CZ288642B6 - Anténní jednotka - Google Patents

Abstract

Kompaktn ant nn jednotka (36), ur en k pou it u bezdr tov d lkov od itateln²ch m °idel spot°eby, m desku (94) s ploÜn²mi spoji, na n jsou uspo° d na natiÜt n ant nn ramena (102, 104), kter tvo° v podstat uzav°en² kruh. Mezera mezi voln²mi konci ant nn ch ramen (102, 104) je p°emost na natiÜt nou kondenz torovou deskou (106), elektricky izolovanou od ant nn ch ramen (102, 104). Deska (94) s ploÜn²mi spoji d le nese nap jec induk nost (40) jako natiÜt n² ploÜn² vodi (110) tvaru smy ky, kter je magneticky spojena s ant nn mi rameny (102, 104).\

Description

Anténní jednotka

Oblast techniky

Vynález se týká anténní jednotky, zejména pro použití při bezdrátovém dálkovém odčítání měřidel spotřeby.

Dosavadní stav techniky

Taková anténní jednotka je popsána ve spise EP 0 619 620 A2. U tohoto řešení obsahuje anténní jednotka jediné zahnuté anténní rameno, které je na svém jednom konci spojeno s výkonovým stupněm vysokofrekvenčního vysílacího obvodu.

Nyní bylo zjištěno, že u takových anténních jednotek závisí způsob jejich činnosti velmi silně na jejich okolí, například na osobách chodících kolem takové anténní jednotky nebo na předmětech postavených před takovou anténní jednotkou, jako jsou například v případě měřidel tepla, umístěných na tělesech topení, židle, záclony, závěsy a podobně.

Úkolem vynálezu je proto výše popsanou anténní jednotku vylepšit do té míry, že její činnost bude méně citlivě reagovat na překážky nacházející se v jejím sousedství.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje anténní jednotka, zejména pro použití při bezdrátovém dálkovém odčítání měřidel spotřeby, podle vynálezu, jehož podstatou je, že obsahuje dvě anténní ramena z neželezného kovu, tvořící spolu v podstatě kruh, že patní části anténních ramen jsou spojeny 30 s jednou z připojovacích svorek anténní jednotky, přičemž druhá připojovací svorka anténní jednotky je spojena s částmi anténního ramena vzdálenými od patních částí anténních ramen, a že volné konce anténních ramen jsou přes zakončovací kapacitu s nízkými dielektrickými ztrátami spojeny tak, že jakost rezonančního okruhu, tvořeného anténními rameny a zakončovací kapacitou, je vyšší než 100.

. 35

Řešení podle vynálezu využívá té skutečnosti, že většina případ od případu různě rozmístěných překážek, nacházejících se v sousedství měřidel spotřeby v domácnostech, a rovněž ostatních překážek, vyskytujících se v sousedství vysílacích a/nebo přijímacích antén, představuje nevodiče neboli dielektrika. Tyto překážky mají silnější vliv na činnost té z těchto antén, která 40 má ve své bezprostřední blízkosti střídavé pole s převážně elektrickými podíly. Anténní jednotka podle vynálezu naproti tomu vytváří ve své bezprostřední blízkosti elektromagnetické střídavé pole s převážně magnetickým podílem, takže z tohoto důvodu je činnost anténní jednotky podle vynálezu překážkami, nacházejícími se obvykle v blízkosti měřidel spotřeby nebo jiných přístrojů, obsahujících anténní jednotku, ovlivňována jen málo.

Anténní jednotka podle vynálezu pracuje stejně dobře i v blízkosti velkých kovových ploch, jaké se často vyskytují těsně u měřidel spotřeby, jakými jsou skříň elektroměru u měřidel plynu nebo proudu, topná tělesa a vodní potrubí v blízkosti měřidel tepla.

Anténní jednotka podle vynálezu může být provedena výrazně menší než jedna čtvrtina vlnové délky frekvenčních pásem (200 až 1000 MHz, v Evropě převážně 433,92 MHz) používaných pro přenos dat, přičemž přesto má anténní jednotka dobrou účinnost vyzařování, což umožňuje to, že spotřeba proudu bezdrátově dálkově odčítaných měřidel spotřeby je velmi malá. Tato velmi malá

-1 CZ 288642 B6 spotřeba je výhodná proto, že pro provoz měřidel spotřeby se používají baterie s životností několika let, například pěti až dvanácti let.

Anténní jednotka podle vynálezu může být s výhodou použita v přijímači, například v jednotce centrální evidence, která spolupracuje s bezdrátově odčitatelnými měřidly spotřeby. Tato anténní jednotka zaručuje při tomto použití svou vysokou kvalitou silné potlačení cizích vysílačů bez přebuzení zesilovače a dobré potlačení vyšších harmonických způsobených nelinearitami vysílače, aniž by bylo zapotřebí zvláštních filtračních opatření.

Anténní jednotka podle vynálezu je vhodná na základě výše popsaných vlastností stejně dobře jako vysílací/přijímací anténa při obousměrném přenosu dat.

Výhodná provedení podle vynálezu jsou uvedena ve vedlejších patentových nárocích.

Provedením vynálezu podle nároku 2 vznikne indukční připojení na vysokofrekvenční vysílací obvod (nebo přijímač). Tímto způsobem je anténní jednotka se stejnými napětími indukčností oddělena od vysílače/přijímače (zabránění vzniku problémů s potenciálem a s bezpečností), a vhodným dimenzováním napájecí indukčností je možno současně provést impedanční přizpůsobení na připojený vysílač/přijímač, protože typické vyzařovací odpory antén, kterých se to týká, jsou v rozsahu od 30 do 200 miliohmů, a typické impedance vysílačů a přijímačů mají obvykle hodnotu 50 ohmů.

Další výhodné provedení vynálezu podle nároku 3 umožňuje nastavení fázového úhlu mezi proudem v napájecí indukčností a proudem v anténních ramenech na požadovaný fázový úhel, zejména na fázový úhel 0.

Další výhodné provedení vynálezu podle nároku 4 slouží k optimalizaci přizpůsobení anténní jednotky a vysílače, respektive přijímače, a k vyrovnání výrobních tolerancí.

Anténní jednotka, popsaná v nároku 5, může být velmi snadno vyrobena z elektricky dobře vodivé suroviny odřezáváním jednotlivých kruhů a prováděním zářezů v těchto kruzích.

Další provedení vynálezu podle nároku 6 je výhodné z hlediska co nej lepšího vedení siločar v mezeře mezi konci anténních ramen a z hlediska malého ohmického odporu anténní jednotky. Soudržnost siločar je výhodná z hlediska malého vlivu zpětných působení překážek na činnost anténní jednotky. Z důvodu delší životnosti provozní baterie měřidla spotřeby je zapotřebí, aby ohmické ztráty byly malé: tyto ohmické ztráty mohou u anténních jednotek podle vynálezu činit několik miliohmů nebo jejich zlomků, takže jsou mnohem menší než vyzařovací odpor, který je obvykle v rozsahu od 30 do 200 miliohmů. U anténních jednotek podle vynálezu je tedy vysoká jakost obvodu v rozsahu od 100 do 1000. Tato jakost obvodu je výhodná i z hlediska potlačování vedlejších a vyšších harmonických, vytvářených nelineárním vysílacím obvodem, anténní jednotkou podle vynálezu.

Další výhodné provedení vynálezu podle nároku 7 umožňuje velmi jednoduchou výrobu anténních ramen při použití známé a levné technologie tištěných plošných vodičů. Tloušťka tištěných plošných vodičů, vyrobených běžnými technikami, je z hlediska činnosti antény dostačující, protože pole u frekvencí, které zde připadají v úvahu a mají rozsah od 200 do 1000 MHz, v praxi v Německu 433,92 MHz, proniká do plošného vodiče jen několik pm. Vhodným dimenzováním šířky plošného vodiče vznikne dostatečně malý odpor anténních ramen v rozsahu několika miliohmů. Geometrií plošných vodičů je možno velmi jednoduše předem stanovit vyzařování anténní jednotky. Obvykle jsou pro bezdrátové dálkové odčítání měřidel spotřeby postačující světlé rozměry plošného vodiče anténního ramena v rozsahu 50 x 50 mm.

-2CZ 288642 B6

Další výhodou provedení anténní jednotky podle nároku 7 je, že na desce s plošnými spoji, nesoucí plošné vodiče, jsou uspořádány a vzájemně propojeny navíc i další elektronické komponenty, které náležejí k vysokofrekvenčnímu vysílači nebo slouží k připojení anténní jednotky na vysokofrekvenční vysílač, popřípadě přijímač.

Podle nároku 8 je možno jednoduchým způsobem vytvořit i bezpotenciálové připojení a impedanční přizpůsobení anténních ramen k vysílači, respektive přijímači, přičemž příslušná geometrie mezi napájecí indukčností a anténními rameny je pevně daná předem, takže zde nemůže dojít k žádné montážní chybě.

Další provedení vynálezu podle nároku 9 je výhodné z hlediska dobré magnetické vazby mezi napájecí indukčností a anténními rameny.

Provedení vynálezu podle nároků 10 a 11 umožňují jednoduché přizpůsobení velikosti napájecí indukčností ještě uživatelem.

Výhodné provedení vynálezu podle nároku 12 jednoduchým způsobem umožňuje i vytvoření kondenzátoru spojujícího konce anténních ramen na desce s plošnými spoji nesoucí anténní ramena. Provedením vynálezu podle nároku 6 se dosáhne výhod anténní jednotky spojených s nízkým dielektrickým ztrátovým činitelem zakončovacího kondenzátoru a s vysokou dielektrickou konstantou.

Přitom podle nároku 13 se umístí tento zakončovací kondenzátor zvlášť jednoduchým způsobem a bez přídavných montážních prací a bez vrtání desky s plošnými spoji, přičemž varianta podle nároku 14 je výhodná zejména z hlediska zvlášť úsporného použití poměrně drahého kondenzátorového dielektrika. Umístění zakončovacího kondenzátoru, blíže uvedeného v nároku 12, je možno jednoduchým způsobem provést podobně jako u komponent připevněných na povrchu.

Další provedení vynálezu podle nároku 15 umožňuje prostřednictvím polohy míst rozpojení v plošném vodiči tvořícím kondenzátorovou desku nastavit kapacitu zakončovacího kondenzátoru jednoduše i na již hotové anténní jednotce, například prostřednictvím mechanických rýh nebo přerušením plošného vodiče s použitím laseru.

Anténní jednotka popsaná v nároku 16 je ve spojení s přístroji, jako jsou například měřidla spotřeby, které vždy mají válcovou skříň, vhodná například pro vodní potrubí a podobně, a může dokonce tvořit obvodovou stěnu skříně tohoto přístroje.

U anténní jednotky podle nároku 17 existuje zvlášť dobrá nezávislost vysílání, popřípadě přijímání, na přítomnosti nebo nepřítomnosti protáhlých kovových předmětů v sousedství anténní jednotky.

Kovovou stínící deskou upravenou podle nároku 18 se v poloprostoru za anténními rameny vytvoří definované poměry pole, které se potom přítomností dalších překážek již významně nemodifikují. Vlastnosti stínící desky mohou být zohledněny již při dimenzování anténní jednotky.

Další provedení vynálezu podle nároku 19 je výhodné z hlediska ještě vylepšené necitlivosti anténní jednotky na přítomnost nebo nepřítomnost dielektrických překážek.

Uspořádání takového dalšího stínění může být zvlášť jednoduše a levně provedeno podle nároku 20.

-3CZ 288642 B6

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení vynálezu podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje blokové schéma přístroje na měření spotřeby tepla s bezdrátovým dálkovým odčítáním stavu počitadla, obr. 2 první příklad provedení anténní jednotky měřidla spotřeby podle obr. 1, obr. 3 pohled na jednu stranu pozměněné anténní jednotky pro přístroj pro měření spotřeby tepla podle obr. 1, obr. 4 pohled na zadní stranu anténní jednotky z obr. 3, obr. 5 detail anténní jednotky, vzniklý obměnou provedení anténní jednotky podle obr. 3, obr. 6 ve zvětšeném měřítku v částečném výřezu nárys plochého zakončovacího kondenzátoru anténní jednotky z obr. 5, tvořeného plošnými vodiči, obr. 7 podobný pohled jako na obr. 5, na další obměněné provedení anténní jednotky, obr. 8 první příklad provedení anténní jednotky ve tvaru pouzdra, obr. 9 podobný pohled jako na obr. 8 na obměněné provedení anténní jednotky a obr. 10 blokové schéma měřidla spotřeby s bezdrátově přepínatelnou pracovní charakteristikou.

Příklady provedení vynálezu

U měřícího přístroje spotřeby tepla, znázorněného na obr. 1, s bezdrátovým dálkovým odčítáním stavu počitadla je teplotní čidlo 10 tepelně připojeno na spotřebič tepla, například na topné těleso. Výstupní signál z teplotního čidla 10 se vede přes analogově číslicový převodník 12 na 35 jeden vstup digitálního násobícího obvodu 14. Druhý vstup násobícího obvodu 14 přijímá výstupní signál z permanentní paměti 16, která může být spojena se zdířkou 18 s číslem charakteristickým pro výkon předávání tepla topného tělesa. U měřidla teplé vody může být druhý vstup násobícího obvodu 14 spojen s výstupem průtokoměru 20, jak je naznačeno čárkovaně.

Výstupní signál z násobícího obvodu 14 je veden do integračního obvodu 22.

Výstup integračního obvodu 22 je spojen s ukazatelem 24, umístěným na skříni měřidla spotřeby, na němž může uživatel odečítat spotřebu, jakož i s jedním vstupem uzlového obvodu 45 26. Uzlový obvod 26 sestavuje momentálně existující stav počitadla se znaky uloženými v permanentní paměti 28. které zahrnují identifikaci místa měření a charakteristické veličiny měřidla spotřeby tepla. Sestavený řetězec znaků, který, jak již bylo uvedeno, zahrnuje aktuální stav počitadla, se předává do paralelně sériového převodníku 30.

Řadou znaků, která vystupuje z výstupu paralelně sériového převodníku 30, je řízen modulátor 32, jehož pracovní frekvence odpovídá taktu modulační rychlosti při přenosu dat (což v praxi představuje 300-19200 baudů). Výstupní signál z modulátoru 32 řídí modulaci (AM nebo FM) vysokofrekvenčního vysílacího obvodu 34, jehož základní pracovní frekvence leží v rozsahu od 200 do 1000 MHz, přičemž v Evropě má zpravidla hodnotu 433,92 MHz. Výstup

-4CL 288642 B6 vysokofrekvenčního vysílacího obvodu 34 je spojen s první připojovací svorkou anténní jednotky 36. Druhá připojovací svorka anténní jednotky 36 je spojena s uzemňovacím vedením vysokofrekvenčního vysílacího obvodu 34.

Anténní jednotka 36 obsahuje napájecí indukčnost 40 a kapacitu 42, zapojenou s ní v sérii, která je s výhodou nastavitelná. Obvod LC, který je tvořen napájecí indukčností 40 a kapacitou 42, spojuje obě připojovací svorky anténní jednotky 36. Na druhou připojovací svorku anténní jednotky 36, spojenou se zemnicím potenciálem, může být dále připojen střed dvou indukčností 44, 45 anténních ramen, zapojených v sérii, jak je naznačeno čárkovaně. S výhodou se však io indukčností 44, 45 udržují se stejným napětím bez potenciálu. Indukčností 44, 45 tvoří prostorově dvě anténní ramena, která spolu tvoří v podstatě uzavřený kruh.

Pod výrazem kruh se v této souvislosti myslí každá o sobě uzavřená geometrická konstrukce, tedy nikoli pouze kruhový tvar. Výraz kruh tedy zahrnuje i uzavřené mnohoúhelníky, jako 15 čtyřúhelníky. Důležité pro řešení podle vynálezu je, že kruh sestávající z anténních ramen není úplně uzavřen, nýbrž je v jednom místě, které je protilehlé ke středu spojovacích vedení mezi indukčnostmi 44,45, opatřen rozpojením, které je přemostěno zakončovací kapacitou 46.

Tímto způsobem pracuje anténní jednotka 36 jako kompaktní indukční anténa, přičemž její 20 rozměry jsou podstatně menší než vlnová délka vyzářených elektromagnetických vln, která činí při 433 MHz asi 70 cm. V praxi mohou být s dobrou účinností (20 až 70 %) provedeny anténní jednotky podle vynálezu, jejichž rozměry se pohybují v rozsahu jedné dvacetiny vlnové délky nebo i méně. Podrobnosti praktických provedení anténní jednotky 36 budou popsány dále podle obr. 2 až 9.

Měřidlo spotřebiče podle obr. 1 vysílá během dne jen v průběhu zvolených velmi krátkých časových intervalů, aby zatížení baterií 48, 50 potřebných pro provoz logických komponent a výkonových komponent vydrželo po celou dobu ocejchování měřidla spotřeby, což v praxi znamená funkční schopnost pět až dvanáct let.

Staticky pracující generátor 52 časových impulzů určuje stochasticky neboli náhodně v průběhu dne několik málo vysílacích okének, například čtyři, jejichž trvání činí v praxi asi 10 ms. Podrobnosti takového generátoru časových impulzů jsou uvedeny ve spise DE 42 25 042 Al, na který se uvádí odkaz v celém rozsahu.

. 35

Na začátku stochasticky určených vysílacích okének aktivuje generátor 52 časových impulzů nejprve uzlový obvod 26 a po průběhu krátkého časového úseku, který dostačuje k sestavení stavu počitadla a obsahu permanentní paměti 28, se tento první signál, vyslaný do prvního řídicího vedení 54. ukončí. Potom se aktivují paralelně sériový převodník 30, modulátor 32 40 a vysokofrekvenční vysílací obvod 34 aktivačním signálem, vyslaným do druhého řídicího vedení 56, a to na dobu potřebnou pro vyslání celého řetězce znaků, obvykle na dobu 10 ms.

Na obr. 2 je znázorněn první praktický příklad provedení anténní jednotky 36.

Na desce s plošnými spoji je uspořádáno jediné pouzdro 60, které je v bodě ležícím na obr. 2 nahoře opatřeno úzkým průchozím zářezem 62. Tento zářez 62 má v praxi šířku zlomku milimetru, například 0,2 mm. V zářezu 62 je vložen izolační díl 64 z materiálu, který má vysokou dielektrickou konstantu při nízkém ztrátovém činiteli a malou teplotní charakteristiku svých dielektrických vlastností.

Měděné pouzdro 60 může mít v praxi průměr 30 mm, tloušťku 3 mm a délku v axiálním směru 7 mm. Takové měděné pouzdro 60 může být jednoduše vyrobeno odříznutím z vhodné měděné trubky. Zářez 62 může být proveden před odříznutím z měděné trubky nebo až po odříznutí. Izolační díl 64, který je proveden ze skla, je zalisován mezi stěny zářezu 62.

-5CZ 288642 B6

Tímto způsobem tvoří stěny zářezu 62 desky a izolační díl 64 tvoří dielektrikum zakončovací kapacity 46, která přemosťuje volné konce dvou anténních ramen 66. 68, přičemž anténní ramena 66, 68 jsou tvořena oběma polovinami měděného pouzdra 60, které se nacházejí na obou stranách průměru kruhu, procházejícího zářezem 62.

Spodní bod měděného pouzdra 60 na obr. 2 je vodičem 70 spojen s plošným vodičem 72, který je uspořádán na zadní straně desky 58 s plošnými spoji a může nebo nemusí být uzemněn.

Z plošného vodiče 72 vycházejí symetricky na obě strany od osy kruhu jednak dva zalomené stínicí plošné vodiče 74, 76 a jednak další stínicí plošný vodič 78 procházející osou anténní jednotky 36.

V oblasti desky 58 s plošnými spoji na obr. 2 vlevo dole je na straně ležící vůči obr. 2 vzadu natištěna kondenzátorová deska 80. Nad touto kondenzátorovou deskou 80 leží, oddělená deskou 58 s plošnými spoji, další natištěná kondenzátorová deska 82. Obě natištěné kondenzátorové, desky 80, 82 tvoří společně s částí desky 58 s plošnými spoji, nacházející se mezi nimi, kapacitu 42, jako dielektrikum.

Natištěná kondenzátorová deska 80 je spojena s jedním koncem plošného vodiče 84 tvaru pásu, jehož druhý konec je spojen s plošným vodičem 72, spojeným se zemí. Tímto způsobem tvoří plošný vodič 84 napájecí indukčnost 40.

Připojení anténní jednotky 36 podle obr. 2 k vysokofrekvenčnímu vysílacímu obvodu 34 je proto provedeno na kondenzátorové desce 82 a plošném vodiči 72.

Aby zakončovací kapacita 46 byla ještě přídavně elektrostaticky stíněna, je na konci stínícího plošného vodiče 78 upravena zvětšená hlavová část 86, která ještě překrývá anténní ramena 66, 68.

Pro přídavné kapacitní stínění je nad měděným pouzdrem 60 uspořádána další deska 88 s plošnými spoji, která má stejnou geometrii jako deska 58 s plošnými spoji, přičemž však kondenzátorová deska 82 této desky 88 s plošnými spoji zůstává nespojena.

Takto vytvořená sendvičová struktura, sestávající z desky 58 s plošnými spoji, z měděného pouzdra 60 a z další desky 88 s plošnými spoji, je prostřednictvím distančních pouzder 90 spojena s kovovou stínicí deskou 92, přesahující do všech stran. Tato kovová stínicí deska 92 dodává zadnímu poloprostoru anténní jednotky 36 definované vodivostní poměry, takže vysílací charakteristika anténní jednotky 36 je prakticky nezávislá na tom, jestliže se v prostoru za anténní jednotkou 36 nacházejí kovové předměty, respektive jaké zvláštní tvary mají takové kovové překážky.

U anténní jednotky 36, která byla právě popsána, je změna anténní charakteristiky předmětem postaveným ve vzdálenosti 10 cm od ní menší než 15 %.

U anténní jednotky 36, znázorněné na obr. 3 a 4, sestává deska 94 s plošnými spoji z materiálu, který má vysokou dielektrickou konstantu a malé dielektrické ztráty. Takovým materiálem může být například tkanina ze skleněných vláken, která je zalita do plastové matrice, která má odpovídající dielektrické vlastnosti. Takové speciální materiály na desky s plošnými spoji jsou na trhu běžně k dostání.

Indukčnosti 44, 45 anténních ramen jsou tvořeny natištěným plošným vodičem 96. který má obdélníkový obiys, který sleduje v malém odstupu okraj desky 94 s plošnými spoji a ve své horní vodorovné části je opatřen místem 98 rozpojení. Střed dolní vodorovné částí plošného vodiče 96

-6CZ 288642 B6 je spojen s uzemňovací svorkou 100. Tímto způsobem tvoří plošný vodič 96 dvě anténní ramena

102, 104 tvaru písmene C.

Na zadní straně desky 94 s plošnými spoji je natištěna kondenzátorová deska 106 ve tvaru pásu, která je v zákrytu s horními volnými konci anténních ramen 102. 104. Kondenzátorová deska 106 tvoří tak společně skonči anténních ramen 102, 104 as částí desky 94 s plošnými spoji, nacházející se mezi nimi, zakončovací kapacitu 46 jako dielektrikum.

Velikost zakončovací kapacity 46 může být nastavena tím, že v kondenzátorové desce 106 se provedou místa 108 rozpojení, například mechanickými rýhami nebo odpařením materiálu v určitých místech s použitím laseru. S výhodou se sladění zakončovací kapacity 46 provede tak, že vůči ose anténní jednotky 36 zůstane symetrie zakončovací kapacity 46 zachována.

Na zadní straně desky 94 s plošnými spoji je dále uspořádán plošný vodič 110 tvaru smyčky, který tvoří napájecí indukčnost 40.

Oba připojovací konce plošného vodiče 110 tvaru smyčky jsou rozpojeny a přemostěny kondenzátorem 112, upevněným na povrchu desky 94 s plošnými spoji, a vyrovnávacím odporem 114, rovněž upevněným na povrchu desky 94 s plošnými spoji. Kondenzátor 112 odpovídá kapacitě 42 na obr. 1.

Je zřejmé, že anténní jednotka 36, která je znázorněna na obr. 3 a 4, může být vyráběna levně ve velkých sériích.

Vhodným poměrem velikostí plošného vodiče 96 a plošného vodiče 110 tvaru smyčky je možno jednoduchým způsobem předem stanovit přenosový poměr transformátoru vytvořeného těmito oběma plošnými vodiči 96, 110, aby bylo umožněno rovněž impedanční přizpůsobení índukčností 44, 45, tvořených plošnými vodiči 96, k výstupnímu odporu vysokofrekvenčního vysílacího obvodu 34.

U obměněného příkladu provedení podle obr. 5 je deska 94 s plošnými spoji vyrobena z běžného materiálu, z něhož se takové desky vyrábějí. Na horní straně volných konců anténních ramen 102, 104 je připájen speciální plochý zakončovací kondenzátor 116, který je rovněž vyroben technologií výroby desek s plošnými spoji.

Jak vyplývá z obr. 6, obsahuje zakončovací kondenzátor 116 základní desku 118, která je vyrobena z materiálu s vysokými dielektrickými konstantami, s malým dielektrickým ztrátovým činitelem a s vysokou teplotní stálostí uvedených dielektrických vlastností. Takový materiál je k dostání pod typovým označením R03000 od firmy Rogers Corp.

Základní deska 118 nese na své horní straně kondenzátorovou desku 120, jejíž okraj má na všech stranách odstup od okraje základní desky 118. aby se zabránilo tomu, že při pájení zakončovacího kondenzátoru 116 na anténní ramena 102, 104 nezpůsobí přebytečná cínová pájka nežádoucí kontakt s kondenzátorovou deskou 120.

Na spodní straně je základní deska 118 opatřena dvěma natištěnými kondenzátorovými deskovými segmenty 122, 124, přičemž mezi těmito kondenzátorovými deskovými segmenty 122, 124 se nachází volná mezera 126, která je alespoň tak velká, jako místo 98 rozpojení, takže magnetické vlastnosti índukčností anténních ramen 102, 104 jsou stejně jako předtím dány geometrií těchto anténních ramen.

U provedení, které je vůči tomuto příkladnému provedení obměněné, je však možno kondenzátorové deskové segmenty 122, 124 vůči sobě přiblížit, takže potom volná mezera 126 současně tvoří i účinný odstup mezi konci anténních ramen 102,104.

-7CZ 288642 B6

Zakončovací kondenzátor 116 může být konečně rovněž připájen na konce anténních ramen 102.

104 poněkud nesymetricky, takže účinný elektrický odstup anténních ramen 102. 104 je předem dán jedním z konců anténních ramen 102, 104 a jedním z kondenzátorových deskových segmentů 122, 124.

K vyvážení či doladění zakončovacího kondenzátoru 116 je možno v tomto zakončovacím kondenzátoru 116 opět provést (s výhodou symetricky) místa 128 rozpojení, například laserovým řezem.

Provedení anténní jednotky 36 podle obr. 5 a 6 má tu výhodu, že při prakticky kompaktní konstrukci as použitím technologie výroby desek s plošnými spoji vznikne zakončovací kapacita, přičemž však podle obr. 5 a 6 je zapotřebí pouze malého množství drahého materiálu s dobrými dielektrickými vlastnostmi.

U dalšího obměněného příkladného provedení podle obr. 7 je s konci anténních ramen 102, 104 spojen běžný zakončovací kondenzátor 130 s malými ztrátami, který může být proveden například jako kondenzátor z kovu a papíru.

Na obr. 8 je znázorněna anténní jednotka 36 ve tvaru pouzdra, která vychází ze základní myšlenky konstrukce anténní jednotky 36 podle obr. 3 a 4. Na pouzdru 132 s plošnými spoji, které je provedeno z materiálu, který má již výše uvedené dobré dielektrické vlastnosti, je uspořádán na vnější straně vnější plošný vodič 134 s místem 136 rozpojení a na vnitřní straně vnitřní plošný vodič 138.

Vnější plošný vodič 134 je na konci protilehlém k místu 136 rozpojení spojen s uzemňovacím vedením a vytváří opět anténní ramena 140, 142, přičemž vnitřní plošný vodič 138 tvoří spolu s anténními rameny 140, 142 zakončovací kapacitu, jejíž obvodové rozložení je předem dáno místy 144 rozpojení, jejichž poloha se zvolí podle potřeby.

Příklad provedení anténní jednotky 36 ve tvaru pouzdra, znázorněný na obr. 9, vznikne, když se vychází z příkladu provedení podle obr. 8, tím, že vnitřní plošný vodič 138 se zde neupraví a na konce anténních ramen 140. 142 se z vnějšku přiletuje zakončovací kondenzátor 116. jak již bylo popsáno podrobně u provedení podle obr. 6.

U provedení, které je vůči příkladu provedení podle obr. 9 obměněné, je možno vnější plošný vodič 134 a zakončovací kondenzátor 116 uspořádat i na vnitřní straně pouzdra 132 s plošnými spoji, takže vnější strana tohoto pouzdra 132 s plošnými spoji neobsahuje žádné elektrické elementy. Taková anténní jednotka 36 může potom současně převzít mechanické vlastnosti obvodové stěny válcové skříně, například průtokového měřiče.

A konečně je možno anténní jednotky 36 podle obr. 8 a 9 rovněž opatřit natištěnou napájecí indukčností, která je natištěna na pouzdru 132 s plošnými spoji, jak bylo popsáno podrobněji výše podle obr. 3 a 4.

Na obr. 10 je znázorněno bezdrátově dálkově odčitatelné měřidlo spotřeby s dálkově nastavitelnou pracovní charakteristikou, například počitadlo proudu s měnitelným tarifem.

Čidlo 146 vysílá příslušný počítací signál odpovídající výkonu momentálně odebíraného spotřebičem do počítačového obvodu 148 pro výpočet ceny. Počítací signál může být tvořen například řadou impulzů, které vzniknou odečtením znaků, které se nacházejí na měřicím kotouči vířivých proudů měřidla výkonu.

-8CZ 288642 B6

U uvažovaného příkladu provedení pracuje počítačový obvod 148 například tak, že pro každý obdržený počítací impulz násobí číslo uložené v permanentní paměti 150, které udává elementární spotřebu proudu odpovídající tomuto počítacímu impulzu (charakteristickou cejchovací veličinu digitálně pracujícího čidla 146). cenovým signálem přiřazeným ceně elementární spotřeby, který je do něj přiveden vedením 152.

Takto vzniklý součinový signál se přičte k obsahu cenové paměti 154. Cenový signál, který vznikne v cenové paměti 154, se ve stochastických odstupech bezdrátově přenese do centrální účetní jednotky, podobně jak bylo výše popsáno podle obr. 1. Převod signálu, který není na obr. 10 podrobně znázorněn, se provede prostřednictvím převáděcího obvodu 156, který řídí vysokofrekvenční vysílací obvod 158, který je přes vysílací/ přijímací výhybku 160 spojen s anténní jednotkou 36, která se podobá anténní jednotce 36 podle obr. 3 a 4.

U anténní jednotky 36 podle obr. 10 je plošný vodič 110 ve tvaru smyčky vytvořen podobně jako vodič tvaru žebříku a sestává ze sloupkových vodičů 162, 164 a z příčkových vodičů 166, které je spojují. V příčkových vodičích 166 mohou být provedena místa 168 rozpojení, která mohou být provedena současně i ve sloupkových vodičích 162, 164 nebo pouze v těchto sloupkových vodičích 162. 164.

Tím, že se provede jedno nebo několik míst 168 rozpojení, je možno měnit účinnou plochu napájecí indukčnosti tvořené plošným vodičem 110 tvaru smyčky.

Existuje-Ii přitom několik příčkových vodičů 166. odpovídá účinná plocha napájecí indukčnosti průměrné poloze příčkových vodičů 166. U znázorněného příkladu provedení je rozpojen jenom homí příčkový vodič 166, takže účinná plocha napájecí indukčnosti odpovídá té účinné ploše napájecí indukčnosti, která by vznikla s příčkovým vodičem, který by byl uspořádán mezi středním a dolním příčkovým vodičem 166.

Přijímací výstup vysílací/přijímací výhybky 160 je spojen se vstupem demodulátoru 170. Tok bitů vydávaný demodulátorem 170 se převádí převodníkem 172 opět na paralelní formát. Takto vzniklý digitální signál, který odpovídá v daném případě momentálně platnému tarifu (cena elementární spotřeby) se předává do vedení 152.

Momentálně platný tarif a nabíhající cena spotřeby se sdělují spotřebiteli na ukazateli 174.

U výše popsaného měřidla spotřeby se dodávají do centrální odčítací a účetní jednotky jen náklady, které má spotřebitel zaplatit. Tyto náklady jsou spotřebiteli známé, takže v principu odpadne předání účtu spotřebiteli.

U provedení, které je oproti příkladu provedení podle obr. 10 obměněné, je možno do měřidla spotřeby bezdrátově vyslat příkazy, týkající se změny ceny, které ovlivní počítačový obvod, aby pracoval podle dálkově obdrženého příkazu a vypočítával spotřebu v určité paměti z většího počtu pamětí, které jsou uspořádány místo cenové paměti 154. Pro odečet se potom stavy elektroměrů různých pamětí dodávají do centrální odčítací jednotky.

Je zřejmé, že měřidlo spotřeby, řízené a odčítané bezdrátově, umožňuje velmi variabilní odečítání spotřeby i s použitím většího počtu tarifů.

Na základě principu, popsaného podle obr. 10, je možno řešit i jiné úkoly, například provoz většího počtu měřicích míst s dálkově nastavitelnou citlivostí, dálkové ovládání ovladačů v závislosti na výstupních signálech z čidel, která jsou uspořádána v jejich prostorové blízkosti atd.

-9CZ 288642 B6

Ve všech uvedených případech je činnost anténní jednotky s výhodou nezávislá na náhodných překážkách a jej í ztráty jsou malé, jako bylo výše popsáno.

Claims (20)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   10 1. Anténní jednotka, zejména pro použití při bezdrátovém dálkovém odčítání měřidel spotřeby, vyznačující se tím, že obsahuje dvě anténní ramena (44, 45, 66, 68, 102, 104, 140, 142) z neželezného kovu, tvořící spolu v podstatě kruh, že patní části anténních ramen (44, 45, 66, 68, 102, 104, 140, 142) jsou spojeny s jednou z připojovacích svorek anténní jednotky (36), přičemž druhá připojovací svorka anténní jednotky (36) je spojena s částmi anténních ramen (44, 15 45, 66, 68, 102, 104, 140,142) vzdálenými od patních částí anténních ramen (44, 45, 66, 69,102,

   104, 140, 142), a že volné konce anténních ramen (44, 45, 66, 68, 102, 104, 140, 142) jsou přes zakončovací kapacitu (46) s nízkými dielektrickými ztrátami spojeny tak, že jakost rezonančního okruhu, tvořeného anténními rameny (44, 45, 66, 68, 102, 104, 140, 142) a zakončovací kapacitou (46), je vyšší než 100.
2. 2. Anténní jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že druhá připojovací svorka je spojena s první připojovací svorkou přes napájecí indukčnost (40), spojenou magneticky s anténními rameny.

   25
3. 3. Anténní jednotka podle nároku 2, vyznačující se t í m, že v sérii snapájecí indukčností (40) je zapojena kapacita (42).
4. 4. Anténní jednotka podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že v sérii s napájecí indukčností (40) je zapojen ohmický vyrovnávací odpor (114).
5. 5. Anténní jednotka podle jednoho z nároků laž4, vyznačující se tím, že anténní ramena (66, 68) jsou tvořena prstencem (60) se zářezem (62) a protilehlé plochy zářezu (62), uspořádané v malém odstupu od sebe, tvoří desky zakončovací kapacity (46).

   35
6. 6. Anténní jednotka podle nároku 5, vyznačující se t í m , že zářez (62) má tloušťku řádově 0,1 až 1,0 mm, zejména 0,2 až 0,5 mm, a mezera mezi stěnami zářezu (62) je vyplněna materiálem, jehož dielektrická konstanta je mezi 2 až 10, a jehož dielektrický ztrátový činitel je menší než 0,002, přičemž uvedené dielektrické vlastnosti mají zejména malou teplotní charakteristiku.
7. 7. Anténní jednotka podle jednoho z nároků laž4, vyznačující se tím, že anténní ramena (102,104,140,142) jsou tvořena natištěnými plošnými vodiči.
8. 8. Anténní jednotka podle nároku 7 ve spojení s nárokem 3, vyznačující se tím, že 45 napájecí indukčnost (40) je tvořena natištěným plošným vodičem (84, 110).
9. 9. Anténní jednotka podle nároku 8, vyznačující se tím, že plošný vodič (84, 110), tvořící napájecí indukčnost (40), je uspořádán uvnitř té plochy, která je ohraničena plošnými vodiči tvořícími anténní ramena (102, 104, 140, 142).
10. 10. Anténní jednotka podle nároku 8 nebo 9, vyznačující se tím, že plošný vodič (110) je tvořen smyčkami (162, 164,166), které jsou aktivovatelné volitelně.

    -10CZ 288642 B6
11. 11. Anténní jednotka podle nároku 10, vyznačující se t í m , že plošný vodič (110) má provedení podobné žebříku a sestává ze dvou sloupkových vodičů (162, 164), uspořádaných v odstupu, a z příčkových vodičů (166), které je spojují.

    5
12. 12. . Anténní jednotka podle jednoho z nároků 7 až 11, vyznačující se tím, že je opatřena natištěnou kondenzátorovou deskou (106, 120, 138), která překrývá volné konce anténních ramen (102, 104, 140, 142) přes vloženou izolační vrstvu, jejíž tloušťka je v rozsahu od 0,1 do 1 mm, zejména 0,3 mm, jejíž dielektrická konstanta je od 2 do 10, a jejíž dielektrický ztrátový činitel je menší než 0, 002, přičemž tyto dielektrické vlastnosti mají zejména malou ío teplotní charakteristiku.
13. 13. Anténní jednotka podle nároku 12, vyznačující se tím, že izolační vrstva je tvořena deskou (94) s plošnými spoji, na níž jsou umístěny plošné spoje tvořící anténní ramena (102, 104), přičemž kondenzátorová deska (106) je tvořena dalším natištěným plošným vodičem,

    15 který je uspořádán na desce (94) s plošnými spoji na straně protilehlé k anténním ramenům (102, 104).
14. 14. Anténní jednotka podle nároku 12, vyznačující se tím, že izolační vrstva je tvořena zvláštní základní deskou (118) a na straně přivrácené k anténním ramenům (102, 104) je

    20 opatřena kondenzátorovými deskovými segmenty (122, 124), uspořádanými ve vzájemném odstupu, které alespoň částečně překrývají konce anténních ramen (102, 104), přičemž na straně základní desky (118), vzdálené od anténních ramen (102, 104), je uspořádána natištěná kondenzátorová deska (120), která překrývá oba kondenzátorové deskové segmenty (122,124).

    25
15. 15. Anténní jednotka podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že natištěná kondenzátorová deska (106, 120) je opatřena alespoň jedním, zejména dvěma místy (108, 128) rozpojení, uspořádanými vůči její ose symetricky.
16. 16. Anténní jednotka podle nároku 14 nebo 15, vyznačující se tím, že deska (94) 30 s plošnými spoji je vytvořena jako pouzdro (132) s plošnými spoji a anténní ramena (140, 142) jsou tvořena plošným vodičem (134), umístěným na obvodové ploše pouzdra (132) s plošnými spoji a opatřeným místem (136) rozpojení.
17. 17. Anténní jednotka podle jednoho z nároků 14 až 16, vyznačující se tím, že .35 natištěná kondenzátorová deska (120) má na všech stranách odstup od okrajů izolační vrstvy základní desky (118).
18. 18. Anténní jednotka podle jednoho z nároků 1 až 17, vyznačující se tím, že s odstupem za anténními rameny (66, 68, 102, 104, 140, 142) je uspořádána kovová stínící deska

    40 (92), která je větší než světlý obrys anténních ramen (66, 68, 102, 104, 140, 142), přičemž zmíněný odstup činí 5 až 20 mm, zejména 10 mm.
19. 19. Anténní jednotka podle jednoho z nároků lažl8, vyznačující se tím, že je opatřena stíněním pro zakončovací kapacitu (46).
20. 20. Anténní jednotka podle nároku 19 ve spojení s nárokem 7, vyznačující se tím, že stínění pro zakončovací kapacitu (46) je tvořeno dalšími natištěnými plošnými vodiči (74, 76, 78, 86).