-
Die Erfindung betrifft eine Radiokommunikationsantenne für eine Basisstation eines Mobiltelefonnetzes, und insbesondere eine Antenne mit Sendekeulen-Verlagerung durch einen variablen Phasenschieber.
-
Mit dem Begriff „Neigung“ wird der Winkel bezeichnet, den in der vertikalen Ebene die Richtung des Großteils der Antennenstrahlung relativ zur Horizontalen bildet. Dieser Winkel entspricht einer Verlagerung der Sendekeule, der normalerweise nach unten hin erzeugt wird.
-
Diese „Neigung“ wird als „mechanisch“ bezeichnet, wenn die Antenne mit einer Neigung relativ zur Vertikalen angeordnet ist. Die „Neigung“ wird als „elektrisch“ bezeichnet, wenn die innere Struktur der Antenne elektrische Phasenverschiebungen zwischen den Signalen vorsieht, welche die verschiedenen elementaren inneren Quellen der Antenne zuführen, die derart kombiniert sind, dass die gewünschte Strahlung in der vertikalen Ebene erzeugt wird.
-
Die elektrische „Neigung“ war bis in die jüngere Zeit ein fester Parameter der Antenne. Inzwischen existiert eine neue Generation von Antennen, die die Möglichkeit bieten, die elektrischen „Neigung“ einer Antenne derart zu modifizieren, dass den Betreibern von Mobiltelefonnetzen ein zusätzlicher Parameter für die Steuerung und die Optimierung der Mobiltelefone geboten wird.
-
Die Variation des „Neigungs“-Winkels erfolgt, indem im Inneren der Antenne ein oder mehrere variable Phaseschieber angeordnet sind. Gemäß dem derzeitigen Stand der Technik ist vorgesehen, dass die Variation der Phasenverschiebung durch mechanische Verlagerung von Teilen erzeugt wird, die eine elektrische Funktion haben. Die üblichen Anordnungen dieser variablen Phasenverschieber ermöglichen es, diese insgesamt mittels eines gemeinsamen Stellgliedes zu treiben.
-
Unter den Antennen mit elektrisch variabler „Neigung“ findet man zwei Versionen:
- - die Antennen, bei denen die Variation der „Neigung“ manuell erfolgt, und zwar durch eine Steuereinheit, die an der Antenne selbst angeordnet ist (als VET bezeichnete Antennen). Generell ist das Steuerorgan am unteren Bereich der Antenne platziert und besteht entweder aus einem Schieberegler oder aus einem Drehregler.
- - die Antennen, bei denen die Variation der „Neigung“ aus der Distanz heraus betätigt werden kann, und zwar durch eine Fernsteuerung und eine Kommunikationsverbindung zwischen der Bedienungseinheit und der Antenne selbst (als RET bezeichnete Antennen). Auf der Ebene der Antenne treibt ein Elektromotor das Steuerorgan an, und ein Sensor leitet die Befehlseinheit auf die Position (beispielsweise) des Steuerorgans, um die auf die Antenne ausgeübte „Neigung“ zu handhaben.
-
Generell sehen die Konstrukteure vor, dass ihre für manuelle Steuerung ausgelegten Antennen (VET) in eine fernsteuerbare Version (RET) konvertiert werden können, indem ein optionales äußeres Gehäuse hinzugefügt wird, das u.a. den Motor und den Sensor aufweist, der sich auf den manuellen Befehl hin einschaltet.
-
US 2002/0 126 059 A1 offenbart eine Antennenbaugruppe zum Aussenden eines Signals, die mindestens zwei in zwei Gruppen unterteilte Antennen umfasst, und offenbart „[a] einen ersten Phaseneinsteller, der mit der ersten Antennengruppe gekoppelt ist und einen Phasenwinkel der ersten Gruppe einstellen kann. Ein zweiter Phaseneinsteller ist mit der zweiten Antennengruppe gekoppelt. Der zweite Phaseneinsteller ist so ausgelegt, dass er einen Phasenwinkel der zweiten Gruppe einstellt. Mit dem zweiten Phaseneinsteller ist auch der erste Phaseneinsteller gekoppelt, so dass eine Einstellung des ersten Phaseneinstellers eine Einstellung des zweiten Phaseneinstellers bewirkt.“
-
US 6,445,353 B1 offenbart ein ferngesteuertes Aktuatorsystem mit einem Motor mit einer Antriebs- oder Schraubenwelle. Der Motor treibt ein Gleitelement an, das durch die Schraubenwelle angetrieben wird. Der Steuerkreis kann Steuerdioden enthalten, um den Verdrahtungsaufwand zu minimieren, wenn es eine Abtastung oder mehr als einen Aktuator gibt. Eine Fernsteuerung kann die Motorbewegung einzelner Aktuatoren ohne eine lokale Steuerung steuern.
-
WO 02/061 877 A2 offenbart eine verbesserte Antennensteuerungsvorrichtung sowie eine zugehörige Antenne und ein verbessertes Verfahren. Die Steuervorrichtung hat eine Steuerelektronik, und die Steuervorrichtung hat weiterhin einen Elektromotor. Ein Antennensteuergerät kann nachträglich außerhalb der Schutzabdeckung für die Mobilfunkantennen oder auch als vorzugsweise komplette Einheit unter dieser Schutzabdeckung angebracht werden.
-
EP 1 239 534 B1 offenbart ein Antennensteuerungssystem, das die ferngesteuerte Variation der Antennenstrahlneigung ermöglicht. Ein Antriebsmittel stellt kontinuierlich die Phasenschieber eines Speiseverteilernetzes zu den strahlenden Elementen ein, um die Neigung des Antennenstrahls kontinuierlich zu variieren; und eine Steuerung ermöglicht es, die Strahlneigung einer Anzahl von Antennen an einem Standort ferngesteuert zu variieren.
-
US 5, 512,914 A offenbart eine omnidirektionale, kollineare, vertikale Basisstationsantenne mit einer einstellbaren oder variablen Strahlneigung. Abschlüsse an den Antriebs- oder Speisepunkten werden durch eine einstellbare, kapazitive Kopplungsstruktur an den Speisepunkten zwischen den leitenden Elementen einer Speisestruktur und einer Strahlerbaugruppe bereitgestellt, um die physikalische Position der Speisepunkte und damit die Phase der Speisepunkte relativ zu den oberen und unteren Teilen der Antenne einzustellen, um den Ablenkwinkel der erzeugten Strahlung zu verändern. Eine Signaleinspeisung mit ersten und zweiten leitenden Einspeiseelementen ist mit einer Signaleinspeiseleitung verbindbar, um ein Signal zwischen der Einspeiseleitung und der Strahlerbaugruppe einzukoppeln.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antenne mit variabler elektrischer „Neigung“ zu realisieren, indem ein vollständig in die Antenne integriertes Modul herausnehmbar gemacht wird, um die Transformation einer VET-Antenne in eine RET-Antenne und umgekehrt zu gewährleisten. Dieses Modul entspricht entweder einer Handsteuerung für eine VET-Antenne oder einer fernsteuerbaren motorbetriebenen Steuerung für eine RET-Antenne.
-
Die Vorteile einer derartigen Modularität gegenüber der Hinzufügung eines externen Gehäuses sind folgende:
- - keine „übermäßige Zunahme“ an der Basis einer in eine RET-Version transformierten Antenne, da sich dieses Modul in die Antenne integrieren lässt. Dadurch wird der „ausufernde“ Aspekt vermieden, der durch ein externes Gehäuse an der Basis verursacht wird, und es wird die Anfälligkeit der mit diesem Gehäuse versehenen Antennenvorrichtung beseitigt, da die Installation vor Ort erfolgt.
- - Der Sensor, der für die Fernsteuerung erforderlich ist, kann direkt mit dem inneren Stellglied der variablen Phasenverschieber in der Antenne verbunden werden, so dass das Modul in die Antenne hinein platziert wird, statt an dem bereits an der Antenne vorhandenen Handsteuerorgan befestigt zu werden. Dadurch wird die Notwendigkeit beseitigt, die Antenne und das Außengehäuse gleichzeitig auf den gleichen „Neigungs“-Wert vorzupositionieren, bevor sie zusammengefügt werden. Der Vorgang ist einfacher und unterliegt keiner Fehlerquelle. Er kann sogar in situ durchgeführt werden, d.h. ohne die Antenne von ihrer Installationseinheit zu demontieren.
- - Das in die Antenne eingesetzte Modul der RET-Version kann seinerseits jederzeit die Möglichkeit einer Handsteuerung verfügbar machen, wohingegen ein Außengehäuse, das auf die existierende Handsteuerung aufgesetzt wird, dadurch den Zugriff auf diese Steuerung verdeckt.
-
Die Erfindung betrifft somit eine generell eine Antenne mit variabler elektrischer „Neigung“, bei der die Transformation zwischen einer für Handsteuerung vorgesehenen Version und einer für Fernsteuerung vorgesehenen Version (oder umgekehrt) durchgeführt wird, indem ein inneres Modul der Antenne herausgenommen wird und durch ein anderes ersetzt wird, das die gewünschte neue Funktionalität gewährleistet.
-
Genauer ausgedrückt betrifft die Erfindung eine Antenne für Radiokommunikation, insbesondere für eine Basisstation eines Mobiltelefonnetzes, vom Typ mit Sendekeulen-Verlagerung durch einen variablen Phasenschieber, wobei die Antenne ein Stellglied aufweist, dessen Verschiebung die Phasenverschiebungs-Steuerung gewährleistet. Die Antenne gemäß der Erfindung weist ein Modul auf, das in die Antenne einführbar und aus dieser herausnehmbar ist und dass, wenn das Modul in der Antenne montiert ist, eine mechanische oder elektromagnetische Vorrichtung enthält, die mit dem Stellglied zusammenarbeitet, um die Verschiebung des Stellgliedes zu steuern.
-
Gemäß einer ersten Ausführungsform weist die mechanische oder elektromagnetische Vorrichtung eine mobile Betätigungs-Baugruppe auf, die entweder vom Motor-Typ, insbesondere zur Fernsteuerung, oder vom Typ zur manuellen Steuerung ist, und das Stellglied weist eine Einrichtung auf, die abnehmbar mit der Betätigungs-Baugruppe verbindbar ist.
-
Ferner weist bei dieser Ausführungsform die abnehmbar mit der mobilen Betätigungs-Baugruppe verbindbare Einrichtung ein Winkelteil auf, das einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, wobei der erste Teil dauerhaft fest mit der Betätigungs-Baugruppe verbunden ist und der zweite Teil abnehmbar mit dem Stellglied verbunden ist.
-
Gemäß einer zweiten Ausführungsform weist das Stellglied auf:
- - eine Antriebsachse, die einen Gewindestift und eine Welle mit Nuten aufweist, wobei die Antriebsachse am Ende des Gewindestifts mit einer Rille endet,
- - eine Baugruppe, die an einem festen Teil der Antenne verbunden ist und eine Gewindeöffnung aufweist, die ein Lager bildet, und
- - ein bewegliches Widerlager, das fest mit dem Stellglied verbunden ist, wobei das bewegliche Widerlager eine Aussparung aufweist, die zum Zusammengriff mit der Rille der Antriebsachse vorgesehen ist,
derart, dass eine Drehung des Gewindestifts und somit der Antriebsachse in dem Lager die Verschiebung des Stellgliedes bewirkt.
-
Ferner ist gemäß dieser zweiten Ausführungsform folgendes vorgesehen:
- - Das Stellglied weist ein zylindrisches Teil auf, das ein erstes Getriebe-Zahnrad und eine querverlaufende Bohrung aufweist, wobei die Wand der Bohrung mit Federn versehen ist, und wobei das zylindrische Teil koaxial an der Welle der Antriebsachse montiert ist, und
- - die elektromechanische Vorrichtung des Moduls weist ein zweites Getriebe-Zahnrad auf, das mittels eines Motors betätigbar ist und das, wenn das Modul in der Antenne montiert ist, mit dem ersten Getriebe-Zahnrad derart zusammengreift, dass die Drehung der Antriebsachse durch eine Drehung des ersten Zahnrads bewirkt wird,
wobei die Federn des zylindrischen Teils mit den Nuten der Antriebsachse derart zusammengreifen, dass eine koaxiale translatorische Bewegung zwischen dem zylindrischen Teil und der Antriebsachse ermöglicht wird.
-
Bei dieser Ausführungsform ist das Stellglied in Form einer Platte oder mehrerer miteinander verbundener Platten vorgesehen, die im Inneren eines festen Teils der Antenne verschiebbar sind.
-
Die 1, 2 und 3 betreffen eine erste Ausführungsform der Antenne gemäß der Erfindung. Im Einzelnen zeigen sie folgendes:
- - 1: eine perspektivische Ansicht einer Antenne gemäß der Erfindung in ihrer zur Steuerung von Hand vorgesehenen Version;
- - 2: eine perspektivische Ansicht einer Antenne gemäß der Erfindung in ihrer zur Fernsteuerung vorgesehenen Version;
- - 3: eine perspektivische Ansicht eines aus der Antenne gemäß der Erfindung herausnehmbaren Moduls in seiner zur Fernsteuerung vorgesehenen Version.
-
Die 4, 5, 6 und 7 betreffen eine zweite Ausführungsform der Antenne gemäß der Erfindung. Im Einzelnen zeigen sie folgendes:
- - 4: eine perspektivische Ansicht des unteren Teils einer Antenne gemäß der Erfindung in ihrer zur Steuerung von Hand vorgesehenen Version;
- - 5: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß aus der Antenne herausnehmbaren Moduls in seiner zur Fernsteuerung vorgesehenen Version.
- - 6: eine aus unterschiedlichem Blickwinkel betrachtete Ansicht des Moduls gemäß 5;
- - 7: eine perspektivische Ansicht des unteren Teils einer Antenne gemäß der Erfindung in ihrer zur Fernsteuerung vorgesehenen Version.
-
Die 8A, 8B, 8C und 8D betreffen eine integrierte Baugruppe für die Antenne gemäß der zweiten Ausführungsform. Im Einzelnen zeigen sie folgendes:
- - 8A: eine Vorderansicht der Baugruppe;
- - 8B: eine Unteransicht der Baugruppe;
- - 8C: eine Ansicht der Baugruppe von links;
- - 8D: eine Schnittansicht der Baugruppe in der in 8A definierten Ebene D-D.
-
Die 9A und 9B betreffen eine integrierte Antriebswelle für die Antenne gemäß der zweiten Ausführungsform. Im einzelnen zeigen sie folgendes:
- - 9A: eine Längsansicht der Antriebswelle;
- - 9B: eine Schnittansicht der Antriebswelle in der in 9A definierten Ebene B-B.
-
Die 10A, 10B, 10C und 10D betreffen ein mobiles Widerlager, das in die Antenne gemäß der zweiten Ausführungsform integriert ist. Im einzelnen zeigen sie folgendes:
- - 10A: eine Vorderansicht des mobilen Widerlagers;
- - 10B: eine Ansicht des mobilen Widerlagers von rechts;
- - 10C: eine Unteransicht des mobilen Widerlagers;
- - 10D: eine Schnittansicht des mobilen Widerlagers in der in 10A definierten Ebene D-D.
-
Die 11A, 11B, 11C betreffen ein zylindrisches Teil, das in die Antenne gemäß der zweiten Ausführungsform integriert ist. Im Einzelnen zeigen sie folgendes:
- - 11A: eine Vorderansicht des zylindrischen Teils;
- - 11B: eine Schnittansicht des zylindrischen Teils in der in 11A definierten Ebene B-B;
- - 11C: eine Schnittansicht des zylindrischen Teils in der in 11A definierten Ebene C-C.
-
Die 12A und 12B betreffen eine Hülse, die in die Antenne gemäß der zweiten Ausführungsform integriert ist. Im Einzelnen zeigen sie folgendes:
- - 12A: eine perspektivische Ansicht der Hülse;
- - 12B: eine Endansicht der Hülse.
-
1 zeigt ein Beispiel einer Antenne, die in Basisstationen eines Mobilfunktelefonnetzes verwendet wird. Eine derartige Antenne ist vertikal installiert (von einer pfeilerartigen Haltestruktur gehalten, direkt an einer Wand gehalten, etc.).
-
Die Antenne weist eine als Antennenkuppel oder Haube bezeichnete Umhüllung 1 auf, die an ihren Enden durch einen oberen Deckel 2 und einen unteren Deckel 3 geschlossen ist. Der untere Deckel 3 weist einen oder mehrere koaxiale Konnektoren auf, mittels derer die Funksignale Zugang zu der Antenne erhalten. Es sind auch andere Formen der Realisierung oder Anordnung möglich.
-
Eine Antenne mit variabler elektrischer „Neigung“ unterscheidet sich von einer Antenne mit fester „Neigung“ durch das Vorhandensein des Steuerorgans für die Variation der elektrischen „Neigung“. 1 zeigt eine Antenne, bei der die elektrische „Neigung“ manuell modifizierbar ist, wobei die Elemente zur Regelung und zur Ausrichtung der „Neigung“ an der Basis der Antenne angeordnet sind, was die am meisten übliche Anordnung ist.
-
In 1 erlaubt das hexagonal ausgebildete Teil 5, die elektrische „Neigung“ der Antenne durch Drehung zu modifizieren. Eine Hülse 6 bildet das Ausrichtorgan; sie wird im Inneren der Antenne direkt durch das Stellglied 13 (3) der variablen Phasenschieber bewegt, und sie tritt mehr oder weniger aus der Antenne heraus, wenn das Teil 5 um sich selbst gedreht wird. Die Hülse 6 ist mit Strichmarkierungen versehen, mittels derer bestimmt werden kann, auf welchem Wert der „Neigungs“-Winkel für die Antenne nach und nach bei der Drehung des Teils 5 in der einen oder der anderen Richtung geregelt wird. Es sind auch andere Anordnungen oder andere Formen des Regelorgans und des Ausrichtorgans möglich, ohne damit von dem weiter unten noch zu beschreibenden Prinzip der Modularität abzuweichen.
-
Zwei Schrauben 8 fixieren die Platte 7 auf dem Teil 3 fest mit der Antenne. Die Platte 7 hält im Inneren der Antenne ein Modul, das die auf das Teil 5 einwirkende Aktion in eine Bewegung des Stellgliedes 13 der variablen Phasenschieber transformieren.
-
Dieses Modul kann aus der Antenne entfernt werden, indem die Schrauben 8 herausgedreht werden und indem es von dem Stellglied 13 der variablen Phasenschieber dadurch gelöst wird, dass die Hülse 6, wie weiter unten noch beschrieben wird, losgeschraubt wird. Eine Ausnehmung in dem Teil 3 erlaubt den Durchtritt des Moduls nach außen, wobei die Ausnehmung selbstverständlich von der Platte 7 geschlossen ist, wenn sämtliche Teile platziert worden sind.
-
2 zeigt die gleiche Antenne in der RET-Version, die aus der Distanz steuerbar ist. Der Unterschied besteht in dem Vorhandensein eines Konnektors 9, der die Zufuhr der zur Drehung des Motors erforderlichen Energie ermöglicht und den Austausch der Steuersignale ermöglicht, die von einer Fernsteuereinheit ausgegeben werden. Diese Signale können auf ein beliebiges Protokoll oder eine beliebige Spezifikation reagieren, ohne von dem dargelegten Prinzip grundlegend abzuweichen. Falls eine elektronische Schaltung erforderlich ist, um die ausgetauschten Signale zu konvertieren oder zu interpretieren, wird auch diese Schaltung an dem von der Platte 7 gehaltenen herausnehmbaren Modul befestigt und/oder in dieses integriert.
-
3 zeigt eine Ausführungsform des herausnehmbaren Moduls. In dieser Figur befindet sich das Modul nicht am Platz.
-
Der Motor 15, der Positionssensor 16 und die Elemente, die diese mit dem Rest der Mechanik verbinden, sind nur in dem RET-Modul vorhanden.
-
Gemäß 3 weist das Modul eine Betätigungs-Baugruppe auf, die einen Gewindestift 10 und ein auf dem Gewindestift 10 angeordnetes verschiebbares Teil 11 aufweist. Ein Winkelteil 12 gewährleistet die Verbindung zwischen dem Teil 11 und des Stellgliedes 13.
-
Eine Drehung des Teils 5 oder des Motors 15 veranlasst eine Drehung des Gewindestifts 10, die das Teil 11 und das an dem Teil 11 befestigte Winkelteil 12 linear verschiebt. Diese Verschiebung ist hier linear, da bei dieser Ausführungsform der Antenne das Konzept der variablen Phasenschieber auf einer linearen Bewegung zur Variierung der Phasenschieber basiert.
-
Das Stellglied 13 dieser variablen Phasenschieber ist eine Stange, die an ihrem Ende einen Gewindestift 14 trägt, der einen Gewindestift-Kopf 14B und einen Gewindestift-Körper 14A aufweist, wobei die Stange selbst durch eine Öffnung des Winkelteils 12 verläuft.
-
Das Winkelteil 12 weist ein erstes Teil 12A und ein zweites Teil 12B auf, wobei das erste Teil 12A dauerhaft fest mit der Betätigungs-Baugruppe 10,11 verbunden ist und das zweite Teil 12B abnehmbar mit dem Stellglied 13 verbindbar ist.
-
Die Schraubenmutter, welche die Baugruppe 13 und 14 fest an dem Winkelteil 12 hält, ist die weiter oben bereits beschriebene Gewindehülse 6. Durch die Gewindehülse 6, die sich an dem Gewindestift-Körper 14A des Gewindestifts 14 entlangdreht, bis die Hülse 6 in Anschlag an das zweite Teil 12B des Winkelteils 12 gelangt, ist das Stellglied 13 der variablen Phasenschieber fest an die Bewegung der Elemente 11 und 12 gekoppelt.
-
Da sich die Hülse 6 vollständig derart an dem Gewindestift 14 entlangdreht, dass sie den Gewindestift-Körper 14A ganz abdeckt, sind nämlich das Stellglied 13 und das zweite Teil 12B des Winkelteils 12 zwischen dem Gewindestift-Kopf 14B des Gewindestifts 14 und der Hülse 6 eingeklemmt, wodurch die Anordnung des Stellgliedes stabilisiert wird.
-
Die Möglichkeit, das Modul herausnehmbar und mit einem anderen austauschbar zu machen, ist durch folgendes gegeben: die Zugänglichkeit von außen her (durch die Hülse 6) und die Lösbarkeit zwischen dem Betätigungsmechanismus (10,11,12) und des Stellgliedes 13.
-
Wenn die Hülse 6 vollständig losgeschraubt ist, ist der Gewindestift 14 hinreichend lang, um durch die Platte 7 hindurchzutreten.
-
Dies ermöglicht, die Hülse 6 leicht in Eingriff mit dem Gewindestift 14 zu zu bringen, um die Hülse 6 zu verschrauben und der gesamten mechanischen Baugruppe Stabilität zu verleihen.
-
Dies ermöglicht ebenfalls, dass durch Herausnehmen des VET- oder RET-Moduls der Gewindestift 14 in dem Element 12 in Eingriff bleibt, bis das Element 12 sichtbar ist. Ebenso kann, wenn ein anderes Modul platziert worden ist, der Gewindestift 14 in der zu diesem Zweck im Element 12 vorgesehenen Öffnung in Eingriff gebracht werden, bevor sich das Element 12 im Inneren der Antenne befindet, wobei es nicht sichtbar wäre, was diesen Eingreif-Vorgang delikat und eventuell unmöglich machen würde.
-
Nachdem das neue Modul vollständig eingeführt worden ist und nachdem des durch die Schraube 8 fixiert worden ist, wird die Hülse 6 auf den Gewindestift 14 geschraubt, wodurch die mechanische Baugruppe wieder stabilisiert und funktionsfähig gemacht wird.
-
Mit dem Bezugszeichen 16 ist ein Positionssensor des RET-Moduls gekennzeichnet.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die in 4 bis 7 gezeigt ist, weist die Antenne eine Schraubenmutter für die Transformation einer Drehbewegung in eine translatorische Bewegung der variablen Phasenschieber auf, wobei die Schraubenmutter fest mit dem Stellglied verbunden bleibt, wenn das Steuermodul aus der Antenne herausgenommen wird. Ebenso wie bei der ersten Ausführungsform sind der Motor sowie der Positionssensor vollständig in das Modul in dessen Fernsteuer-Version integriert.
-
Der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen besteht u.a. in dem System Gewindestift-Schraubenmutter, das bei der ersten Ausführungsform mit dem Modul verbunden ist und bei der zweiten Ausführungsform mit der Antenne verbunden ist.
-
Bei dieser Ausführungsform wird vorteilhafterweise vermieden, dass ein Gewindestift-Schraubenmutter-System gleichzeitig in dem herausnehmbaren Handsteuermodul und dem herausnehmbaren Fernsteuermodul vorgesehen wird, wobei das Handsteuermodul keinen Motor, keinen Positionssensor und keine Vorrichtungen zur Fernkommunikation benötigt.
-
Das Handsteuermodul weist somit nur eine einzige Platte 29 auf, so dass die Anzahl erforderlicher Teile maximal beschränkt ist.
-
Somit ist es zur Transformation der für manuelle Steuerung ausgelegten Antenne in die zur Fernsteuerung ausgelegte Version ausreichend, die an der innerem Deckel 28 fixierte Platte 29 abzuziehen und in das Innere der Antenne ein Modul des in 5 und 6 gezeigten Typs einzuführen.
-
4 zeigt das untere Teil einer Antenne mit variabler elektrischer „Neigung“ in ihrer zur manuellen Steuerung ausgelegten Version.
-
Das der Antenne entnehmbare Modul weist nur eine einzige Platte 29 auf.
-
Das Gewindestift-Schraubenmutter-System, das einen Gewindestift 21A und ein Lager 23A aufweist, bleibt beim Entfernen des aus der Antenne herausziehbaren Moduls mit der Antenne verbunden.
-
Das Lager 23A ist Teil einer Baugruppe 23, die in 8A bis 8D detailliert gezeigt ist, wobei diese Baugruppe 23 mit einem fixierten Teil 42 der Antenne verbunden ist. Die Baugruppe 23 weist eine erste Öffnung 23B, eine zweite, mit Gewinde versehene Öffnung 23C, welche das genannte Lager 23A bildet, und eine dritte Öffnung 23D auf, wobei die Öffnungen 23C und 23D koaxial sind.
-
Der Gewindestift 21A ist Teil einer Antriebsachse 21, die in 9A und 9B detailliert gezeigt ist. Die Antriebsachse 21 endet am Äußeren des Gewindestifts 21A mit einer Rille 21B. An dem anderen Ende des Gewindestifts 21A und in der Verlängerung desselben weist die Antriebsachse 21 einen gewindefreien Bereich auf, der eine Welle 21C bildet, welche an dem Ende der Antriebsachse 21 durch ein hexagonales Teil 21D abgeschlossen ist.
-
Die Welle 21C weist Nuten 21E und eine Umfangsnut 21F auf.
-
Das Stellglied 41 der variablen Phasenschieber weist eine Platte auf, die im Inneren eines fixierten Teils 42 der Antenne gleitet. Das Stellglied 41 kann auch durch mehrere Platten gebildet sein, die miteinander verbunden sind.
-
Ein mit dem Stellglied 41 verbundenes bewegliches Widerlager 22, das in 10A bis 10D detailliert gezeigt ist, weist eine Aussparung 22A auf.
-
Die Aussparung 22A des beweglichen Widerlagers 22 ist zur Aufnahme der Rille 21B der Antriebsachse 21 dahingehend vorgesehen, dass eine Schwenkverbindung zwischen dem beweglichen Widerlager 22 und der Antriebsachse 21 gebildet wird.
-
Wie ebenfalls anhand von 4 ersichtlich ist, ist die Antriebsachse 21 bis zum Äußeren der Antenne verlängert, wobei sie durch eine in der Platte 29 ausgebildete Öffnung 29A verläuft, und sie endet in einem hexagonalen Teil 21B, wobei das hexagonale Teil 21B für eine Bedienungsperson zugänglich ist, um eine manuelle Steuerung des „Neigungs“-Winkels vornehmen zu können.
-
Ein zylindrisches Teil 25, das in 11A bis 11C detailliert gezeigt ist, weist ein Zahnrad 25A, einen Körper 25B, einen Kopf 25C und eine Bohrung 25D auf, die vollständig durch das zylindrische Teil 25 verläuft.
-
Der Kopf 25C ist mit Vorsprüngen 25F versehen.
-
Das zylindrische Teil 25 ist mittels einer Schwenkverbindung an der Baugruppe 23 befestigt, wobei der Kopf 25C des zylindrischen Teils 25 in die Öffnung 23D der Baugruppe 23 eingeführt ist. Das zylindrische Teil 25 ist in der Translation in dem Teil 23 blockiert, und zwar durch Einschnappen mittels der Vorsprünge 25F, die an der Umfangsfläche des Kopfs 25C angeordnet sind.
-
Ferner kann sich das zylindrische Teil 25 in dem Teil 23 drehend entlang der Öffnung 23D bewegen.
-
Die Wand der Bohrung 25D weist Federn 25E entlang des Körpers 25B des zylindrischen Teils 25 auf.
-
Das zylindrische Teil 25 ist koaxial an der Welle 21C der Antriebsachse 21 montiert, wobei die Federn 25E des zylindrischen Teils 25 in die Nuten 21E der Antriebsachse 21 derart eingreifen, dass eine translatorische Bewegung koaxial zwischen dem zylindrischen Teil 25 und der Antriebsachse 21 ermöglicht wird.
-
Im Folgenden wird die Funktion des Zahnrads 25A im Zusammenhang mit der Verwendung eines zur Fernsteuerung vorgesehenen entfernbaren Moduls beschrieben.
-
Eine Hülse 24, die in 12A und 12B detailliert gezeigt ist, weist einen Finger 24A auf, dessen Funktion im Folgenden präzisiert wird.
-
Die Hülse 24 ist mittels einer Schwenkverbindung an der Welle 21C der Antriebsachse montiert und steht durch die in der Platte 29 ausgebildete Öffnung 29A in den Außenbereich des Moduls vor.
-
Eine in der Hülse 24 vorgesehene Bohrung 24B dient zur koaxialen Aufnahme eines Teils der Welle 21C der Antriebsachse 21.
-
Die Fixierung der Hülse 24 an der Welle 21C der Antriebsachse 21 wird bewirkt durch Einschnappen der Hülse 24 mittels der für diesen Effekt vorgesehenen Umfangsnut 21F.
-
Die Hülse 24, das Zahnrad 25 und die Antriebsachse 21 bleiben mit der Antenne verbunden, wenn man die Platte 29 abnimmt, und sie erlauben den Austausch der Platte 29 durch ein Fernsteuerungsmodul, wobei das Herausnehmen des Stellgliedes 41 ermöglicht wird, ohne dass es nötig wäre, irgendeinen anderen Teil der Antenne zu demontieren, wobei dieses Modul noch anhand von 5 bis 7 beschrieben wird.
-
4 zeigt die Struktur einer Antenne für variable elektrische „Neigung“ in ihrer zur manuellen Steuerung vorgesehenen Version.
-
Die Drehung des hexagonalen Teils 21D bewirkt eine identische Drehung des Gewindestifts 21A, wobei diese beiden Teile zu der Antriebsachse 21 gehören.
-
Diese Drehung erfolgt in der Gewindeöffnung 23C des Lagers 23A, in der der Gewindestift 21A der Antriebsachse 21 derart gedreht werden kann, dass er eine translatorische Verschiebung der Antriebsachse 21 bewirkt, wobei die Baugruppe 23 an einem fixierten Teil 42 der Antenne festgelegt ist.
-
Die Antriebsachse 21 wird somit entsprechend einer Linearbewegung verschoben, die mit der Drehbewegung gekoppelt ist, und sie ist mittels des mobilen Widerlagers 22, das fest an dem Stellglied 41 angeordnet ist, mit dem mobilen Stellglied 41 der variablen Phasenschieber verbunden.
-
Bei der Verschiebung des Gewindestifts 21A durch das Lager 23A steht die Hülse 24, die Strichmarkierungen zur Anzeige des entsprechenden Werts des elektrischen „Neigungs“-Winkels aufweist, am Äußeren der Platte 29 durch die in der Platte 29 ausgebildete Öffnung 29A hindurch mehr oder weniger vor, was der Bedienungsperson aufgrund der Markierungen ermöglicht, den Wert der „Neigung“ zu erkennen.
-
Zusätzlich zu den Markierungen des Werts des „Neigungs“-Winkels kann die Hülse 24 vorteilhafterweise farbige Zonen aufweisen, wobei für jede Gradierung eine unterschiedliche Farbe vorgesehen ist, so dass ohne ein Ablesen der „Neigungs“-Wert, auf den die Antenne eingestellt ist, erkennbar ist.
-
Die Striche in den farbigen Zonen erleichtern nämlich der Bedienungsperson ein schnelles Ausrichten des für die Antenne einzustellenden „Neigungs“-Winkels ohne einen Ablesevorgang aus einer Distanz heraus, die größer ist als diejenige, die zum Ablesen der Werte der an der Hülse 24 angebrachten Markierungen erforderlich ist.
-
5 zeigt das aus einer Antenne herausnehmbare Modul in seiner Fernsteuer-Version in dem Zustand, in dem es aus der Antenne herausgezogen ist.
-
Das Modul weist Teile auf, die sämtlich fest mit dem Modul verbunden sind.
-
Insbesondere ist ein durch einen Motor 31 betätigbares Getriebe-Zahnrad 32 gezeigt, wobei die Welle des Zahnrads 32 ein Endteil 36 aufweist.
-
Das Modul weist ferner einen Positionssensor 20, einen Mitnahmenocken 33, eine Spannfeder 34, zwei Mikrosensoren 35 für Streckenenden und eine Platte 30 auf.
-
Der Positionssensor 20 ist vorzugsweise ein derartiger Absolut-Positionssensor, dass das Modul keinen Kalibrierungsvorgang benötigt, wenn das Modul in die Antenne eingeführt wird.
-
Beispielsweise kann der für die Fernsteuerung erforderliche Positionssensor 20 direkt mit der Position des Stellgliedes 41 der Phasenschieber und nicht mit dem Motor 31 selbst verbunden sein, derart, dass eine absolute Anzeige erfolgt, die unabhängig von einem eventuellen Problem des Motors 31 ist.
-
Vorzugsweise ist der Positionssensor 20 ein Linearverschiebungs-Sensor, der in berührungsloser Technik ausgebildet ist, um seine Betriebslebensdauer zu verlängern.
-
Der Sensor kann z.B. vom LVTD-Typ sein (linear variable differential transformer), bei dem sich ein Metallkern in der Mitte dreier nebeneinander angeordneter Spulen verlagert. An die mittlere Spule wird eine Wechselspannung angelegt, und das Verhältnis zwischen den Spannungen, die von den beiden äußeren Spulen ausgegeben werden, entspricht der Relativposition des Kerns in Bezug auf die beiden Spulen.
-
Die Platte 30, deren Form im Wesentlichen identisch mit derjenigen der Platte 29 ist, weist eine in der Platte 30 ausgebildete Öffnung 30A auf, die mit der in der Platte 29 ausgebildeten Öffnung 29A identisch ist.
-
Zwei Konnektoren 38A und 38B, die an der Platte 30 angeordnet sind, ermöglichen das Verbinden des Moduls mit einer Stromquelle und mit einer Vorrichtung, welche die Steuersignale für die elektrische „Neigung“ erzeugt.
-
Der Konnektor 38A führt somit von einer (nicht gezeigten) Lenkeinheit die Versorgungsspannung und die Steuersignale für die elektrische Neigung zu.
-
Der andere Konnektor 38B ermöglicht das Rückleiten der Spannung und der Signale an eine benachbarte Antenne, falls das verwendete Steuerprotokoll eine Funktionsweise ermöglicht, die durch Adressierung von Einheiten auf einem gemeinsamen Netz erfolgt.
-
6 zeigt eine aus einem anderen Blickwinkel betrachtete perspektivische Ansicht des Moduls gemäß 5.
-
Das Gehäuse 39 des Moduls weist eine elektronische Schaltung für die Steuerung der Einheit auf, welche die über den Konnektor 38A erhaltenen Steuersignale entsprechend dem verwendeten Kommunikationsprotokoll interpretiert, den Motor 31 steuert und die Angabe des Positionssensors 20 ausliest, den Funktionszustand der Vorrichtung überwacht und Zustands- und Alarm-Meldungen über den Konnektor 38A oder 38B entsprechend dem verwendeten Kommunikationsprotokoll zurücksendet.
-
Die Teile 40 bilden Ausgangselemente zu dem Motor 31, dem Positionssensor 31 und den Mikrosensoren 35 für Streckenenden.
-
Wie anhand von 4 bis 7 ersichtlich ist, ist die Antenne vollständig in einer Umhüllung 27 angeordnet, die an ihrem unteren Ende durch einen unteren Deckel 28 verschlossen ist. Der untere Deckel 28 weist eine Ausnehmung auf, die geschlossen ist, und zwar durch die Platte 29 in der Version mit Handsteuerung (4) oder durch die Platte 30 bei der Version mit Fernsteuerung (7).
-
Das oben beschriebene Modul ist gemäß 7 in den unteren Teil der Antenne einführbar, nachdem die Platte 29 entfernt worden ist.
-
Die Fixierung des Moduls in dem unteren Teil der Antenne erfolgt durch Befestigen der Platte 30 an dem unteren Deckel 28 mittels des Gewindestifts 26.
-
Die Außenabmessungen des Moduls erlauben, dieses in dem unteren Teil der Antenne auf dem Wege über die Ausnehmung des unteren Deckels 28 zu platzieren, wobei es möglich ist, das Modul schließlich wieder zu entnehmen, z.B. um es durch ein Modul zur Handsteuerung zu ersetzen.
-
Im Moment des Einführens des Moduls gelangen mehrere Teile des Moduls in Eingriff mit verschiedenen Teilen, die fest mit der Antenne verbunden sind.
-
Der Endteil 36 der durch den Motor 31 betätigbaren Welle des Getriebe-Zahnrads 32 gelangt nämlich in Eingriff mit einer (in 4 gezeigten) Öffnung 23B, die in einer mit einem festen Teil 42 der Antenne verbundenen Baugruppe 23 ausgebildet ist, wobei die Öffnung 23B die Rolle eines Absatzes spielt.
-
Dabei greift das Getriebe-Zahnrad 32, das durch den Motor 31 betätigbar ist und mit dem Modul verbunden ist, nach Art eines Getriebemechanismus mit dem Getriebe-Zahnrad 25 zusammen, das mit der Antenne verbunden ist.
-
Die Öffnung 23B gewährleistet ferner eine Parallelität der Achse des Getriebe-Zahnrads 25 mit der Achse des Getriebe-Zahnrads 25.
-
Die Drehung des Zahnrads 32 mittels des Motors 31 bewirkt die Drehung des Zahnrads 25A des zylindrischen Teils 25 und gleichzeitig die Drehung der Antriebsachse 21.
-
Die Drehung des Gewindestifts 21A der Antriebsachse 21 in der Gewindeöffnung 23C des Teils 23 wird begleitet von einer Translationsbewegung der Antriebsachse 21, die unter Führung durch das Zusammenwirken der Federn 25E mit den Nuten 21E im Inneren des zylindrischen Teils 25 gleitet.
-
Einhergehend mit der Translation der Antriebsachse 21 erfolgt die Translation des Stellgliedes 41.
-
Die Hülse 24, die sich zur gleichen Zeit verlagert wie das Stellglied 41 der variablen Phasenschieber, weist einen Finger 24A auf, der auf den Nocken 33 einwirkt, welcher den Positionssensor 20 betätigt.
-
Eine Feder 34 ermöglicht das Beibehalten eines dauerhaften Drucks des Nockens 33 auf den Finger 24A.
-
Die Hülse 24 ist vom Äußeren der Antenne her dauerhaft sichtbar, wobei die Hülse 24 am Äußeren des Moduls durch die in der Platte 30 ausgebildete Öffnung 30A vorsteht und somit die Möglichkeit beibehält, eine Sichtkontrolle des Werts der elektrischen „Neigung“ vorzunehmen, auf den die Antenne eingestellt ist.
-
Eine Handsteuerung der Verschiebung des Stellgliedes 41 mittels des hexagonalen Teils 21D ist bei der zur Fernsteuerung des Moduls ausgelegten Version des Moduls stets verfügbar.
-
In diesem Fall wird der Positionssensor 20 stets betätigt und gibt somit einen entsprechenden Hinweis auf den tatsächlich eingestellten Wert der „Neigung“ der Antenne.
-
Die beiden Mikrosensoren 35 für Streckenenden bilden bei der Steuerung des Motors 31 eine Sicherheitsvorkehrung für den Fall, dass bewegliche Teile in Anschlag an einem der Enden der Betätigungswegs gelangen könnten.
-
Diese Mikrosensoren 35 weisen Unterbrecher auf, die in diesem Fall auch als Mikro-Unterbrecher bezeichnet werden. Es können jedoch auch andere Typen von Mikrosensoren verwendet werden.
-
Bei den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Modul gemäß der Erfindung über den unteren Teil der Antenne durch die Ausnehmung hindurch, die in dem unteren Deckel 3 oder 28 ausgebildet ist, aus der Antenne herausziehbar.
-
Es können gleichermaßen andere Ausführungsformen vorgesehen sein, bei denen das Entnehmen des Moduls über andere in der Antenne ausgebildete Öffnungen erfolgt, die z.B. in den Seitenflächen der Umhüllung 1 oder 27 der Antenne oder in dem oberen Deckel der Antenne angeordnet sind.
