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Antennentechnologie: Das Auto wird kommunikativ

Telekommunikation wird für Fahrzeuge immer wichtiger. An der TU Wien wurde nun ein neues Antennenkonzept für Autos entwickelt.

Autoantenne, TU Wien Bildquelle: © TU Wien

Gerald Artner installiert eine Probe-Antenne am Autodach.

Autofahren ohne Daten – das ist mittlerweile fast undenkbar geworden. Dass uns ein Navigationsgerät mit Hilfe von Satellitendaten den Weg erklärt oder dass wir während der Fahrt telefonieren können, erscheint uns selbstverständlich. In Zukunft wird der Datenaustausch im Straßenverkehr noch eine viel größere Rolle spielen – nicht  zuletzt, um die Verkehrssicherheit zu erhöhen.

Das bedeutet aber, dass man neue Möglichkeiten finden muss, Antennen im Auto unterzubringen. An der TU Wien wurde eine spezielle Antennenbox entwickelt, die in den vorderen Bereich des Autodachs integriert werden kann. Ausführliche Messungen zeigen: Die Richtcharakteristik der Funksignale ist rund ums Auto sehr gut, mit der neuen Antennen-Variante sind Autos gut gerüstet für die Funk-Anforderungen von morgen.

Die Haifischflosse wird zu klein
„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.“ Allerdings lassen sich in einer solchen Haifischflosse nicht beliebig viele Antennen unterbringen – erstens reicht der Platz nicht aus, und zweitens können einander die Antennen gegenseitig stören, wenn man sie zu dicht nebeneinanderpackt.

Das ist ein Problem, denn die Telekommunikations-Fähigkeiten von Autos sollen in den nächsten Jahren stark ausgebaut werden: „In Zukunft werden sich Auto im Straßenverkehr kooperativ verhalten“, sagt Gerald Artner. „Ein Fahrzeug soll das andere vor Gefahren warnen, etwa vor eine rutschigen Stelle nach der nächsten Kurve.“ Auch Kommunikation zwischen Autos und unbeweglicher Infrastruktur soll es geben, und es wird sogar darüber nachgedacht, wie man Kommunikation zwischen Smartphones und Fahrzeugen nutzen könnte, um die Verkehrssicherheit zu erhöhen. Am Handy-Signal könnte das Auto einen Fußgänger schon erkennen, bevor er überhaupt in Sichtweite ist.

Geräumige Antennenbox
An der TU Wien entschloss man sich daher, eine neue Methode des Antennen-Einbaus in Autos zu entwickeln, die den kommenden technischen Herausforderungen gerecht wird. Gerald Artner konstruierte eine Antennen-Box aus karbonfaserverstärktem Kunststoff, die im vorderen Teil des Dachs, nahe der Windschutzscheibe, eingebaut werden kann. „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“ sagt Gerald Artner. In Kooperation mit dem Thüringer 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 einzigartigen Forschungslabor, der Virtuellen Straße – Simulations- und Testanlage (VISTA) vermessen, um die resultierenden Strahlungsdiagramme zu ermitteln.

„Wir haben genau untersucht, in welche Richtungen die Antennen in unsere Antennenvertiefung wie stark senden. 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. „Die Antennen in der Haifischflosse liefern oft keine hohe Sendeleistung direkt nach vorne, weil sie durch die Krümmung des Autodachs abgeschattet werden. Unsere Antennenbox liefert gerade in dieser Richtung ausgezeichnete Ergebnisse.“

Möglich wäre es auch, in zukünftigen Autos mehrere Antennenkonzepte zu kombinieren. Damit ließen sich Störungen noch besser ausgleichen. Die Ergebnisse der TU Wien wurden nun im Fachjournal „IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters“ veröffentlicht.