DE20007834U1

DE20007834U1 - Mobile Satellitenantenne

Info

Publication number: DE20007834U1
Application number: DE20007834U
Authority: DE
Original assignee: FRASCH VON PLOETZ GUENTHER
Current assignee: FRASCH VON PLOETZ GUENTHER
Priority date: 2000-04-29
Filing date: 2000-04-29
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2010-04-30

Description

'.. .« :U.i H i

Dipl.-Ing.

Ottokarl Jost Patentanwalt European Patent Attorney Gebrauchsmusteranmeldung

Satellitenantenne für den mobilen Einsatz.

Die Erfindung betrift eine Satellitenantenne für den mobilen Einsatz auf Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugen aller Art. Beim mobilen Einsatz ist es für den Empfang von Satellitensignalen während der Fahrt zwingend notwendig, die Antennenspiegel oder im Falle der Verwendung einer Planarantenne, deren Dipolebene in allen drei Achsen eines räumlichen Koordinatensystems so nachzuführen, dass sie auf den angepeilten Satelliten ausgerichtet bleibt. Dieses bedeutet, dass die Aufhängevorrichtung, welche die Satellitenantenne mit dem Fahrzeug(-dach) verbindet, entsprechend beweglich ist.

Nachführbare Satellitenantennen für den mobilen Einsatz sind an sich bekannt, wie beisielsweise die deutsche Offenlegungsschrift DE 44 36 471 A 1 belegt. In dieser Druckschrift ist eine Satellitenempfangsanlage für Hörfunk und Fernsehen für mobilen Einsatz beschrieben, die, wie Figur 1 zeigt, einen üblichen Antennenspiegel (Reflektor) 1 aufweist, der mit einem Antennen-Nachfuhrsystem 4 bis 28 auf einer Basisplatte 3 angebracht ist, das die Ausrichtung des Antennenspiegels auf den jeweils gewünschten Satelliten auch während der Fahrt beibehält.

Bei dieser stehenden, im wesentlichen um 180° - den

FRl GM/00

-2-

Höhenwinkel der Peilung zum Satelliten verminderten vertikalen Anordnung des Antennspiegels, der zum Schutz gegen äussere Einflüsse unter einer Kunststoffkuppel 29, beispielsweise auf dem Dach eines Fahrzeuges angebracht ist, ergeben sich gravierende Nachteile durch die nun höhere Gesamthöhe des Fahrzeugs, die bei der Durchfahrt unter Brücken oder sonstigen Durchfahrten Probleme mit sich bringt und ggf. zum vorübergehenden Abbau der Antenne zwingt.

Ein weiterer Nachteil ist auch der durch den Aufbau bedingte höhere~Lu f t wi~ders~tancT der~vertika 1 en' Antennenanordnung, de-r- zu einem höheren Energieverbrauch und ggf. auch zu einer verminderten Höchstgeschwindigkeit führt.

Eine etwas geringere Bauhöhe weist dagegen eine andere Satellitenantenne auf, die in der Fachzeitschrift "Funkschau", Heft 15/1997, S.48 und 59 in dem Aufsatz "Sat-Antenne im Querformat", beschrieben ist. Dort ist erwähnt, dass der beim Satellitenempfang übliche Offset-Spiegel in der Form meist höher als breiter ist. Aus technischen Gründen, so wird in dem o.g. Aufsatz ausgeführt, ergibt eine breiterere Spiegelanordnung bei der nun querovalen Offsetform im Breitformat eine Verringerung von Nebenkeulen im Antennen-Richtdiagramm .

Eine wesentliche Verringerung der Bauhöhe ergibt sich auch aus diesem Antennenaufbau nicht, da für den Satellitenempfang auch hier eine im wesentlichen vertikale Aufstellung des Antennenspiegels erforderlich ist. Die o.g. Nachteile werden durch diese Antennenanordnung jedenfalls nicht aufgehoben.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Antennenanordnung anzugeben, welche die oben genannten Nachteile vermeidet und

FRl GM/00

·· » &iacgr;&Lgr; 'ti

-3-

die insbesondere durch ihre räumliche Anordnung die Gesamthöhe eines die Antenne aufnehmenden Fahrzeuges nicht nennenswert vergrössert.

Gelöst wird diese Aufgabe der Erfindung durch eine im wesentlichen horizontale Anordnung eines flachen Antennenspiegels, beziehungsweise einer planaren Satellitenantenne auf dem Fahrzeug.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Schutzansprüchen zu entnehmen.

Auf diese Weise wird der Vorteil erzielt, dass die Gesamthöhe eines die Satellitenantenne tragenden Fahrzeugs kleiner als mit bekannten mobilen Satellitenantennen ist und auch der Luftwiderstand und Energieverbrauch gegenüber herkömmlichen mobilen Antennenanordnungen geringer ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig.l eine bekannte mobile Satellitenanlage mit Antennenspiegel und Nachführsystem, das die Antenne während der Fahrt auf den angepeilten Satelliten ausgerichtet hält,

Fig.2 einen horizontal angeordneten Antennenspiegel gemäss der Erfindung,

Fig.3 eine horzontal angeordnetete Planarantenne gemäss der Erfindung,

Fig.4 eine Detailzeichnung eines Substrats, auf das die

FRl GM/00

Etnpfangselemente einer Planarantenne gemäss der Erfindung aufgebracht sind und

Fig.5 eine Darstellung der Empfangselemente einer zirkulär polarisierten Planarantenne .

Vor der Beschreibung der Erfindung sei noch einmal auf die in Figur 1 dargestellte bekannte Antennenanordnung eingegangen. Es ist deutlich zu erkennen, dass der im wesentlichen vertikale Aufbau der Antenne zu einer entsprechend höheren Fahrzeughöhe beiträgt, die durch die Erfindung vermieden werden soll. Ausserdem zeigt Figur 1 auch die technischen Massnahmen, die für eine Nachführung des Antennenspiegels während der Fahrt vorgesehen sind. Ohne diese oder eine ähnliche Antennennachführung, obwohl sie nicht Gegenstand der Erfindung ist, kommt auch die erfindungsgemässe Antennenanordnung nicht aus, wenn sie während der Fahrt betrieben werden soll.

Demgegenüber besitzt, wie Figur 2 zeigt, die erfindungsgemässe Antenne einen flachen asymetrischen Offsetspiegel A, dessen spärische Ausgestaltung so vorgenommen ist, dass der ausserhalb der Spiegelfläche angeordnete LNC/LNB-Konverter (Low-Noise Converter) E einen möglichst grossen Teil der vom Spiegel A reflektierten Satellitensignale G einfängt, d.h.der Spiegel ist auf den Konverter fokussiert.

Die Verbindung des mit einem Wetterschutz D abgedeckten Antennenspiegels A mit dem Fahrzeugdach oder-deck C erfolgt über eine Aufhängevorrichtung H, die im stationären Betrieb eine manuelle Ausrichtung auf den gewünschten Satelliten gestattet oder die eine automatische Positionierung der Antenne mit gängigen Positionierungsvorrichtungen während der

FRl GM/00

-5-

Fahrt ermöglicht, bzw. durchführt.

Unter Berücksichtigung von folgenden Elevationswinkeln etwa in

Mitteldeutschland von 32°, Spanien von 40° und Skandinavien von 24°

und von Strassen- und Geländesteigungen bzw. -neigungen bis 12° (7°) sind an sich Antennenspiegelneigungen von etwa +/-15°, wie in Figur 2 gezeigt, ausreichend. Bei der azimutalen Einstellung können sich naturgemäss Drehwinkel von 0 bis 360° ergeben.

Das Problem der Bauhöhe betrifft auch die Planarantennen, die ebenso wie die Spiegelantennen, entsprechend den Elevationswinkeln, die sich aus der geografischen Breite des Standortes und der Position des gewünschten Satelliten am Himmel ergeben, entsprechend vertikal angeordnet werden müssen.

Figur 3 zeigt in Verbindung mit Figur 4 auch für Planarantennen eine erfindungsgemässe Lösung des Bauhöhenproblems. Eine Planarantenne B, die auf einer Basisplatte Felder von miteinander verkoppelten Empfangselementen I,J; Fig. 5 aufweist, muss zum Empfang von Satellitensignalen auf den Satelliten ausgerichtet werden, wobei die Flächennormale der Antennenoberfläche auf den Satelliten zeigen muss. Dadurch ergibt sich wieder eine wesentlich höhere Fahrzeuggesamthöhe, die u.U. sehr störend sein kann und auch alle angesprochenen Nachteile einer solchen Anordnung aufweist.

FRl GM/00

ti

-6-

Bei Planarantennen bestehen die Empfangselemente aus den verschiedensten Strukturen. Bei einer Struktur, die beispielsweise für den Empfang der Signale der Astra-Satelliten geeignet ist, werden die Signale von Kollektoren, die in einer Gitterstruktur angeordnet sind, empfangen und dann direkt zu dem integrierten Konverter, einem LNC (Low-Noise Converter) weitergeleitet. Da bei den Astra-Satelliten zwei Polarisationsebenen (horizontal und vertikal) berüchsichtigt werden müssen, hat man zwei Empfangsgitter hintereinander gelegt.

Andere Satelliten, wie beispielsweise der TV-Sat, strahlen zirkulär polarisierte Signale aus. Hierzu geeignete Planarantennen verwenden Empfangselemente, die jeweils aus einer Anzahl von Dipolen bestehen, die in &eegr; &khgr; m - Matrixform angeordnet sind. Einen Teilschnitt dieser Antennenart zeigt Figur 5, in der die Empfangselemente, bestehend aus einer Gitterstruktur I mit quadratischer Apertur und darunter befindlichen Dipolen J, gut zu erkennen sind.

Anstelle einer Ausrichtung der Flächennormalen der Planarantenne auf den Satelliten, wird erfindungsgemäss, wie Figur 4 zeigt, ein Substrat F verwendet, auf das die Empfangselemente aufgebracht sind und das die Flächennormale der einzelnen Empfangselemente auf den Satelliten ausrichtet. Auf diese Weise wird bei dieser Antenne die Bauhöhe, bzw. die Aufrichtung oder Schrägstellung der Antenne deutlich gegenüber den bekannten Planarantennen verringert.

Um den Luftwiderstand einer auf dem Dach eines Fahrzeugs angebrachten Satellitenantenne weiter zu verringern erhält die Schutzhülle D; Fign. 2,3 die Form eines vertikalen Rotationskörpers, der strömungstechnisch optimiert ist.

FRl GM/00

Claims

1. Mobile Satellitenantenne zum Einsatz auf Fahrzeugen aller Art, die mit einer beweglichen Haltevorrichtung auf einem Fahrzeug angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (A, B; Fig. 2, 3) in Flachbauweise im wesentlichen horizontal, korrigiert um den Einfallswinkel des Signals des angepeilten Satelliten (G) und etwaiger Fahrzeugneigungswinkel (zusammen etwa +/-15°) ausgerichtet ist.

2. Mobile Satellitenantenne nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Satellitenantenne (A; Fig. 2) als ein flacher, leicht sphärischer Antennenspiegel ausgebildet ist, der die Satellitensignale auf einen Konverter LNC/LNB (E) fokussiert, der seitlich nach Art einer Offset-gespeisten Antenne an seinem Antennenspiegel angebracht ist.

3. Mobile Satellitenantenne nach Schutzanspruch 1, dadurch gekenzeichnet, dass die Satellitenantenne (B: Fig. 3) als eine Planarantenne ausgebildet ist, deren jeweilige Empfangselemente (I, J; Fig. 5) auf einem Substrat (F; Fig. 3, 4) angebracht sind, das die in einer n × m - Matrix angeordneten Empfangselemente zeilenweise auf den Elevationswinkel des angepeilten Satelliten ausrichtet.

4. Mobile Satellitenantenne nach einem oder mehreren der Schutzansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (D; Fig. 2, 3) als ein strömungsoptimierter vertikaler Rotationskörper ausgebildet ist.

5. Mobile Satellitenantenne nach einem oder mehreren der Schutzansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (A, B; Fig. 2, 3) mittels der Haltevorrichtung (H) am Einsatzstandort manuell auf den gewünschten Satelliten einstellbar ist.

6. Mobile Satellitenantenne nach einem oder mehreren der Schutzansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (A, B: Fig. 2, 3) mittels der Haltevorrichtung (H) am Einsatzstandort und während Fahrt automatisch auf den gewünschten Satelliten einstellbar ist.