DE102010049144A1

DE102010049144A1 - Anordnung zum Austausch oder zumindest Empfang von elektromagnetischen Wellen

Info

Publication number: DE102010049144A1
Application number: DE102010049144A
Authority: DE
Inventors: Josef Schmidt; Ulrich Stockenberger; Thomas Dr. Schäfer
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2011-06-01

Abstract

Anordnung zum Austausch oder zumindest Empfang von elektromagnetischen Wellen, wobei an einem schienengeführten Wagen eine Antennenanordnung angeordnet ist, wobei die Antennenanordnung einen Antennenstab umfasst, der parallel zu einem ebenen Boden einer metallischen Wanne angeordnet ist, deren Seitenwände sich vom Boden aus erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Austausch oder zumindest Empfang von elektromagnetischen Wellen.
Aus der DE 10 2007 033 652 A1 ist eine Anlage zum Austausch von Daten bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Austausch oder zumindest Empfang von elektromagnetischen Wellen weiterzubilden, wobei eine verbesserte Kopplung erreicht werden soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anordnung zum Austausch oder zumindest Empfang von elektromagnetischen Wellen nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtiges Merkmal der Erfindung bei der Anordnung zum Austausch oder zumindest Empfang von elektromagnetischen Wellen ist, dass an einem schienengeführten Wagen eine Antennenanordnung angeordnet ist, wobei die Antennenanordnung einen Antennenstab umfasst, der parallel zu einem ebenen Boden einer metallischen Wanne angeordnet ist, deren Seitenwände sich vom Boden aus erstrecken.
Von Vorteil ist dabei, dass Daten austauschbar sind und eine Richtwirkung mittels der Wanne erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Seitenwände senkrecht auf dem Boden angeordnet und/oder erstrecken sich in denjenigen Halbraum, in welchem sich der Antennenstab befindet, insbesondere wobei der Halbraum durch Trennung des gesamten Raumes mittels der den Boden enthaltenden Ebene erzeugt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Richtwirkung in Richtung des Leckwellenleiters erzeugbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Antennenstab gegenüber der Wanne elektrisch isoliert angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Spannung zwischen Antennenstab und Wanne als Eingangssignal für eine elektronische Schaltung nutzbar ist, welche die Daten demoduliert und/oder dekodiert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt der Abstand zwischen Antennenstab und Boden der Wanne zwischen 40% und 60% derjenigen Seitenlänge des Bodens, insbesondere 50%. Von Vorteil ist dabei, dass eine optimale Kopplung erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die Länge des Antennenstabes zwischen 40% und 60% der Länge der zum Antennenstab parallelen Seitenwand der Wanne, insbesondere 50%. Von Vorteil ist dabei, dass eine optimale Kopplung erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Durchmesser des Antennenstabes mindestens zehnmal kleiner als dessen Länge. Von Vorteil ist dabei, dass eine optimale Kopplung erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Seitenwände und/oder der Antennenstab aus Kupfer-haltigem Material gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass besonders geringe ohmsche Verluste auftreten.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Seitenwände im Wesentlichen so hoch, also erstrecken sich vom Boden weg, wie dem Abstand des Antennenstabes vom Boden entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass eine optimale Richtwirkung bei guter Kopplung an einen Leckwellenleiter erzielbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist entlang der Schiene ein Leckwellenleiter verlegt und der Antennenstab ist parallel zum Leckwellenleiter angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine besonders vorteilhafte Kopplung erzielbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Leckwellenleiter regelmäßig voneinander beabstandete Ausnehmungen auf. Von Vorteil ist dabei, dass ein kleiner Anteil der im Leiter geführten Strahlung austritt und insbesondere im Nahfeld der Antennenstab ankoppelbar ist an diese Strahlung, so dass ein Empfang von elektromagnetischen Wellen zu einer auswertbaren Signalspannung am Antennenstab führt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die Frequenz der ausgetauschten elektromagnetischen Wellen zwischen 1 und 10 GHz, insbesondere zwischen 2 und 6 GHz. Von Vorteil ist dabei, dass ein hoher Datenstrom austauschbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist entlang der Schiene ein mit einem mittelfrequenten Strom beaufschlagter Primärleiter verlegt, an den eine Sekundärwicklung des Wagens induktiv gekoppelt vorgesehen ist, der eine Kapazität parallel und/oder in Reihe derart zugeschaltet ist, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Mittelfrequenz entspricht, insbesondere wobei die Mittelfrequenz einen Wert zwischen 10 und 500 kHz aufweist, insbesondere zwischen 20 und 40 kHz. Von Vorteil ist dabei, dass der Wagen, insbesondere sein elektrischer Antrieb, berührungslos versorgbar ist
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist das Prinzip der Erfindung schematisch skizziert. Hierbei ist eine Antennenanordnung für den Funkwellenaustausch oder zumindest Empfang von Funkwellen eines Leckwellenleiters in Schrägansicht bei entferntem Gehäusedeckel gezeigt.
Dabei wird die Anordnung gehäusebildend mittels des Gehäuseunterteils 7, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht, und einem nicht gezeigten Gehäuseoberteil, das ebenfalls vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist und das Gehäuseunterteil 7 einen Kasten bildend abschließt. Dabei sind am Gehäuseunterteil 7 Erhebungen 1 vorgesehen, in welche Vorsprünge des Gehäuseoberteils einklipsbar und somit formschlüssig verbindbar sind
Im Gehäuseunterteil 7 ist eine Wanne aus metallischem Stoff angeordnet, wobei der Boden 5 der Wanne und die Seitenwände 6 der Wanne durch Biegen eines entsprechend gestanzten Bleches oder einer entsprechend geschnittenen Metallfolie gebildet sind. Somit müssen die Kanten nicht geschlossen ausgeführt sein.
In einer Seitenwand des Gehäuseunterteils ist ein Antennenstab schraubverbunden mittels einer Mutter 3, die mit einem Schraubgewinde zusammenwirkt. Dabei ist der Antennenstab 4 metallisch ausgeführt und vorzugsweise mit einer Isolierung 2 zur Mutter 3 hin versehen. Die Schraubverbindung ist durch eine Seitenwand der Wanne ebenfalls hindurchgeführt. Wichtig ist dabei, dass durch das Schraubgewinde der Außenleiter des Antennensteckers mit der metallischen Wanne elektrisch fest verbunden wird.
Der Antennenstab 4 weist ungefähr die halbe Länge der sich in die Richtung des Antennenstabes erstreckenden Seitenwand der Wanne auf. Bevorzugt ist eine Länge zwischen 40% und 60% der Länge der Seitenwand.
In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist das Material der Wanne und des Antennenstabes 4 jeweils Kupfer.
Die Anordnung wird unterhalb eines schienengeführten Wagens angeordnet, wobei entlang der Schiene ein Leckwellenleiter angeordnet ist. In diesem werden elektromagnetische Wellen geführt, welche eine Frequenz zwischen 1 und 10 GHz aufweisen, vorzugsweise zwischen 2 und 6 GHz. Der Leckwellenleiter weist an seinem Außenumfang Ausnehmungen auf, durch die ein Teil der Strahlung austritt. Die Ausnehmungen sind entweder längs zur Leitungsrichtung ausgeführt, also beispielsweise als sich über die gesamte Länge des Leckwellenleiters hin ziehender Schlitz, oder quer oder schräg zur Leitungsrichtung. Dabei ist es vorteilhaft kleine Querschlitze in voneinander regelmäßiger Beabstandung vorzusehen. Die Form jeder Ausnehmung ist einerseits als Rechteck oder andererseits als Ellipsen oder anderweitig gerundete Form vorsehbar.
Der Antennenstab 4 ist parallel zur Schienenrichtung und somit auch zur Leckwellenleiterrichtung vorgesehen und in einem möglichst geringen Abstand angeordnet. Ein gewisser Mindestabstand ist jedoch notwendig wegen der Vermeidung von Kollision infolge von Schmutzpartikeln oder auftretenden Toleranzen.
Durch die Schraubenmutter 3 wird eine elektrische Verbindung zwischen dem Außenleiter des Anschlusssteckers und der Seitenwand 6 der metallischen Wanne hergestellt.
Mittels der Wanne wird eine gewisse Richtwirkung erzielt, die auch bei diesem größeren Abstand, also dem Mindestabstand, eine ausreichende Kopplung erzielen lässt.
Der Abstand zwischen dem Antennenstab 4 und dem Boden 5 der Wanne entspricht ungefähr der halben Länge des Antennenstabes 4, vorzugsweise zumindest zwischen 40% und 60% der Länge des Antennenstabes 4.
Bezugszeichenliste

1: Erhebung
2: Isolierung
3: Mutter
4: Antennenstab
5: Boden der Wanne
6: Seitenwand der Wanne
7: Gehäuseunterteil, insbesondere aus Kunststoff

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007033652 A1 [0002]

Claims

Anordnung zum Austausch oder zumindest Empfang von elektromagnetischen Wellen, wobei an einem schienengeführten Wagen eine Antennenanordnung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung einen Antennenstab umfasst, der parallel zu einem ebenen Boden einer metallischen Wanne angeordnet ist, deren Seitenwände vom Boden aus sich erstrecken.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände senkrecht auf dem Boden angeordnet sind und/oder sich erstrecken in denjenigen Halbraum, in welchem sich der Antennenstab sich befindet, insbesondere wobei der Halbraum durch Trennung des gesamten Raumes mittels der den Boden enthaltenden Ebene erzeugt ist.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenstab gegenüber der Wanne elektrisch isoliert angeordnet ist.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenleiter des Antennensteckers mit der metallischen Wanne elektrisch verbunden ist.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Antennenstab und Boden der Wanne zwischen 40% und 60% derjenigen Seitenlänge des Bodens beträgt, insbesondere 50%.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Antennenstabes zwischen 40% und 60% der Länge der zum Antennenstab parallelen Seitenwand der Wanne beträgt, insbesondere 50%.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Antennenstabes mindestens zehnmal kleiner ist als dessen Länge.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände und/oder der Antennenstab aus Kupfer-haltigem Material gefertigt sind.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände im Wesentlichen so hoch sind, also sich vom Boden weg erstrecken, wie dem Abstand des Antennenstabes vom Boden entspricht.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Schiene ein Leckwellenleiter verlegt ist und der Antennenstab parallel zum Leckwellenleiter angeordnet ist.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leckwellenleiter regelmäßig voneinander beabstandete Ausnehmungen aufweist.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der ausgetauschten elektromagnetischen Wellen zwischen 1 und 10 GHz beträgt, insbesondere zwischen 2 und 6 GHz.
Anordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Schiene ein mit einem mittelfrequenten Strom beaufschlagter Primärleiter verlegt ist, an den eine Sekundärwicklung des Wagens induktiv gekoppelt vorgesehen ist, der eine Kapazität parallel und/oder in Reihe derart zugeschaltet ist, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Mittelfrequenz entspricht, insbesondere wobei die Mittelfrequenz einen Wert zwischen 10 und 500 kHz aufweist, insbesondere zwischen 20 und 40 kHz.