Antennen übernehmen das Auto - Immer auf Empfang

Antennen werden für die Autos von morgen immer wichtiger. Einst sorgte ein Einzelstück auf dem Kotflügel für mäßigen Radioempfang. Doch die Zahl der Funkempfänger wird von Jahr zu Jahr größer. Beim Thema Fahrerassistenz sind die Antennen unverzichtbar.

Waren das noch Zeiten, als die verchromte Stabantenne sich auf dem vorderen Kotflügel in den Himmel reckte und so - zumeist manuell ausgezogen - einen mehr oder weniger stabilen Radioempfang garantierte. Wenige - oftmals luxuriöse oder besonders sportliche - Fahrzeuge hatten die Antenne auf dem hinteren Kotflügel oder gar als Stummelversion auf dem Dach. Luxusversionen fuhren voll- oder teilelektrisch aus und wieder ein, wenn das Radio gestartet wurde. Bevorzugt auf Taxis oder Lastwagen zu sehen: die hoch bauenden Funkantennen der einstigen CB-Fans. Es dauerte ein paar Jahrzehnte, ehe die Radioantennen aus dem sichtbaren Teil der Karosserie verschwanden und sich in Heizdrähten der Heck- oder dünnen Fasern der Windschutzscheibe versteckten. Besonders exklusive Fahrzeuge versteckten die Antennen in der Heckschürze oder fassten die Empfangsmöglichkeiten von Radio und Autotelefon in einer Antenne nebst Frequenzweiche zusammen.

In den späten 80er und frühen 90er Jahren nahm die Anzahl der Antennen am Auto erstmals nennenswert zu, denn die Autotelefone hielten mehr oder weniger über Nacht Einzug in die Fahrzeuge. Waren es bei B- und C-Netz in den Vorzeiten noch wenige Modelle, die auf den Limousinen oder Edelcoupés verbaut wurden, kam Mitte der 90er Jahre mit D- und E-Netz eine erste Ergänzung des bekannten Radiomoduls. Mittlerweile spielen Radioantennen nach wie vor eine zentrale Rolle - doch sichtbar sind diese schon lange nicht mehr. Allenfalls ein kleiner Knubbel auf dem Dach informiert darüber, dass hier Radiowellen während der Fahrt abgegriffen werden. Dabei ist nur ein Teil des normalen Radioempfangs sichtbar. Moderne Fahrzeuge bekommen ihre Musik und Nachrichten entweder über DAB (Digital Audio Broadcast) oder per Mobilfunkverbindung via 3G oder 4G.

Doch die Radioantennen, die für Unterhaltung im Fahrzeug sorgen, sind nur das eine. Mittlerweile sind im Fahrzeug deutlich mehr Antennen verbaut. Da die meisten Modelle mittlerweile über ein Navigationssystem verfügen, gibt es auf dem Dach, dem Heckdeckel oder versteckt in der Armaturentafel eine GPS-Antenne, die die Signale der Satelliten (GPS - Global Positioning System) einsammelt und für die Navigationseinheit verarbeitet. Für die modernen Fahrerassistenzsysteme reicht das recht ungenaue GPS jedoch trotz entsprechend aufwendiger Korrekturen in der Bordelektronik nicht aus. Gerade für die modernen Assistenten sind deutlich mehr Antennen notwendig, die zusammen mit Sensoren und Kameras die Position des Fahrzeugs aus der Straße sehr exakt bestimmen können - überall und bei jedem Tempo.

So bekommt die neue Mercedes S-Klasse als eines der ersten Fahrzeuge, das seinen Kunden ab Herbst 2021 eine zumindest eingeschränkte Fahrerassistenz der Stufe drei anbietet, bei entsprechender Ausstattung im hinteren Bereich in komplett anderes Dachmodul, in dem sich mehrere Antennen und Sensoren verbergen. Erste Parkhäuser haben im Testbetrieb bereits das führerlose Einparken der Stufe vier, für das nicht nur im Parkhaus selbst zahlreiche Sensoren notwendig sind, sondern auch das Fahrzeug seine Position mit Kameras, Sensoren und Antennen zentimetergenau berechnen muss. \"Automatisiertes Valet Parking hat großes Potenzial. Wir erweitern ständig unser Angebot an Fahrerassistenzsystemen, die wir unter dem globalen Oberbegriff Ford Co-Pilot360 zusammenfassen\", sagt Ken Washington, Chief Technology Officer der Ford Motor Company. Am Flughafen Stuttgart gibt es von dem Parkhausbetreiber Apcoa, Mercedes und Bosch einen Probebetrieb, bei dem die neue Mercedes S-Klasse im Parkhaus P6 autonom ein- und wieder ausfährt - per Appsteuerung. Wenn der schnelle Datenturbo 5G in den nächsten Jahren Einzug hält, werden die Antennen nicht nur noch komplexer, sondern deren Zahl nimmt deutlich zu.

Noch komplexer wird es mit 6G, an dem bereits eifrig experimentiert wird. Beispiele für Leistungsanforderungen in Verbindung mit 6G sind eine Spitzendatenrate von 1.000 Gigabit pro Sekunde und eine Luftlatenzzeit von weniger als 100 Mikrosekunden, was der 50-fachen Spitzendatenrate und einem Zehntel der Latenzzeit von 5G entspricht. \"Die Verbreitung von 5G befindet sich zwar noch im Anfangsstadium, allerdings kann man nicht früh genug mit den Vorbereitungen für 6G beginnen. Normalerweise vergehen etwa zehn Jahre zwischen dem Beginn der Forschung und der Kommerzialisierung eines neuen Mobilfunkstandards\", erklärt Sunghyun Choi, Entwicklungsleiter bei Samsung, \"indem wir auf den Erkenntnissen aufbauen, die wir unter anderem während der Entwicklung der 5G-Technologie erlangen konnten, haben wir indirekt die Entwicklung von 6G in Gang gesetzt.\"

Damit die Fahrzeuge von morgen und übermorgen nicht mit zahllosen Empfangseinheiten auf dem Dach oder anderen Karosserieteilen verschandelt werden, müssen die Antennen an den verschiedensten Orten im Auto versteckt werden. Das ist durch die engen Bauräume und die komplexen Technikmodule nebst Steuergeräten schon schwer genug. Zudem hat sich ein Grundsatz in den vergangenen Jahren nicht geändert: Je weiter oben am Fahrzeug die Antenne verbaut ist, umso besser ist der Empfang. Und die hohe Geschwindigkeit der Datenpakete macht ebenfalls Druck auf eine perfekte Positionierung, denn das Auto muss in Sekundenbruchteilen die Daten von Funkmasten oder anderen Verkehrsteilnehmern empfangen und auch senden muss. Die neuen Fahrzeuge können über die Antennensysteme zudem jederzeit aktualisiert werden. Over-the-Air-Updates bieten zum Beispiel die elektrischen ID-Modelle von Volkswagen oder die neuen Modellgenerationen von Audi, BMW oder Renault.

Die Einbauorte für die Antennen von morgen sind die von gestern. Hinter Verkleidungen und Ausbuchtungen werden Einheiten für Versand (Telefonie, Daten und V2X / Car-to-car-Kommunikation) und den Empfang möglichst weit an der Außenseite der Fahrzeuge angebracht, um den Abschirmeffekt durch Verkleidungen und Karosserie so gering wie möglich werden zu lassen. Eine besondere Bedeutung kommt dabei den Scheiben zu. Denn da viele Gläser mittlerweile mehrlagig sind, lässt sich wie bei Heizelementen oder Empfangsmodulen auch eine Hightech-Leiterfolie einbringen, die durchsichtig ist. So stimmen der Empfang und das Aussehen des Fahrzeugs wird nicht gestört.