DE3505469A1 - Mit einem laengs einer fahrspur sich erstreckenden schlitzhohlleiter koppelbare antenne eines fahrzeugs - Google Patents

Description

• Mit einem längs einer Fahrspur sich erstreckenden
• Schlitzhohlleiter koppelbare Antenne eines Fahrzeugs Die Erfindung betrifft eine Antenne gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 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 Antennenmittellage im Längsschlitz des Hohlleiters.
• Diese Signal-Forderungen erfüllt die meßtechnische Ausstattung der eingangs genannten Antenne in der durch die DE-OS 33 23 984 bekannten Ausführung. Jedoch hat hier der Abstands-Meßwertgeber den Nachteil einer Dicke von mindestens drei Spulendurchmessern, weshalb ein allseits bündiger Einbau in der Antennen-Sonde nicht möglich ist.
• Der Erfindung liegt daher für eine Antenne der eingangs genannten Art die Aufgabe zugrunde, einen den vorbeschriebenen Kriterien genügenden Abstands-Meßwertgeber geringerer Dicke zu schaffen, welcher erforderlichenfalls in der Antenne vollständig versenkbar ist.
• Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs gelöst durch ein Spulensystem nur noch aus zwei Spulen, von denen zum einen, wie bei dem bekannten Meßwertgeber, die Sendespule zur Erzeugung eines hochfrequenten, elektromagnetischen Feldes nutzbar ist, dessen Feldlinienverlauf beiderseits der Antenne im wesent- lichen abhängig ist vom jeweiligen Abstand der Sendespule zu beiden Rändern des Hohlleiter-Längsschlitzes, und zum anderen durch die gegenüber dieser Sendespule entkoppelt positionierte Induktionsspule sichergestellt ist, daß aus ihrer Empfangsspannung 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. Die Größe dieser Empfangsspannung ist der jeweiligen Abweichung proportional, wobei deren Richtung bestimmt ist durch die Phasenlage der Empfangsspannung. Diese ist gleich Null bei der Sollage der Antenne unabhängig davon, ob sich die Antenne innerhalb oder außerhalb des Hohlleiters befindet.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Hierzu zeigt die Zeichnung schematisch in Fig. 1 perspektivisch einen Abschnitt eines Hohlleiters und eine dessem Längsschlitz zugeordnete Antenne mit integriertem Abstands-Meßwertgeber, Fig. 2 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 als Sonde durchquerende Antenne 4 eines längs des Hohlleiters 1 spurgeführten (nicht dargestellten) Fahrzeugs relativ breitflächig flankieren. Auf die Darstellung von An- tenneneinzelheiten 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 bzw. zwischen dessen beiden Rändern 2 positionieren und in dieser Antennen-Sollage halten zu können, ist sie in einer fensterartigen Auonehmung mit einem induktiven AbstandsMeßwertgeber 5 versehen aus einer in der Antennenebene (symmetrisch zur Antennenlängsmittelebene 4.1)sich erstreckenden Sendespule 6 und einer zugeordneten Induktionsspule 7.
• Hierbei kommt es darauf an, daß der Meßwertgeber 5, wie dessen Sendespule 6, völlig bündig zu den Seitenflächen 4.2 der Antenne 4 angeordnet ist, d.h. hierüber nicht hinausragt. Diese Forderung ist für die Induktionsspule 7 erfüllbar durch deren ( dargestellte) sog. 900-Entkopplung von der Sendespule 6, zu deren Längsachse 6.1 (Erstreckungsrichtung) die Induktionsspule 7 sich rechtwinklig erstreckt in spiegelsymmetrischer Anordnung zur Antennenlängsmittelebene 4.1. Diese Anordnung hat gegenüber dem durch die vorgenannte DE-OS bekannten Meßwertgeber zugleich noch den Vorteil, daß eine Differenzbildung von Meßspannungen überflüssig ist. Das elektromagnetische Feld der gemäß Fig. 2 über einen Verstärker 8 an einen HF-Generator 9 angeschlossenen Sendespule 6 durchsetzt die Induktionsspule 7 (infolge der gewählten Anordnung) derart, daß darin bei der (dargestellten) Mittellage der Antenne 4 im Längsschlitz 3 - d.h. das hochfrequente elektromagnetische Feld der Sendespule 6 ist ungestört - keine Spannung induziert wird. Denn die wirksamen Feldkomponenten kompensieren sich in der Induktionsspule 7 durch deren spiegelsymmetrische Anordnung zur Antennen- längsmittelebene 4.1, also auch zur Längsmittelebene der Sendespule 6 bzw. deren Längsachse 6.1. Eine Lageänderung der Antenne 4 und damit der Sendespule 6 hat dagegen in entsprechendem Maße eine Spannung bei der Induktionsspule 7 zur Folge, wobei die Größe der induzierten Spannung dem Ausmaß der Annäherung der Sendespule 6 an den betreffenden Längsschlitz-Rand 2 des Hohlleiters 1 entspricht und die Phasenlage dieser Spannung die Richtung der Annäherung angibt. Wie Fig. 2 zeigt, braucht bloß die somit den Abstand zum jeweils gegenüberliegenden Längsschlitz-Rand 2 darstellende Spannung der Induktionsspule 7 über einen Verstärker 10 einem mit der Phasenlage des HF-Generators 9 versehenen Synchron-Gleichrichter 11 zugeführt zu werden, um zwangsläufig an dessen Ausgang ein vorzeichenrichtiges Ausgangssignal für das Ausmaß der Abweichung der Sendespule 6 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 11 Null ist bei Mitteil lage der Antenne 4 im Längsschlitz 3 des Hohlleiters 1 und auch bei entsprechender Antennenlage außerhalb desselben, kann es direkt einem die Antenne lage bestimmenden Antrieb als Stellsignal dienen.

Claims (1)

1. Mit einem längs einer Fahrspur sich erstreckenden Schlitzhohlleiter koppelbare Antenne eines Fahrzeugs Patentanspruch Antenne eines spurgebundenen Fahrzeugs, die als eine hieran quer zur Fahrtrichtung bewegbare Sonde in einen der Fahrspur entlang sich erstreckenden, längsgeschlitzten Hohlleiter hineinragt, dabei von relativ breitflächigen, zumindest innenseitig metallenen Rändern seines Längsschlitzes berührungsfrei flankiert wird und hierfür mit einem induktiven Abstands-Meßwertgeber aus einer in der Antennenebene sich erstreckenden Sendespule und einer zugeordneten Induktionsspule bestückt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Induktionsspule (7) sich rechtwinklig zur Längsachse (6.1) der Sendespule (6) erstreckt in spiegelsymmetrischer Anordnung zur Antennenlängsmittelebene (4.1).