Intelligentes Antennenmodul für vernetzte Autos

Con­ti­nen­tal und Kathrein entwick­eln ein intel­li­gentes Anten­nen­mod­ul mit dem die Verk­a­belung vere­in­facht, Bau­raum reduziert und die Sig­nalqual­ität verbessert wird. Das neue Mod­ul erset­zt die bis­lang im Fahrzeug ver­streuten Einze­lanten­nen.

Das intel­li­gente Anten­nen­mod­ul inte­gri­ert in ein­er Ein­heit die Anten­nen für die draht­lose Kom­mu­nika­tion zwis­chen Fahrzeug und Infra­struk­tur, die Anten­nen für den Fahrzeug­in­nen­raum sowie die zuge­hörige Sende- und Emp­fangse­lek­tron­ik. Ein Mod­ul ermöglicht Dien­ste wie Tele­fon, GPS, Funk­fernbe­di­enung, Reifendruck­kon­trolle, WLAN, Radio, TV oder die kün­ftige Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kom­mu­nika­tion. Ein dig­i­taler Bus verbindet das Anten­nen­mod­ul mit den Steuerg­eräten im Fahrzeug, welche die Dat­en ver­ar­beit­en und Anwen­dun­gen für den Aut­o­fahrer bere­it­stellen.

Mit diesem Konzept aus ein­er Hand lösen Con­ti­nen­tal und Kathrein, ältester Anten­nen­her­steller der Welt, einige aktuelle Her­aus­forderun­gen kabel­los­er, mobil­er Kom­mu­nika­tion: Das intel­li­gente Anten­nen­mod­ul reduziert die Kom­plex­ität, senkt die Sys­temkosten und verbessert die Leis­tungs­fähigkeit. Da die Elek­tron­ik direkt an den Anten­nen platziert ist, fällt der Verk­a­belungsaufwand deut­lich geringer aus als bish­er. Statt bis zu zehn Koax­i­alk­a­bel an die Anten­nen zu führen reicht kün­ftig im Ide­al­fall eine Daten­busverbindung zum Trans­port der Emp­fangs- und Sende­dat­en zwis­chen dem Anten­nen­mod­ul und Endgeräten. Das Konzept ist hoch skalier­bar. Je nach Wun­sch des Auto­mo­bil­her­stellers sind auch beliebige Mis­chfor­men aus Koax­i­al- und Daten­busverbindung möglich. So ent­fall­en Kabel, Steck­verbinder und aufwändi­ge Zwis­chen­ver­stärk­er. Dieser gerin­gere Kom­po­nen­tenbe­darf sum­miert sich zu einem beachtlichen Kosten- und Gewichtsvorteil.

Gle­ichzeit­ig verbessert das Anten­nen­mod­ul die Leis­tungs­fähigkeit: Die heute durch Koax­i­alleitun­gen verur­sacht­en Dämp­fungsver­luste wer­den durch die dig­i­tale Busverbindung voll­ständig ver­mieden. Die für Störun­gen empfind­liche analoge Über­tra­gungs­kette ist nun in einem Gehäuse zusam­menge­führt und gegen uner­wün­schte elek­tro­mag­netis­che Ein­flüsse abgeschirmt.

Bish­er sind die Funkempfänger und ‑sender auf viele Steuerg­eräte verteilt. Daraus resul­tiert heute in mehrfach­er Hin­sicht eine hohe Kom­plex­ität. Zum einen ist die Nutzung ein­er Infor­ma­tion durch mehrere Anwen­dun­gen in ver­schiede­nen Steuerg­eräten aufwändig: Wird die Ortsin­for­ma­tion des GPS-Sig­nals beispiel­sweise sowohl für ein Nav­i­ga­tion­ssys­tem als auch für ein Notruf­sys­tem (eCall) benötigt, so wer­den heute typ­is­cher­weise zwei GPS-Empfänger und ‑Anten­nen benötigt. Schließlich ist heute noch nicht jedes Fahrzeug mit Nav­i­ga­tion­ssys­tem notwendi­ger­weise auch mit Notruf­sys­tem bzw. umgekehrt aus­ges­tat­tet. Das intel­li­gente Anten­nen­mod­ul stellt diese Infor­ma­tion allen Anwen­dun­gen zen­tral über den Daten­bus zur Ver­fü­gung und es wird nur ein GPS-Empfänger benötigt.

Da die meis­ten Dien­ste län­der­spez­i­fis­che Fre­quen­zen nutzen, ergeben sich bish­er in vie­len Steuerg­eräten mit Funkelek­tron­ik län­der­spez­i­fis­che Vari­anten. Diese kön­nen zukün­ftig auf nur noch eine Ein­heit, das Anten­nen­mod­ul, ver­lagert wer­den. In gle­ich­er Weise wird die soge­nan­nte Life­cy­cle-Prob­lematik entschärft: Die sich ins­beson­dere durch die Unter­hal­tungse­lek­tron­ik bed­ingt schnell ändern­den Funk­stan­dards und Über­tra­gungsver­fahren müssen nur in der speziell dafür aus­gelegten Antennenelek­tron­ik umge­set­zt wer­den. Die bish­erige kom­plexe und kost­spielige Änderung und anschließende Freiga­be von mehreren Steuerg­eräten, die noch viele andere Bausteine enthal­ten, ent­fällt. Außer­dem ist aus Sicht der Auto­mo­bil­her­steller der Koor­dinierungsaufwand geringer, da nur noch ein Entwick­lungspart­ner – der für das Anten­nen­mod­ul – die Elek­tron­ik an neue Stan­dards anpasst.

Darüber hin­aus ermöglicht das intel­li­gente Anten­nen­mod­ul den Energie­ver­brauch von Kli­maan­la­gen mit Hil­fe von so genan­nter Kli­maschutzver­glasung zu senken, ohne dabei die Funksys­teme zu beein­trächti­gen. Die Aufheizung des Fahrzeug­in­nen­raumes wird durch infrarotre­flek­tierende, met­allisierte Scheiben ver­ringert, was zu einem niedrigeren Energie­ver­brauch der Kli­maan­lage und gerin­geren CO2-Emis­sio­nen führt. Im Falle von Elek­tro­fahrzeu­gen reduziert der Kli­maan­la­gen­be­trieb die Reich­weite deut­lich, so dass met­allisierte Scheiben von beson­derem Nutzen sind. Met­allisierte Scheiben dämpfen die ein- und aus­ge­hen­den elek­tro­mag­netis­chen Wellen jedoch erhe­blich. Hier hil­ft das intel­li­gente Anten­nen­mod­ul weit­er. Funksig­nale inner­halb des Fahrzeugs wer­den mit den inter­nen Anten­nen gesendet und emp­fan­gen, Sig­nale von und nach außen laufen über die exter­nen Anten­nen.

Das intel­li­gente Anten­nen­mod­ul inte­gri­eren die Part­ner Con­ti­nen­tal und Kathrein im Bere­ich Dachhaut, an die Heckscheibe oder in den Kof­fer­raumdeck­el. Mit heuti­gen Elek­tron­ikar­chitek­turen wären die kün­fti­gen mod­er­nen Dien­ste im Auto nur zu hohen Kosten real­isier­bar. Das intel­li­gente Anten­nen­mod­ul ermöglicht durch seine Offen­heit für ver­schiedene Funk­tech­nolo­gien, dass der Auto­mo­bil­her­steller jew­eils die gewün­scht­en Tech­niken zu gün­sti­gen Preisen in das Sys­tem inte­gri­eren kann. Der Nutzer prof­i­tiert von gerin­gen Betrieb­skosten, da jew­eils die sit­u­a­tions­be­d­ingt geeignete Tech­nik zum Ein­satz kommt. Beispiel­sweise nutzt das intel­li­gente Anten­nen­mod­ul bei ste­hen­dem Fahrzeug — etwa in der Innen­stadt — für eine Inter­netverbindung vom eige­nen Lap­top oder PDA das kostengün­stige WLAN anstatt ein­er kosten­in­ten­siv­en UMTS-Verbindung.

Die Koop­er­a­tion mit Kathrein erschließt die Kernkom­pe­ten­zen bei­der Unternehmen in ide­al­er Weise: Con­ti­nen­tal bringt in das gemein­same Entwick­lung­steam Know-how zur dig­i­tal­en Hard- und Soft­ware sowie zur Sys­temar­chitek­tur und ‑inte­gra­tion ein. Kathrein als Welt­mark­t­führer für Anten­nen — übern­immt die Entwick­lung der Anten­nen und analo­gen Elek­tron­ik, ergänzt von Con­ti­nen­tal — die bei Anten­nen­struk­turen für schlüs­sel­lose Zugangskon­troll- und Start­sys­te­men sowie Reifendruck-Sys­te­men Welt­mark­t­führer ist.

Derzeit arbeit­en Con­ti­nen­tal und Kathrein mit zwei Kun­den an der Serienen­twick­lung eines intel­li­gen­ten Anten­nen­moduls. Zwei weit­ere Pro­jek­te befind­en sich in der Voren­twick­lung. Mit diesem Entwick­lungs­stand haben Con­ti­nen­tal und Kathrein ein Alle­in­stel­lungsmerk­mal im Wet­tbe­werb. In weni­gen Jahren kön­nen die ersten intel­li­gen­ten Anten­nen­mod­ule Autos in die ver­net­zte Welt zuver­läs­sig ein­binden. Dann wird „Always On“ nicht nur in allen anderen Lebens­bere­ichen, son­dern auch im Auto Einzug hal­ten und die Fahrt sicher­er und umwelt­fre­undlich­er machen.