DE20011118U1 - Mobile Satellitenantenne - Google Patents

Description

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Dipl.-Ing. Ottokarl Jost Patentanwalt European Patent Attorney

Gebrauchsrausteranmeldung

Satelliten-Planarantenne für den mobilen Einsatz.

Die Erfindung betrift eine Planar-oder Flachantenne für die Satellitenkommunkation für mobilen Einsatz auf Land-, Wasseroder Luftfahrzeugen aller Art. Beim mobilen Einsatz ist es für den Empfang von Satellitensignalen während der Fahrt zwingend notwendig, die Dipolebenen der Planarantenne in allen drei Achsen eines räumlichen Koordinatensystems so nachzuführen, dass sie auf den angepeilten Satelliten ausgerichtet bleibt. Dieses bedeutet, dass die Aufhängevorrichtung, welche die Satellitenantenne mit dem Fahrzeug(-dach) verbindet, entsprechend beweglich ist.

Nachführbare Satellitenantennen für den mobilen Einsatz sind für Spiegelantennen an sich bekannt, wie beispielsweise die deutsche Offenlegungsschrift DE 44 36 471 A 1 belegt. In dieser Druckschrift ist eine Satellitenempfangsanlage für Hörfunk und Fernsehen für mobilen Einsatz beschrieben, die, wie Figur 1 zeigt, einen üblichen Antennenspiegel (Reflektor) 1 aufweist, der mit einem Antennen-Nachführsystem 4 bis 28 auf einer Basisplatte 3 angebracht ist, das die Ausrichtung des Antennenspiegels auf den jeweils gewünschten Satelliten auch während der Fahrt beibehält.

Bei horizontal angeordneten Flachantennen hat man bereits

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daran gedacht, die Empfangselemente einer solchen Flachantenne auf einem Substrat anzubringen, das eine feste Einstellung des Elevations-oder Höhenwinkel des Satelliten aufweist, die einen Kompromiss für meist nur Empfangsorte mit einer mittleren geografischen Breite darstellt.

Optimale Empfangssignale lassen sich an Orten, die nicht dieser festen Einstellung der Empfangselemente auf den Elevationswinkel des Satelliten entsprechen, nicht erreichen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Antennenanordnung anzugeben, welche die oben genannten Nachteile fest eingestellter Elevationswinkel der Empfangselemente einer horizontal angeordneten Flachantenne vermeidet.

Gelöst wird diese Aufgabe der Erfindung durch eine im wesentlichen auf den Elevationswinkel des jeweiligen Satelliten einstellbare Vorrichtung für die Empfangselemente einer Satellitenempfangsantenne nach dem Planarantennenprinzip.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Schutzansprüchen zu entnehmen.

Auf diese Weise wird der Vorteil erzielt, dass der Empfang von Satellitensignalen, unabhängig vom Empfangsort, durch Einstellung der Empfangselemente auf den Elevationswinkel des zu empfangenden Satelliten eine optimale Stärke und Güte erreicht. Von der jeweiligen Aufgabenstellung bei Benutzung der Antenne hängt es ab, ob die Einstellung des ■ Elevationswinkels manuel oder automatisch, z.B. während der Fahrt, erfolgen soll.

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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine horizontal angeordnete Planarantenne deren Empfangselemente gemäss der Erfindung auf einem höhenwinkelversteilbaren Lamellenträger angebracht sind,

Figur 2 eine schematische Darstellung der

Einstellvorrichtung für die beweglichen Lamellen des Lamellenträgers und

Figur 3 eine Darstellung der Empfangselemente einer Planarantenne.

Die Antennenanordnung besteht, wie Figur l zeigt, aus einer Planarantenne P, sowie einem Wetterschutz W, der die Antenne überspannt und nach Art der bekannten Dome die Antenne gegen Witterungseinflüsse schützt und ferner aus einer Steuervorrichtung ST, durch welche die Empfangselemente der Planarantenne hinsichtlich ihres Höhenwinkels auf den zu empfangenden Satelliten ausgerichtet werden.

Die Verbindung der mobilen Planarantenne mit dem Fahrzeugdach oder-deck D erfolgt über eine Befestigungsvorrichtung BV, die im stationären Betrieb eine manuelle azimutale Ausrichtung auf den gewünschten Satelliten gestattet oder die eine automatische azimutale Positionierung der Antenne mit gängigen Positionierungsvorrichtungen an einem festen Standort oder während der Fahrt ermöglicht, bzw. durchführt.

Unter Berücksichtigung von folgenden Elevationswinkeln etwa in

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Mitteldeutschland von 32°, Spanien von 40° und Skandinavien von 24°

und von Strassen- und Geländesteigungen bzw. -neigungen bis 12° (7°) sind bei festen Elevationswinkeleinstellungen an sich Antennenneigungen von etwa +/- 15° ausreichend. Bei der azimutalen Einstellung können sich naturgemäss Drehwinkel von 0 bis 360° ergeben.

Bei Planarantennen bestehen die Empfangselemente aus den verschiedensten Strukturen. Bei einer Struktur, die beispielsweise für den Empfang der Signale der Astra-Satelliten geeignet ist, werden die Signale von Kollektoren, die in einer Gitterstruktur angeordnet sind, empfangen und dann direkt zu dem integrierten Konverter, einem LNC (Low-Noise Converter) weitergeleitet. Da bei den Astra-Satelliten zwei Polarisationsebenen (horizontal und vertikal) berüchsichtigt werden müssen, hat man zwei Empfangsgitter hintereinander gelegt.

Andere Satelliten, wie beispielsweise der TV-Sat, strahlen zirkulär polarisierte Signale aus. Hierzu geeignete Planarantennen verwenden Empfangselemente, die jeweils aus einer Anzahl von Dipolen bestehen, die in &eegr; &khgr; m - Matrixform angeordnet sind. Einen Teilschnitt dieser Antennenart zeigt Figur 3, in der die Empfangselemente, bestehend aus einer Gitterstruktur GS mit quadratischer Apertur und darunter befindlichen Dipolen DP, gut zu erkennen sind.

Zur Ausrichtung auf den Elevationswinkel des Satelliten, wird

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erfindungsgemäss, wie im Detail Figur 2 zeigt, ein lamellenartiges Substrat L verwendet, auf das die Empfangs el entente aufgebracht sind, wobei die einzelnen Lamellen und damit die Empfangselemente E so schräg gestellt werden, dass die einzelnen Empfangselemente auf den gewünschten Satelliten ausgerichtet sind.

Die Schrägstellung der Lamellen erfolgt manuell mittels einer Hebel- oder Rande!radanordnung oder automatisch mittels einer Steuervorrichtung ST, die über einen Servomechanismus SERV verfügt, der eine Schubstange SS in horizontaler Richtung hin und herschieben kann. Die Längsverschiebung der Schubstange SS kann dabei über einen Spindelantrieb oder über eine pneumatische Vorrichtung mit Geber- und Nehmerzylinder, die sich im Servomechanismus befinden, erfolgen. Da die Lamellen L einerseits in der Trägerplatte TP, andererseits aber auch unter der Trägerplatte TP an die Schubstange zeilenweise parallel angelenkt sind, ergibt sich bei einer Verschiebung der Schubstange SS in horizontaler Richtung eine Schrägstellung der Lamellen L und der darauf befindlichen Empfangselemente E.

Für eine einfache manuelle Einstellung der Elevation genügt, es die Schubstange mittels einer Hebelvorrichtung, die seitlich mit Markierungen zur Anzeige des eingestellten Elevationswinkels versehen ist, zu verschieben. Alternativ kann auch eine Vorrichtung mit Rändelrad, das die Markierungen trägt, verwendet werden, um die Schubstange SS hin und her zu schieben.

Soll der Antrieb der Schubstange mittels des Servomechanismus manuell erfolgen, dann dient eine mit der Servosteuerung verbundene Einstellvorrichtung EV dazu, über einen Signalgeber

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SG, beispielsweise ein Einstellrad oder eine Tastenanordnung, ein der gewünschten Elevation entsprechendes Signal zu erzeugen und an den Servomechanismus SERV zu übertragen. Da die Schubstangenauslenkung dem Elevationswinkel proportional ist, kann diese seitlich mit einem Zeiger und einer Skala versehen sein, auf welcher der eingestellte Elevationswinkel ablesbar ist.

Für eine automatische Nachführung des Elevationswinkels zu einem gewünschten Satelliten im mobilen Einsatz während der Fahrt erhält die Einstellvorrichtung EV automatische Nachführsignale AN, die von der der Antenne nachgeschalteten Empfangselektronik erzeugt werden und die für den erforderlichen Elevationswinkel die entsprechende Auslenkung der Schubstange SS bewirken.

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Claims (10)

1. Mobile Satellitenantenne, die als horizontal angeordnete Planarantenne ausgebildet ist, deren jeweilige Empfangselemente auf einem Substrat angebracht sind, das die in einer n × m - Matrix angeordneten Empfangselemente zeilenweise auf den Elevationswinkel des angepeilten Satelliten ausrichtet, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine lamellenartige Struktur aufweist, deren Lamellen (L; Fig. 2), welche die Empfangselemente (GS, DP; Fig. 3) tragen, mittels einer Einstellvorrichtung (ST; Fig. 1, 2) zeilenweise auf den Elevationswinkel des Satelliten schrägstellbar sind.

2. Mobile Satellitenantenne nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (L; Fig. 2) einerseits in einer Trägerplatte (TP) und andererseits in einem geringen Abstand unter der Trägerplatte zeilenweise parallel an einer Schubstange (SS) angelenkt sind, wodurch sie durch Längsverschiebung der Schubstange schrägstellbar sind.

3. Mobile Satellitenantenne nach den Schutzansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Schräge der Lamellen eine Einstellvorrichtung (ST; Fig. 1, 2) vorgesehen ist, die durch Längsverschiebung der Schubstange (SS; Fig. 2) die Schrägstellung der Lamellen (L) und damit eine Einstellung der Empfangselemente (E) auf den Elevationswinkel des zu empfangenden Satelliten bewirkt.

4. Mobile Satellitenantenne nach den Schutzansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (ST; Fig. 1) eine Hebelanordnung zur manuellen Längsverschiebung der Schubstange (SS; Fig. 2) aufweist, welche seitlich mit Markierungen zur Anzeige des eingestellten Elevationswinkels versehen ist.

5. Mobile Satellitenantenne nach den Schutzansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (ST; Fig. 1) eine Rändelradgetriebeanordnung zur manuellen Längsverschiebung der Schubstange (SS; Fig. 2) aufweist, welche mit Markierungen zur Anzeige des eingestellten Elevationswinkels versehen ist.

6. Mobile Satellitenantenne nach den Schutzansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (ST; Fig. 2) einen Servomechanismus (SERV) zur Längsverschiebung der Schubstange (SS) aufweist, der von einer mit ihm verbundenen Einstellvorrichtung (EV) über einen Signalgeber (SG) gesteuert, die Schrägstellung der Lamellen (L) bewirkt.

7. Mobile Satellitenantenne nach Schutzanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (SG; Fig. 2) eine Tastatur oder ein Einstellrad zur manuellen Eingabe des gewünschten Elevationswinkels in die Einstellvorrichtung und eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige des eingestellten Elevationswinkels aufweist.

8. Mobile Satellitenantenne nach Schutzanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (EV; Fig. 2) mit einem Eingang (AN), zur Eingabe von automatischen Nachführsignalen versehen ist, die von einer der Satellitenantenne nachgeschalteten Empfangselektronik erzeugt werden, die zusammen mit dem Servomechanismus (SERV) die erforderliche Schrägstellung der Lamellen (L) bewirken.

9. Mobile Satellitenantenne nach einem oder mehreren der Schutzansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (SS; Fig. 2) vom Servomechanismus (SERV) mittels einer Spindelanordnung bewegt wird.

10. Mobile Satellitenantenne nach einem oder mehreren der Schutzansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (SS; Fig. 2) vom Servomechanismus (SERV) mittels einer Pneumatikanordnung/Hydraulikanordnung bewegt wird.