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Kommunikationslösung: Antennenkonzept für automobile Datenflut

Die kommunikativen Anforderungen an PKW werden immer größer. Um auch künftig den wachsenden Datenaustausch der Fahrzeuge mit der Umwelt bewältigen zu können, sind neue Antennenkonzepte notwendig, wie sie jetzt an der TU Wien vorgestellt wurden.

Antenne im Autodach Bildquelle: © TU Ilmenau

Gerald Artner installiert eine Probe-Antenne am Autodach.

Das wegweisende NAVI und das Telefonieren beim Fahren sind heute selbstverständlich. In Zukunft wird das Auto mit neuen Services und nach Etablierung von 5G als Mobilfunkstandard aber erheblich größere Datenmengen mit der Außenwelt austauschen. Die bringen das klassische »Haifischflossendesign« heutiger Antennen an seine Grenzen, neue Möglichkeiten, Antennen im Auto unterzubringen müssen her.

An der TU Wien wurde eine Antennenbox entwickelt, die eine gute Richtcharakteristik der Funksignale besitzt und im vorderen Bereich des Autodachs integriert werden kann. Mit ihr ließen sich die automobilen Datenübertragungsanforderungen von morgen erfüllen.

»Die Antennen der Autos werden heute meist in der sogenannten Haifischflosse verbaut«, sagt Gerald Artner (Telecommunications, TU Wien). »Das ist ein kompakter Aufsatz, der an der Heckseite des Autodachs montiert wird.« Nicht nur ist die »Flosse« zu klein für beliebige neue Antennen, ihre Enge führt auch zu Signal-Interferenzen.

Test-Auto Bildquelle: © TU Ilmenau

Das Test-Auto in der Simulationsanlage VISTA in Ilmenau.

Gerald Artner konstruierte eine Antennen-Box aus karbonfaserverstärktem Kunststoff, die im vorderen Teil des Dachs, nahe der Windschutzscheibe, eingebaut werden kann. »In Zukunft werden sich Auto im Straßenverkehr kooperativ verhalten«, sagt Gerald Artner. »Ein Fahrzeug soll das andere vor Gefahren warnen, etwa vor einer rutschigen Stelle nach der nächsten Kurve.« Auch Kommunikation zwischen Autos und unbeweglicher Infrastruktur soll es geben.

»Die entscheidende Frage war, ob man Antennen tatsächlich ins Autodach einbauen kann und realistische Messergebnisse am gesamten Fahrzeug dann immer noch mit den Labormesswerten vergleich bar sind«, so Gerald Artner. In Kooperation mit dem Innovationszentrum Mobilität an der TU Ilmenau in Thüringen wurde eine solche Antennenvertiefung erstmals in einem Autodach verbaut. Das gesamte Auto wurde dann in einem europaweit einmaligen Forschungslabor, der Virtuellen Straße – Simulations- und Testanlage (VISTA) vermessen, um die resultierenden Strahlungsdiagramme zu ermitteln. 

»Wie sich zeigt, bietet unsere Antennenvertiefung nicht nur mehr Platz für eine größere Zahl von Antennen, zusätzlich ist auch die Richtcharakteristik besser als bei der Haifischflosse am Heck“, sagt Artner. Möglich ist auch, verschiedene Konzepte künftig zu kombinieren. Künftige Datenmengen sollten mit dem neuen Ansatz jedenfalls störungsfrei übertragen werden können.