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Die Erfindung bezieht sich auf eine Empfangseinheit zum Empfangen von
Sendungen über Fernsehkanäle, deren Frequenzen im Mikrowellenbereich liegen, und
zum Empfangen einer einzigen von vier Polarisationsdaten, d. h. zwei ersten Arten
konjugierter Polarisationen, von denen die eine als geradlinige Polarisation X und die
andere als geradlinige Polarisation Y bezeichnet wird, und zwei zweite Arten
konjugierter Polarisationen, von denen die eine als die rechte Polarisation und die andere
als die linke Polarisation bezeichnet wird, wobei diese Mikrowellen gleichzeitig zwei
konjugierte Polarisationsarten für jeden Fernsehkanal präsentieren, mit
Selektionssteuermitteln zum wechselweisen Selektieren einer der genannten konjugierten
Polarisationsarten, wobei diese Mittel gebildet werden durch die Drehung eines vorderen
Depolarisers um die Fortpflanzungsachse der Mikrowellen um einen Winkel von 90º, wobei die
Empfangseinheit der Fortpflanzungsachse ausgehend von dem Depolariser folgend einen
Wellenleiterkollektor aufweist.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Parabolantenne
und auf eine Empfangsstelle mit einer derartigen Empfangseinheit.
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Diese Art von Antenne wird insbesondere benutzt zum Empfangen von
Funksignalen von einem geostationären Satelliten, beispielsweise von Fernsehsignalen,
deren Frequenzträger zwischen 10 und 13 GHz liegt.
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Die heutige Verallgemeinerung von Satellitenfernsehen hat die Suche nach
der wirtschaftlichen Benutzung des Paßbandes gefördert, was insbesondere dadurch
verwirklicht worden ist, daß zwei orthogonal oder komplex konjugierte
Wellenpolarisationen gleichzeitig für nur einen Kanal und nur einen Satelliten benutzt werden.
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Eine Antenne von dem Typ "Massengebrauch" soll möglichst preisgünstig
dazu geeignet sein, aus diesen zwei komplex konjugierten Wellenpolarisationen
wechselweise eine zu wählen, damit beliebig jedes der beiden über denselben Kanal von
einem Satelliten ausgestrahlten Fernseh-Programme selektiert werden kann. Je nach dem
Kanal sind diese Polarisationen entweder geradlinig oder zirkular.
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In dem US Patent US-A-3,215,957 ist ein Apparat beschrieben um ein
Radar an eine Änderung der Polarisationsart aus vier etwaigen Arten anzupassen, wobei
dieser Apparat einen vorderen Depolariser aufweist, der sich um die
Fortpflanzungsachse der Mikroweilen dreht zum wechselweisen Selektieren eine der jeweiligen
Polarisationen.
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Dieser Apparat weist weiterhin einen zweiten Polariser auf, der sich
ebenfalls dreht, mit einem komplizierten Steuersystem (System "Selsyn"), so daß der
eine Polariser sich zweimal mehr dreht als der andere.
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Die vorliegende Erfindung hat nun zur Aufgabe, einen einfacheren
Apparat zu schaffen, der dennoch die Möglichkeit bietet, die vier Polarisationsorten zu
empfangen.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine
Satelliten-Fernsehantenne zu einem bestimmten Zeitpunkt nur auf einen einzigen Satelliten oder eine
Gruppe von Satelliten ausgerichtet werden kann, die immer in der geradlinigen
Polarisationsart X oder Y, oder aber in der zirkularen Polarisationsart D und/oder B
ausstrahlen.
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Dazu weist eine Empfangseinheit nach der Erfindung das Kennzeichen
auf, daß der Wellenleiterkollektor, der dem ersten drehenden Polariser folgt, ortsfest
ist, und daß die Empfangseinheit weiterhin einen Betriebsartselektor und einen
Konverter, die auch ortsfest sind, aufweist.
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Wenn nur der vordere Depolariser sich dreht, wird die Selektion zweier
komplex konjugierter Wellen zu geringeren Kosten und mit einwandfreier Güte
verwirklicht. Weiterhin ist der vordere Depolariser leicht im Gewicht und folglich
einfach drehbar und führbar; aus diesem Grund ist der verursachte Schatten minimal.
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Eine derartige Empfangseinheit dient zum Empfangen von Wellen einer
oder der beiden Polarisationsarten, d. h. von einer ersten Art, die als geradlinige
Polarisation X, Y bezeichnet wird, oder von einer zweiten Art, die als
Zirkularpolarisation D, G bezeichnet wird, wobei die Drehung des einzigen vorderen Depolarisers im
wesentlichen eine Selektion X oder Y im einen Fall und D oder G im anderen Fall
ermöglicht, nicht aber die beiden Arten der Wellen gleichzeitig.
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Damit die Empfangseinheit in beiden Fällen brauchbar ist, weist sie nach
der Erfindung das Kennzeichen auf, daß der Wellenleiterkollektor ein Gehäuse aufweist
zum etwaigen Unterbringen eines Art-Wechsel-Depolarisers, wobei das etwaige
Vorhandensein dieses Art-Wechsel-Depolarisers in dem genannten Gehäuse dazu führt,
daß die Wellen der einen oder der anderen Polarisationsart empfangen werden.
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Eine Empfangseinheit kann also alle Wellen mit beliebiger Polarisationsart
auf eine kostspieligere Weise empfangen; die Tatsache, ob ein Art-Wechsel-Depolariser
ggf. vorgesehen ist, braucht kein Nachteil zum massenweisen Heimgebrauch zu sein; im
wesentlichen kann zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Antenne nur auf einen einzigen
Satelliten oder eine Gruppe von Satelliten ausgerichtet werden, die immer entweder X-,
Y- oder D-, G-polarisierte Wellen in einem beliebigen Kanal ausstrahlen, mit anderen
Worten, es gibt keine Situation von gemischten X-, Y- und D-, G-polarisierten Wellen,
und es ist einfach beim Installieren beim Gebraucher daheim ggf. den Art-Wechsel-
Depolariser in der beabsichtigten Richtung der Antenne hinzuzufügen.
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Eine erfindungsgemäße Empfangseinheit gibt es in zwei
Ausführungsformen, mit und ohne Art-Wechsel-Depolariser.
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Eine derartige Empfangseinheit wird im allgemeinen im Brennpunkt einer
draußen, beispielsweise auf dem Dach oder am Balkon, aufgestellten Parabolantenne
verwendet; eine komplette Empfangsstelle enthält weiterhin eine innere
Kanalwahlanordnung. Es ist besonders vorteilhaft für die Empfangseinheit, wenn sie mit einem Motor
versehen ist um die Drehbewegung des vorderen Depolarisers zu steuern, und wenn die
Kanalwahlanordnung mit Mitteln versehen ist zum Steuern dieses Motors.
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Die vorliegende Erfindung wird deutlicher durch eine nicht beschränkende
Beschreibung einer Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnung. Es zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Empfangsstelle,
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Fig. 2 eine Darstellung der beiden Betriebsarten jeder der beiden
Ausführungsformen der Empfangseinheit nach der Erfindung,
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Fig. 3 die Lage der Elemente der Empfangseinheit,
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Fig. 4 eine Empfangseinheit nach der Erfindung.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Empfangsstelle für
den Heimgebrauch beim Teilnehmer; diese Empfangsstelle enthält eine
Kanalwahlanordnung (ESC), die meistens drinnen angeordnet ist, sowie eine Empfangseinheit (TR), die
im Brennpunkt und auf der Achse der auf einem Balkon (B) befestigten Parabolantenne
(P)installiert ist; die Achse des Parabolreflektors ist auf einen Satelliten (SAT) in
Richtung des Pfeils gerichtet; die eintreffenden Mikrowellen (MOI) werden zum dem
Brennpunkt der Schüssel reflektiert; die Empfangseinheit (TR) bildet den wichtigsten
Teil der Antenne, da an dieser Stelle die Mikrowellen zum Erzeugen eines brauchbaren
elektrischen Signale gesammelt werden; das elektrische Signal wird über ein Koaxkabel
(COAX) zu der inneren Anlage übertragen; die Empfangseinheit (TR) ist üblicherweise
mittels dreier Träger (PF) an dem Parabolspiegel befestigt.
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Die in Fig. 1 dargestellten Elemente sind an sich bekannt, es sei aber
betont, daß bestimmte Elemente das einwandfreie Funktionieren der Einheit durch einen
Abschirmeffekt oder einen verursachten Schatten zwischen den Mikrowellen und der
Parabolschüssel ungewollt beeinträchtigen; es handelt sich dabei um die Träger (PF),
das Kabel (COAX) und die Empfangseinheit (TR). Es dürfte einleuchten, daß es sich
zum Verringern des Preises der Einheit und zum Verbessern der Empfangsqualität der
Wellen empfiehlt, das Gewicht, die Größe und die Komplexität dieser Elemente zu
verringern, wobei die Arbeitsqualität beibehalten werden soll; so ist es beispielsweise
möglich, daß durch Verringerung des Gewichts der Empfangseinheit (TR) die Größe
und die Abmessungen der Träger (PF) zu verringern und dadurch den verursachten
Schatten zu reduzieren.
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Bei bekannten Antennen, wie in der obengenannten Patentschrift
beschrieben, gibt es mehrere bewegliche Teile, insbesondere den Konverter, dessen
Nachteile bereits erwähnt wurden, die Notwendigkeit eines kräftigen Motors,
Kabelverdrillung, . . .; aus anderen Quellen ist es bekannt, zur Vermeidung der Drehung des
Konverters die Technologie der drehenden Verbindung anzuwenden, die beim
Wellenleiter angewandt wird, aber diese Technologie ist delikat, weil während Drehung eine
elektrische Kontinuität beibehalten werden soll; es ist eine kostspielige Lösung und
deswegen ist nicht eine befriedigende Lösung des obengenannten technischen Problems.
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Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, die Empfangseinheit zu vereinfachen,
damit eine preisgünstige, dauerhafte, für den Massengebrauch geeignete Antenne
erhalten wird.
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Diese Aufgabe wird erfüllt durch eine Minimalisierung der Anzahl
beweglicher Elemente der Empfangseinheit und des verursachten Schattens auf dem
Parabolspiegel.
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Nach der Erfindung weist eine befriedigende Empfangseinheit nur ein
bewegliches Element auf, den vorderen Depolariser; im Fall eines herkömmlichen
Depolarisers, der aus einer dielektrischen Platte besteht, ist es ein im Gewicht leichter
Teil, der sich mit einem nicht sehr voluminösen Motor leicht drehen läßt.
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Eine detaillierte Beschreibung dieser Basis-Betriebsart einer derartigen
Antenne ist in Fig. 2 dargestellt, mit zwei Ausführungsformen entsprechend den
Kennzeichen des Satelliten, auf den die Antenne ausgerichtet ist.
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Die Empfangseinheit (TR) weist einen beweglichen vorderen Depolariser
(POM), einen Wellenleitersammler (COG), einen Selektionsschalter (SM) und einen
Konverter (CO) auf; das selektierte Signal wird über das Kabel (COAX) elektrische
übertragen.
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Die untenstehende Tabelle zeigt die Umwandlung der Wellen in einem
Depolariser: die eintreffenden Mikrowellen (MOI) verlassen den Depolariser nachdem
sie zu Ausgangs-Mikrowellen (MOS) umgewandelt worden sind; die Zirkularwellen
zweier konjugierter Polarisationsarten (D für rechts und G für links) werden geradlinige
Wellen zweier konjugierter Polarisationsarten (X für horizontal und Y für vertikal) und
umgekehrt; je nach der Lage des Polarisers/Depolarisers - die beiden Lagen P und
liegen in einem Abstand von II/2 voneinander - wird eine eintreffende Welle Di Y oder
X, eine eintreffende Welle Gi wird X bzw. Y, usw.
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Die beiden Polarisationsarten, zirkular und geradlinig, schließen einander
aus.
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Die erste Ausführungsform, Fig. 2a und 2b, eignet sich für einen
Satelliten, der Zirkular-Mikrowellen (MOI) mit zwei möglichen konjugierten
eintreffenden
Polarisationen überträgt, linke und rechte (Gi bzw. Di); zu einem bestimmten
Zeitpunkt ist der Gebraucher nur an einem einzigen Programm interessiert, d. h. an
einer einzigen Polarisation, entweder Di oder Gi; die Erfindung benutzt diese Tatsache.
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Fig. 2a zeigt, wie in einer ersten Lage (P) des beweglichen Depolarisers
(POM) die eintreffenden Zirkularwellen (Di, Gi) geradlinige Wellen (X, Y) werden,
nach Durchgang durch den Wellenleiter (COG), behält der Selektionsschalter (SM) eine
einzige Weile X, die vom Konverter (CO) in ein elektrisches Signal umgewandelt wird,
das im Falle der Fig. 2a, die rechte eintreffende zirkular polarisierte Welle Di darstellt.
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Im Falle der Fig. 2b, die der Fig, 2a entspricht, die aber eine zweite Lage
(P) des vorderen Depolarisers (POM) aufweist, stellt das elektrische Signal nun die
linke eintreffende zirkular polarisierte Welle Gi dar.
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Die Fig. 2c und 2d entsprechen der Ausführungsform der
Empfangseinheit, die für einen Satelliten geeignet ist, der Mikrowellen geradliniger Art mit zwei
möglichen konjugierten eintreffenden Polarisationen, und zwar horizontal und vertikal
(Xi bzw. Yi) ausstrahlt; wobei die Konstruktion der Empfangseinheit der der Fig. 2a
und 2b entspricht, ausgenommen, daß in dem Wellenleiterkollektor (COG) ein ortsfester
Depolariser (POF) zum Durchführen der Betriebsartänderung vorgesehen ist. Die
eintreffenden Wellen Xi, Yi werden zirkular polarisierte Wellen (D und G) beim
Durchgang durch den beweglichen Depolariser (POM); der ortsfeste Depolariser (POF)
verwandelt diese Wellen in (X und Y), so daß das elektrische Signal an dem Kabel
(COAX) nun entweder die eintreffende Welle Xi im Falle der Fig. 2c oder die
eintreffende Welle Yi im Falle der Fig. 2d darstellt.
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Die Verwirklichung einer derartigen Empfangseinheit mit den beiden
Ausführungsformen stellt nicht ein wesentliches Problem dar, das jedes einzelne
Element einfach und dem Fachmann durchaus bekannt ist; der technische Fortschritt
durch diese Erfindung liegt im wesentlichen in der einfachen tatsache, daß ein einfacher
vorderer Depolariser (POM) verwendet wird, der über einen Winkel von π/2 um eine
Achse mit zwei Betriebslagen drehbar ist, wobei diesem Depolariser ggf. ein weiterer
ortsfester Depolariser (POF) zugeordnet werden kann; diese vereinfachte
Ausführungsform dient dazu, der Komplexität der bisher bekannten Ausführungsformen anzunähern
um das Problem des Empfangs von Mikrowellen verschiedener Polarisationsart zu
lösen.
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Ein wesentlicher Vorteil liegt in der Tatsache, daß das Kabel (COAX)
nicht mehr verdrillt wird; einerseits wird es nicht mehr mechanisch beschädigt, und
andererseits kann es derart befestigt werden, daß kein Schatten entsteht.
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Vorzugsweise wird statt eines meanderförmigen Depolarisers, wie dieser
in der obengenannten Patentschrift beschrieben ist, ein herkömmlicher plattenförmiger
dielektrischer Depolariser verwendet.
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Vorzugsweise wird um den beweglichen Depolariser eine Kuppel
vorgesehen, so daß das Innere der Empfangseinheit gegen Schlechtwetterbedingungen
geschützt ist.
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Fig. 3 zeigt die räumliche Anordnung der jeweiligen Elemente der
Empfangseinheit.
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Fig. 3a und 3b zeigen die beiden Betriebsarten der Empfangseinheit für
zirkular polarisierte Wellen, d. h. mit einem einfachen Depolariser.
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Fig. 3c und 3d zeigen die beiden Betriebsarten der Empfangseinheit für
geradlinige Wellen, d. h. mit zwei Depolarisern.
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Die Ebene des ortsfesten Depolarisers (POF) neigt in einem Winkel von
450 gegenüber der Hauptachse des Wellenleiters des Konvertereingangs (CO).
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Die Ebene des ortsbeweglichen Depolarisers (POM) liegt entweder in
derselben Ebene wie der ortsfeste Depolariser (POF), wie in Fig. 3a und 3c, oder in
einer Ebene senkrecht zu dem ortsfesten Depolariser (POF), wie in den Fig. 3b und 3d.
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Die Depolariser sind hier als dünne dielektrische Platten in Form eines in
einer Spitze endenden Rechtecks dargestellt; selbstverständlich beschränkt sich die
Ausgestaltung nicht darauf, da es bereits eine Vielzahl von Ausführungsformen von
Depolarisern gibt, wobei jeder Typ als Funktion vieler Parameter: Abmessungen der
Wellenleiter, Beriebsfrequenzen, usw. mehr oder weniger empirisch gewählt worden ist.
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Es ist vorteilhaft die Bewegung des beweglichen Depolarisers zu
motorisieren; diese Motorisierung bietet an sich keine technischen Probleme, da ein kleiner
Motor ausreicht, weil die Bewegung durch Reibung erfolgt.
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Ein nicht beschränkendes Beispiel einer derartigen Ausführungsform ist in
Fig. 4 schaubildlich dargestellt, wobei nur die Empfangseinheit (TR) nach Fig. 1
dargestellt ist.
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Die Bezugszeichen sind dieselben wie in Fig. 2: und zwar der bewegliche
Depolariser (POM), der Wellenleitersammler (COG), ggf. der ortsfeste Depolariser
(POF) und der Konverter (CO). Die Vorsprünge (AI) entsprechen den
Befestigungspunkten an den Trägern (PF in Fig. 1).
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Der Steuermotor (COM) ist unmittelbar auf dem Körper des Wellenleiters
angeordnet, wobei ein auf der Motorwelle angeordnetes Ritzel (P) mit einem mit dem
ortsbeweglichen Depolariser (POM) fest verbundenen verzahnten Sektor (SD) im
Eingriff ist. Der Motor wird auf bekannte Weise durch die drinnen aufgestellte
Kanalwahlanordnung (ESC in Fig. 1) gesteuert. Das verzahnte Segment (SD) ist eine
bevorzugte Ausführungsform mit einem Motor, der in der einen oder der anderen
Richtung drehen kann und der automatisch anhält, wenn das Ritzel (P) das Ende des
verzahnten Segmentes (SD) erreicht, wenn beispielsweise ein zu großer Stromverbrauch
detektiert wird.
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Das verzahnte Segment könnte im wesentlichen ein Zahnkranz mit einem
Motor sein, der in nur einer Richtung sich dreht und eine entsprechende Vorrichtung
zum Anhalten des Motors, wenn der ortsbewegliche Depolariser die erwünschte Lage
erreicht.
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Es sei bemerkt, daß eine Empfangseinheit nach der Erfindung sehr
gedrängt ist, sogar mit einem Motor, so daß der verursachte Schatten auf dem
Parabolspiegel wesentlich verringert ist.