DE102021206338B4

DE102021206338B4 - Antennenturm und zugehöriges Installationsverfahren

Info

Publication number: DE102021206338B4
Application number: DE102021206338.1A
Authority: DE
Inventors: Jörg Kronshage; Anna Lehmkuhl; Karl Steeger; Peter Fasel
Original assignee: CPI Vertex Antennentechnik GmbH
Current assignee: CPI VERTEX ANTENNENTECHNIK GMBH, DE
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2021-06-21
Publication date: 2023-01-05
Anticipated expiration: 2041-06-22
Also published as: DE102021206338A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antennenturm für eine Antenne zur Satellitenkommunikation im Gigahertz-Bereich, eine Antenne, ein Verfahren zur Installation eines Antennenturms sowie eine Vorrichtung mit einem Antennenturm und einer Installationsvorrichtung.Ein Antennenturm (1) ist für eine Antenne zur Satellitenkommunikation im Gigahertz-Bereich vorgesehen, die einen Reflektor mit einem Durchmesser größer oder gleich 6 m aufweist. Der Antennenturm (1) weist eine Basis (2) mit einem ersten Befestigungsbereich (4) zur Befestigung einer Stützstruktur (27) des Reflektors auf. Der Antennenturm (1) weist ferner ein Gehäuse (23) zur Aufnahme elektronischer Einrichtungen auf. Das Gehäuse (23) ist räumlich getrennt von dem ersten Befestigungsbereich (4) angeordnet. Au diese Weise kann eine Stützstruktur (27) zu einem späteren Zeitpunkt unabhängig von dem Gehäuse (23) und vom Gehäuse (23) beabstandet an der Basis (2) montiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antennenturm für eine Antenne zur Satellitenkommunikation im Gigahertz-Bereich, eine Antenne, ein Verfahren zur Installation eines Antennenturms sowie eine Vorrichtung mit einem Antennenturm und einer Installationsvorrichtung.
Antennen zur Satellitenkommunikation weisen Reflektoren zur Bündelung empfangener und zu sendender Strahlung auf. Ein Reflektor besteht üblicherweise aus einem Reflektorelement oder einer Vielzahl von Reflektorelementen, die von einer Stützstruktur gehalten werden. Die Stützstruktur umfasst bevorzugt eine Fachwerkkonstruktion mit einer hohen Steifigkeit, die von einem Antennenturm getragen wird. Der Antennenturm ist wiederum auf einem Fundament befestigt und erlaubt typischerweise unterschiedliche Ausrichtungen des Reflektors. Die Stützstruktur enthält ferner ein Gehäuse, die sogenannte Nabe, in welchem elektronische und ggf. elektrische Einrichtungen angeordnet sind, die für den Betrieb der Antenne erforderlich sind. Dabei handelt es sich z. B. um Sende- und/oder Empfangseinrichtungen, Verstärker und/oder Auswerteinrichtungen. Die Nabe sollte zur Minimierung von Signalverlusten so nah wie möglich am Reflektor angeordnet sein. Es ist bekannt, dass die Temperatur der elektronischen Einrichtungen die Signal- bzw. Datenverarbeitung beeinflusst.
Die verwendete Strahlung liegt insbesondere in einem Frequenzbereich zwischen 3 GHz und 60 GHz. Das entspricht einer Wellenlänge Lambda von ca. 100 mm bis 5 mm. Um derartige Strahlung messen und auswerten zu können, insbesondere sehr schwache Strahlung aus dem Weltall, sind sehr exakt und reproduzierbar arbeitende elektronische Einrichtungen notwendig. Darüber hinaus sind empfindliche Antennen mit exakt positionierten Reflektorelementen erforderlich. An die Stützstruktur, die den Reflektor trägt, werden daher hinsichtlich der Steifigkeit besonders hohe Anforderungen gestellt. Berücksichtigt werden muss neben dem Einfluss der Wärmeausdehnung und -kontraktion und der Windlast auch die ggf. partielle Beschattung, die unterschiedliche Wärmeausdehnungen und -kontraktionen einzelner Bereiche zur Folge haben kann. Die genannten Merkmale können mit den nachfolgend aufgeführten Aspekten sowie mit deren Ausführungsformen kombiniert werden.
Druckschrift DE 19 23 288 A offenbart eine Antennenanlage zur Satellitennachrichtenübertragung. Die Antennenanlage besteht aus einem Antennenfuß, einem entlang einer Azimutachse drehbaren Antennenturm und einem um eine Höhenachse schwenkbaren Reflektor. Es ist ein Rohr vorgesehen, das sich vom Antennenfuß bis in dem Turm erstreckt und koaxial zur Azimutachse verläuft. Auf diese Weise soll eine sehr günstige Anordnung der einzelnen Strukturelemente erzielt werden, die eine einfache und zuverlässige Installation und Wartung ermöglichen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen weiterentwickelten Antennenturm, eine Antenne, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen. Insbesondere soll eine besonders präzise und verlässliche Detektion empfangener Signale ermöglicht werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Antennenturm gemäß Anspruch 1 sowie die Antenne, das Verfahren und die Vorrichtung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zur Lösung der Aufgabe dient ein Antennenturm. Der Antennenturm ist für eine Antenne zur Satellitenkommunikation im Gigahertz-Bereich geeignet, die einen Reflektor mit einem Durchmesser größer oder gleich 6 m aufweist. Der Antennenturm weist eine Basis mit einem ersten Befestigungsbereich zur Befestigung einer Stützstruktur des Reflektors auf. Der Antennenturm weist ferner ein Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Einrichtungen auf. Das Gehäuse ist räumlich getrennt von dem ersten Befestigungsbereich angeordnet. Dies erfolgt insbesondere, damit eine Stützstruktur zu einem späteren Zeitpunkt unabhängig von dem Gehäuse und vom Gehäuse beabstandet an der Basis montiert werden kann.
Der erste Befestigungsbereich ist nicht am Gehäuse angeordnet. Daher ist das Gehäuse während des Betriebs der Antenne mechanisch von der Stützstruktur sowie dem ggf. daran befestigten Reflektor getrennt. Dies bewirkt, dass die Temperatur des Gehäuses nicht von der Temperatur der Stützstruktur oder des Reflektors beeinflusst wird, die starken Umwelteinflüssen unterworfen ist. Auf diese Weise kann die Verstärkung bzw. Verarbeitung von Signalen mittels der beispielsweise elektronischen Einrichtungen im Inneren des Gehäuses, die abhängig von der Temperatur der jeweiligen Einrichtungen ist, besonders präzise erfolgen. Zudem kann die Stützstruktur unabhängig vom Gehäuse montiert werden. Das ermöglicht die Vorkonfiguration des Antennenturms inklusive des Gehäuses, sodass die Montage der Stützstruktur und des Reflektors am Ort des Betriebs besonders schnell und einfach erfolgen kann.
Wenn der Reflektor bzw. die zugehörige Stützstruktur am ersten Befestigungsbereich befestigt ist, besteht keine direkte mechanische Verbindung zwischen dem Reflektor bzw. der Stützstruktur und dem Gehäuse. Dennoch können sowohl der Reflektor bzw. die Stützstruktur als auch das Gehäuse an der Basis, z. B. am selben Bauteil der Basis, befestigt werden.
Der Antennenturm trägt im installierten Zustand der Antenne die Stützstruktur und damit den an der Stützstruktur befestigten Reflektor. Der Antennenturm ist für eine Antenne zur Satellitenkommunikation im Gigahertz-Bereich mit einem Reflektor mit einem Durchmesser größer oder gleich 6 m geeignet, kann aber auch für andere Antennentypen und/oder -größen geeignet sein. Bevorzugt liegt der Durchmesser des Reflektors zwischen 6 m und 35 m, insbesondere zwischen 7 m und 14 m.
Die Basis ist der Teil des Antennenturms, an dem die Stützstruktur für den Reflektor und das Gehäuse angebracht sind. Die Basis wird typischerweise am Ort des Betriebs der Antenne fest auf einer Gründung verankert, beispielsweise mittels Bolzen an einem Fundament befestigt. Zu diesem Zweck umfasst die Basis insbesondere einen Sockel. Weitere mögliche Komponenten der Basis und an der Basis montierte oder zu montierende Teile werden unten beschrieben.
Ein Befestigungsbereich ist ein Abschnitt einer Komponente, z. B. des Antennenturms oder der Basis, der zur Befestigung einer anderen Komponente eingerichtet ist. Der Befestigungsbereich kann ein Formelement umfassen, das zur Ausbildung einer mechanischen Kopplung eingerichtet ist. Ein Formelement kann beispielsweise eine Anlagefläche, eine Öffnung zur Anordnung eines Befestigungsmittels, z. B. ein Loch bzw. ein Gewindeloch, für eine Schraube oder einen Bolzen, eine Öse für einen Haken oder ein Befestigungsmittel sein, beispielsweise eine Schraube, ein Bolzen oder ein Haken.
Das Gehäuse dient der Aufnahme elektronischer Einrichtungen. Die elektronischen Einrichtungen sind typischerweise für den Betrieb der Antenne erforderlich. Die elektronischen Einrichtungen können Sende- und/oder Empfangseinrichtungen, Verstärker und/oder Auswerteinrichtungen umfassen. Selbstverständlich kann das Gehäuse ergänzend oder alternativ zur Aufnahme anderer Einrichtungen wie z. B. elektrischer oder datentechnischer Einrichtungen, Messeinrichtungen, Einrichtungen zum Speichern von Daten oder Energie, Einrichtungen zur Versorgung mit Energie uvm. eingerichtet sein. Der Antennenturm kann eine oder mehrere dieser Einrichtungen umfassen.
Das Gehäuse umschließt einen Raum zur Aufnahme der elektronischen Einrichtungen. Insbesondere umfasst das Gehäuse eine Wandung, die den Raum im Wesentlichen umschließt. Das Gehäuse kann offen oder geschlossen sein. Das Gehäuse kann eine Gehäusestruktur aufweisen, die der mechanischen Versteifung des Gehäuses und/oder dem Tragen der Wandung dient, beispielsweise einen Rahmen aus Stahlteilen. Die Wandung kann fest mit dem Rahmen verbunden sein. Das Gehäuse wird auch als Nabe bezeichnet. Insbesondere ist das Gehäuse in Bezug auf die Stützstruktur und/oder auf den ersten Befestigungsbereich zur Befestigung der Stützstruktur mittig angeordnet. Insbesondere ist das Gehäuse zur Minimierung von Signalverlusten nah am Reflektor angeordnet. Dazu erstreckt sich insbesondere ein Teil des Gehäuses oder das gesamte Gehäuse bis in die Reflektorstruktur hinein oder überragt die Reflektorstruktur sogar in Richtung des Reflektors. In einer Ausführungsform ist das Gehäuse mittig in Bezug auf den ersten Befestigungsbereich angeordnet, sodass sich das Gehäuse im installierten Zustand der Stützstruktur und ggf. des Reflektors mittig in Bezug zur Stützstruktur bzw. zum Reflektor befindet. So können besonders kurze Signalwege realisiert werden.
In einer Ausführungsform ist das Gehäuse aus Stahl hergestellt. Die Wandung des Gehäuses kann aus Stahl bestehen und/oder eine Dicke aufweisen, die größer als 2 mm ist und/oder kleiner als 50 mm ist.
In einer Ausführungsform weist das Gehäuse eine obere Gehäuseöffnung auf. Insbesondere ist die obere Gehäuseöffnung im Wesentlichen mittig an der oberen Gehäuseseite angeordnet. Die obere Gehäuseöffnung kann eine kreisrunde Form aufweisen und insbesondere einen Durchmesser aufweisen, der zwischen 20% und 50% der Breite und/oder der Tiefe des Gehäuses entspricht. Die obere Öffnung kann der Verbindung der elektronischen Einrichtungen mit einem Empfangselement der Antenne zur Übertragung empfangener und/oder zu sendender Signale und/oder mit dem Reflektor dienen. Die Verbindung kann insbesondere mittels zumindest eines Hohlleiters und/oder eines Koaxialkabels ausgeführt sein. Das Empfangselement kann z. B. eine Hornantenne sein.
In einer Ausführungsform weist das Gehäuse eine untere Gehäuseöffnung auf. Insbesondere ist die untere Gehäuseöffnung im Wesentlichen mittig an der unteren Gehäuseseite angeordnet. Die untere Gehäuseöffnung kann eine rechteckige bzw. quadratische Form aufweisen und insbesondere eine Breite zwischen 10% und 50% der Breite des Gehäuses und/oder eine Tiefe zwischen 10% und 50% der Tiefe des Gehäuses aufweisen. Die untere Öffnung kann der Verkabelung der elektronischen Einrichtungen zwecks Signalübertragung und/oder Stromversorgung dienen.
In einer Ausführungsform weist das Gehäuse eine oder mehrere seitliche Gehäuseöffnungen auf. Diese können der Verbindung oder Befestigung von Komponenten und/oder der Durchführung von Kabeln dienen. Die Bezeichnungen „oben“, „unten“ und „seitlich“ beziehen sich auf einen Betriebszustand des Antennenturms, bei dem der Reflektor senkrecht nach oben gerichtet ist, die Ober- und Unterseite des Gehäuses also typischerweise im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sind. Der Reflektor ist dabei lediglich zur Orientierung angegeben. Für die genannten Bezeichnungen ist das Vorhandensein des Reflektors keine Voraussetzung.
In einer Ausgestaltung umfasst der Antennenturm die Stützstruktur. Die Stützstruktur ist am ersten Befestigungsbereich befestigt oder kann daran befestigt werden. Die Stützstruktur weist im am Gehäuse befestigten Zustand keinen direkten Kontakt zum Gehäuse auf. Die Stützstruktur ist demnach von dem Gehäuse mechanisch getrennt. Insbesondere ist zwischen der Stützstruktur und dem Gehäuse ein Freiraum angeordnet, sodass die Stützstruktur und das Gehäuse räumlich getrennt sind. Auf diese Weise ist ein wärmebedingtes Ausdehnen und Zusammenziehen des Gehäuses und der Stützstruktur unabhängig voneinander möglich.
In einer Ausgestaltung ist eine Höhe des Gehäuses größer als 10% der Höhe der Basis und/oder kleiner als 80% der Höhe der Basis. In einer Ausgestaltung ist eine Breite des Gehäuses größer als 60% der Breite der Basis und/oder kleiner als 120% der Breite der Basis. In einer Ausgestaltung ist eine Tiefe des Gehäuses größer als 60% der Tiefe der Basis und/oder kleiner als 120% der Tiefe der Basis.
Die Abmessungen des Gehäuses und der Basis werden dabei in einem Betriebszustand des Antennenturms gemessen, wobei das Gehäuse so ausgerichtet ist, dass der Reflektor senkrecht nach oben gerichtet ist, das Gehäuse also typischerweise im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Es sind jeweils die äußeren Abmessungen gemeint. Jede der genannten Dimensionen Höhe, Breite und Tiefe verläuft jeweils senkrecht zu den anderen beiden Dimensionen. Die Basis, deren Abmessung zum Vergleich herangezogen wird, umfasst typischerweise - wie weiter unten beschrieben - einen Sockel, ein Azimutlager, einen beweglichen Azimutteil, ein Elevationslager und einen Elevationsteil.
Das Gehäuse macht demnach einen wesentlichen Teil des Antennenturms aus. Insbesondere beträgt die Höhe des Gehäuses zwischen 15% und 25% der Höhe der Basis und/oder zwischen 50 cm und 200 cm. Insbesondere beträgt die Breite des Gehäuses zwischen 80% und 100% der Breite der Basis und/oder zwischen 100 cm und 250 cm. Insbesondere beträgt die Tiefe des Gehäuses zwischen 80% und 100% der Tiefe der Basis und/oder zwischen 100 cm und 250 cm. Das Gehäuse ist also die zentrale Einheit des Antennenturms bzw. der Antenne, in der die Verstärkung, Auswertung und/oder Verarbeitung der empfangenen und/oder der zu sendenden Signale erfolgt.
In einer Ausgestaltung umfasst die Stützstruktur einen Stützrahmen und eine Fachwerkstruktur zum Tragen des Reflektors. Der Stützrahmen ist zum Befestigen am ersten Befestigungsbereich eingerichtet. Die Fachwerkstruktur ist am Stützrahmen befestigt oder kann dort befestigt werden. Eine Fachwerkstruktur ist eine als Fachwerk ausgestaltete Struktur, die insbesondere aus stabförmigen Elementen besteht, deren Enden in Knotenpunkten miteinander verbunden sind. Die Elemente werden im Wesentlichen durch Normalkraft beansprucht. In einer Ausführungsform ist die Fachwerkstruktur eine Struktur aus Trägern. Insbesondere ist sie aus Rohren hergestellt, sodass eine besonders hohe Steifigkeit erzielt wird.
In einer Ausführungsform ist der Stützrahmen eine quaderförmige Struktur aus Trägern. Ein Träger kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen. Ein Träger kann beispielsweise als Profil, z. B. als I-Profil und/oder Stahlprofil, oder als Rohr ausgestaltet sein. Der Stützrahmen kann zwölf äußere Kanten aufweisen, die durch jeweils einen Träger ausgebildet sind. Der Stützrahmen kann ferner Verstrebungen zur Versteifung aufweisen. Diese können diagonal zwischen verschiedenen Kanten ausgebildet sein und diese miteinander verbinden. Insbesondere umschließt der Stützrahmen innen einen Hohlraum zur Aufnahme des Gehäuses. Der Stützrahmen kann eine Deckenstruktur zur Versteifung, zur Befestigung der Fachwerkstruktur und/oder zur Befestigung des Reflektors aufweisen. Der Stützrahmen kann Befestigungsbereiche zur Befestigung der Fachwerkstruktur aufweisen.
In einer Ausgestaltung weist der Antennenturm einen zweiten Befestigungsbereich auf, an dem das Gehäuse befestigt ist oder befestigt werden kann. Das Gehäuse weist eine und insbesondere mehrere Befestigungsbereiche auf, die an dem zweiten Befestigungsbereich befestigt werden können. Die Befestigung kann lösbar sein, beispielsweise mittels Schrauben. Auf diese Weise kann das Gehäuse separat von der Stützstruktur installiert werden. Insbesondere kann das Gehäuse bei der Installation der Antennenturms allerdings bereits vormontiert, mit den elektronischen Einrichtungen bestückt und/oder verkabelt sein.
Der zweite Befestigungsbereich ist insbesondere an der Basis angeordnet, bevorzugt am Elevationsteil. Insbesondere ist das Gehäuse ausschließlich am Elevationsteil befestigt. Mit anderen Worten ist eine Befestigung des Gehäuses an einem anderen Teil nicht vorhanden. Insbesondere ist auch kein mechanischer Kontakt zwischen dem Gehäuse und einem außerhalb des Gehäuses gelegenen anderen Teil vorhanden. Auf diese Weise ist während des Betriebs die thermische Beeinflussung durch die übrigen Teile der Antenne minimal. Insbesondere ist das Gehäuse nur an einer Seite des Gehäuses befestigt. Auf diese Weise ist ein wärmebedingtes Ausdehnen und Zusammenziehen des Gehäuses entlang der senkrecht zu der Seite verlaufende Richtung spannungsfrei möglich.
In einer Ausgestaltung ist das Gehäuse gleitend befestigt. Eine gleitende Befestigung meint eine Befestigung, die ein Gleiten der aneinander befestigten Komponenten in einem gewissen Umfang erlaubt. Bevorzugt bildet ein Befestigungsbereich, an dem das Gehäuse befestigt ist, also insbesondere der zweite Befestigungsbereich, eine Ebene aus. Beispielsweise umfasst der Befestigungsbereich eine oder mehrere in einer gemeinsamen Ebene liegende Befestigungsflächen. Diese können Löcher aufweisen, in denen Befestigungselemente wie Schrauben oder Bolzen angeordnet werden können, um das Gehäuse an der oder den Befestigungsflächen zu befestigen. Die gleitende Befestigung ist insbesondere so ausgestaltet, dass ein Gleiten zumindest eines Teils des Gehäuses entlang der Ebene möglich ist. Beispielsweise können mehrere oder alle Befestigungselemente ein Verschieben des Gehäuses gegenüber dem zweiten Befestigungsbereich senkrecht zu ihrer Längserstreckung erlauben. Auf diese Weise ist ein wärmebedingtes Ausdehnen und Zusammenziehen des Gehäuses entlang der Befestigungsebene spannungsfrei möglich. Ebenso ist ein wärmebedingtes Ausdehnen und Zusammenziehen des Antennenturms unabhängig vom Gehäuse entlang der Befestigungsebene spannungsfrei möglich.
In einer Ausgestaltung ist das Gehäuse thermisch gegenüber der Umgebung isoliert. Insbesondere umfasst das Gehäuse thermische Isolationselemente, die parallel zu den Wänden des Gehäuses verlaufen und den Innenraum des Gehäuses gegenüber der Umgebung thermisch isolieren. Die Isolationselemente sind typischerweise im Inneren des Gehäuses angeordnet. Insbesondere erstrecken sich die Isolationselemente bzw. eine Isolierschicht entlang mindestens 80% der Wandfläche und bevorzugt entlang im Wesentlichen der gesamten Wandfläche. Auf diese Weise kann der Einfluss externer Faktoren wie der Außentemperatur und der Sonnenstrahlung auf die Temperatur im Inneren des Gehäuses minimiert werden und es sind exaktere Messungen möglich. Die Wandung zuzüglich der Isolationselemente bzw. einer Isolierschicht kann eine Gesamtdicke von mehr als 2 cm, insbesondere mehr als 5 cm, aufweisen.
In einer Ausgestaltung umfasst der Antennenturm eine Temperierungseinrichtung zur Beeinflussung der Temperatur im Inneren des Gehäuses. Bevorzugt dient die Temperierungseinrichtung zum Halten einer im Wesentlichen konstanten Temperatur im Inneren des Gehäuses. Insbesondere umfasst die Temperierungseinrichtung einen Temperaturfühler zur Ermittlung einer aktuellen Temperatur im Inneren des Gehäuses. Insbesondere umfasst die Temperierungseinrichtung eine Regeleinheit zur Regelung der Temperatur, und zwar bevorzugt unter Berücksichtigung einer mittels des Temperaturfühlers ermittelten Temperatur. Die Temperierungsvorrichtung kann im und/oder am Gehäuse angeordnet sein. Durch die Temperierungsvorrichtung kann die Temperatur der elektronischen Einrichtungen unabhängig von externen Faktoren wie der Außentemperatur und der Sonnenstrahlung konstant gehalten werden. Die Temperierungsvorrichtung kann eine Heizeinrichtung und/oder eine Kühlungseinrichtung umfassen, um die Temperatur im Inneren des Gehäuses zu erhöhen bzw. zu verringern.
In einer Ausgestaltung weist die Basis einen Elevationsteil sowie ein Elevationslager zum Schwenken des Elevationsteils auf. Insbesondere weist der Elevationsteil den ersten Befestigungsbereich zur Befestigung der Stützstruktur des Reflektors auf. Typischerweise dient das Elevationslager dem Schwenken des Elevationsteils gegenüber einem Sockel des Antennenturms. Das Elevationslager ist ein Drehgelenk, das dem Schwenken des Elevationsteils gegenüber einem beweglichen Azimutteil dienen kann. Insbesondere ist die Schwenkachse des Elevationslagers im installierten Zustand des Antennenturms horizontal ausgerichtet. Mit dem Elevationsteil sind der Reflektor und ggf. weitere Aufbauten wie das Gehäuse direkt oder indirekt mechanisch verbunden. Der Elevationsteil kann somit gemeinsam mit dem Reflektor und ggf. weiteren Einrichtungen geschwenkt werden, um die Elevation einzustellen. Der Elevationsteil kann zweiteilig ausgestaltet sein, also zwei separate Teile umfassen. An jedem Teil kann das Gehäuse und die Stützstruktur zum Stützen des Reflektors befestigt sein oder befestigt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Basis einen Sockel, einen beweglichen Azimutteil und ein Azimutlager zum drehbaren Verbinden des beweglichen Azimutteils mit dem Sockel. Insbesondere ist das Elevationslager zum Schwenken des Elevationsteils gegenüber dem beweglichen Azimutteil eingerichtet.
Der Sockel ist im installierten Zustand des Antennenturms fest auf einer Gründung verankert, beispielsweise auf Bolzen eines Fundaments verschraubt, und trägt den darüber befindlichen Teil der Antenne. Zur Befestigung an Bolzen kann der Sockel an seinem unteren Teil einen Flansch mit Löchern aufweisen. Der Sockel wird auch als unbeweglicher oder feststehender Azimutteil bezeichnet. Insbesondere ist der Sockel länglich ausgestaltet und/oder zumindest abschnittsweise zylindrisch aufgebaut. Der Sockel kann eine axiale Länge zwischen 2 m und 8 m, insbesondere zwischen 3 m und 6 m aufweisen. Beispielsweise kann der Sockel oder ein unterer Teil des Sockels einen Kreisquerschnitt aufweisen. Ein oberer Teil des Sockels kann eine kegelstumpfförmige Grundform aufweisen. Im oberen Bereich des Sockels, insbesondere an dessen oberem Ende, ist das Azimutlager angeordnet. Das Azimutlager ist ein Drehgelenk. Das Azimutlager dient der Rotation des beweglichen Azimutteils, der im installierten Zustand der Antenne den Reflektor tragen kann, in Bezug zum Sockel. Die Drehachse des Azimutlagers ist typischerweise vertikal und/oder entlang der Erstreckungsrichtung des Sockels ausgerichtet. Das Azimutlager verbindet den Sockel steif mit dem beweglichen Azimutteil.
Der bewegliche Azimutteil ist insbesondere unmittelbar an das Azimutlager angeschlossen, bildet also eine Seite des Azimutlagers aus. Der bewegliche Azimutteil weist typischerweise genau einen Freiheitsgrad auf, nämlich den rotatorischen Freiheitsgrad, der durch das Azimutlager bereitgestellt wird. Mit dem beweglichen Azimutteil können im installierten Zustand der Antenne der Reflektor, eine Nabe, ein Elevationsteil und/oder ggf. weitere Aufbauten direkt oder indirekt mechanisch verbunden sein. Diese Komponenten können alle als drehbarer Teil zusammengefasst werden. Der drehbare Teil kann somit mittels des Azimutlagers zur Einstellung des Azimuts gedreht werden. Der bewegliche Azimutteil kann eine axiale Länge zwischen 1 m und 5 m, insbesondere zwischen 2 m und 4 m aufweisen. Die axiale Länge verläuft im installierten Zustand des Antennenturms vertikal. Insbesondere ist an einer Seite des beweglichen Azimutteils das Elevationslager ausgebildet.
In einer Ausgestaltung ist eine Höhe des Gehäuses größer als 10% der Höhe des Sockels und/oder kleiner als 60% der Höhe des Sockels, insbesondere größer als 20% und/oder kleiner als 40% der Höhe des Sockels. In einer Ausgestaltung ist eine Breite des Gehäuses größer als 80% der Breite des Sockels und/oder kleiner als 120% der Breite des Sockels, insbesondere größer als 90% und/oder kleiner als 110% der Breite des Sockels. In einer Ausgestaltung ist eine Tiefe des Gehäuses größer als 80% der Tiefe des Sockels und/oder kleiner als 120% der Tiefe des Sockels, insbesondere größer als 90% und/oder kleiner als 110% der Tiefe des Sockels.
Insbesondere weist der Antennenturm wenigstens ein Koaxialkabel und/oder wenigstens einen Hohlleiter zum Leiten eines empfangenen und/oder eines zu sendenden elektromagnetischen Signals auf. Dieses kann durch eine Gehäuseöffnung des Gehäuses verlaufen, um eine möglichst kurze Signalleitung zwischen dem Reflektor und dem Inneren des Gehäuses zu gewährleisten.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Antenne zur Satellitenkommunikation im Gigahertz-Bereich. Die Antenne umfasst den erfindungsgemäßen Antennenturm. Die Antenne kann eine am ersten Befestigungsbereich der Basis befestigte Stützstruktur und ggf. einen von der Stützstruktur gehaltenen Reflektor umfassen. Die Stützstruktur weist im am Gehäuse befestigten Zustand insbesondere keinen direkten Kontakt zum Gehäuse auf. Alle Merkmale, Ausführungsformen und Wirkungen des eingangs beschriebenen Antennenturms und seiner Teile gelten auch für die Antenne.
Insbesondere enthält der Reflektor eine Vielzahl von Reflektorelementen, welche von der Stützstruktur gehalten werden. Die Reflektorelemente können bevorzugt einzeln hinsichtlich ihres Winkels in Bezug zur Stützstruktur eingestellt werden. Insbesondere hat der Reflektor einen Durchmesser größer oder gleich 6 m.
In einer Ausgestaltung enthält der Reflektor zumindest ein Reflektorelement aus Metall, insbesondere aus Stahl. Der Reflektor umfasst ein oder mehrere Reflektorelemente. Insbesondere sind alle Reflektorelemente aus Metall bzw. Stahl oder aus einem Kompositwerkstoff hergestellt. Die Reflektorelemente werden auch als Paneele bezeichnet. Aufgrund der kurzen Wellenlängen weist der Reflektor bzw. die Reflektorelemente typischerweise eine glatte Oberfläche auf. Metalle wie Stahl haben zwar eine größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als die häufig verwendete Kohlenfasern, weisen aber eine Reihe von Vorteilen auf, beispielsweise hinsichtlich Verarbeitbarkeit, Verfügbarkeit, Kosten, Dauerhaftigkeit, Reinigungsmöglichkeiten, Oberflächenbeschaffenheit, Steifigkeit uvm. Stahl ist dabei besonders vorteilhaft. Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäße, räumlich getrennte Anordnung von Stützstruktur und Gehäuse die Nutzung von Reflektorelementen aus Metall ermöglicht, da die thermische Ausdehnung auch des Reflektors völlig unabhängig von dem Gehäuse erfolgen kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Installation eines Antennenturms. Der Antennenturm ist für eine Antenne zur Satellitenkommunikation im Gigahertz-Bereich eingerichtet, die einen Reflektor mit einem Durchmesser größer oder gleich 6 m aufweist. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Antennenturms und ein Bewegen des Antennenturms. Während des Bewegens sind elektronische Einrichtungen zum Betrieb der Antenne im Gehäuse angeordnet. Insbesondere ist das Gehäuse während des Bewegens fest an der Basis montiert. Die Installation des Antennenturms meint die Vorbereitung des Antennenturms für den bestimmungsgemäßen Betrieb. Das Bewegen erfolgt insbesondere zur räumlichen Positionierung des Antennenturms in eine Betriebsposition des Antennenturms und/oder zur Ausrichtung des Antennenturms in seiner insbesondere in Wesentlichen vertikalen Betriebsausrichtung. Typischerweise umfasst das Verfahren ferner ein Befestigen des Antennenturms, insbesondere eines Sockels des Antennenturms, an einem Fundament. Alle Merkmale, Ausführungsformen und Wirkungen des eingangs beschriebenen Antennenturms und seiner Teile gelten auch für das Verfahren und umgekehrt.
Insbesondere sind während des Bewegens eine Verkabelung der elektronischen Einrichtungen bereits erfolgt und bevorzugt im Wesentlichen vollständig. Auf diese Weise kann eine rasche Installation vor Ort gewährleistet werden.
In einer Ausgestaltung wird der Antennenturm in einem mittels einer oder mehrerer Zugkraftübertragungseinrichtungen angehobenen Zustand von einer im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung in eine im Wesentlichen vertikale Ausrichtung geneigt. Das Neigen kann Teil des Bewegens des Antennenturms sein. Der Antennenturm kann während des Neigens mittels mehrerer Schnittstellen mechanisch an eine Installationsvorrichtung gekoppelt sein. Insbesondere sind die eine oder mehrere Zugkraftübertragungseinrichtungen an entsprechenden Halteeinrichtungen der Installationsvorrichtung befestigt. Bevorzugt umfasst die Installationsvorrichtung wenigstens zwei und beispielsweise drei Halteeinrichtungen, an der beispielsweise ein an einem Kran angeordnetes Seil befestigt werden kann.
Eine Zugkraftübertragungseinrichtung ist ein seilartiges Element, das insbesondere eine Gewichtskraft von mehreren Tonnen halten kann, oder ein Abschnitt davon. Beispielsweise kann ein Seil wie z. B. ein Stahlseil, eine Kette oder ähnliches verwendet werden. Im Folgenden wird für die Zugkraftübertragungseinrichtung für eine bessere Lesbarkeit der Begriff Seil genutzt. Damit sind alle anderen Zugkraftübertragungseinrichtungen, wie beschrieben, mitgemeint. Im Falle eines einzelnen Seils bildet dieses eine Schlaufe, sodass mehrere Seilabschnitte separat genutzt werden. Typischerweise werden jedoch mehrere Seile genutzt. Das Neigen kann durch Verlängern und/oder Verkürzen wenigstens eines der Seile erfolgen, beispielsweise mittels einer Umlenkrolle oder eines Flaschenzugs. Das Anheben der Vorrichtung erfolgt insbesondere mittels einer Hebevorrichtung wie einem Kran. Das Neigen kann stückchenweise erfolgen, z. B. indem Stück für Stück die Länge eines Seilstücks verlängert wird. Bevorzugt wird die Länge des einzigen Seils vergrößert, welches an einer ersten Schnittstelle befestigt ist, da das Neigen so besonders einfach realisiert werden kann.
Die horizontale Ausrichtung der Vorrichtung ist gekennzeichnet durch die horizontale Ausrichtung der Längsbalken der Haltestruktur und/oder der Längsachse des Sockels. Die vertikale Ausrichtung der Vorrichtung ist dementsprechend gekennzeichnet durch die vertikale Ausrichtung der Längsbalken der Haltestruktur und/oder der Längsachse des Sockels. Die im Wesentlichen horizontale oder vertikale Ausrichtung lässt gewisse Abweichungen zu, etwa im Bereich von ungefähr 10%. Die horizontale Ausrichtung meint eine liegende Position der Vorrichtung und ist in Abhängigkeit der Steigung des Untergrunds gegebenenfalls geneigt. Insbesondere erfolgt das Neigen um eine gemeinsame Drehachse zweier voneinander sowie von der Haltestruktur räumlich getrennter zweiter Kopplungselemente.
In einer Ausführungsform erfolgt das Anheben mittels dreier Seile oder mittels dreier separater Abschnitte von Seilen, die an jeweils unterschiedlichen Schnittstellen befestigt sind. Insbesondere wird zumindest ein Seil mittels einer Traverse in einem Abstand von den anderen beiden Seilen gehalten. Eine Traverse ist ein Gegenstand, der einen quer zur Schwerkraft ausgerichteten Abstand zwischen wenigstens zwei Seilen oder Abschnitten von Seilen halten kann.
Auf diese Weise wird ein Aufrichten des vormontierten Antennenturms ermöglicht. Gegenüber bisherigen Antennentürmen, die erst am Ort der Verwendung bestückt und montiert werden, kann die vorliegende Erfindung so den technischen Aufwand sowie die Zeit für die Installation auf ein Bruchteil reduzieren. Die für den Betrieb weiter benötigten elektrischen bzw. elektronischen Einrichtungen können bereits ab Werk vormontiert, vollständig verkabelt und getestet sein. Mit anderen Worten wird eine „Plug & Play-Antenne“ bereitgestellt. Diese kann modular konfiguriert und transportiert, z. B. verschifft werden. Bisherige Antennentürme müssen dagegen vor Ort mit den elektronischen Einrichtungen bestückt und verkabelt werden, was häufig mehrere Monate Zeit in Anspruch nimmt. Besonders bei weit entfernten und/oder entlegenen Orten ist dies mit signifikanten Kosten verbunden.
Die Installationsvorrichtung dient der Installation des Antennenturms, insbesondere dem Neigen des Antennenturms von einer horizontalen Transportposition in eine vertikale Betriebsposition. Zumindest Teile der Installationsvorrichtung können darüber hinaus zur Transportsicherung des Antennenturms dienen. Bevorzugt verläuft die Installationsvorrichtung über die gesamte Länge des Sockels sowie des beweglichen Azimutteils oder überragt diese in axialer Richtung. Die axiale Richtung meint die Längsrichtung des Sockels, des beweglichen Azimutteils und/oder des Antennenturms. Im installierten Zustand verläuft die axiale Richtung insbesondere vertikal.
In einer Ausführungsform wird der Antennenturm in einem Container wie beispielsweise einem 40-Fuß-Container transportiert. Dies ermöglicht einen Transport am Stück mit besonders geringem technischem Aufwand. Dabei kann eine Nabe an einem Elevationsteil des Antennenturms angeordnet sein. Mit anderen Worten ist der Antennenturm als ein Modul einer modularen Antenne ausgebildet. Die Installation kann weiter beschleunigt werden, indem die Installationsvorrichtung auch als Transportvorrichtung dienen kann, um während des Transports des Antennenturms bewegliche Teile des Antennenturms zu fixieren und/oder den Antennenturm mechanisch vor Beschädigung zu schützen. Dabei erfolgt das Transportieren im gekoppelten Zustand des Antennenturms mit der Installationsvorrichtung.
In einer Ausgestaltung ist die Installationsvorrichtung an zumindest einer ersten Schnittstelle der mehreren Schnittstellen an den Sockel des Antennenturms gekoppelt. Die Installationsvorrichtung ist an zumindest einer zweiten Schnittstelle der mehreren Schnittstellen an einen Bereich des Antennenturms gekoppelt, welcher sich bezogen auf das Azimutlager auf der Seite des beweglichen Azimutteils befindet. Dieser Bereich kann z. B. der bewegliche Azimutteil sein. Die Positionen der ersten und zweiten Schnittstelle beidseitig des Azimutlagers gewährleisten, dass das Azimutlager während der Installation, z. B. während eines Transports und/oder einer Rotation, nur minimalen Drehmomenten bzw. Biegemomenten ausgesetzt ist. Dies ermöglicht die Aufrichtung und Installation eines vormontierten Antennenturms im Bereich größerer Reflektordurchmesser ab 6 m.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung (auch bezeichnet als System) mit einem erfindungsgemäßen Antennenturm und einer Installationsvorrichtung zur Installation des Antennenturms. Die Installationsvorrichtung und der Antennenturm sind in einem vorgesehenen Kopplungszustand mittels mehrerer Schnittstellen mechanisch miteinander gekoppelt. Die Installationsvorrichtung ist an zumindest einer ersten Schnittstelle der mehreren Schnittstellen an den Sockel gekoppelt. Die Installationsvorrichtung ist an zumindest einer zweiten Schnittstelle der mehreren Schnittstellen an einen Bereich des Antennenturms gekoppelt, der sich bezogen auf das Azimutlager auf der Seite des beweglichen Azimutteils befindet. Insbesondere umfasst die Installationsvorrichtung eine Haltestruktur mit zwei Längsträgern. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine einfache Installation des Antennenturms, da die Installationsvorrichtung eine Aufrichtung des vormontierten Antennenturms ermöglicht. Alle Merkmale, Ausführungsformen und Wirkungen des eingangs beschriebenen Antennenturms und seiner Teile sowie des Verfahrens gelten auch für die Vorrichtung und umgekehrt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung auch anhand von Figuren näher erläutert. Merkmale der Ausführungsbeispiele können einzeln oder in einer Mehrzahl mit den beanspruchten Gegenständen kombiniert werden, sofern nichts Gegenteiliges angegeben ist. Die beanspruchten Schutzbereiche sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.
Es zeigen:

1: ein Antennenturm mit demontiertem Gehäuse,
2: eine Vorrichtung während der Installation,
3: einen Schritt eines Installationsverfahrens,
4: einen folgenden Schritt eines Installationsverfahrens, und
5: eine Stützstruktur eines Antennenturms.

Die 1 und 2 zeigen perspektivische Ansichten eines erfindungsgemäßen Antennenturms 1. Der Antennenturm 1 umfasst eine Basis 2 mit einem Sockel 10, einem am Sockel angeordneten Azimutlager 13 sowie einem beweglichen Azimutteil 15, der mittels des Azimutlagers 13 gegenüber dem Sockel 10 drehbar ist. An den beweglichen Azimutteil 15 angeschlossen und folglich gemeinsam mit diesem drehbar ist ein Elevationslager 16, welches wiederum einen Elevationsteil 17 schwenkbar mit dem beweglichen Azimutteil 15 verbindet. Der Elevationsteil 17 besteht aus zwei separaten, schwenkbar gelagerten, steifen Bügeln 22. Auch das Elevationslager 16 ist zweigeteilt und umfasst zwei separate Gelenkteile mit einer gemeinsamen Drehachse. Jedes der Gelenkteile verbindet einen der Bügel 22 schwenkbar mit dem drehbaren Azimutteil 15. Die genannten Komponenten sind Teil der Basis 2 des Antennenturms 1.
Jeder der beiden Bügel 22 weist an jedem seiner freien Enden an der dem Betrachter zugewandten Seite eine Lochplatte 24 mit jeweils fünf Löchern auf. In der gezeigten parallelen Anordnung der beiden Bügel 22 sind alle vier Lochplatten 24 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Die Lochplatten bilden zum einen gemeinsam einen ersten Befestigungsbereich 4 des Antennenturms zur Befestigung einer (nicht dargestellten) Stützstruktur zum Halten eines Reflektors aus. Die zwei jeweils außen gelegenen Löcher dienen der Befestigung der Stützstruktur mittels Befestigungsmitteln wie z. B. Schrauben oder Bolzen. Der erste Befestigungsbereich 4 umfasst demnach vier separate Befestigungsflächen zur jeweiligen Befestigung eines Bereichs der Stützstruktur. Insbesondere umfasst die Stützstruktur einen komplementär ausgebildeten Bereich mit entsprechenden Lochplatten, Löchern und/oder Befestigungsmitteln zur Befestigung am ersten Befestigungsbereich 4.
Zum anderen bilden die Lochplatten 24 gemeinsam einen zweiten Befestigungsbereich 5, an dem das Gehäuse 23 befestigt werden kann. Die drei jeweils innen gelegenen Löcher dienen der Befestigung des Gehäuses 23. Der zweite Befestigungsbereich 5 umfasst demnach vier separate Befestigungsflächen zur jeweiligen Befestigung eines Bereichs, insbesondere einer Ecke, des Gehäuses 23. Insbesondere umschließt der erste Befestigungsbereich 4 den zweiten Befestigungsbereich 5 bzw. ist außerhalb von diesem angeordnet. Das Gehäuse 23 ist, wie in 2 ersichtlich, räumlich getrennt von dem ersten Befestigungsbereich 4 angeordnet. Auf diese Weise kann zu einem späteren Zeitpunkt die Stützstruktur 27 unabhängig von dem Gehäuse 23 und vom Gehäuse 23 beabstandet an der Basis 2 montiert werden. Insbesondere umfasst das Gehäuse 23 einen komplementär ausgebildeten Bereich mit entsprechenden Lochplatten, Löchern und/oder Befestigungsmitteln zur Befestigung am zweiten Befestigungsbereich 5.
In der 1 ist das Gehäuse 23, welches auch als Nabe bezeichnet wird und der Aufnahme der elektronischen und ggf. elektrischen Einrichtungen dient, links unten dargestellt. Das Gehäuse 23 ist in 2 im an den Elevationsteil 17 montierten Zustand dargestellt und bereits mit den genannten Einrichtungen bestückt. Sämtliche Einrichtungen sind zudem vollständig verkabelt, sodass nach dem Aufstellen des Antennenturms und dem mechanischen Verbinden der Komponenten wie der Stützstruktur und dem Reflektor zeitnah eine Inbetriebnahme der Antenne erfolgen kann. Das Gehäuse 23 hat Wandungen aus Stahlblech mit mehreren Gehäuseöffnungen 25. Eine obere Gehäuseöffnung 25 dient der Anordnung eines Koaxialkabels oder Hohlleiters zur Signalübertragung von und zu der Antenne und ist als nach oben abstehender Stutzen ausgeformt. Seitliche Gehäuseöffnungen 25 dienen der Verbindung oder Befestigung von Komponenten, der Durchführung von Kabeln und/oder können verschlossen werden. Eine untere Gehäuseöffnung 25 dient der Verkabelung der elektronischen Einrichtungen zur Signalübertragung und Stromversorgung.
In den 2 und 3 ist das Gehäuse 23 im montierten Zustand dargestellt. Es ist ersichtlich, dass Bereiche der Bügel 22 das Gehäuse 23 außen überragen. Dort befinden sich die Teile des ersten Befestigungsbereichs 4, an denen unabhängig von dem Gehäuse 23 die Stützstruktur befestigt werden kann. Wie in 4 gezeigt, wird die Stützstruktur 27 zu diesem Zweck über das Gehäuse 23 gestülpt, welches bereits an den beschriebenen Teilen des zweiten Befestigungsbereichs 5 befestigt ist. So umschließt die Stützstruktur 27, die den innenliegenden Stützrahmen 28 und die daran befestigte Fachwerkstruktur 29 umfasst, das Gehäuse 23. Anschließend wird das Gehäuse 23 an den beschriebenen Teilen des ersten Befestigungsbereichs 4 befestigt. Dabei verbleibt zwischen den Außenwänden des Gehäuses 23 und dem Stützrahmen 28 ein Freiraum von mehreren Zentimetern bis Dezimetern. So wird eine Wärmeausdehnung des Gehäuses 23 und der Stützstruktur 27 in alle Richtungen unabhängig voneinander ermöglicht und eine Wärmeübertragung zwischen diesen Komponenten verhindert. Dies erleichtert auch die beschriebene Montage der Stützstruktur 27.
Das Gehäuse 23 ist mittels der drei jeweils innen gelegenen Löchern gleitend an der Lochplatte 24 befestigt. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass die entsprechenden Löcher der Lochplatte 24 und/oder diesen zugeordnete Löcher am Gehäuse 23 größer ausgeformt sind als die zugehörigen, durch die jeweiligen Löcher verlaufenden Schrauben oder Bolzen, sodass eine Relativbewegung zwischen der Lochplatte 24 und dem Gehäuse 23 in der Ebene der Lochplatte 24 erfolgen kann.
Insbesondere sind die Wandungen des Gehäuses 23 mit thermischen Isolationselementen bestückt, und zwar bevorzugt im Wesentlichen durchgängig, sodass die Temperatur im Gehäuse von äußeren Einwirkungen nur minimal beeinflusst wird. Insbesondere ist im Gehäuse 23 eine Temperierungseinrichtung zum aktiven Heizen und/oder Kühlen angeordnet, um die Temperatur im Gehäuse konstant zu halten.
Die 1 und 2 zeigen ferner eine erfindungsgemäße Vorrichtung 9, die neben dem Antennenturm 1 eine Installationsvorrichtung 3 umfasst. Die Vorrichtung 9 wird in 2 von einem (nicht dargestellten) Kran mittels dreier Seile 50 und einer Traverse 52 gehalten. Die Traverse 52 ist im Wesentlichen T-förmig ausgestaltet und hält einen Abstand zwischen jedem der drei Seile 50. Jedes Seil 50 ist an einer Halteeinrichtung 41 der Installationsvorrichtung 3 befestigt. Der Antennenturm 1 und die Installationsvorrichtung 3 sind mittels mehrerer Schnittstellen 6, 7 mechanisch miteinander gekoppelt.
Die Installationsvorrichtung 3 umfasst eine Haltestruktur 30 mit zwei insbesondere parallel zueinander ausgerichteten Längsträgern 31, mehrere an die Haltestruktur 30 angeschraubte Anbauteile 21, 35, 38 und 40 sowie zwei Kopplungselemente 26, die unmittelbar an den Antennenturm 1 angeschraubt sind. Die zwei Kopplungselemente 26 sind nicht mit der Haltestruktur 30 oder den genannten Anbauteilen verbunden. Die beiden Längsträger 31 sind durch einen ersten Querträger 32 fest miteinander verbunden. Die Installationsvorrichtung 3 ist mittels mehrerer erster Schnittstellen 6 an den Sockel 10 gekoppelt.
Mehrere erste Schnittstellen 6 befinden sich am links angeordneten Fußteil 40, das Fußteil senkrecht zu den beiden Längsträgern 31 an diesen befestigt ist. Das Fußteil 40 kann einen vertikal angeordneten ersten senkrechten Träger 34 umfassen. Am oberen Ende des ersten senkrechten Trägers 34 kann mindestens eine erste Halteeinrichtung 41 in Form einer Öse zur Befestigung eines an einem Kran angeordneten Seils 50 angeordnet sein. Auf diese Weise ist der Sockel 10 an einer außen gelegenen Position gehalten, sodass eine definierte Position im angehobenen Zustand weiter verbessert erreicht wird. Insbesondere ist das Fußteil 40 lösbar an den Längsträgern 31 befestigt, insbesondere durch Schrauben. Insbesondere ist im dargestellten angehobenen Zustand das Fußteil 40 stirnseitig am Sockel 10 angeordnet. Typischerweise ist ein Seil 50 am Fußteil 40, bevorzugt an der Öse des ersten senkrechten Trägers 34, befestigt.
Vier weitere erste Schnittstellen 6 finden sich in einem mittleren Bereich 11 des Sockels 10, wobei sowohl auf der dem Betrachter zugewandten als auch auf der abgewandten Seite des Sockels 10 jeweils ein zweiter senkrechter Träger 35 vorhanden ist. Jeder der zweiten senkrechten Träger 35 bildet gemeinsam mit einem Flansch des Sockels eine erste Schnittstelle 6 aus. Darüber hinaus sind auf jeder Seite zwei Verstrebungen 38 vorhanden, die ebenfalls mit dem Flansch verbunden sind. Insbesondere ist jeder zweite senkrechte Träger 35 und/oder jede Verstrebung 38 lösbar an einem Längsträger befestigt, insbesondere durch Schrauben. Der Flansch verbindet grundsätzlich einen unteren Sockelteil mit zylindrischer Grundform mit einem oberen Sockelteil mit kegelstumpfförmiger Grundform. Somit wird der sowieso vorhandene Flansch zusätzlich zur Bildung einer ersten Schnittstelle 6 genutzt. Eine zusätzliche Anschlussstelle für die Installationsvorrichtung 3 braucht daher nicht vorgesehen werden. In jeder ersten Schnittstelle 6 sind ein oder mehrere Löcher des Antennenturms 1 mit einem oder mehreren Löchern der Installationsvorrichtung 3 mittels jeweiliger Befestigungsmittel wie Schrauben oder Bolzen befestigt.
Mehrere zweite Schnittstellen 7 koppeln die Installationsvorrichtung 3 an den Bereich des Antennenturms 1, der sich bezogen auf das Azimutlager 13 auf der Seite des beweglichen Azimutteils 15 befindet. Zwei voneinander sowie von der Haltestruktur 30 räumlich getrennte zweite Schnittstellen 7 befinden sich am beweglichen Azimutteil 15. Diese beiden zweiten Schnittstellen 7 befinden sich ungefähr auf der Höhe der Mittellängsachse des Antennenturms 1. An den Antennenturm 1 sind dort Kopplungselemente 26 gekoppelt. Jedes Kopplungselement 26 umfasst ein Drehgelenk und eine mit dem Drehgelenk gegenüber der dem Antennenturm 1 drehbare Halteeinrichtung zur Befestigung des Seils. Die Drehachsen der Drehgelenke der beiden Kopplungselemente sind koaxial ausgerichtet. So kann die Vorrichtung auf einfache Weise um eine gemeinsame Achse geschwenkt werden.
Zwei weitere zweite Schnittstellen 7 befinden sich an jeweils einem Winkelelement 21, welches rechts in Verlängerung jedes der beiden Längsträger 31 an dem jeweiligen Längsträger 31 angeschraubt ist. Diese beiden Schnittstellen befinden sich also an der Haltestruktur 30. Auf diese Weise kann der Antennenturm 1 einerseits fest vom Kran gehalten werden und andererseits können die beweglichen Teile des Antennenturms 1 in einer fixierten Position gehalten werden.
Bei einem Verfahren zur Installation des Antennenturms kann die Vorrichtung 1 in einer horizontalen Ausrichtung durch einem Kran gehalten werden. Dies erfolgt insbesondere in einer niedrigen Höhe über einem Boden. Zuvor kann das Auspacken der gezeigten Vorrichtung 1 aus einem Container erfolgt sein. Im Bereich des linken Seils 50 (vergl. 3) kann ein Flaschenzug angeordnet sein. Ein weiteres Seil kann vom Flaschenzug nach unten verlaufen, wo es genutzt werden kann, um manuell die Länge des linken Seils 50 zwischen der Traverse 52 und der Halteeinrichtung 41 der Vorrichtung 9 zu verändern.
Es kann eine Verlängerung des linken Seils 50 mittels des Flaschenzugs erfolgen. Es kann das Anheben der gesamten Vorrichtung 9 mittels des Krans erfolgen. Diese Schritte können gleichzeitig und/oder zeitlich nacheinander, beispielsweise abwechselnd, erfolgen. Stück für Stück erfolgt die Neigung bzw. Rotation der Vorrichtung 9 um ihren Schwerpunkt von der horizontalen Ausrichtung aus 2 in die vertikale Ausrichtung aus 3. Insbesondere sind dabei sind weiterhin alle beweglichen Teile des Antennenturms 1 durch die Installationsvorrichtung 3 fixiert und der Antennenturm 1 wird durch die Installationsvorrichtung 3 gehalten.
Nach dem Erreichen der vertikalen Ausrichtung kann das linke Seil 50 mit dem Flaschenzug von der Halteeinrichtung 41 am Fußteil 40 entfernt werden. Nun hängt die Vorrichtung 9 ausschließlich an den beiden Kopplungselementen 26 der Installationsvorrichtung 3. Das Azimutlager 13 wird nicht mehr auf Biegung, sondern nur noch auf Zug beansprucht. Diese Beanspruchung ist allerdings aufgrund der Verbindung des Elevationsteils 17 mit dem Sockel 10 über die Winkelelemente 21, die Längsträger 31 und die ersten Schnittstellen 6 im Bereich der zweiten senkrechten Träger 35 und der Verstrebungen 38 eher gering. Die Vorrichtung 9 kann nun zur Entfernung des Fußteils 90 vorübergehend auf dem Boden abgestellt werden. Nun kann das Fußteil 40 von den beiden Längsträgern 31 gelöst werden. Die die Vorrichtung 9 kann anschließend ohne das Fußteil 40 erneut angehoben und bewegt werden, um es direkt über dem in 3 gezeigten Fundament 53, welches die Betriebsposition des Antennenturms 1 definiert, zu positionieren. Es kann nun ein senkrechtes Absenken der Vorrichtung 9 mittels des Krans erfolgen, sodass im Fundament 53 senkrecht nach oben ragenden Bolzen in die entsprechenden Löcher des Flanschs am unteren Ende des Sockels 10 eingeführt werden. Der Sockel 10 kann nun verschraubt werden. Der verschraubte Zustand ist in 3 dargestellt.
Die Winkelelemente 21 können nun vom oberen Ende der vertikal ausgerichteten Längsträger 31 entfernt werden. In den Positionen der Winkelelemente 21 können keilförmige Auflageteile 19 angeordnet und befestigt werden, wie es in 3 gezeigt ist. Diese können in vertikaler Richtung kürzer als die Winkelelemente 21 sein, sodass der Elevationsteil 17 von der in 2 gezeigten schrägen Position in die horizontale Position verbracht werden kann, die in 3 gezeigt ist. Auf diese Weise ist auch der erste Befestigungsbereich 4 des Elevationsteils 17, auf den die Stützstruktur 27 aufgesetzt und anschließend befestigt werden kann, und/oder der zweite Befestigungsbereich 5, der das Gehäuse 23 trägt, horizontal ausgerichtet. Die Stützstruktur 27 trägt während des Betriebs der Antenne den Reflektor mit seinen einzelnen Reflektorelementen. Der Reflektor hat einen Durchmesser zwischen 7 m und 13,5 m und umfasst Reflektorelemente aus Stahl. Die Stützstruktur 27 kann nun auf einfache Weise als separat oder als Ganzes mittels eines Krans in einer vertikal nach unten gerichteten Bewegung auf den horizontalen ersten Befestigungsbereich 4 abgesenkt und dort befestigt werden, wie es in 4 dargestellt ist. Bei einer separaten Befestigung kann zunächst der Stützrahmen 28 abgesenkt und am ersten Befestigungsbereich 4 befestigt werden und anschließend kann die Fachwerkstruktur 29 als Ganzes oder in einzelnen Teile am Stützrahmen 28 befestigt werden. Insbesondere wird die Stützstruktur 27 bzw. der Stützrahmen 28 über die Nabe gestülpt, sodass die Nabe an allen vier Seiten von der Stützstruktur 27 bzw. von dem Stützrahmen umgeben ist.
Zusätzlich kann der Antennenturm 1 eine Elevationsspindel 18 umfassen. Es kann ein Antrieb, beispielsweise mit mindestens zwei Getrieben und/oder einer Rollendrehverbindung, vorgesehen sein. In 3 hängt diese an mehreren Seilen, um am beweglichen Azimutteil 15 montiert zu werden. Gemäß dem Pfeil in 4 kann ein Teil der Elevationsspindel an die Stützstruktur 27 angebunden werden. Die Elevationsspindel 18 dient dem Schwenken des Elevationsteils 17 mitsamt dem Reflektor um das Elevationslager 16. Anschließend können die Auflageteile 19 gelöst werden, der Elevationsteil 17 kann leicht nach links geneigt werden und die Auflageteile 19 können genau wie sämtliche anderen Komponenten der Installationsvorrichtung 3 vom Antennenturm 1 entfernt werden. Insbesondere können die zweiten senkrechten Träger 35, die Verstrebungen 38 und die Haltestruktur 30 mit den Längsträgern 31 und dem Querträger 32 vom Antennenturm entfernt werden. Der Reflektor kann installiert werden. Auf diese Weise kann der vormontierte Antennenturm innerhalb eines Tages aus dem Container in die Betriebsposition gebracht und für den Betrieb vorbereitet werden.
5 zeigt einen Teil der Stützstruktur 27, nämlich den innenliegenden Stützrahmen 28, der an den Bügeln 22 des Elevationsteils befestigt ist. Dieser umschließt einen quaderförmigen Hohlraum, der im Wesentlichen der äußeren Kontur des Gehäuses 23 entspricht, aber in seinen äußeren Abmessungen etwas kleiner ist als die äußere Kontur des Gehäuses 23. Wie in 4 dargestellt wird der Stützrahmen 28 am ersten Befestigungsbereich 4 des Antennenturms 1 befestigt und trägt die Fachwerkstruktur 29. Zwei dieser Befestigungen sind in 5 am unteren Rand rechts und links als jeweils zwei Schrauben dargestellt. Auch ist der zweite Befestigungsbereich 5 sichtbar.
Der Stützrahmen umfasst vier in der horizontal ausgerichteten Position des Reflektors vertikal ausgerichtete vertikale Träger 45, die die vier äußeren Kanten definieren. Der Stützrahmen umfasst darüber hinaus vier obere horizontale Träger 46 und vier untere horizontale Träger 47, die jeweils an die oberen und unteren Enden der vertikalen Träger angeschlossen sind und diese miteinander verbinden. Diagonale Verstrebungen 48 verbinden die oberen genannten Träger und erhöhen die Steifigkeit des Stützrahmens 28. Unten ist der Stützrahmen 28 offen, sodass dort das Gehäuse angeordnet werden kann. Vier Befestigungsflächen unterhalb der vertikalen Träger 45 definieren eine Befestigungsebene, die der Befestigung mit dem ersten Befestigungsbereich 4 dient. Oben umfasst der Stützrahmen 28 eine Deckenstruktur 49. Die Deckenstruktur 49 weist mittig eine Rahmenöffnung auf, durch welche sich der Stutzen der Gehäuseöffnung des Gehäuses, der in 1 dargestellt und oben beschrieben ist, hindurch erstrecken kann. Der Stutzen ist dabei insbesondere räumlich von der Deckenstruktur 49 getrennt. Wie der 4 zu entnehmen ist, ist die Fachwerkstruktur 29 an unterschiedlichen Positionen des Stützrahmens 28 mechanisch verbunden.
Bezugszeichenliste

1: Antennenturm
2: Basis
3: Installationsvorrichtung
4: Erster Befestigungsbereich
5: Zweiter Befestigungsbereich
6: Erste Schnittstelle
7: Zweite Schnittstelle
9: Vorrichtung
10: Sockel
13: Azimutlager
15: Beweglicher Azimutteil
16: Elevationslager
17: Elevationsteil
18: Elevationsspindel
19: Auflageteil
21: Winkelelement
22: Bügel
23: Gehäuse
24: Lochplatte
25: Gehäuseöffnung
26: Kopplungselement
27: Stützstruktur
28: Stützrahmen
29: Fachwerkstruktur
30: Haltestruktur
31: Längsträger
32: Querträger
34: Erster senkrechter Träger
35: Zweiter senkrechter Träger
38: Verstrebung
40: Fußteil
41: Halteeinrichtung
45: Vertikaler Träger
46: Oberer horizontaler Träger
47: Unterer horizontaler Träger
48: Verstrebung
49: Deckenstruktur
50: Zugkraftübertragungseinrichtung, Seil
52: Traverse
53: Fundament

Claims

Antennenturm (1) für eine Antenne zur Satellitenkommunikation im Gigahertz-Bereich, die einen Reflektor mit einem Durchmesser größer oder gleich 6 m aufweist, wobei der Antennenturm (1) eine Basis (2) mit einem ersten Befestigungsbereich (4) zur Befestigung einer Stützstruktur (27) des Reflektors aufweist, wobei der Antennenturm (1) ferner ein Gehäuse (23) zur Aufnahme elektronischer Einrichtungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (23) räumlich getrennt von dem ersten Befestigungsbereich (4) angeordnet ist, damit eine Stützstruktur (27) zu einem späteren Zeitpunkt unabhängig von dem Gehäuse (23) und vom Gehäuse (23) beabstandet an der Basis (2) montiert werden kann.
Antennenturm (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenturm (1) die Stützstruktur (27) umfasst, die am ersten Befestigungsbereich (4) befestigt ist oder befestigt werden kann, wobei die Stützstruktur (27) im am Gehäuse (23) befestigten Zustand keinen direkten Kontakt zum Gehäuse (23) aufweist.
Antennenturm (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Höhe des Gehäuses (23) größer als 10% der Höhe der Basis (2) und/oder kleiner als 80% der Höhe der Basis (2) ist, und/oder dass - eine Breite des Gehäuses (23) größer als 60% der Breite der Basis (2) und/oder kleiner als 120% der Breite der Basis (2) ist, und/oder dass - eine Tiefe des Gehäuses (23) größer als 60% der Tiefe der Basis (2) und/oder kleiner als 120% der Tiefe der Basis (2) ist.
Antennenturm (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (27) einen Stützrahmen (28) und eine Fachwerkstruktur (29) zum Tragen des Reflektors umfasst, wobei der Stützrahmen (28) zum Befestigen am ersten Befestigungsbereich (4) eingerichtet ist und die Fachwerkstruktur (29) am Stützrahmen (28) befestigt ist oder befestigt werden kann.
Antennenturm (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenturm (1) einen zweiten Befestigungsbereich (5) aufweist, an dem das Gehäuse (23) befestigt ist oder befestigt werden kann.
Antennenturm (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (23) gleitend befestigt ist.
Antennenturm (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (23) thermisch gegenüber der Umgebung isoliert ist.
Antennenturm (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenturm (1) eine Temperierungseinrichtung zur Beeinflussung der Temperatur im Inneren des Gehäuses (23) umfasst.
Antennenturm (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (2) einen Elevationsteil (17) sowie ein Elevationslager (16) zum Schwenken des Elevationsteils (17) aufweist, wobei der Elevationsteil (17) den ersten Befestigungsbereich (4) zur Befestigung der Stützstruktur (27) des Reflektors aufweist.
Antennenturm (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (2) einen Sockel (10), einen beweglichen Azimutteil (15) und ein Azimutlager (13) zum drehbaren Verbinden des beweglichen Azimutteils (15) mit dem Sockel (10) umfasst, wobei das Elevationslager (16) zum Schwenken des Elevationsteils (17) gegenüber dem beweglichen Azimutteil (15) eingerichtet ist.
Antenne zur Satellitenkommunikation im Gigahertz-Bereich, umfassend den Antennenturm (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, eine am ersten Befestigungsbereich (4) der Basis (2) befestigte Stützstruktur (27) sowie einen von der Stützstruktur (27) gehaltenen Reflektor, wobei die Stützstruktur (27) im am Gehäuse (23) befestigten Zustand keinen direkten Kontakt zum Gehäuse (23) aufweist.
Antenne nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor zumindest ein Reflektorelement aus Metall, insbesondere aus Stahl, oder aus einem Kompositwerkstoff enthält.
Verfahren zur Installation eines Antennenturms (1) für eine Antenne zur Satellitenkommunikation im Gigahertz-Bereich, die einen Reflektor mit einem Durchmesser größer oder gleich 6 m aufweist, umfassend - Bereitstellen eines Antennenturms (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, - Bewegen des Antennenturms (1), wobei während des Bewegens elektronische Einrichtungen zum Betrieb der Antenne im Gehäuse (23) angeordnet sind.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenturm (1) in einem mittels einer oder mehrerer Zugkraftübertragungseinrichtungen (50) angehobenen Zustand von einer im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung in eine im Wesentlichen vertikale Ausrichtung geneigt wird, wobei der Antennenturm (1) während des Neigens mittels mehrerer Schnittstellen (6, 7) mechanisch an eine Installationsvorrichtung (3) gekoppelt ist, wobei die eine oder mehrere Zugkraftübertragungseinrichtungen (50) an der Installationsvorrichtung (3) befestigt sind.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Antennenturm (1) ein Antennenturm (1) gemäß Anspruch 10 ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Installationsvorrichtung (3) an zumindest einer ersten Schnittstelle (6) der mehreren Schnittstellen (6, 7) an den Sockel (10) des Antennenturms (1) gekoppelt ist und die Installationsvorrichtung (3) an zumindest einer zweiten Schnittstelle (7) der mehreren Schnittstellen (6, 7) an einen Bereich des Antennenturms (1) gekoppelt ist, welcher sich bezogen auf das Azimutlager (13) auf der Seite des beweglichen Azimutteils (15) befindet.
Vorrichtung (9) mit einem Antennenturm (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und einer Installationsvorrichtung (3) zur Installation des Antennenturms (1), wobei die Installationsvorrichtung (3) und der Antennenturm (1) in einem vorgesehenen Kopplungszustand mittels mehrerer Schnittstellen (6, 7) mechanisch miteinander gekoppelt sind, wobei die Installationsvorrichtung (3) an zumindest einer ersten Schnittstelle (6) der mehreren Schnittstellen (6, 7) an den Sockel (10) gekoppelt ist und die Installationsvorrichtung (3) an zumindest einer zweiten Schnittstelle (7) der mehreren Schnittstellen (6, 7) an einen Bereich des Antennenturms (1) gekoppelt ist, welcher sich bezogen auf das Azimutlager (13) auf der Seite des beweglichen Azimutteils (15) befindet.