DE3323984A1

DE3323984A1 - Mit einem laengs einer fahrspur sich erstreckenden schlitzhohlleiter koppelbare antenne eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE3323984A1
Application number: DE19833323984
Authority: DE
Inventors: Walter Dr.-Phys. 8011 Baldham Hermann
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1983-07-02
Filing date: 1983-07-02
Publication date: 1985-01-03

Description

Mit einem längs einer Fahrspur sich erstreckenden
Schlitzhohlleiter koppelbare Antenne eines Fahrzeugs Die Erfindung betrifft eine Antenne gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Antenne dient in Verbindung mit dem Hohlleiter beispielsweise im Rahmen einer Fahrsteuerung des Fahrzeugs der Übertragung von Nachrichten, die ein breites Frequenzband erfordern, wie Fernsehbilder und/oder eine Vielzahl von Meßdaten und Gesprächen. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind spurgebundene Hochgeschwindigkeitsbahnen, insbesondere Magnetschwebebahnen. Hierbei besteht allerdings das Problem, daß es trotz präziser Spurführung des Fahrzeugs in Seitenrichtung zu Berührungen zwischen der Fahrzeugantenne und den Rändern des Hohlleiter-Längsschlitzes kommen kann. Ursache hierfür sind z.B. Lagefehler bzw. -toleranzen des Hohlleiters gegenüber der die Fahrspur festlegenden Schienenanordnung und Fertigungstoleranzen des Hohlleiterprofils. Solches Berühren hat, wenn es bei hoher Fahrgeschwindigkeit zum Schleifkontakt kommt, an Antenne und Hohlleiter beträchtliche Schäden zur Folge.
Wie sich gezeigt hat, können Berührungen der Ränder des Längsschlitzes durch die Antenne überhaupt nur dann ausgeschlossen werden, wenn diese am Fahrzeug seitenbeweglich angeordnet ist, also ausweichen kann.
Im übrigen müssen Lageänderungen der Antenne in Seitenrichtung, also quer zur Erstreckungsrichtung des Hohlleiters ohnehin möglich sein, um z.B. bei Unterbrechungen des Hohlleiters im Weichenbereich die Antenne in einen neuen Hohlleiterabschnitt einfädeln zu können.
Aber eine entsprechende Seitenbeweglichkeit der Antenne im Sinne der Einhaltung ihrer Mittellage in Bezug auf den Längsschlitz des Hohlleiters bzw. die Schlitzränder bedingt naturgemäß eine Lageregelung und hierfür einen Meßwertgeber, mit dessen Signalen bei Abweichungen der Antenne aus dieser Mittellage eine Bestimmung der jeweiligen Abweichung und deren Richtung möglich ist. Außerdem müssen für ein problemloses Einfädeln der Antenne (mit Hilfe einer Lageregelung) bei deren Position außerhalb des Hohlleiters die Ausgangs-Signale des Meßwertgebers die gleichen bleiben wie bei der Artennenmittellage im Längsschlitz des Hohlleiters.
Die Aufgabe der Erfindung ist eine diese Signal-Forderungen erfüllende meßtechnische Ausstattung der Antenne der eingangs genannten Art.
Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst durch ein Spulensystem, bei dem zum einen die Sendespule zur Erzeugung eines hochfrequenten, elektromagnetischen Feldes nutzbar ist, dessen Feldlinienverlauf beiderseits der Antenne im wesentlichen abhängig ist vom jeweiligen Abstand der Sendespule zu beiden Rändern des Hohlleiter-Längsschlitzes.
Damit ist durch die zum anderen in diesem Feld mit loser Kopplung positionierten Induktionsspulen sichergestellt, daß aus der Differenz ihrer beiden Empfangsspannungen sowohl der Wert für die jeweilige Abweichung der Sendespule und damit der Antenne aus ihrer Sollage "Mittellage in Bezug auf den Hohlleiter-Längsschlitz" ermittelbar ist als auch die Richtung der Abweichung. Dieser Differenzwert ist gleich Null bei dieser Sollage der Antenne unabhängig davon, ob sich die Antenne innerhalb oder außerhalb des Hohlleiters befindet.
Nachfolgend wird die Erfindung mit der im Anspruch 2 gekennzeichneten Weiterbildung anhand eines Auführungsbeispiels weiter erläutert. Hierzu zeigt die Zeichnung schematisch in Fig. 1 perspektivisch einen Abschnitt eines Hohlleiters und eine in dessen Längsschlitz hineinragende Antenne mit integriertem Abstands-Meßwertgeber, Fig. 2 einen Abschnitt der Antenne gemäß Fig. 1 ,ohne den Hohlleiter, in größerem Maßstab Fig. 3 einen entsprechenden Querschnitt der Antenne im Bereich ihres Meßwertgebers und Fig. 4 ein Blockschaltbild zur Lagebestimmung der Antenne auf der Basis von Meßsignalen ihres Meßwertgebers.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten längsgeschlitzten Hohlleiter 1 aus elektrisch gut leitendem Material, z.B. Aluminium, sind die Ränder 2 des Längsschlitzes 3 nach außen so aufgebogen, daß sie eine diesen durchquerende Antenne 4 eines längs des Hohlleiters 1 spurgeführten (nicht dargestellten) Fahrzeugs relativ breitflächig flankieren. Auf die Darstellung von Antenneneinzelheiten ist verzichtet worden, da solche für die Erfindung unwesentlich sind; für das eingangs erwähnte Einfädeln der Antenne 4 in den Hohlleiter 1 kann sie in jeder geeigneten Weise in Querrichtung desselben bewegbar am Fahrzeug angeordnet sein. Um die Antenne 4 mit Hilfe einer Lageregelung in eine Mittellage gegenüber dem Längsschlitz 3 positionieren und in dieser Antennen-Sollage halten zu können, ist sie - wie besser Fig. 2 verdeutlicht - in einer fensterartigen Ausnehmung mit einem induktiven Abstands-Meßwertgeber 5 versehen.
Der Abstands-Meßwertgeber 5 weist zum einen um einen durch Klemmschellen 6 gehaltenen Kunststoffkern 7 eine in der Antennenebene sich erstreckende Sendespule 8 auf. Die Länge der Sendespule 8 ist relativ groß gegenüber ihrem Durchmesser, damit das nur in Fig. 4 durch zwei Feldlinien 8.1 angedeutete elektromagnetische Feld der über einen Verstärker 9 an einen HF-Generator 10 angeschlossenen Sendespule 8 beidseitig der Antenne 4 auch bei deren Verschiebung aus der dargestellten Mittellage bis zu den beiden breitflächigen Rändern 2 des Längsschlitzes 3 wirkt. Dabei ist durch eine enganliegende, nur an den beiden Stirnseiten der Spulenwicklung offene, hinsichtlich der Ausbildung von Wirbel strömen elektrisch gut leitende Abschirmung 11, deren beide Offnungen 11.1 (zu vorgenanntem Zweck) einen dem Abstand zwischen den Längsschlitz-Rändern 2 wenigstens annähernd entsprechenden Abstand zueinander aufweisen, sichergestellt, daß praktisch nur durch diese Öffnungen 11.1 ein magnetischer Fluß verläuft; strukturelle Einzelheiten einer solchen (nur wegen der Veranschaulichung der Sendespulenwicklung aufgebrochenen) Abschirmung, wie ihre elektrische Unterbrechung 11.2 zur Vermeidung eines induktiven Kurzschlusses der Spulenwicklung, sind z.B. der DE-PS 24 11 139 entnehmbar.
Zum anderen ist der Abstands-Meßwertgeber 5 mit zwei zur Sendespule 8 achsparallelen Induktionsspulen 12 geringerer Länge versehen, die, wie Fig. 3 zeigt, symmetrisch zur Antennenebene angeordnet sind, beispielsweise beidseitig der Sendespule 8 unter Verklebung ihrer Kunststoffkerne 13 mit der Abschirmung 11. Folglich werden die Induktionsspulen 12 bei der Mittellage der Antenne 4 im Längsschlitz -3vom hochfrequenten elektromagnetischen Feld der Sendespule 8 gleichmäßig durchsetzt, während sich das Maß der Feldlinien-Durchsetzung bei Lageänderungen der Antenne 4 entsprechend bei den beiden Induktionsspulen 12 ändert. Und zwar hat eine Lageänderung der Antenne 4 und damit der Sendespule 8 in entsprechendem Maße einen Spannungsanstieg jeweils bei derjenigen Induktionsspule 8 zur Folge, welche sich ihrem gegenüberstehenden Längsschlitz-Rand 2 nähert. Wie Fig. 4 zeigt, brauchen bloß die beiden - somit den Abstand zum jeweils gegenüberliegenden Längsschlitz-Rand 2 darstellenden - Spannungen der Induktionsspulen 12 einem Differenzverstärker 14 und dessen Ausgangssignal einem mit der Phasenlage des HF-Generators 10 versehenen Synchron-Gleichrichter 15 zugeführt zu werden, um zwangsläufig an dessen Ausgang ein vorzeichenrichtiges Ausgangssignal für das Ausmaß der Abweichung der Sendespule 8 bzw. der Antenne 4 aus ihrer Mittellage zu erhalten. Da zudem dieses Ausgangssignal des - somit das Vorzeichen, also die Richtung der Mittellagen-Abweichung liefernden - Gleichrichters 14 gleich 0 ist bei Mittellage der Antenne 4 im Längsschlitz 3 des Hohlleiters 1 und auch bei entsprechender Antennenlage außerhalb desselben, kann es direkt einem die Antennenlage bestimmenden Antrieb als Stellsignal dienen.

Claims

Mit einem längs einer Fahrspur sich erstreckenden Schlitzhohlleiter koppelbare Antenne eines Fahrzeugs Patentansprüche Antenne eines spurgebundenen Fahrzeugs, die als eine hieran quer zur Fahrtrichtung bewegbare Sonde in einen der Fahrspur entlang sich erstreckenden längsgeschlitzten Hohlleiter hineinragt und dabei von relativ breitflächigen, zumindest innenseitig metallenen Rändern seines Längsschlitzes berührungsfrei flankiert wird, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Bestückung mit einem induktiven Abstands-Meßwertgeber (5) mit einer in der Antennenebene sich erstreckenden Sendespule (8), deren Länge groß ist gegenüber ihrem Durchmesser und die mit zwei zu ihr achsparallelen Induktionsspulen (12) geringerer Länge gekoppelt ist unter Anordnung derselben symmetrisch zur Antennenebene.
2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Sendespule (8) mit einer enganliegenden, nur an ihren beiden Stirnseiten offenen, hinsichtlich der Ausbildung von Wirbelströmen elektrisch leitenden Abschirmung (11) versehen ist, deren beide Öffnungen (11.1) einen dem Abstand zwischen den Längsschlitz-Rändern (2) wenigstens annähernd entsprechenden Abstand zueinander aufweisen.