processing device 210 can be provided. In the case of differential reception of the communication signal, the connections Rx1 and Rx2 of the processing device 210 can be used as reception connections 254, analogous to the transmission connections Tx1, Tx2.
- At least one electrical tap 265 - in particular in the first resonant circuit 310 - can be provided in order to transmit the communication signal from it for reception to the at least one receiving connection 254 of the processing device 210.
- the respective tap 265 can be designed, for example, as a conductor track and/or a contact point and/or as an electrical connection which represents a node in the circuit structure.
- At least one and, in the case of a differential structure, at least two voltage dividers 260 can be provided for the tap 265 of the communication signal, which are provided in Fig. 5 by the components C1, C3 and C2, C4 respectively.
- the components can, for example, be resistors in order to form an ohmic voltage divider 260, or can be designed as capacitors in order to form a capacitive voltage divider 260.
- the communication signal can be adjusted and preferably reduced in terms of voltage and/or current so that it can be evaluated on the processing device 210 in terms of electrical properties such as amplitude and phase.
- the position of the tap 265 of the communication signal by the respective voltage divider 260 can have a decisive influence.
- Fig. 5 shows the points P1 and P2, which are possible voltage taps (dashed line, whereby the connection of P1 ' and P2' to the corresponding voltage divider 260 via the solid line is then omitted).
- the tap 265 is thus made at the same point or the same potential at which the current measurement for setting the filter arrangement 300 is carried out and the current notch in the frequency response is provided. It has been found that this enables a particularly sensitive detection of the communication signal at the Processing device 210 enables, in particular with regard to detection of phase changes.
- the antenna 220 preferably the entire circuit board 252 of the antenna 220, can be designed to be floating with respect to an electrical reference potential, in particular ground.
- an electrical reference potential in particular ground.
- the at least one receiving connection 254 can comprise at least or exactly a first Rx1 and a second Rx2 receiving connection 254 of the processing device 210. Accordingly, at least or exactly a first P1' and a second P2' tap 265 can be provided in the first resonant circuit 310 as the at least one electrical tap 265.
- the two electrical taps 265 can be electrically connected to different coupling capacitors CK1.CK2.
- the first tap P1' can also be electrically connected to the first receiving terminal Rx1 via a first voltage divider C1, C3 and the second tap P2' can be electrically connected to the second receiving terminal Rx2 via a second voltage divider C2, C4 in order to transmit the communication signal differentially for reception to the receiving terminals 254 of the processing device 210.
- the respective tap 265 can additionally be electrically connected to a respective transmitting terminal Tx1, Tx2 of the processing device 210 via a respective low-pass filter LR1, RR1, LR2, RR2, preferably RL low-pass filter.
- first oscillating circuit 310 and the second oscillating circuit 320 can be coupled to one another via the at least one coupling capacitor CK1.CK2 in order to convert the communication signal from a first signal form in the first oscillating circuit 310 into a second signal form in the second oscillating circuit 320, and/or to transform the communication signal from a first voltage level to a second voltage level.
- the respective tap 265 can be designed to tap the communication signal for reception in the first signal form and/or in the first voltage level.
- the first signal form can essentially correspond to a square wave signal and the second signal form can essentially correspond to a sinusoidal signal, and/or the first voltage level can have a peak-to-peak value in the range from 5 V to 15 V, preferably in the range of 7 V to 12 V, and the second voltage level has a peak-to-peak value in the range of 20 V to 80 V, preferably 40 V to 60 V.
- Fig. 4 shows a method 100 according to embodiments of the invention for producing an arrangement 200.
- the processing device 210 and the antenna 220 can first be provided on the two different circuit boards 251, 252.
- a second 252 of the circuit boards 251, 252 can be connected to the transmission means 240 in order to electrically connect the antenna 220 to the transmission means 240.
- the transmission means 240 and the antenna 220 electrically connected thereto can be measured as a coherent electrical component with regard to their electrical, preferably capacitive and/or inductive and/or ohmic, properties.
- This enables a design of the filter arrangement 300 for filtering the communication signal based on the measurement, according to a third method step 103.
- Fig. 5 also shows the arrangement of the components, preferably capacitors, CP3 and CP4 on the first circuit board 251. These can also be part of the filter arrangement 300.
- An alternative positioning on the second circuit board 252 of these components for the same function is shown in dashed lines with CP3' and CP4'. In both cases, the connection to a ground or reference potential is optional, also shown with a dashed line.
- an assembly of the arrangement 200 can also be provided, in which according to a first assembly step 111 the first circuit board 251 is fixed at a first desired location on the vehicle 10, and according to a second assembly step 112 a (in particular manual and/or robot-assisted) movement of the second circuit board 252 relative to the first circuit board 252 is provided.
- the movement can be made possible by the second circuit board 252 being flexibly connected to the first circuit board 251 via the transmission means 240 in order to fix the second circuit board 251 at a second desired location on the vehicle 10.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Abstract
Description
Beschreibung Description
Anordnung für ein Fahrzeug zur kontaktlosen Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und einem mobilen KommunikationsmittelArrangement for a vehicle for contactless communication between the vehicle and a mobile communication device
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definierten Art. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Herstellungs- und Montageverfahren für die Anordnung. The present invention relates to an arrangement according to the type defined in the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a manufacturing and assembly method for the arrangement.
Stand der Technik State of the art
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass eine kontaktlose Kommunikation bei Fahrzeugen bspw. zur Authentifizierung und Entriegelung des Fahrzeuges eingesetzt werden kann. Hierzu wird üblicherweise ein mobiles Kommunikationsmittel wie ein Smartphone oder eine NFC-Karte an eine in einen Türgriff des Fahrzeuges integrierte Antenne gehalten, damit die erforderlichen Daten übertragen werden können. It is known from the state of the art that contactless communication can be used in vehicles, for example, to authenticate and unlock the vehicle. To do this, a mobile communication device such as a smartphone or an NFC card is usually held to an antenna integrated into a door handle of the vehicle so that the required data can be transmitted.
Allerdings ist es ein Nachteil aus dem Stand der Technik, dass die Anbringung der Antenne am Fahrzeug sehr beschränkt ist, insbesondere auf den durch einen Türgriff bereitgestellten Möglichkeiten zur Befestigung. However, a disadvantage of the current technology is that the attachment of the antenna to the vehicle is very limited, especially to the attachment options provided by a door handle.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte und flexiblere Anbringung der Antenne für die Kommunikation am Fahrzeug zu ermöglichen. It is therefore an object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages described above. In particular, it is an object of the present invention to enable an improved and more flexible attachment of the antenna for communication on the vehicle.
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem jeweiligen erfindungsgemäßen Verfahren, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. The subject matter of the invention is an arrangement with the features of claim 1, a method with the features of claim 14 and a method with the features of claim 15. Further features and details of the invention emerge from the respective subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the arrangement according to the invention naturally also apply in connection with the respective method according to the invention, and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is or can always be made to each other.
Gegenstand der Erfindung ist insbesondere eine Anordnung, vorzugsweise elektronische Anordnung und/oder Schaltungsanordnung, für ein Fahrzeug zur kontaktlosen Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und einem mobilen Kommunikationsmittel, vorzugsweise zur NFC-Kommunikation des Fahrzeuges mit einem mobilen Gerät wie einem Identifikationsgeber und/oder Smartphone und/oder einer NFC-Karte. Das mobile Kommunikationsmittel kann somit als ein Mobilfunkgerät wie ein Smartphone oder als eine Karte ausgebildet sein. Um eine Authentifizierung am Fahrzeug zu ermöglichen, kann das Kommunikationsmittel ferner eine Sicherheitsinformation wie einen geheimen Schlüssel oder dergleichen aufweisen. Die Kommunikation kann dazu vorgesehen sein, insbesondere auf Basis der Authentifizierung am Fahrzeug, eine Entriegelung des Fahrzeuges und/oder eine Öffnung einer Fahrzeugtür und/oder dergleichen zu initiieren. Entsprechend kann die erfindungsgemäße Anordnung auch Teil eines Sicherheits- und/oder Öffnungs- und/oder Entriegelungssystems des Fahrzeuges sein, welches ebenfalls als solches unter Schutz gestellt werden kann. Ferner kann die Kommunikation zum für die genannten Anwendungen erforderlichen Datentransfer dienen. Hierzu kann eine zu übertragene Information wie die Sicherheitsinformation in einem Datenspeicher des Kommunikationsmittels hinterlegt sein und durch einen elektronischen Chip des Kommunikationsmittels ausgelesen und - ggf. aktiv - an die erfindungsgemäße Anordnung übertragen werden. Ebenfalls unter Schutz gestellt sein kann ein System, welches das Kommunikationsmittel und die erfindungsgemäße Anordnung umfasst. The subject matter of the invention is in particular an arrangement, preferably electronic arrangement and/or circuit arrangement, for a vehicle for contactless communication between the vehicle and a mobile communication means, preferably for NFC communication of the vehicle with a mobile device such as an identification transmitter and/or smartphone and/or an NFC card. The mobile communication means can thus be designed as a mobile device such as a smartphone or as a card. In order to enable authentication on the vehicle, the communication means can also have security information such as a secret key or the like. The communication can be intended to initiate an unlocking of the vehicle and/or an opening of a vehicle door and/or the like, in particular on the basis of the authentication on the vehicle. Accordingly, the arrangement according to the invention can also be part of a security and/or opening and/or unlocking system of the vehicle, which can also be protected as such. Furthermore, the communication can serve for the data transfer required for the applications mentioned. For this purpose, information to be transmitted, such as the security information, can be stored in a data memory of the communication means and read out by an electronic chip of the communication means and - if necessary actively - transmitted to the arrangement according to the invention. A system which comprises the communication means and the arrangement according to the invention can also be protected.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann eine elektronische Verarbeitungsvorrichtung aufweisen, welche zum Erzeugen und/oder Übertragen und/oder zum Empfangen eines Kommunikationssignals über eine Antenne ausgeführt ist. Allerdings können die Verarbeitungsvorrichtung und die Antenne an unterschiedlichen Leiterplatten der Anordnung vorgesehen sein. In anderen Worten kann die erfindungsgemäße Anordnung mehrteilig ausgebildet sein und vorzugsweise mindestens oder genau zwei baulich voneinander getrennte Leiterplatten aufweisen. Ebenfalls ist es möglich, dass jede der Leiterplatten in einem eigenen Gehäuse untergebracht ist und/oder von einer elektrischen und/oder Feuchtigkeits-Isolierung und/oder von einer Vergussmasse umgeben ist. The arrangement according to the invention can have an electronic processing device which is designed to generate and/or transmit and/or receive a communication signal via an antenna. However, the processing device and the antenna can be provided on different circuit boards of the arrangement. In other words, the arrangement according to the invention can be designed in several parts and preferably have at least or exactly two circuit boards which are structurally separate from one another. It is also possible for each of the circuit boards to be housed in its own housing and/or to be surrounded by electrical and/or moisture insulation and/or by a potting compound.
Um dennoch eine elektrische Verbindung zwischen der Antenne und der Verarbeitungsvorrichtung zu ermöglichen, kann ein Übertragungsmittel vorgesehen sein, insbesondere zur Übertragung des Kommunikationssignals. Entsprechend kann das Übertragungsmittel dazu ausgeführt sein, die Leiterplatten elektrisch miteinander zu verbinden. Hierbei ist eine Besonderheit, dass das Übertragungsmittel gleichzeitig dazu ausgeführt sein kann, die Antenne räumlich flexibel und beabstandet von der Verarbeitungsvorrichtung am Fahrzeug anzuordnen. In anderen Worten kann das Übertragungsmittel dazu ausgeführt sein, die Antenne mit einem flexiblen und/oder variablen Abstand von der Verarbeitungsvorrichtung am Fahrzeug anzuordnen. Dies ermöglicht eine deutliche Verbesserung der Flexibilität bei der Anbringung am Fahrzeug, sodass die Positionierung der Antenne nicht mehr auf den Türgriff beschränkt ist. Vielmehr kann es vorgesehen sein, dass das Fahrzeug ohne Türgriff auskommt, und/oder die Öffnung der Tür mittels der Kommunikation ermöglicht wird. In order to nevertheless enable an electrical connection between the antenna and the processing device, a transmission means can be provided, in particular for transmitting the communication signal. Accordingly, the transmission means can be designed to electrically connect the circuit boards to one another. A special feature here is that the transmission means can simultaneously be designed to arrange the antenna on the vehicle in a spatially flexible manner and at a distance from the processing device. In other words, the transmission means can be designed to arrange the antenna on the vehicle at a flexible and/or variable distance from the processing device. This enables a significant improvement in the flexibility when attaching it to the vehicle, so that the positioning of the antenna no longer has to depend on the door handle. Rather, it can be provided that the vehicle does not have a door handle and/or the door can be opened using communication.
Es ist möglich, dass das Übertragungsmittel dazu ausgeführt ist, über die elektrische Verbindung der Leiterplatten das Kommunikationssignal zwischen der Verarbeitungsvorrichtung und der Antenne zu übertragen und/oder der Verarbeitungsvorrichtung zum Empfangen bereitzustellen. Dies wird z. B. dadurch möglich, dass das Übertragungsmittel einen Teil eines elektrischen Übertragungspfades bildet, welcher zwischen den Sende- und Empfangsanschlüssen der Verarbeitungsvorrichtung und der Antenne vorgesehen ist. It is possible that the transmission means is designed to transmit the communication signal between the processing device and the antenna via the electrical connection of the circuit boards and/or to make it available to the processing device for reception. This is made possible, for example, by the transmission means forming part of an electrical transmission path which is provided between the transmit and receive connections of the processing device and the antenna.
Es ist weiter denkbar, dass die kontaktlose Kommunikation als Reservekommunikation und somit als Sekundärkommunikation zusätzlich zu einer Primärkommunikation des Fahrzeuges vorgesehen ist. Die Primärkommunikation kann z. B. als eine UWB (Ultrabreitband) oder Bluetooth-Kommunikation ausgeführt sein. Ferner kann sich die Primärkommunikation hinsichtlich der Kommunikationstechnologie von der Reservekommunikation unterscheiden. Insbesondere kann die Reserve- und die Primärkommunikation redundant die gleiche Funktion bereitstellen, z. B. eine Authentifizierung und/oder Entriegelung und/oder Türöffnung am Fahrzeug. Die Verarbeitungsvorrichtung und die Antenne der erfindungsgemäßen Anordnung kann ausschließlich zur Reservekommunikation vorgesehen sein. Die Primär- und Reservekommunikation können dabei unterschiedliche Antennen nutzen. It is also conceivable that the contactless communication is provided as reserve communication and thus as secondary communication in addition to a primary communication of the vehicle. The primary communication can be implemented, for example, as a UWB (ultra-wideband) or Bluetooth communication. Furthermore, the primary communication can differ from the reserve communication in terms of the communication technology. In particular, the reserve and primary communication can redundantly provide the same function, e.g. authentication and/or unlocking and/or door opening on the vehicle. The processing device and the antenna of the arrangement according to the invention can be provided exclusively for reserve communication. The primary and reserve communication can use different antennas.
Das Fahrzeug ist z. B. als ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise als ein Personenkraftfahrzeug und/oder Lastkraftfahrzeug, ausgebildet. Ferner kann das Fahrzeug als ein autonomes und/oder ein türgriffloses Fahrzeug ausgebildet sein. Es ist möglich, dass die erfindungsgemäße Anordnung zur Anbringung an einer Fahrer- und/oder Beifahrertür des Fahrzeuges ausgeführt ist. The vehicle is designed, for example, as a motor vehicle, preferably as a passenger vehicle and/or a truck. Furthermore, the vehicle can be designed as an autonomous and/or door-handle-free vehicle. It is possible for the arrangement according to the invention to be designed for attachment to a driver and/or passenger door of the vehicle.
Das Übertragungsmittel kann - wie ggf. auch die beiden Leiterplatten, von einer eigenen Isolierung umgeben sein. Ferner kann das Übertragungsmittel lösbar mit der ersten Leiterplatte verbunden sein, z. B. über einen elektrischen Steckverbinder oder dergleichen. Das Übertragungsmittel kann elastisch und/oder biegbar sein, um eine flexible Positionierung der zweiten Leiterplatte bzw. der Antenne gegenüber der ersten Leiterplatte zu ermöglichen.The transmission means can be surrounded by its own insulation, as can the two circuit boards. Furthermore, the transmission means can be detachably connected to the first circuit board, e.g. via an electrical connector or the like. The transmission means can be elastic and/or bendable in order to enable flexible positioning of the second circuit board or the antenna relative to the first circuit board.
Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung optional möglich, dass das Übertragungsmittel als ein Kabel mit verdrillten Adernpaaren, vorzugsweise als ein Twisted-Pair-Kabel, bevorzugt als Unshielded Twisted Pair Kabel, ausgebildet ist. Damit ist eine besonders vorteilhafte Übertragung des Kommunikationssignals hinsichtlich der Güte und EMV- Eigenschaften durch das Übertragungsmittel möglich. Alternativ kann das Kabel ggf. auch als Koaxialkabel ausgebildet sein. Die Verwendung eines Unshielded Twisted Pair Kabels hat den weiteren Vorteil, dass auf eine separate Zuführung eines Massepotentials zur zweiten Leiterplatte verzichtet werden kann. Ferner bietet die Verwendung eines Twisted- Pair-Kabels einen Vorteil bei der Verwendung einer differentiellen Übertragung des Kommunikationssignals. Insbesondere kann dabei das Kabel eine Gleichtaktunterdrückung bereitstellen, um unempfindlicher gegenüber Gleichtaktstörungen zu sein. Das Kabel kann mindestens oder genau zwei oder drei oder vier verdrillte Paare von isolierten elektrischen Leitungen aufweisen, die auf diese Weise eine hohe Störfestigkeit und EMV-Güte gewährleisten. Die Leitungen können aus Kupfer hergestellt sein und bspw. einen Durchmesser von 0,4 bis 0,8 Millimetern aufweisen. Die Verdrillung der Paare kann mit einem bestimmten Drehmoment, z. B. zwischen 1 ,0 und 2,5 Newtonmeter (Nm), erfolgt sein.Furthermore, within the scope of the invention, it is optionally possible for the transmission medium to be designed as a cable with twisted wire pairs, preferably as a twisted pair cable, preferably as an unshielded twisted pair cable. This enables a particularly advantageous transmission of the communication signal in terms of quality and EMC properties through the transmission medium. Alternatively, the cable can also be be designed as a coaxial cable. The use of an unshielded twisted pair cable has the further advantage that a separate supply of a ground potential to the second circuit board is not necessary. The use of a twisted pair cable also offers an advantage when using differential transmission of the communication signal. In particular, the cable can provide common-mode rejection in order to be less sensitive to common-mode interference. The cable can have at least or exactly two or three or four twisted pairs of insulated electrical lines, which in this way ensure high interference immunity and EMC quality. The lines can be made of copper and have a diameter of 0.4 to 0.8 millimeters, for example. The pairs can be twisted with a certain torque, e.g. between 1.0 and 2.5 Newton meters (Nm).
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn im Rahmen der Erfindung das Übertragungsmittel eine Länge zwischen 0,1 m bis 2 m, vorzugsweise zwischen 0,5 m bis 1 ,5 m, bevorzugt zwischen 0,75 m bis 1 m hat. Dies ermöglicht eine flexible Anordnung der Antenne, z. B. an einer Fahrzeugtür. It is also advantageous if, within the scope of the invention, the transmission means has a length of between 0.1 m and 2 m, preferably between 0.5 m and 1.5 m, preferably between 0.75 m and 1 m. This enables a flexible arrangement of the antenna, e.g. on a vehicle door.
Optional ist es denkbar, dass eine Filteranordnung, insbesondere in der Form eines elektrischen Filters, zur Filterung- und vorzugsweise Bandpassfilterung des Kommunikationssignals vorgesehen ist. Hierzu kann die Filteranordnung dazu ausgelegt sein, solche Frequenzen aus dem Kommunikationssignal zu filtern, welche außerhalb eines Frequenzspektrums für die kontaktlose Kommunikation liegen. Das Übertragungsmittel und vorzugsweise zumindest teilweise die Antenne können (insbesondere aufgrund ihrer inhärenten elektrischen Eigenschaften) Teil der Filteranordnung sein, sodass insbesondere eine Induktivität und/oder eine Kapazität des Übertragungsmittels und vorzugsweise der Antenne die Filteranordnung parametrisieren, und/oder eine Mittenfrequenz und/oder Grenzfrequenzen und/oder eine Bandbreite der Filteranordnung beeinflussen. Dies hat den Vorteil, dass auf separate, diskrete elektronische Bauelemente ggf. verzichtet oder deren Dimensionierung reduziert werden kann. Somit werden bei der Auslegung der Filteranordnung insbesondere auch die elektrischen Eigenschaften des Übertragungsmittels und/oder der Antenne berücksichtigt. Die Filteranordnung kann auf diese Weise besonders effizient zur Filterung von Signalen außerhalb eines Frequenzbereichs für die kontaktlose Kommunikation ausgelegt werden und damit die zuverlässige und hinsichtlich EMV verbesserte Kommunikation ermöglichen. Weiter kann die Mittenfrequenz der Filteranordnung im Wesentlichen 13,56 MHz und/oder die Bandbreite der Filteranordnung mindestens 1,8 MHz, insbesondere mindestens 2 MHz, betragen. Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass die Filteranordnung einen ersten Schwingkreis und einen zweiten Schwingkreis aufweist, welche über wenigstens einen Kopplungskondensator miteinander verbunden sind. Dabei kann der erste Schwingkreis an einer ersten der Leiterplatten und der zweite Schwingkreis zumindest teilweise oder vollständig und ggf. auch der wenigstens eine Kopplungskondensator an einer zweiten der Leiterplatten vorgesehen sein. Somit kann der Kopplungskondensator möglichst nahe an der Antenne angeordnet und eine durch den zweiten Schwingkreis verursachte Spannungserhöhung erst an der zweiten Leiterplatte durchgeführt werden. Optionally, it is conceivable that a filter arrangement, in particular in the form of an electrical filter, is provided for filtering and preferably bandpass filtering the communication signal. For this purpose, the filter arrangement can be designed to filter out frequencies from the communication signal that lie outside a frequency spectrum for contactless communication. The transmission medium and preferably at least partially the antenna can be part of the filter arrangement (in particular due to their inherent electrical properties), so that in particular an inductance and/or a capacitance of the transmission medium and preferably of the antenna parameterize the filter arrangement and/or influence a center frequency and/or cutoff frequencies and/or a bandwidth of the filter arrangement. This has the advantage that separate, discrete electronic components can be dispensed with or their dimensions can be reduced. Thus, when designing the filter arrangement, the electrical properties of the transmission medium and/or the antenna are also taken into account in particular. In this way, the filter arrangement can be designed particularly efficiently for filtering signals outside a frequency range for contactless communication and thus enable reliable communication with improved EMC. Furthermore, the center frequency of the filter arrangement can be substantially 13.56 MHz and/or the bandwidth of the filter arrangement can be at least 1.8 MHz, in particular at least 2 MHz. Advantageously, the invention can provide that the filter arrangement has a first resonant circuit and a second resonant circuit, which are connected to one another via at least one coupling capacitor. The first resonant circuit can be provided on a first of the circuit boards and the second resonant circuit can be provided at least partially or completely and possibly also the at least one coupling capacitor on a second of the circuit boards. The coupling capacitor can thus be arranged as close as possible to the antenna and a voltage increase caused by the second resonant circuit can only be carried out on the second circuit board.
Nach einer weiteren Möglichkeit kann es vorgesehen sein, dass die Filteranordnung einen ersten Schwingkreis und einen zweiten Schwingkreis aufweist, welche über wenigstens einen Kopplungskondensator miteinander verbunden sind. Dabei kann der erste Schwingkreis an einer ersten der Leiterplatten und der zweite Schwingkreis zumindest teilweise durch das Übertragungsmittel ausgebildet sein. Weiter kann der wenigstens eine Kopplungskondensator an der ersten der Leiterplatten vorgesehen sein. Dies ermöglicht es, dass möglichst wenige oder keine elektronischen Bauelemente an der zweiten Leiterplatte vorgesehen sind, welche zur Auslegung der Filteranordnung parametrisiert werden müssen.According to a further possibility, it can be provided that the filter arrangement has a first resonant circuit and a second resonant circuit, which are connected to one another via at least one coupling capacitor. The first resonant circuit can be formed on a first of the circuit boards and the second resonant circuit can be formed at least partially by the transmission means. Furthermore, the at least one coupling capacitor can be provided on the first of the circuit boards. This makes it possible for as few or no electronic components as possible to be provided on the second circuit board, which must be parameterized in order to design the filter arrangement.
Es ist weiter denkbar, dass zwischen dem wenigstens einen Kopplungskondensator und der Antenne, vorzugsweise im zweiten Schwingkreis, auf einen Widerstand, vorzugsweise in der Form eines diskreten Bauelements, verzichtet wird. In anderen Worten kann zwischen dem wenigstens einen Kopplungskondensator und der Antenne eine direkte, potentialgleiche elektrische Verbindung und/oder ein Kondensator und/oder eine Induktivität vorgesehen sein, jedoch keinen Widerstand, um einen Stromverbrauch - insbesondere über das Übertragungsmittel - zu optimieren. It is also conceivable that a resistor, preferably in the form of a discrete component, is dispensed with between the at least one coupling capacitor and the antenna, preferably in the second resonant circuit. In other words, a direct, equal-potential electrical connection and/or a capacitor and/or an inductance can be provided between the at least one coupling capacitor and the antenna, but no resistor, in order to optimize power consumption - in particular via the transmission medium.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass eine Filteranordnung zur Filterung und vorzugsweise Bandpassfilterung des Kommunikationssignals vorgesehen ist. Die Filteranordnung kann derart ausgelegt sein, dass ein Betragsfrequenzgang der Filteranordnung im Durchlassbereich mit einem im Wesentlichen symmetrischen Verlauf um eine Mittenfrequenz der Filteranordnung ausgeführt ist. Auch ist es möglich, dass der Betragsfrequenzgang der Filteranordnung im Durchlassbereich mit einem derartigen Verlauf eingestellt ist, dass die Bandbreite der Filteranordnung mindestens 1 MHz, vorzugsweise mindestens 2 MHz, bevorzugt mindestens 3 MHz, besonders bevorzugt mindestens 4 MHz beträgt. Ferner ist es denkbar, dass ein Kopplungsfaktor im Wesentlichen gleich einer Dämpfung der Filteranordnung ist, vorzugsweise ein normierter Kopplungsfaktor auf im Wesentlichen 1 eingestellt ist. Es kann von Vorteil sein, wenn im Rahmen der Erfindung die Antenne auf der zweiten Leiterplatte als PCB-Antenne ausgebildet ist, d. h. insbesondere durch Leiterbahnen der zweiten Leiterplatte ausgebildet wird. Insbesondere können auch die Schwingkreise jeweils zumindest teilweise durch diskrete elektronische Bauelemente, aber ggf. auch durch die Leitungen des Übertragungsmittels und/oder die Leiterbahnen der Antenne realisiert werden. Dabei können die Bauelemente auf den Leiterplatten gelötet sein. PCB steht hierbei für Printed Circuit Board. For example, it can be provided that a filter arrangement is provided for filtering and preferably bandpass filtering the communication signal. The filter arrangement can be designed such that a magnitude frequency response of the filter arrangement in the passband is designed with a substantially symmetrical curve around a center frequency of the filter arrangement. It is also possible that the magnitude frequency response of the filter arrangement in the passband is set with a curve such that the bandwidth of the filter arrangement is at least 1 MHz, preferably at least 2 MHz, preferably at least 3 MHz, particularly preferably at least 4 MHz. It is also conceivable that a coupling factor is substantially equal to an attenuation of the filter arrangement, preferably a normalized coupling factor is set to substantially 1. It can be advantageous if, within the scope of the invention, the antenna on the second circuit board is designed as a PCB antenna, ie is designed in particular by conductor tracks of the second circuit board. In particular, the resonant circuits can also be implemented at least partially by discrete electronic components, but possibly also by the lines of the transmission medium and/or the conductor tracks of the antenna. The components can be soldered onto the circuit boards. PCB stands for Printed Circuit Board.
Des Weiteren ist es denkbar, dass eine Filteranordnung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Filterung und vorzugsweise Bandpassfilterung des Kommunikationssignals vorgesehen ist, wobei die Filteranordnung derart ausgelegt ist, dass im Frequenzgang der Filteranordnung bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung eine Stromaufnahme im Wesentlichen um eine Mittenfrequenz der Filteranordnung ein lokales Minimum aufweist. Dies hat den Vorteil, dass im relevanten Frequenzbereich für das Kommunikationssignal der Stromverbrauch deutlich reduziert werden kann. Dies kann auch eine Verwendung eines besonders langen Übertragungsmittels ermöglichen. Furthermore, it is conceivable that a filter arrangement of the arrangement according to the invention is provided for filtering and preferably bandpass filtering the communication signal, wherein the filter arrangement is designed such that in the frequency response of the filter arrangement or the arrangement according to the invention, a current consumption has a local minimum essentially around a center frequency of the filter arrangement. This has the advantage that the power consumption can be significantly reduced in the relevant frequency range for the communication signal. This can also enable the use of a particularly long transmission medium.
Weiter ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass eine Filteranordnung zur Filterung und insbesondere Bandpassfilterung des Kommunikationssignals vorgesehen ist, welche zwei Schwingkreise aufweist, die auf unterschiedlichen der Leiterplatten vorgesehen sind, wobei einer der Schwingkreise zur Signalwandlung eines Rechtecksignals in ein Sinussignal ausgeführt ist. Insbesondere kann das von der Verarbeitungsvorrichtung ausgegebene Signal im Wesentlichen rechteckförmig sein und damit dem Rechtecksignal entsprechen, welches zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes durch die Antenne für die Kommunikation zunächst in das Sinussignal, d. h. das im Wesentlichen sinusförmige Signal, umgewandelt wird. Furthermore, within the scope of the invention, it is conceivable that a filter arrangement is provided for filtering and in particular bandpass filtering the communication signal, which has two resonant circuits that are provided on different circuit boards, wherein one of the resonant circuits is designed to convert a square-wave signal into a sine signal. In particular, the signal output by the processing device can be essentially square-wave and thus correspond to the square-wave signal that is first converted into the sine signal, i.e. the essentially sine-shaped signal, by the antenna for the communication in order to generate an electromagnetic field.
Zudem ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Verarbeitungsvorrichtung mindestens zwei Sendeanschlüsse und mindestens zwei Empfangsanschlüsse aufweist, welche über wenigstens einen Übertragungspfad, insbesondere einen symmetrischen Pfad, mit der Antenne verbunden sind, um das Kommunikationssignal differentiell zwischen der Verarbeitungsvorrichtung und der Antenne zu übertragen. Der Übertragungspfad kann bspw. durch symmetrisch ausgebildete Leitungen der ersten Leiterplatte und des Übertragungsmittels ausgebildet sein. Differentielle Übertragung bezieht sich dabei insbesondere auf eine Methode der Signalübertragung, bei der ein Signal in eine positive und negative Komponente geteilt wird, die über separate Leitungen übertragen werden. Diese Methode ist gegenüber Störungen und Interferenzen robust und verbessert die Übertragungsqualität des Signals. Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn die Antenne, vorzugsweise die gesamte (zweite) Leiterplatte der Antenne, hinsichtlich eines elektrischen Referenzpotentials, insbesondere Masse, schwebend ausgeführt ist. Damit wird der Vorteil erzielt, dass auf eine separate Zuführung einer Masseleitung verzichtet werden kann. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass eine Masseleitung zur zweiten Leiterplatte geführt wird, z. B. bei Verwendung eines Koaxialkabels oder eines Shielded Twisted Pair Kabels als Übertragungsmittel. In addition, within the scope of the invention, it is conceivable that the processing device has at least two transmit connections and at least two receive connections, which are connected to the antenna via at least one transmission path, in particular a symmetrical path, in order to transmit the communication signal differentially between the processing device and the antenna. The transmission path can be formed, for example, by symmetrically designed lines of the first circuit board and the transmission means. Differential transmission refers in particular to a method of signal transmission in which a signal is divided into a positive and negative component, which are transmitted via separate lines. This method is robust against disturbances and interference and improves the transmission quality of the signal. A further advantage can be achieved within the scope of the invention if the antenna, preferably the entire (second) circuit board of the antenna, is designed to be floating with respect to an electrical reference potential, in particular ground. This provides the advantage that a separate supply of a ground line can be dispensed with. Alternatively, it can be provided that a ground line is led to the second circuit board, e.g. when using a coaxial cable or a shielded twisted pair cable as a transmission medium.
Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass die Verarbeitungsvorrichtung mit einer Authentifizierungs- und/oder Türöffnungsvorrichtung für das Fahrzeug bzw. des Fahrzeuges verbunden bzw. verbindbar ist. Dadurch kann auf Basis des empfangenen Kommunikationssignals eine Bewegung einer Fahrzeugtür von einer geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung initiiert werden, um dadurch einen Spalt für ein manuelles weiteres Öffnen der Fahrzeugtür freizugeben, wobei vorzugsweise die Anordnung zumindest teilweise an der Fahrzeugtür angeordnet ist. Die Bewegung kann bspw. durch einen Motor ermöglicht werden, welcher mit der Fahrzeugtür in Wirkverbindung steht. Die Verbindung der Verarbeitungsvorrichtung zur Authentifizierungs- und/oder Türöffnungsvorrichtung kann z. B. über eine entsprechende Schnittstelle der Verarbeitungsvorrichtung, vorzugsweise kabelgebunden oder über Funk, ermöglicht werden. Es ist denkbar, dass die Authentifizierungs- und/oder Türöffnungsvorrichtung auf Basis des empfangenen Kommunikationssignals durch die Verarbeitungsvorrichtung getriggert werden kann, die Bewegung der Fahrzeugtür zu steuern. Dies kann ggf. eine Authentifizierung voraussetzen, bei welcher ggf. das empfangene Kommunikationssignal durch die Authentifizierungs- und/oder Türöffnungsvorrichtung kryptografisch ausgewertet wird. Furthermore, it can be provided that the processing device is or can be connected to an authentication and/or door opening device for the vehicle or the vehicle. As a result, a movement of a vehicle door from a closed position to an open position can be initiated on the basis of the received communication signal in order to thereby clear a gap for further manual opening of the vehicle door, wherein the arrangement is preferably arranged at least partially on the vehicle door. The movement can be made possible, for example, by a motor which is operatively connected to the vehicle door. The connection of the processing device to the authentication and/or door opening device can be made possible, for example, via a corresponding interface of the processing device, preferably wired or wirelessly. It is conceivable that the authentication and/or door opening device can be triggered by the processing device on the basis of the received communication signal to control the movement of the vehicle door. This may require authentication, in which the received communication signal may be cryptographically evaluated by the authentication and/or door opening device.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung, aufweisend die nachfolgenden Schritte: The invention also relates to a method for producing an arrangement according to the invention, comprising the following steps:
Bereitstellen der Verarbeitungsvorrichtung und der Antenne auf den beiden unterschiedlichen Leiterplatten, wobei eine der Leiterplatten mit dem Übertragungsmittel verbunden ist, um die Antenne elektrisch mit dem Übertragungsmittel zu verbinden, Vermessen des Übertragungsmittels und der damit verbundenen Antenne als eine zusammenhängende elektrische Komponente hinsichtlich ihrer elektrischen, vorzugsweise kapazitiven und/oder induktiven und/oder ohmschen, Eigenschaften,Providing the processing device and the antenna on the two different circuit boards, one of the circuit boards being connected to the transmission means in order to electrically connect the antenna to the transmission means, measuring the transmission means and the antenna connected thereto as a coherent electrical component with regard to their electrical, preferably capacitive and/or inductive and/or ohmic, properties,
- Auslegen einer Filteranordnung zur Filterung und vorzugsweise Bandpassfilterung des Kommunikationssignals auf Basis der Vermessung. Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Anordnung beschrieben worden sind. Die Vermessung kann z. B. mittels bekannter Methoden der Messtechnik zur Ermittlung eines ohmschen Widerstandes und/oder der Induktivität und/oder Kapazität erfolgen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Antenne und das Übertragungsmittel nicht einzeln, sondern als zusammenhängendes elektrisches Bauteil vermessen werden. Ein Ergebnis der Vermessung kann anschließend bei der Auslegung der weiteren elektronischen Bauelemente der Filteranordnung verwendet werden. Hierzu kann z. B. eine Simulation oder Messung des Frequenzgangs der Filteranordnung bei unterschiedlicher Parametrisierung der Bauelemente erfolgen, um zum gewünschten Frequenzgang zu gelangen. - Design of a filter arrangement for filtering and preferably bandpass filtering of the communication signal based on the measurement. The method according to the invention therefore brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to an arrangement according to the invention. The measurement can be carried out, for example, using known methods of measurement technology for determining an ohmic resistance and/or inductance and/or capacitance. It can be provided that the antenna and the transmission medium are not measured individually, but as a connected electrical component. A result of the measurement can then be used in the design of the other electronic components of the filter arrangement. For this purpose, for example, a simulation or measurement of the frequency response of the filter arrangement can be carried out with different parameterization of the components in order to arrive at the desired frequency response.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Montage einer erfindungsgemäßen Anordnung und/oder einer nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellten Anordnung, aufweisend die nachfolgenden Montageschritte: The invention also relates to a method for assembling an arrangement according to the invention and/or an arrangement manufactured according to the manufacturing method according to the invention, comprising the following assembly steps:
Fixieren der ersten Leiterplatte an einer ersten gewünschten Stelle am Fahrzeug, Bewegen der zweiten Leiterplatte relativ zur ersten Leiterplatte, dadurch, dass die zweite Leiterplatte über das Übertragungsmittel flexibel und/oder variabel positionierbar mit der ersten Leiterplatte verbunden ist, um die zweite Leiterplatte an einer zweiten gewünschten Stelle am Fahrzeug zu fixieren. Fixing the first circuit board at a first desired location on the vehicle, moving the second circuit board relative to the first circuit board, in that the second circuit board is flexibly and/or variably positionably connected to the first circuit board via the transmission means in order to fix the second circuit board at a second desired location on the vehicle.
Die zweite gewünschte Stelle kann z. B. außerhalb der Fahrzeugtür, z. B. an einer B-Säule des Fahrzeuges, vorgesehen sein. Die erste gewünschte Stelle kann bspw. an oder in der Fahrzeugtür vorgesehen sein. The second desired location can be outside the vehicle door, e.g. on a B-pillar of the vehicle. The first desired location can be on or in the vehicle door, for example.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen: Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination. They show:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht auf ein Fahrzeug und einer Fahrzeugtür mit einer Anordnung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung, Fig. 1 is a schematic side view of a vehicle and a vehicle door with an arrangement according to embodiments of the invention,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung in einer Draufsicht, Fig. 2 is a schematic representation of an arrangement according to embodiments of the invention in a plan view,
Fig. 3 ein beispielhafter Frequenzgang einer Anordnung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung, Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Herstellungs- und Montageverfahrens gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung, Fig. 3 shows an exemplary frequency response of an arrangement according to embodiments of the invention, Fig. 4 is a schematic representation of a manufacturing and assembly process according to embodiments of the invention,
Fig. 5 ein schematisches und vereinfachtes Schaltbild einer Anordnung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Fig. 5 is a schematic and simplified circuit diagram of an arrangement according to embodiments of the invention.
In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet. In the following figures, identical reference numerals are used for the same technical features even in different embodiments.
Fig. 1 und 2 sowie Fig. 5 zeigen gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung eine Anordnung 200 für ein Fahrzeug 10 zur kontaktlosen Kommunikation zwischen dem Fahrzeug 10 und einem mobilen Kommunikationsmittel 20. Es kann ferner eine elektronische Verarbeitungsvorrichtung 210 der Anordnung 200 vorgesehen sein, welche zum Übertragen und zum Empfangen eines Kommunikationssignals über eine Antenne 220 ausgeführt ist. Dies kann bedeuten, dass die Verarbeitungsvorrichtung 210 in der Lage ist, ein elektrisches Signal zu erzeugen (und zu empfangen), durch welches die Antenne angesteuert wird, um ein elektromagnetisches Feld auszugeben. Das elektromagnetische Feld kann dann durch das mobile Kommunikationsmittel 20 zur Kommunikation und insbesondere zur Datenübertragung beeinflusst werden. Die Verarbeitungsvorrichtung 210 ist z. B. als ein integrierter Schaltkreis ausgebildet. Hierzu kann bspw. ein sogenannter „NFC-Reader“ als Verarbeitungsvorrichtung 210 zum Einsatz kommen. 1 and 2 as well as Fig. 5 show, according to embodiments of the invention, an arrangement 200 for a vehicle 10 for contactless communication between the vehicle 10 and a mobile communication means 20. An electronic processing device 210 of the arrangement 200 can also be provided, which is designed to transmit and receive a communication signal via an antenna 220. This can mean that the processing device 210 is able to generate (and receive) an electrical signal by which the antenna is controlled in order to output an electromagnetic field. The electromagnetic field can then be influenced by the mobile communication means 20 for communication and in particular for data transmission. The processing device 210 is designed, for example, as an integrated circuit. For this purpose, a so-called “NFC reader” can be used, for example, as the processing device 210.
Die Kommunikation kann als eine Nahfeld-Kommunikation (engl. Near Field Communication oder kurz NFC) ausgeführt sein. Entsprechend kann das Kommunikationssignal ein NFC- Signal sein. In diesem Fall kann die Kommunikation darauf basieren, dass ein elektromagnetisches Feld erzeugt und insbesondere genutzt wird, um Daten mittels der Kommunikation zu übertragen. Das mobile Kommunikationsmittel 20 kann dabei als NFC- fähiges Kommunikationsmittel mittels induktiver Kopplung in der Lage sein, wenigstens einen Schwingkreis der Anordnung 200 zu beeinflussen (d. h. zu verstimmen) und dadurch die Datenübertragung durchzuführen. Die Verarbeitungsvorrichtung 210 kann diese Beeinflussung detektieren und z. B. hinsichtlich der Verstimmung und einer Modulation der elektrischen Eigenschaften wie der Amplitude und/oder Phase des Kommunikationssignals auswerten. Auf Basis dieser Auswertung können die übertragenen Daten ermittelt werden. Zur Beeinflussung und/oder zur Modulation des Kommunikationssignals kann bspw. eine Lastmodulation und/oder eine Amplitudenumtastung (ASK) und/oder eine Modulation der Amplitude und Phase einer elektrischen Spannung an der Antenne 220 zum Einsatz kommen. The communication can be implemented as near field communication (NFC). Accordingly, the communication signal can be an NFC signal. In this case, the communication can be based on the fact that an electromagnetic field is generated and in particular used to transmit data by means of the communication. The mobile communication means 20, as an NFC-capable communication means, can be able to influence (i.e. detune) at least one oscillating circuit of the arrangement 200 by means of inductive coupling and thereby carry out the data transmission. The processing device 210 can detect this influence and evaluate it, for example, with regard to the detuning and a modulation of the electrical properties such as the amplitude and/or phase of the communication signal. The transmitted data can be determined on the basis of this evaluation. For example, load modulation and/or amplitude shift keying (ASK) and/or modulation of the amplitude and phase of an electrical voltage at the antenna 220 can be used to influence and/or modulate the communication signal.
In Fig. 1 ist beispielhaft dargestellt, dass die Anordnung 200 zumindest teilweise an einer Fahrzeugtür 11 angeordnet sein kann. Es ist erkennbar, dass die Verarbeitungsvorrichtung 210 und die Antenne 220 an unterschiedlichen Positionen am Fahrzeug 10 auch räumlich getrennt angeordnet sein können. Somit ist es auch möglich, dass die Antenne 220 außerhalb der Fahrzeugtür 11 , z. B. an einer B-Säule 12, und die Verarbeitungsvorrichtung 210 innerhalb der Fahrzeugtür angebracht wird. Eine Verbindung zur elektrischen Signalübertragung ist in diesem Fall dennoch über ein Übertragungsmittel 240 möglich, welches z. B. als ein elektrisches Kabel ausgebildet ist. In Fig. 1 it is shown by way of example that the arrangement 200 can be arranged at least partially on a vehicle door 11. It can be seen that the processing device 210 and the antenna 220 can also be arranged spatially separated at different positions on the vehicle 10. It is therefore also possible for the antenna 220 to be mounted outside the vehicle door 11, e.g. on a B-pillar 12, and the processing device 210 to be mounted inside the vehicle door. In this case, a connection for electrical signal transmission is still possible via a transmission means 240, which is designed, for example, as an electrical cable.
In Fig. 2 ist erkennbar, dass die Verarbeitungsvorrichtung 210 und die Antenne 220 an unterschiedlichen Leiterplatten 251,252 vorgesehen sein können, welche durch das Übertragungsmittel 240 elektrisch miteinander verbindbar bzw. verbunden sind. Dies ermöglicht es, dass die Antenne 220 räumlich flexibel und beabstandet, d. h. insbesondere mit einem flexiblen Abstand, von der Verarbeitungsvorrichtung 210 am Fahrzeug 10 angeordnet werden kann. Bspw. kann, entsprechend Fig. 1 , die Antenne 220 an der B-Säule 12 des Fahrzeuges 10 und die Verarbeitungsvorrichtung 210 räumlich getrennt davon im Inneren der Fahrzeugtür 11 oder alternativ an einer anderen Fahrzeugkomponente angeordnet sein. Die Antenne 220 kann auf der zweiten Leiterplatte 252 als PCB-Antenne, d.h. insbesondere als gedruckte Antenne bzw. als Antenne in der Form von Leiterbahnen auf der Leiterplatte, ausgebildet sein. In Fig. 2 it can be seen that the processing device 210 and the antenna 220 can be provided on different circuit boards 251, 252, which can be electrically connected to one another by the transmission means 240. This makes it possible for the antenna 220 to be arranged spatially flexibly and at a distance, i.e. in particular at a flexible distance, from the processing device 210 on the vehicle 10. For example, according to Fig. 1, the antenna 220 can be arranged on the B-pillar 12 of the vehicle 10 and the processing device 210 can be arranged spatially separated therefrom inside the vehicle door 11 or alternatively on another vehicle component. The antenna 220 can be designed on the second circuit board 252 as a PCB antenna, i.e. in particular as a printed antenna or as an antenna in the form of conductor tracks on the circuit board.
Das mobile Kommunikationsmittel 20 kann als ein Identifikationsgeber 20 ausgebildet sein und damit in der Lage sein, eine Identifizierung und/oder Authentifizierung am Fahrzeug 10 durchzuführen. „Mobil“ kann sich darauf beziehen, dass das Kommunikationsmittel 20 tragbar ausgeführt ist und somit z. B. durch einen Benutzer mit sich geführt werden kann. Das mobile Kommunikationsmittel 20 kann konkret als ein mobiler Identifikationsgeber 20 wie eine NFC-Karte und/oder ein Smartphone ausgebildet sein. The mobile communication means 20 can be designed as an identification transmitter 20 and thus be able to carry out identification and/or authentication on the vehicle 10. "Mobile" can refer to the fact that the communication means 20 is designed to be portable and can thus be carried by a user, for example. The mobile communication means 20 can specifically be designed as a mobile identification transmitter 20 such as an NFC card and/or a smartphone.
Das mobile Kommunikationsmittel 20 kann eine Sicherheitsinformation aufweisen, bspw. nicht-flüchtig gespeichert, welche über die Kommunikation an das Fahrzeug 10 übertragen und dort anhand des Kommunikationssignals ausgewertet wird. Bspw. ist hierzu die Verarbeitungsvorrichtung 210 der Anordnung 200 mit einer in Fig. 1 schematisch dargestellten Authentifizierungs- und/oder Türöffnungsvorrichtung 30 zur Signal- und/oder Datenübertragung verbunden. Dies ermöglicht auf Basis des empfangenen Kommunikationssignals eine Authentifizierung und/oder bei erfolgreicher Authentifizierung eine Entriegelung des Fahrzeuges 10 und/oder eine Bewegung der Fahrzeugtür 11 von einer geschlossenen Stellung 41 in eine geöffnete Stellung 42 (letztere wird durch die Tür 11 in dieser Stellung als gestrichelte Linie visualisiert). Die Bewegung kann in dem Ausmaße erfolgen, dass ein Spalt 45 für ein manuelles weiteres Öffnen der Fahrzeugtür 11 freigegeben wird. Dies hat den weiteren Vorteil, dass auf einen Türgriff für die Fahrzeugtür 11 verzichtet werden kann. Der Spalt 45 kann insbesondere als ein Türspalt verstanden werden, in welchen eine Hand zum Greifen und Bewegen der Tür 11 eingeführt werden kann. Hierzu kann im freigegebenen Spalt 45 auch eine Greifeinrichtung der Fahrzeugtür 11 vorgesehen sein, welche z. B. einen Türgriff ersetzt und/oder ein komfortables Greifen der Tür 11 ermöglicht. Insbesondere kann die Greifeinrichtung so ausgestaltet sein, dass eine abgerundete Fläche zum Greifen bereitgestellt wird. The mobile communication means 20 can have security information, for example stored in a non-volatile manner, which is transmitted to the vehicle 10 via the communication and evaluated there based on the communication signal. For example, the processing device 210 of the arrangement 200 is connected to an authentication and/or door opening device 30 shown schematically in Fig. 1 for signal and/or data transmission. This enables authentication on the basis of the received communication signal and/or, if authentication is successful, unlocking of the vehicle 10 and/or movement of the vehicle door 11 from a closed position 41 to an open position 42 (the latter is visualized by the door 11 in this position as a dashed line). The movement can take place to the extent that a gap 45 is released for further manual opening of the vehicle door 11. This has the further advantage that a door handle for the vehicle door 11 can be dispensed with. The gap 45 can be understood in particular as a door gap into which a hand can be inserted to grip and move the door 11. For this purpose, a gripping device of the vehicle door 11 can also be provided in the released gap 45, which, for example, replaces a door handle and/or enables comfortable gripping of the door 11. In particular, the gripping device can be designed in such a way that a rounded surface is provided for gripping.
Um eine in Bezug auf die Anordnung der Verarbeitungsvorrichtung 210 flexible Anordnung der Antenne 220 zu ermöglichen, und gleichzeitig günstige EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit, d. h. insbesondere eine möglichst geringe Abstrahlung eines elektromagnetischen Feldes) Eigenschaften zu erhalten, kann das Übertragungsmittel 240 als ein Kabel mit verdrillten Adernpaaren, vorzugsweise als ein Twisted-Pair-Kabel, bevorzugt als Unshielded Twisted Pair Kabel, ausgebildet sein. Eine weitere Alternative ist die Ausbildung des Übertragungsmittels 240 als ein Koaxialkabel. Allerdings besitzt ein Twisted-Pair-Kabel eine für die vorgesehene Anwendung besonders positive elektrische Belegungskonfiguration, wie in Fig. 5 mit weiteren Einzelheiten gezeigt ist. In order to enable a flexible arrangement of the antenna 220 with respect to the arrangement of the processing device 210 and at the same time to obtain favorable EMC (electromagnetic compatibility, i.e. in particular the lowest possible radiation of an electromagnetic field) properties, the transmission means 240 can be designed as a cable with twisted wire pairs, preferably as a twisted pair cable, preferably as an unshielded twisted pair cable. Another alternative is to design the transmission means 240 as a coaxial cable. However, a twisted pair cable has a particularly positive electrical assignment configuration for the intended application, as shown in Fig. 5 with further details.
Ferner ist es möglich, dass eine Filteranordnung 300 zur Filterung und vorzugsweise Bandpassfilterung des Kommunikationssignals vorgesehen ist. Die Filteranordnung 300 ist in Fig. 2 sowie in Fig. 5 mit weiteren Einzelheiten dargestellt. Dabei können das Übertragungsmittel 240 und vorzugsweise zumindest teilweise die Antenne 220 Teil der Filteranordnung 300 sein. Insbesondere bezieht sich dies auf elektrische Eigenschaften wie eine Induktivität und/oder eine Kapazität des Übertragungsmittels 240 und vorzugsweise der Antenne 220, welche damit als Parameter der Filteranordnung 300 angesehen werden können. Somit ist es möglich, mittels dieser elektrischen Eigenschaften die Filteranordnung 300 zu parametrisieren, und/oder eine Mittenfrequenz und/oder Grenzfrequenzen und/oder eine Bandbreite der Filteranordnung 300 beeinflussen. Dabei kann die Filteranordnung 300 zur Filterung, also insbesondere Abschwächung und/oder Unterdrückung, von Signalen außerhalb eines Frequenzbereichs für die kontaktlose Kommunikation ausgelegt sein, z. B. als ein Bandpassfilter. Hierzu kann besonders bevorzugt die Mittenfrequenz im Wesentlichen 13,56 MHz betragen und/oder die Bandbreite mindestens 1 ,8 MHz, insbesondere mindestens 2 MHz betragen. It is also possible for a filter arrangement 300 to be provided for filtering and preferably bandpass filtering the communication signal. The filter arrangement 300 is shown in Fig. 2 and in Fig. 5 with further details. The transmission means 240 and preferably at least partially the antenna 220 can be part of the filter arrangement 300. In particular, this relates to electrical properties such as an inductance and/or a capacitance of the transmission means 240 and preferably the antenna 220, which can thus be viewed as parameters of the filter arrangement 300. It is thus possible to parameterize the filter arrangement 300 using these electrical properties and/or to influence a center frequency and/or cutoff frequencies and/or a bandwidth of the filter arrangement 300. The filter arrangement 300 can be designed for filtering, i.e. in particular attenuating and/or suppressing, signals outside a frequency range for contactless communication, e.g. as a bandpass filter. For this purpose, the center frequency can particularly preferably be substantially 13.56 MHz and/or the bandwidth can be at least 1.8 MHz, in particular at least 2 MHz.
Die Filteranordnung 300 kann ferner dadurch als Bandpass-Filter ausgebildet sein, dass sie einen ersten Schwingkreis 310 und einen zweiten Schwingkreis 320 aufweist. Die Schwingkreise 310, 320 können über wenigstens einen Kopplungskondensator miteinander verbunden sein. Dies kann auch bedeuteten, dass der wenigstens eine Kopplungskondensator Teil des zweiten Schwingkreises 320 ist und den zweiten Schwingkreis 320 mit dem ersten Schwingkreis 310 elektrisch koppelt. Ferner kann einer der Schwingkreise 310,320, insbesondere der zweite Schwingkreis 320, vorzugsweise zumindest teilweise der wenigstens eine Kopplungskondensator, zur Signalwandlung eines Rechtecksignals in ein Sinussignal ausgeführt sein. Entsprechend kann das Kommunikationssignal zunächst durch die Verarbeitungsvorrichtung 210 als ein Rechtecksignal erzeugt werden und dann aufgrund der Signalwandlung die Antenne 220 durch ein Sinussignal angesteuert werden. The filter arrangement 300 can also be designed as a bandpass filter in that it has a first resonant circuit 310 and a second resonant circuit 320. The resonant circuits 310, 320 can be connected to one another via at least one coupling capacitor. This can also mean that the at least one coupling capacitor is part of the second resonant circuit 320 and the second Resonant circuit 320 is electrically coupled to the first resonant circuit 310. Furthermore, one of the resonant circuits 310, 320, in particular the second resonant circuit 320, preferably at least partially the at least one coupling capacitor, can be designed to convert a square-wave signal into a sinusoidal signal. Accordingly, the communication signal can first be generated by the processing device 210 as a square-wave signal and then, due to the signal conversion, the antenna 220 can be controlled by a sinusoidal signal.
In Fig. 5 ist der erste Schwingkreis 310 beispielhaft in einem differentiellen Aufbau durch die Induktivitäten LR1.LR2 und die Widerstände RR1.RR2 gebildet (die Symbole sind dabei einheitlich dargestellt, unabhängig davon, ob die dadurch repräsentierte Bauelemente Widerstände, Kondensatoren oder Spulen sind, Spulen können ferner auch als Induktivität bezeichnet werden). Die Induktivitäten LR1.LR2 und die Widerstände RR1.RR2 sowie die Kopplungskondensatoren CK1.CK2 bzw. CK1‘,CK2‘ können dabei als diskrete Bauelemente vorgesehen sein. Der zweite Schwingkreis 320 kann durch den Kondensator C und ggf. den Widerstand R und/oder die Induktivität L gebildet sein, wobei der Widerstand R und die Induktivität L ggf. nicht als diskrete Bauelemente, sondern als elektrische Eigenschaften der Antenne 220 vorgesehen sein können. Ebenfalls ist es möglich, dass die elektrischen Eigenschaften des Übertragungsmittel 240 zur Ausbildung des zweiten Schwingkreises 320 genutzt werden. Weiter ist es denkbar, dass zumindest ein Teil des zweiten Schwingkreises 320 auch auf der ersten Leiterplatte vorgesehen ist, insbesondere als diskrete Bauelemente.In Fig. 5, the first resonant circuit 310 is formed by way of example in a differential structure by the inductors LR1.LR2 and the resistors RR1.RR2 (the symbols are shown uniformly, regardless of whether the components represented thereby are resistors, capacitors or coils; coils can also be referred to as inductance). The inductors LR1.LR2 and the resistors RR1.RR2 as well as the coupling capacitors CK1.CK2 or CK1',CK2' can be provided as discrete components. The second resonant circuit 320 can be formed by the capacitor C and possibly the resistor R and/or the inductor L, wherein the resistor R and the inductor L can possibly not be provided as discrete components, but as electrical properties of the antenna 220. It is also possible for the electrical properties of the transmission medium 240 to be used to form the second resonant circuit 320. Furthermore, it is conceivable that at least a part of the second resonant circuit 320 is also provided on the first circuit board, in particular as discrete components.
Für die Anordnung des wenigstens einen Kopplungskondensators CK1.CK2 bzw. CK1‘,CK2‘ sind verschiedene Varianten denkbar. Nachfolgend wird dabei beispielhaft von einer differentiellen Signalübertragung und entsprechend von zwei Kopplungskondensatoren ausgegangen. Hierzu kann die Verarbeitungsvorrichtung 210 mindestens zwei Sendeanschlüsse 255 und mindestens zwei Empfangsanschlüsse 254 aufweisen (s. Fig. 2), welche über wenigstens einen Übertragungspfad 256 mit der Antenne 220 elektrisch verbunden sind. Various variants are conceivable for the arrangement of the at least one coupling capacitor CK1.CK2 or CK1',CK2'. The following assumes, for example, differential signal transmission and, accordingly, two coupling capacitors. For this purpose, the processing device 210 can have at least two transmit connections 255 and at least two receive connections 254 (see Fig. 2), which are electrically connected to the antenna 220 via at least one transmission path 256.
Gemäß einer ersten Variante kann der erste Schwingkreis 310 an einer ersten 251 der Leiterplatten 251,252 und der zweite Schwingkreis 320 und die Kopplungskondensatoren CK1‘,CK2‘ an einer zweiten 252 der Leiterplatten 251,252 vorgesehen sein. Diese Variante ist in Fig. 5 so dargestellt, dass anstelle der Kondensatoren CK1.CK2 in durchgezogener Linie auf der ersten Leiterplatte 251 die Kondensatoren CK1‘,CK2‘ in gestrichelter Linie auf der zweiten Leiterplatte 252 verwendet werden (die Kondensatoren CK1 ,CK2 werden somit in dieser Variante nicht benötigt). Dies hat den Vorteil, dass eine niedrigere Spannung am Übertragungsmittel 240 anliegt und die Spannungs- und Signalwandlung erst an der Antenne 220 nach der Übertragung des Kommunikationssignals über das Übertragungsmittel 240 erfolgt. According to a first variant, the first resonant circuit 310 can be provided on a first 251 of the circuit boards 251,252 and the second resonant circuit 320 and the coupling capacitors CK1',CK2' on a second 252 of the circuit boards 251,252. This variant is shown in Fig. 5 in such a way that instead of the capacitors CK1.CK2 in solid line on the first circuit board 251, the capacitors CK1',CK2' in dashed line on the second circuit board 252 are used (the capacitors CK1,CK2 are thus not required in this variant). This has the advantage that a lower voltage is applied to the transmission means 240 and the voltage and signal conversion only takes place at the antenna. 220 after the transmission of the communication signal via the transmission means 240.
Gemäß einer weiteren Variante kann der erste Schwingkreis 310 an einer ersten 251 der Leiterplatten 251,252 und der zweite Schwingkreis 320 zumindest teilweise durch das Übertragungsmittel 240 ausgebildet sein. Die Kopplungskondensatoren CK1.CK2 können an der ersten 251 der Leiterplatten 251,252 vorgesehen sein (in diesem Fall werden die Kondensatoren CK1‘,CK2‘ in gestrichelter Linie nicht benötigt). Dies hat den Vorteil, dass auf eine Anbringung der Kopplungskondensatoren CK1‘,CK2‘ und ggf. sogar gänzlich von diskreten Bauelementen an der zweiten Leiterplatte 252 verzichtet werden kann. Dies ermöglicht eine konstruktiv einfachere und generischere Ausbildung der zweiten Leiterplatte 252. According to a further variant, the first resonant circuit 310 can be formed on a first 251 of the circuit boards 251, 252 and the second resonant circuit 320 can be formed at least partially by the transmission means 240. The coupling capacitors CK1, CK2 can be provided on the first 251 of the circuit boards 251, 252 (in this case the capacitors CK1', CK2' in the dashed line are not required). This has the advantage that the attachment of the coupling capacitors CK1', CK2' and possibly even of discrete components on the second circuit board 252 can be dispensed with entirely. This enables a structurally simpler and more generic design of the second circuit board 252.
In Fig. 3 ist ein beispielhafter Frequenzgang G der Filteranordnung 300 für eine Amplitude A und eine Stromaufnahme I (d. h. dem Stromverbrauch) gezeigt. Die Amplitude A kann bspw. durch eine Spannungsmessung der elektrischen Spannung an den Anschlüssen 253 (z. B. an den Punkten P1 und P2 in Fig. 5) und/oder die Stromaufnahme I durch eine Strommessung des elektrischen Stroms I durch den Widerstand RR1 (z. B. am Punkt PT in Fig. 5) für verschiedene Frequenzen f ermittelt worden sein. Es ist erkennbar, dass die Filteranordnung 300 derart ausgelegt sein kann, dass der Betragsfrequenzgang G der Filteranordnung 300, d. h. der dargestellte Verlauf V der Amplitude A: im Durchlassbereich D mit einem im Wesentlichen symmetrischen Verlauf V um eine Mittenfrequenz F0 der Filteranordnung 300 ausgeführt ist, und/oder im Durchlassbereich D mit einem derartigen Verlauf V eingestellt ist, dass die Bandbreite B der Filteranordnung 300 mindestens 1 MHz, vorzugsweise mindestens 2 MHz, bevorzugt mindestens 3 MHz, besonders bevorzugt mindestens 4 MHz beträgt, und/oder einen im Wesentlichen konstant abfallenden oder konstant ansteigenden Verlauf V um eine Mittenfrequenz F0 der Filteranordnung 300 aufweist. Fig. 3 shows an exemplary frequency response G of the filter arrangement 300 for an amplitude A and a current consumption I (i.e. the power consumption). The amplitude A can, for example, have been determined by a voltage measurement of the electrical voltage at the connections 253 (e.g. at the points P1 and P2 in Fig. 5) and/or the current consumption I by a current measurement of the electrical current I through the resistor RR1 (e.g. at the point PT in Fig. 5) for different frequencies f. It can be seen that the filter arrangement 300 can be designed such that the magnitude frequency response G of the filter arrangement 300, i.e. the illustrated course V of the amplitude A: is designed in the passband D with a substantially symmetrical course V around a center frequency F0 of the filter arrangement 300, and/or is set in the passband D with a course V such that the bandwidth B of the filter arrangement 300 is at least 1 MHz, preferably at least 2 MHz, preferably at least 3 MHz, particularly preferably at least 4 MHz, and/or has a substantially constantly falling or constantly rising course V around a center frequency F0 of the filter arrangement 300.
Die beschriebenen Eigenschaften der Filteranordnung 300 haben den Vorteil, dass der eingestellte Durchlassbereich D und/oder die Bandbreite B eine Toleranz für Frequenzabweichungen aufweist. Ebenfalls ist es möglich, dass ein Kopplungsfaktor der Filteranordnung 300 im Wesentlichen gleich einer Dämpfung der Filteranordnung 300 ist, vorzugsweise ein normierter Kopplungsfaktor auf im Wesentlichen 1 eingestellt ist. Der normierte Kopplungsfaktor ist hierbei insbesondere als das Verhältnis des Kopplungsfaktors zur Dämpfung definiert. Hierdurch wird ein besonders vorteilhafter Frequenzgang und damit eine gegenüber Bauteiltoleranzen robuste Filterung ermöglicht. Darüber hinaus ist im Frequenzgang des Stromes I in Fig. 3 erkennbar, dass eine Stromkerbe im Bereich der Mittenfrequenz FO der Filteranordnung 300 vorgesehen sein kann. Die Stromkerbe kann als ein lokales Minimum im Frequenzgang des Stromes I ausgeführt sein. In anderen Worten kann die Filteranordnung 300 derart ausgelegt werden, dass im Frequenzgang der Filteranordnung 300 eine Stromaufnahme I im Wesentlichen um eine Mittenfrequenz F0 der Filteranordnung 300 ein lokales Minimum aufweist. Das lokale Minimum kann z. B. ein Minimum für den Frequenzbereich zwischen der unteren Grenzfrequenz G1 und der oberen Grenzfrequenz G2 sein. Die untere und obere Grenzfrequenz haben jeweils z. B. eine Differenz von mindestens 500 kHz oder mindestens 1 MHz oder mindestens 2 MHz oder mindestens 5 MHz von der Mittenfrequenz F0. Die gemessene Stromaufnahme I an der Mittenfrequenz F0 liegt bspw. unterhalb von 0,5 A, vorzugsweise unterhalb von 0,1 A oder unterhalb von 0,06 A. Die beschriebene Auslegung der Filteranordnung 300 hat den Vorteil, dass der Stromverbrauch der Anordnung 200 gemäß Ausführungsvarianten der Erfindung sehr niedrig ist. Dies ermöglicht es ferner, dass das Übertragungsmittel 240 länger ausgebildet sein kann, ohne dass eine Leistung und/oder Güte und/oder Zuverlässigkeit der Anordnung 200 zu sehr beeinträchtigt wird. Das Übertragungsmittel 240 kann bspw. eine Länge von 0,1 m bis 2 m, vorzugsweise von 0,5 m bis 1 ,5 m, bevorzugt von 0,75 m bis 1 m aufweisen. The described properties of the filter arrangement 300 have the advantage that the set passband D and/or the bandwidth B has a tolerance for frequency deviations. It is also possible for a coupling factor of the filter arrangement 300 to be substantially equal to an attenuation of the filter arrangement 300, preferably a standardized coupling factor is set to substantially 1. The standardized coupling factor is defined in particular as the ratio of the coupling factor to the attenuation. This enables a particularly advantageous frequency response and thus filtering that is robust with respect to component tolerances. Furthermore, it can be seen in the frequency response of the current I in Fig. 3 that a current notch can be provided in the region of the center frequency FO of the filter arrangement 300. The current notch can be designed as a local minimum in the frequency response of the current I. In other words, the filter arrangement 300 can be designed such that in the frequency response of the filter arrangement 300, a current consumption I has a local minimum substantially around a center frequency F0 of the filter arrangement 300. The local minimum can, for example, be a minimum for the frequency range between the lower limit frequency G1 and the upper limit frequency G2. The lower and upper limit frequencies each have, for example, a difference of at least 500 kHz or at least 1 MHz or at least 2 MHz or at least 5 MHz from the center frequency F0. The measured current consumption I at the center frequency F0 is, for example, below 0.5 A, preferably below 0.1 A or below 0.06 A. The described design of the filter arrangement 300 has the advantage that the power consumption of the arrangement 200 according to embodiments of the invention is very low. This also allows the transmission means 240 to be made longer without the performance and/or quality and/or reliability of the arrangement 200 being impaired too much. The transmission means 240 can, for example, have a length of 0.1 m to 2 m, preferably from 0.5 m to 1.5 m, preferably from 0.75 m to 1 m.
Für die voranstehend beschriebene Auslegung der Filteranordnung 300 kann z. B. ein in Fig. 5 dargestellter elektrischer Abgriff 265 und damit insbesondere der Punkt PT oder P2‘ gleichzeitig als Mess- und/oder Kalibrierungspunkt genutzt werden. Hierzu kann anhand einer Strommessung am Mess- und/oder Kalibrierungspunkt die Filteranordnung 300 parametrisiert werden. Vorzugsweise kann die Strommessung bei gleichzeitiger Variation der Frequenz f durchgeführt werden, um einen Frequenzgang hinsichtlich einer Amplitude und/oder einer Stromaufnahme der Filteranordnung 300 zu erfassen und durch eine Veränderung der Parameter für die Filteranordnung 300 einzustellen. Hierfür kann bspw. die in Fig. 3 dargestellte Amplitude A durch eine Spannungsmessung der elektrischen Spannung an den Anschlüssen 253 (z. B. an den Punkten P1 und P2 in Fig. 5) und/oder die Stromaufnahme I durch eine Strommessung des elektrischen Stroms I durch den Widerstand RR1 (z. B. am Punkt PT in Fig. 5) ermittelt werden. Da der Abgriff 265, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird, zum Empfangen des Kommunikationssignals vorgesehen sein kann, hat die beschriebene Vermessung den Vorteil, dass direkt an dem Punkt gemessen bzw. kalibriert wird, an welchem auch das Kommunikationssignal zum Empfangen abgegriffen wird. Damit kann die Sensitivität bei der Auswertung des Kommunikationssignals verbessert werden. In Fig. 5 ist dargestellt, dass für den Empfang des Kommunikationssignals durch die Verarbeitungsvorrichtung 210 ebenfalls verschiedene Varianten möglich sind. Es kann wenigstens ein Empfangsanschluss 254 und wenigstens ein Sendeanschluss 255 der Verarbeitungsvorrichtung 210 vorgesehen sein. Bei einem differentiellen Empfangen des Kommunikationssignals können als Empfangsanschlüsse 254, analog zu den Sendeanschlüssen Tx1 ,Tx2, die Anschlüsse Rx1 und Rx2 der Verarbeitungsvorrichtung 210 genutzt werden. For the design of the filter arrangement 300 described above, for example, an electrical tap 265 shown in Fig. 5 and thus in particular the point PT or P2' can be used simultaneously as a measuring and/or calibration point. For this purpose, the filter arrangement 300 can be parameterized using a current measurement at the measuring and/or calibration point. The current measurement can preferably be carried out while simultaneously varying the frequency f in order to record a frequency response with regard to an amplitude and/or a current consumption of the filter arrangement 300 and to set it by changing the parameters for the filter arrangement 300. For this purpose, for example, the amplitude A shown in Fig. 3 can be determined by a voltage measurement of the electrical voltage at the connections 253 (e.g. at the points P1 and P2 in Fig. 5) and/or the current consumption I by a current measurement of the electrical current I through the resistor RR1 (e.g. at the point PT in Fig. 5). Since the tap 265, as will be described in more detail below, can be provided for receiving the communication signal, the measurement described has the advantage that it is measured or calibrated directly at the point at which the communication signal is tapped for reception. This can improve the sensitivity when evaluating the communication signal. Fig. 5 shows that different variants are also possible for the reception of the communication signal by the processing device 210. At least one reception connection 254 and at least one transmission connection 255 of the processing device 210 can be provided. In the case of differential reception of the communication signal, the connections Rx1 and Rx2 of the processing device 210 can be used as reception connections 254, analogous to the transmission connections Tx1, Tx2.
Ferner ist es möglich, dass wenigstens ein elektrischer Abgriff 265 - insbesondere im ersten Schwingkreis 310 - vorgesehen ist, um von diesem das Kommunikationssignal zum Empfangen an den wenigstens einen Empfangsanschluss 254 der Verarbeitungsvorrichtung 210 zu übertragen. Der jeweilige Abgriff 265 kann bspw. als eine Leiterbahn und/oder eine Kontaktstelle und/oder als ein elektrischer Anschluss ausgebildet sein, welcher einen Knotenpunkt im Schaltungsaufbau darstellt. Für den Abgriff 265 des Kommunikationssignals können mindestens ein und bei einem differentiellen Aufbau mindestens zwei Spannungsteiler 260 vorgesehen sein, welche in Fig. 5 durch die Bauelemente C1 ,C3 bzw. C2,C4 vorgesehen sind. Die Bauelemente können bspw. Widerstände sein, um einen ohmschen Spannungsteiler 260 auszubilden, oder als Kondensatoren ausgebildet sein, um einen kapazitiven Spannungsteiler 260 auszubilden. Auf diese Weise kann das Kommunikationssignal hinsichtlich der Spannung und/oder des Stroms so eingestellt und vorzugsweise reduziert werden, dass es an der Verarbeitungsvorrichtung 210 hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften wie Amplitude und Phase ausgewertet werden kann. Einen entscheidenden Einfluss kann dabei die Position des Abgriffs 265 des Kommunikationssignals durch den jeweiligen Spannungsteiler 260 haben. In Fig. 5 sind die Punkte P1 und P2 dargestellt, welche als möglicher Spannungsabgriff in Frage kommen (gestrichelte Linie, wobei dann auf die Verbindung von P1 ‘ und P2‘ mit dem entsprechenden Spannungsteiler 260 über die durchgezogene Linie verzichtet wird). Dies entspricht einem Abgriff (aus Sicht der Verarbeitungsvorrichtung 210) nach den Kopplungskondensatoren CK1.CK2, also antennenseitig bzw. im zweiten Schwingkreis 320. Allerdings hat es sich überraschenderweise als vorteilhaft erwiesen, den Abgriff 265 bereits an den Punkten P1‘ und P2‘ durchzuführen, also vor den Kopplungskondensatoren CK1.CK2 bzw. im ersten Schwingkreis 310 (in diesem Fall wird auf die Verbindung der Punkte P1,P2 mit dem entsprechenden Spannungsteiler 260 gemäß den gestrichelten Linien verzichtet). Optional erfolgt damit der Abgriff 265 an der gleichen Stelle bzw. dem gleichen Potential, an welcher bzw. welchem auch die Strommessung zur Einstellung der Filteranordnung 300 durchgeführt und die Stromkerbe im Frequenzgang vorgesehen ist. Es hat sich herausgestellt, dass dies eine besonders sensitive Erfassung des Kommunikationssignals an der Verarbeitungsvorrichtung 210 ermöglicht, insbesondere hinsichtlich einer Erkennung von Phasenveränderungen. It is also possible for at least one electrical tap 265 - in particular in the first resonant circuit 310 - to be provided in order to transmit the communication signal from it for reception to the at least one receiving connection 254 of the processing device 210. The respective tap 265 can be designed, for example, as a conductor track and/or a contact point and/or as an electrical connection which represents a node in the circuit structure. At least one and, in the case of a differential structure, at least two voltage dividers 260 can be provided for the tap 265 of the communication signal, which are provided in Fig. 5 by the components C1, C3 and C2, C4 respectively. The components can, for example, be resistors in order to form an ohmic voltage divider 260, or can be designed as capacitors in order to form a capacitive voltage divider 260. In this way, the communication signal can be adjusted and preferably reduced in terms of voltage and/or current so that it can be evaluated on the processing device 210 in terms of electrical properties such as amplitude and phase. The position of the tap 265 of the communication signal by the respective voltage divider 260 can have a decisive influence. Fig. 5 shows the points P1 and P2, which are possible voltage taps (dashed line, whereby the connection of P1 ' and P2' to the corresponding voltage divider 260 via the solid line is then omitted). This corresponds to a tap (from the perspective of the processing device 210) after the coupling capacitors CK1.CK2, i.e. on the antenna side or in the second resonant circuit 320. However, it has surprisingly proven to be advantageous to carry out the tap 265 at the points P1' and P2', i.e. before the coupling capacitors CK1.CK2 or in the first resonant circuit 310 (in this case, the connection of the points P1, P2 with the corresponding voltage divider 260 according to the dashed lines is omitted). Optionally, the tap 265 is thus made at the same point or the same potential at which the current measurement for setting the filter arrangement 300 is carried out and the current notch in the frequency response is provided. It has been found that this enables a particularly sensitive detection of the communication signal at the Processing device 210 enables, in particular with regard to detection of phase changes.
Ferner ist in Fig. 5 erkennbar, dass die Antenne 220, vorzugsweise die gesamte Leiterplatte 252 der Antenne 220, hinsichtlich eines elektrischen Referenzpotentials, insbesondere Masse, schwebend ausgeführt sein kann. Dies hat den Vorteil, dass auf die Zuführung einer Masseleitung an die zweite Leiterplatte 252 verzichtet werden kann und somit der Aufbau konstruktiv vereinfacht wird. Furthermore, it can be seen in Fig. 5 that the antenna 220, preferably the entire circuit board 252 of the antenna 220, can be designed to be floating with respect to an electrical reference potential, in particular ground. This has the advantage that the supply of a ground line to the second circuit board 252 can be dispensed with and the structure is thus simplified structurally.
Eine weitere Besonderheit der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsvariante ist die mögliche Integration des wenigstens einen Abgriffs 265 in den ersten Schwingkreis 310. Die im dargestellten Beispiel vorgesehene differentielle Signalübertragung wird durch die schaltungstechnische Symmetrie der Anordnung 200 ermöglicht. Daher kann der wenigstens eine Empfangsanschluss 254 mindestens oder genau einen ersten Rx1 und einen zweiten Rx2 Empfangsanschluss 254 der Verarbeitungsvorrichtung 210 umfassen. Entsprechend kann als der wenigstens eine elektrische Abgriff 265 mindestens oder genau ein erster P1‘ und ein zweiter P2‘ Abgriff 265 im ersten Schwingkreis 310 vorgesehen sein. Die beiden elektrischen Abgriffe 265 können mit unterschiedlichen der Kopplungskondensatoren CK1.CK2 elektrisch verbunden sein. Der erste Abgriff P1‘ kann ferner über einen ersten Spannungsteiler C1 ,C3 mit dem ersten Empfangsanschluss Rx1 und der zweite Abgriff P2‘ über einen zweiten Spannungsteiler C2,C4 mit dem zweiten Empfangsanschluss Rx2 elektrisch verbunden sein, um das Kommunikationssignal differentiell zum Empfangen an die Empfangsanschlüsse 254 der Verarbeitungsvorrichtung 210 zu übertragen. Der jeweilige Abgriff 265 kann zusätzlich über einen jeweiligen Tiefpass LR1 ,RR1,LR2,RR2, vorzugsweise RL-Tiefpass, mit einem jeweiligen Sendeanschluss Tx1 ,Tx2 der Verarbeitungsvorrichtung 210 elektrisch verbunden sein. Another special feature of the embodiment shown in Fig. 5 is the possible integration of the at least one tap 265 into the first resonant circuit 310. The differential signal transmission provided in the example shown is made possible by the circuitry symmetry of the arrangement 200. Therefore, the at least one receiving connection 254 can comprise at least or exactly a first Rx1 and a second Rx2 receiving connection 254 of the processing device 210. Accordingly, at least or exactly a first P1' and a second P2' tap 265 can be provided in the first resonant circuit 310 as the at least one electrical tap 265. The two electrical taps 265 can be electrically connected to different coupling capacitors CK1.CK2. The first tap P1' can also be electrically connected to the first receiving terminal Rx1 via a first voltage divider C1, C3 and the second tap P2' can be electrically connected to the second receiving terminal Rx2 via a second voltage divider C2, C4 in order to transmit the communication signal differentially for reception to the receiving terminals 254 of the processing device 210. The respective tap 265 can additionally be electrically connected to a respective transmitting terminal Tx1, Tx2 of the processing device 210 via a respective low-pass filter LR1, RR1, LR2, RR2, preferably RL low-pass filter.
Weiter kann der erste Schwingkreis 310 und der zweite Schwingkreis 320 über den wenigstens einen Kopplungskondensator CK1.CK2 miteinander gekoppelt sein, um das Kommunikationssignal von einer ersten Signalform im ersten Schwingkreis 310 in eine zweite Signalform im zweiten Schwingkreis 320 umzuwandeln, und/oder um das Kommunikationssignal von einer ersten Spannungshöhe zu einer zweiten Spannungshöhe zu transformieren. Der jeweilige Abgriff 265 kann dazu ausgeführt sein, das Kommunikationssignal zum Empfangen in der ersten Signalform und/oder in der ersten Spannungshöhe abzugreifen. Die erste Signalform kann dabei im Wesentlichen einem Rechtecksignal und die zweite Signalform im Wesentlichen einem Sinussignal entsprechen, und/oder es kann die erste Spannungshöhe einen Spitze-Spitze-Wert im Bereich von 5 V bis 15 V, vorzugsweise im Bereich von 7 V bis 12 V, und die zweite Spannungshöhe einen Spitze-Spitze-Wert im Bereich von 20 V bis 80 V, vorzugsweise 40 V bis 60 V aufweisen.Furthermore, the first oscillating circuit 310 and the second oscillating circuit 320 can be coupled to one another via the at least one coupling capacitor CK1.CK2 in order to convert the communication signal from a first signal form in the first oscillating circuit 310 into a second signal form in the second oscillating circuit 320, and/or to transform the communication signal from a first voltage level to a second voltage level. The respective tap 265 can be designed to tap the communication signal for reception in the first signal form and/or in the first voltage level. The first signal form can essentially correspond to a square wave signal and the second signal form can essentially correspond to a sinusoidal signal, and/or the first voltage level can have a peak-to-peak value in the range from 5 V to 15 V, preferably in the range of 7 V to 12 V, and the second voltage level has a peak-to-peak value in the range of 20 V to 80 V, preferably 40 V to 60 V.
In Fig. 4 ist ein Verfahren 100 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung zur Herstellung einer Anordnung 200 gezeigt. Gemäß einem ersten Verfahrensschritt 101 kann zunächst die Verarbeitungsvorrichtung 210 und die Antenne 220 auf den beiden unterschiedlichen Leiterplatten 251,252 bereitgestellt werden. Dabei kann eine zweite 252 der Leiterplatten 251 ,252 mit dem Übertragungsmittel 240 verbunden sein, um die Antenne 220 elektrisch mit dem Übertragungsmittel 240 zu verbinden. Anschließend kann gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 102 eine Vermessung des Übertragungsmittels 240 und der damit elektrisch verbundenen Antenne 220 als eine zusammenhängende elektrische Komponente hinsichtlich ihrer elektrischen, vorzugsweise kapazitiven und/oder induktiven und/oder ohmschen, Eigenschaften, erfolgen. Dies ermöglicht gemäß einem dritten Verfahrensschritt 103 eine Auslegung der Filteranordnung 300 zur Filterung des Kommunikationssignals auf Basis der Vermessung. Fig. 4 shows a method 100 according to embodiments of the invention for producing an arrangement 200. According to a first method step 101, the processing device 210 and the antenna 220 can first be provided on the two different circuit boards 251, 252. A second 252 of the circuit boards 251, 252 can be connected to the transmission means 240 in order to electrically connect the antenna 220 to the transmission means 240. Subsequently, according to a second method step 102, the transmission means 240 and the antenna 220 electrically connected thereto can be measured as a coherent electrical component with regard to their electrical, preferably capacitive and/or inductive and/or ohmic, properties. This enables a design of the filter arrangement 300 for filtering the communication signal based on the measurement, according to a third method step 103.
In Fig. 5 ist ferner die Anordnung der Bauelemente, vorzugsweise Kondensatoren, CP3 und CP4 auf der ersten Leiterplatte 251 gezeigt. Diese können ebenfalls Teil der Filteranordnung 300 sein. Eine alternative Positionierung auf der zweiten Leiterplatte 252 dieser Bauelemente für die gleiche Funktion ist in gestrichelter Linie mit CP3‘ und CP4‘ dargestellt. Optional ist in beiden Fällen die Verbindung zu einem Masse- oder Referenzpotential, ebenfalls dargestellt mit gestrichelter Linie. Fig. 5 also shows the arrangement of the components, preferably capacitors, CP3 and CP4 on the first circuit board 251. These can also be part of the filter arrangement 300. An alternative positioning on the second circuit board 252 of these components for the same function is shown in dashed lines with CP3' and CP4'. In both cases, the connection to a ground or reference potential is optional, also shown with a dashed line.
Gemäß einem weiteren Verfahren 110 kann zudem eine Montage der Anordnung 200 vorgesehen sein, bei welcher gemäß einem ersten Montageschritt 111 eine Fixierung der ersten Leiterplatte 251 an einer ersten gewünschten Stelle am Fahrzeug 10 erfolgt, und gemäß einem zweiten Montageschritt 112 eine (insbesondere manuelle und/oder robotergestützte) Bewegung der zweiten Leiterplatte 252 relativ zur ersten Leiterplatte 252 vorgesehen ist. Die Bewegung kann dadurch ermöglicht werden, dass die zweite Leiterplatte 252 über das Übertragungsmittel 240 flexibel mit der ersten Leiterplatte 251 verbunden ist, um die zweite Leiterplatte 251 an einer zweiten gewünschten Stelle am Fahrzeug 10 zu fixieren. According to a further method 110, an assembly of the arrangement 200 can also be provided, in which according to a first assembly step 111 the first circuit board 251 is fixed at a first desired location on the vehicle 10, and according to a second assembly step 112 a (in particular manual and/or robot-assisted) movement of the second circuit board 252 relative to the first circuit board 252 is provided. The movement can be made possible by the second circuit board 252 being flexibly connected to the first circuit board 251 via the transmission means 240 in order to fix the second circuit board 251 at a second desired location on the vehicle 10.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Bezugszeichenliste The above explanation of the embodiments describes the present invention exclusively in the context of examples. Of course, individual features of the embodiments can be freely combined with one another, provided they are technically expedient, without departing from the scope of the present invention. List of reference symbols
Fahrzeug Vehicle
Tür Door
B-Säule B-pillar
Kommunikationsmittel, Identifikationsgeber Means of communication, identification
Authentifizierungsvorrichtung geschlossene Stellung geöffnete Stellung Authentication device closed position open position
Spalt gap
HerstellungsverfahrenManufacturing process
Montageverfahren Assembly process
Anordnung Arrangement
Verarbeitungsvorrichtung Processing device
Antenne Antenna
Übertragungsmittel erste Leiterplatte zweite Leiterplatte Transmission medium first circuit board second circuit board
Anschluss Connection
Empfangsanschlüsse Reception connections
Sendeanschlüsse Transmission connections
Übertragungspfad Transmission path
Spannungsteiler Voltage divider
Abgriff Tap
Filteranordnung 310 erster Schwingkreis Filter arrangement 310 first oscillating circuit
320 zweiter Schwingkreis320 second oscillating circuit
251 ,252 Leiterplatten f Frequenz 251 ,252 Printed circuit boards f frequency
A Amplitude A Amplitude
B Bandbreite B Bandwidth
D Durchlassbereich D Passband
F0 Mittenfrequenz F0 center frequency
G BetragsfrequenzgangG Magnitude frequency response
G1 untere GrenzfrequenzG1 lower limit frequency
G2 obere GrenzfrequenzG2 upper limit frequency
I Strom I Current
CK1.CK2 KopplungskondensatorCK1.CK2 coupling capacitor
S Strom kerbe S current notch
V Verlauf V History
Claims
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| EP24706026.2A EP4670283A1 (en) | 2023-02-22 | 2024-02-15 | ORDER FOR A VEHICLE FOR CONTACTLESS COMMUNICATION BETWEEN THE VEHICLE AND A MOBILE COMMUNICATION DEVICE |
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| DE102023104283.1 | 2023-02-22 |
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Also Published As
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