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DE29613770U1 - Low energy polar mount rotating device with motor drive for guiding a satellite receiving antenna for the purpose of receiving various satellite positions - Google Patents

Low energy polar mount rotating device with motor drive for guiding a satellite receiving antenna for the purpose of receiving various satellite positions

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DE29613770U1
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Germany
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motor
antenna
axis
rotation
rotating device
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DE29613770U
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SUPERSAT ELECTRONIC HANDELS GM
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/125Means for positioning
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/12Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems
    • H01Q3/16Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying relative position of primary active element and a reflecting device
    • H01Q3/18Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying relative position of primary active element and a reflecting device wherein the primary active element is movable and the reflecting device is fixed

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

BezeichnungDesignation

Niedrig Energie Polarmount - Drehvorrichtung mit motorischem Antrieb zur Führung einer Satelliten-Empfangsantenne zum Zwecke des Empfangs verschiedener Satellitenpositionen. Low Energy Polar Mount - Motor-driven rotating device for guiding a satellite receiving antenna for the purpose of receiving different satellite positions.

Kurzfassungshort version

Drehvorrrichtung (Polarmount) mit motorischem Antrieb und Befestigungsmöglichkeit für beliebige Antennen zum Empfang von Satellitensignaien von mehreren Satelliten mit optimierter Drehkraftübertragung in beiden Richtungen durch Befestigung der Antenne mit Schwerpunkt in der Nähe der Rotationsachse.Rotating device (polar mount) with motor drive and attachment option for any antenna for receiving satellite signals from several satellites with optimized torque transmission in both directions by attaching the antenna with the center of gravity near the axis of rotation.

Die vorliegende Erfindung bewirkt eine Reduzierung der Stellmotorleistung, was durch eine Modifikation der Anordnung der Antenne zu ihrer Halterung gegenüber den bekannten Anordnungen erzielt wird.The present invention brings about a reduction in the actuator motor power, which is achieved by a modification of the arrangement of the antenna to its support compared to the known arrangements.

Beschreibung:Description:

Bei den bisher bekannten Polarmount-Vorrichtungen ist die Antenne an einem Mast befestigt, der oberhalb der Dreheinrichtung mit Drehachse angebracht ist (Zeichnung 1). Die Leistungsaufnahme des Motors wird dabei niedriger je näher sich das Drehteil von Süden aus den Endpunkten Ost/West nähert. Infolge des Gewichtes der Antenne, wird dabei die Dreheinrichtung zu den Endpunkten hin gedrückt und der Motor hat nur eine bremsende Funktion. In umgekehrter Richtung, also zur Mitte (Süden) hin, muß der Motor stark arbeiten, da die Antenne mit ihrem Gewicht in die entgegengesetzte Richtung drückt.In the polar mount devices known to date, the antenna is attached to a mast that is mounted above the rotating device with a rotating axis (Figure 1). The power consumption of the motor decreases the closer the rotating part approaches the east/west end points from the south. Due to the weight of the antenna, the rotating device is pushed towards the end points and the motor only has a braking function. In the opposite direction, i.e. towards the middle (south), the motor has to work hard because the antenna pushes in the opposite direction with its weight.

Bei Verwendung von digitalen Steuerungen werden Satellitenreceiver oder Signalgeber verwendet, die Motoren und Empfangskonverter gemeinsam über ein Koaxialkabel steuern und mit Energie versorgen (Zeichnung 4). Die Receiver oder Signalgeber verfügen aus Kostengründen nur über eine bestimmte Leistungsabgabe. Zusätzliche Leistungsverluste entstehen durch den Widerstand des Koaxialkabels. Es ist es deshalb wichtig die Leistungsaufnahme des Stellmotors möglichst gering und über den gesamten Drehbereich konstant zu halten. Dies wird mit der vorliegenden Erfindung ermöglicht.When using digital controls, satellite receivers or signal generators are used that control and supply energy to the motors and reception converters together via a coaxial cable (Figure 4). For cost reasons, the receivers or signal generators only have a certain power output. Additional power losses arise from the resistance of the coaxial cable. It is therefore important to keep the power consumption of the servo motor as low as possible and constant over the entire rotation range. This is made possible by the present invention.

Beschreibung der mechanischen Wirkungsweise:Description of the mechanical mode of operation:

Die Erfindung weist folgende Merkmale auf: Der Antennenreflektor wird unterhalb der Drehachse am Polarmount angebracht (Zeichnungen 2/3) . Auf diese Weise nähert sich der Schwerpunkt des drehenden Teils der Rotationsachse A-B (Zeichnung 2), wodurch ein Heben und Senken der gesamten Anordnung mit Antenne weitgehend durch eine Rotation um die eigene Achse ersetzt wird. Eine Reduzierung des Energiebedarfs von Ost nach Süd oder von West nach Süd um über 50% wird mit der neuen Anordnung erreicht. Im Idealfall überwindet der Motor in beide Richtungen nur noch die geringen Reibungsverluste der Drehachse.The invention has the following features: The antenna reflector is attached to the polar mount below the axis of rotation (drawings 2/3). In this way, the center of gravity of the rotating part approaches the axis of rotation A-B (drawing 2), whereby raising and lowering the entire arrangement with antenna is largely replaced by rotation around its own axis. A reduction in energy requirements from east to south or from west to south by over 50% is achieved with the new arrangement. Ideally, the motor only overcomes the small friction losses of the axis of rotation in both directions.

Mechanische Wirkungsweise mit Berechnungen anhand eines Mo Jells:
Das Modell (Zeichnung 5) besteht aus der Rotationsachse A-B des Polarmount, seiner Masse (SP ersetzt die Empfangsantenne), die auf einen Punkt abgebildet wird, sowie einer Linie B-D, die das Befestigungsrohr darstellt. Der Schwerpunkt des Systems befindet sich näherungsweise auf dem Befestigungsrohr. Es wird ein Polarachsenwinkel von a°angenommen.
Mechanical mode of action with calculations based on a model:
The model (Figure 5) consists of the rotation axis AB of the polar mount, its mass (SP replaces the receiving antenna), which is mapped to a point, and a line BD, which represents the mounting tube. The center of gravity of the system is approximately on the mounting tube. A polar axis angle of a° is assumed.

Nun wird ein kartesisches Koordinatensystem auf die Anordnung projeziert (Zeichnung 6). Die Y-Achse fällt mit der Rotationsachse, die X-Achse mit dem Hebelarm des Schwerpunktes (SP) bezüglich der Rotationsachse zusammen. Nun nimmt man eine Spaltung der Gewichtskraft in ihre senk-und waagerechten Komponenten Fx, Fy (S-Koordinatensystem) als Anhaltspunkt und berechnet die Arbeit, die benötigt wird um das System von ß auf 0° zu heben.
Fx = -(mg) cos a , Fy = -(mg) sin a
Now a Cartesian coordinate system is projected onto the arrangement (Figure 6). The Y-axis coincides with the axis of rotation, the X-axis with the lever arm of the center of gravity (SP) with respect to the axis of rotation. Now the weight force is split into its vertical and horizontal components Fx, Fy (S-coordinate system) as a reference point and the work required to raise the system from ß to 0° is calculated.
Fx = -(mg) cos a , Fy = -(mg) sin a

Der Anteil Fy muß lediglich von der Halterung aufgebracht werden und nicht vom Stellmotor.The component Fy only has to be applied by the bracket and not by the actuator.

Die Arbeit die benötigt wird, um die Antenne zu heben berechnet sich wie folgt (Zeichnung 7):The work required to lift the antenna is calculated as follows (Figure 7):

r=Rsinß (Hebelarm) r S=R(I-sin ß) r=Rsinß (lever arm) r S=R(I -sin ß)

ß = Abweichung von Südrichtung1 (90°)ß = Deviation from south direction 1 (90°)

W= Fds = F { s) = -mg sin &agr; -(1-sinß)R = R mg (1-sinß) sin a W= Fds = F { s) = -mg sin α -(1-sinß)R = R mg (1-sinß) sin a

(R=Radius, m=Masse-konstant, g=Grav.-Konst., a=· Polarachsenwinkel)(R=radius, m=mass constant, g=gravity constant, a= polar axis angle)

Anwendung des Strahlensatzes (Zeichnung 8)Application of the ray theorem (Figure 8)

a ist der Abstand zwischen dem Schwerpunkt SP und dem Schnittpunkt der Rotationsachse mit dem Rohr.
R1 a,
a is the distance between the center of gravity SP and the intersection of the axis of rotation with the tube.
R 1 a,

W,«,, = S Watt = -~eu Watt
neu &kgr;,.
W,«,, = S Watt = -~ eu Watt
new &kgr;,.

alt aa|t alt a a|t

Zusammenfassung : Die Arbeit des Stellmotors hängt von der Masse der Antenne ab, die konstant ist und nicht verändert werden kann, und der Länge des Hebelarms an dem diese befestigt ist. Durch die neue Anordnung sinken die mechanischen Anforderungen an den Stellmotor direkt proportional zur Verkürzung des Hebelarms. Durch die Neuerung ist eine Drehanordnung geschaffen, die den Energiebedarf des Stellmotors im Vergleich zur bekannten Anordnung bis zu 60 % reduzieren kann. Diese Leistungsreduzierung wurde im praktischen Versuch nachgewiesen. Summary : The work of the servomotor depends on the mass of the antenna, which is constant and cannot be changed, and the length of the lever arm to which it is attached. The new arrangement reduces the mechanical demands on the servomotor in direct proportion to the shortening of the lever arm. The innovation creates a rotating arrangement that can reduce the energy requirements of the servomotor by up to 60% compared to the known arrangement. This reduction in power has been proven in practical tests.

Bezc&gszeichenliste zu den Zeichnungen §J1 Mnd*S2.: . · '·'··· List of reference symbols for the drawings §J1 Mnd*S2. : . · '·'···

1 Haltemast, an dem das Polarmount befestigt wird.1 support mast to which the polar mount is attached.

2 Einstellung Polarachsenwinkel2 Setting polar axis angle

3 Drehachse3 axis of rotation

4 Rohr, an dem die Antenne befestigt wird4 Pipe to which the antenna is attached

5 Azimuth-Einsteilvorrichtung der Satellitenempfangs- oder Sendeantenne5 Azimuth adjustment device of the satellite receiving or transmitting antenna

6 Polarachsenwinkel 6a Deklinationswinkel6 Polar axis angle 6a Declination angle

7 Satellitenempfangs-oder Sendeantenne7 Satellite receiving or transmitting antenna

8 Elevationswinkel8 Elevation angle

9 Empfangskonverter (LNB)9 reception converter (LNB)

10 Satellitenrichtung10 Satellite direction

11 Zahnkranz11 Sprocket

12 Motor12 Engine

13 Fernbedienung13 Remote control

14 Signalgeber (Receiver-Interface)14 Signal generator (receiver interface)

15 Koaxialkabel15 coaxial cables

16 Motor16 Engine

Claims (2)

Ansprüche;Expectations; 1. Dreheinrichtung (Polarmount) mit motorischem Antrieb und Befestigungsvorrichtung für beliebige Antennen zum Empfang von Satellitensignalen von mehreren Satelliten, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenreflektor unterhalb der Drehachse, in der Nähe der Rotationsachse A-B, am Poiarmount angebracht (Zeichnungen 2 und 3 ) wird. Auf diese Weise nähert sich der Schwerpunkt des drehenden Teils der Rotationsachse A-B, wodurch ein Heben und Senken der gesamten Anordnung mit Antenne weitgehend durch eine Rotation um die eigene Achse ersetzt wird.1. Rotating device (polar mount) with motor drive and fastening device for any antenna for receiving satellite signals from several satellites, characterized in that the antenna reflector is attached to the polar mount below the axis of rotation, near the axis of rotation A-B (drawings 2 and 3). In this way, the center of gravity of the rotating part approaches the axis of rotation A-B, whereby raising and lowering of the entire arrangement with antenna is largely replaced by rotation around its own axis. 2. Dreheinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, das ein Motor Verwendung findet, der mit einem Signalgeber, der serienmäßig im Wiedergabegerät vorhanden sein kann, gesteuert wird. Dazu wird vom Signalgeber direkt nach der Programmumschaltung ein digitales Datenpaket mit z.B. 22 KHz Pulsweitenmodulation zur Steuerung des Motors und damit zur Positionierung der Antenne über das Koaxialkabel geschickt. Zusätzliche Steuerkabel zum Motor werden nicht benötigt. Die Energieversorgung des Motors erfolgt mit der 14/18V Betriebsspannung für das Speisesystem über das Koaxialkabel, das auch die Zf-Signale des Speisesystems und die Signale zur Steuerung des Motors überträgt (Zeichnung 4).2. Rotating device according to claim 1, characterized in that a motor is used that is controlled by a signal generator that can be included as standard in the playback device. For this purpose, the signal generator sends a digital data packet with, for example, 22 KHz pulse width modulation to control the motor and thus to position the antenna via the coaxial cable immediately after the program switch. Additional control cables to the motor are not required. The motor is supplied with energy using the 14/18 V operating voltage for the feed system via the coaxial cable, which also transmits the IF signals of the feed system and the signals to control the motor (drawing 4).
DE29613770U 1996-08-12 1996-08-12 Low energy polar mount rotating device with motor drive for guiding a satellite receiving antenna for the purpose of receiving various satellite positions Expired - Lifetime DE29613770U1 (en)

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