DE60217508T2

DE60217508T2 - Getriebe-antennenausrichtgerät

Info

Publication number: DE60217508T2
Application number: DE60217508T
Authority: DE
Inventors: R. Steven Seattle OVERTON
Original assignee: BWA Technology Inc
Current assignee: BWA Technology Inc
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: US20020105478A1; EP1417729A1; US6452567B1; CA2459799A1; WO2003003504A1; DE60217508D1; EP1417729B1; EP1417729A4

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der anhängigen provisorischen US-Patentanmeldung 60/266,485, eingereicht am 06. Februar 2001, für "Antenna Provisional". Diese Anmeldung ist verwandt mit und ist gleichzeitig angemeldet worden mit der üblich übertragenen US-Patentanmeldung mit Seriennummer [WT-31; HAR66 010], betitelt "Spring Loaded Antenna Mounting System And Method", als auch mit Seriennummer [WT-32; HAR66 012], betitelt "Antennae Quick-Connect System and Method". Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Antennenbefestigungsvorrichtung.
Drahtlose Punkt-zu-Mehrpunkt-Millimeterwellen-Kommunikationssysteme sind gut bekannt und z.B. in der üblich übergegangenen US 6,016,313 , betitelt "System and Method for Broadband Millimeter Wave Data Communication" beschrieben. Solche Systeme bestehen allgemein aus einem oder mehreren Netzknoten, von denen jeder eine Vielzahl entfernter Knoten bedient. Die Antennen solcher Systeme sind hochgradig gerichtet, und es ist für den erfolgreichen Betrieb des Kommunikationssystems kritisch, dass jede Antenne richtig sowohl im Azimut- als auch im Erhebungswinkel ausgerichtet ist. Es ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige Antennenbefestigungsvorrichtung bereitzustellen, die selektiv sowohl im Azimut- als auch im Erhebungswinkel ausgerichtet werden kann.
Punkt-zu-Multipunkt-Kommunikationssysteme sind allgemein modular, wobei eine Umkonfiguration der Abdeckung der Antennen benötigt wird, wenn z. B. sich die Zahl von Teilnehmern innerhalb eines Sektors erhöht, wenn Teilnehmer in Sektoren ans Netz gehen, die vorher nicht bedient worden sind, wenn sich der Kommunikationsverkehr innerhalb eines Sektors erhöht, usw. Es ist daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige Antennenbefestigungsvorrichtung bereitzustellen, in welcher die Antennen einfach hinzugefügt oder bewegt werden können, um eine Umkonfiguration des Antennensystems zu bewirken, um die dynamischen Änderungen in dem Kommunikationssystem aufzunehmen.
Antennen in solchen Systemen werden oft auf vorhandenen Strukturen befestigt, und häufig existieren physikalische Beschränkungen, welche auf den Aufbau der neuen Antennenstützstrukturen einwirken. Es ist demgemäß eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Antennenbefestigungsvorrichtung bereitzustellen, in welcher die Antennen einfach und schnell an einer Vielzahl von Stützstrukturen eingebaut werden können.
Ferner gibt es Schwierigkeiten bei der Installation und Ausrichtung gerichteter Antennen, bei denen der Platz begrenzt ist, und ein einzelner Einbautechniker kann mit dem gleichzeitigen Positionieren und Installieren einer Antenne bei einer erheblichen Höhe mit widrigen Windbedingungen konfrontiert sein. Es ist demgemäß noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige Antennenbefestigungsvorrichtung bereitzustellen, in der die Antennen schnell entfernt oder schnell installiert werden können und danach selektiv befestigt und ausgerichtet können kann.
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile werden aus der folgenden genauen Beschreibung dargestellter Ausführungsformen klar, wenn diese im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
Beispielhafte Patente auf dem Gebiet von Befestigungssystemen umfassen: JP 07307606 , welches eine Befestigungsvorrichtung für eine Satellitenrundfunk-Empfangsantenne betrifft; WO 00/44063, welches eine Verstellverbindung, ein Befestigungselement und ein Verfahren zum Installieren und Einstellen der Position unter Verwendung einer Verstellverbindung betrifft; US 5,560,256 , welches einen Sockelträger für bewegliche Objekte betrifft; US 4,841,309 , welches eine Antenne mit einer motorisierten Positioniereinheit betrifft; JP 60041801 , welches eine Antennenstützvorrichtung betrifft; und JP 04368008 , welches einen Erhebungswinkel-Verstellmechanismus für eine parabolische Antenne betrifft.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine bildliche Ansicht einer typischen Punkt-zu-Mehrfachpunkt-Netzknotenantenne.
2 ist eine Explosionsansicht einer Ausführungsform einer federbelasteten Antennenbefestigung.
3 ist eine bildliche Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Parabolantennenbefestigung, welche zwei Verstellgrade darstellt.
4 ist eine bildliche Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dipolantennenbefestigung, welche zwei Verstellgrade darstellt.
5 ist eine schematische Explosionsansicht eines Mechanismus' zum Erreichen der zwei Verstellgrade in den Ausführungsformen von 3 und 4.
6 ist eine bildliche Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schnellverbindungs/löse-Verriegelungsmechanismus in der geöffneten Position.
7 ist eine bildliche Ansicht der Ausführungsform des in 6 dargestellten erfindungsgemäßen Schnellverbindungs/löse-Verriegelungsmechanismus in der verriegelten oder geschlossenen Position.
8 ist eine schematische Explosionsdarstellung der in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsform der Verriegelung.
9(a) bis (9d) sind schematische Darstellungen des Betriebs der Ausführungsform des Schnellverbindungs/löse-Verriegelungsmechanismus der 6–8.
GENAUE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine typische Netzknotenbefestigung für mehrfache Antennen in einem drahtlosen Millimeterwellen-Punkt-zu-Mehrfachpunkt-Kommunikationssystem. In der gezeigten Ausführungsform befindet sich eine Trägerplatte 10, die auf herkömmliche Weise an einer rohrförmigen Abstützung 12 befestigt ist. Zwei Reihen von Antennen sind dargestellt, wobei die oberste Reihe 14 unterschiedliche Erhebungswinkelgrade in Bezug auf die untere Reihe 16 aufweist, um relativ weit bzw. nah befindliche Teilnehmer zu bedienen. Innerhalb jeder Reihe ist jede hochgradig gerichtete Antenne 18 im Azimut-Winkel um 15° versetzt, um eine Fläche von ungefähr 60° Weite zu bedienen.
Wie in 2 gezeigt, kann die Trägerplatte 10 an der Stange 12 (nicht gezeigt) mittels einer Befestigungshalterung 20 befestigt werden, die eingekerbt ist, um die Stange zu empfangen, und zwei gekerbte Rückhalteelemente 22 aufweist, die damit mittels vier Bolzen 24 befestigt sind. Die oberen und unteren Flansche 26 der Stangenhalterung 20 umfassen vorzugsweise eine mittige Öffnung 28 und zwei allgemein gebogene Schlitze 30, in welchen drei Vorsprünge einer oberen und unteren Platte 32, 34 aufgenommen werden. Angeordnet zwischen den Flanschen 26 ist ein feder vorbelasteter Stift, der ein zentrales Rohr 36 aufweist, welches eine Schraubenfeder (nicht gezeigt) umgibt, welche durch zwei Endvorsprünge 38 unter relativ leichter Kompression gehalten wird. Die Vorsprünge 38 werden durch jedes geeignete herkömmliche Mittel daran gehindert, das Rohr 36 vollständig zu verlassen. Die Stangenhalterung ist aufgrund ihrer kleinen Größe und ihres leichten Gewichts relativ einfach einzubauen.
Weiter bezogen auf 2, kann die Befestigungs- bzw. Trägerplatte 10 dann an der Befestigungshalterung 20 ohne Notwendigkeit für eine genaue Ausrichtung befestigt werden. Einer der Stifte 38 kann in das Rohr 36 gegen den Druck der Feder ausreichend eingedrückt sein, um es dem Flansch der Befestigungshalterung zu erlauben, über die Platten 32, 34 zu gleiten, um die Löcher 40 damit auszurichten, an welchem Punkt die Stifte 38 sich durch die Löcher 40 unter der Vorspannung der Feder innerhalb des Rohrs 36 ausdehnen. An diesem Punkt ist die Halterung 10 an der Befestigungshalterung 20 befestigt, und der Installateur braucht sich nicht länger um das Gewicht der Befestigungshalterung zu kümmern.
Mit den Stiften 38 ausgefahren, können die Bolzen 42 in den Löchern 44 in der Befestigungshalterung positioniert werden, und zwar durch die Löcher in den Platten 32 und die gebogenen Schlitze 30. Die Befestigungshalterung 10 kann dann im Azimut-Winkel relativ zur Stangenhalterung 20 gedreht werden und festgezogen werden, um ihre Position relativ zu den Schlitzen 30 zu fixieren. Kleinere Verstellungen im Azimut-Winkel können daher in der Orientierung der Befestigungshalterung 10 ohne die Notwendigkeit durchgeführt werden, die Befestigung der Stangenhalterung 20 an der Stange 12 verstellen zu müssen.
Wie in 2 gezeigt, können die Flansche der Befestigungshalterung mit vorgestanzten Löchern und Linien 46 ausgerüstet sein, welche die Ausrichtung der Antennenelemente relativ zu Halterung und daher zueinander angeben. Der Einbau der individuellen Antennen an der Halterung 10 kann daher vereinfacht und die relative Ausrichtung der Antennen abgesichert werden, ohne die Antennenelemente individuell auszurichten.
Es ist anzumerken, dass zu keinem Zeitpunkt Einbaus der Installateur sich um das Gewicht einer vor-zusammengebauten Antenne kümmern muss, noch die Antennenelemente individuell verstellen muss.
In der in 2 gezeigten Ausführungsform muss die Verstellung im Erhebungswinkel durch die Verstellung der Antennenhalterung 10 an der Stange 12 oder der individuellen Antennen (nicht gezeigt) an der Halterung 10 durchgeführt werden. Jedoch zeigen die 3–5 eine Antennenhalterung, welche die Anpassungen sowohl im Erhebungswinkel als auch im Azimut-Winkel vereinfacht. In Bezug auf die 3–5, bei denen gleichen funktionellen Elementen gleiche Bezugsziffern gegeben wurden, kann die Stangenbefestigungshalterung 60 an der Stange oder einer anderen Stützstruktur auf jegliche geeignete herkömmliche Art angebracht werden, wie beispielsweise auf die in 2 gezeigte Art. Die Stangenbefestigungshalterung 60 trägt die Antennenbefestigung 61 auf die weiter unten beschriebene Art. Die Antenneneinheit 62, einschließlich der tatsächlichen Antenne 64, wird wiederum durch die Antennenbefestigung 61 gestützt.
Wie in 3 und 4 gezeigt und schematisch in 5 dargestellt, umfasst die Stangenhalterung 60 eine Schwenkabstützung 66 für ein erstes Verstellelement 68, nämlich den manuell drehbaren Knopf bzw. Drehknebel 70 einer Gewindeschraube 72.
Das erste verstellbare Element 68 trägt eine gebogene Gewindeoberfläche 74, welche auf die Schraube 72 passt, wenn das erste verstellbare Element durch den Stift 66 schwenkbar gestützt wird. Auf diese Art bewirkt die manuelle Drehung des Knopfes 70 eine Drehung des ersten verstellbaren Elements 68 um den Stift 66, um die Antenne in einer orthogonalen Richtung, nämlich dem Azimut- oder dem Erhebungswinkel, zu positionieren, wie es durch die Ausrichtung der Stangenhalterung 60 bestimmtist.
Das erste verstellbare Element umfasst eine Zentral- bzw. Schwenkabstützung für ein zweites verstellbares Element 76 und umfasst einen manuell betätigbaren Gewindeknopf 78 für eine Schraube, welche sich in Eingriff mit einer gebogenen Gewindeoberfläche 80 an dem zweiten Verstellelement 76 befindet. Auf diese Art bewirkt eine Drehung des Knopfes 78 eine Drehung des zweiten Verstellelements um den Stift 872, um einen zweiten Grad einer Verstellung orthogonal zum Grad der Verstellung zu bewirken, welche durch das erste Verstellelement 68 bewirkt wird.
Das Verriegeln der Antenneneinheit am zweiten Verstellelement kann auf verschiedene Arten erreicht werden. Es ist jedoch hochgradig wünschenswert, dass die Antenne schnell und einfach sowohl an einer individuellen Netzknotenbefestigung oder an einem Element in einem Netzknotenarray ersetzt wird. Die Schnelllöseverriege lung bzw. Schnellverschlussklinke, die in den 3 und 4 gezeigt ist, ist klarer in den 6–8 dargestellt, und der Betrieb davon ist schematisch in 9 dargestellt.
Mit Bezug auf die 6–8 umfasst die Verriegelung allgemein ein erstes Element 90, das daran angepasst ist, durch das zweite Verstellelement der Befestigungen der 3–5 getragen zu werden. Das erste Element 90 umfasst einen ersten vorwärts gerichteten Haken (92 in 9) an der unteren Kante des Mittelabschnitts (nicht gezeigt), der daran angepasst ist, an einem Element an der Antenne anzugreifen. Der Mittelabschnitt des ersten Elements trägt wünschenswerterweise auch ein federbelastetes Element 94, das daran angepasst ist, an einem der Schlitze 96 in der Antenne anzugreifen, um eine Stabilität der Antenne während des Verriegelungsbetriebs bereitzustellen.
Die Flansche 98 des ersten Elements 90 können mit Öffnungen bereitgestellt werden, um einen Stift 100 aufzunehmen, der durch ein Loch 102 benachbart einem Ende des flachen Elements 104 eines zweiten Elements 106 läuft bzw. führt, so dass das flache Element sich um den Stift 100 drehen kann. Ungefähr auf der Mitte entlang des flachen Elements 104 ist ein gekrümmtes Element 108 aufgehängt, welches an seinem distalen Ende einen zweiten Haken 110 aufweist, der daran angepasst ist, in ein Element der Antenne einzugreifen. Alternativ können geeignete Vorsprünge von den Seiten des flachen Elements 104 in eine Vertiefung am gekrümmten Element 108 eingreifen, um die Schwenkverbindung bereitzustellen.
Beim Betrieb, und wie in 9(a) gezeigt, wird das erste Element gegen die Antenne mit dem unteren Haken 92 im Eingriff befindlich positioniert, und sowohl das flache Element 104 als auch das gekrümmte Element 108 berühren die Antenne nicht. Wie in 9(a) gezeigt, können das flache und das gekrümmte Element dann gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden, um den Haken 110 in Position zu bringen, um an der Antenne anzugreifen. Sobald sich der Haken 110 im Eingriff befindet, kann das flache Element 104 im Uhrzeigersinn in die in 9(d) und in 7 gezeigte verriegelte Position gedreht werden.
Wie in verschiedenen der Figuren gezeigt, ist die Antenne vorzugsweise mit einem Verriegelungsaufnahmemittel an der Rückseite, den Enden und den Seiten ausgestattet, so dass die Antenne selektiv am Befestigungselement in der Richtung verriegelt werden kann, welche durch das Antennenelement selbst bestimmt wird.
Es sollte verständlich sein, dass die voranstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen nur darstellend ist und dass verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Veränderungen daran durchgeführt werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist.

Claims

Antennenbefestigungsvorrichtung für ein Punkt-zu-Mehrpunkt-Millimeterwellenkommunikationssystem, aufweisend: eine Halterung (60) an einem Ende davon, die daran angepasst ist, abnehmbar an einem Stützelement befestigt zu werden; ein erstes Verstellelement (68), das durch die Halterung benachbart zu einem anderen Ende der Halterung getragen wird, wobei das erste Verstellelement wahlweise in einer ersten Ebene drehbar ist; ein zweites Verstellelement (76), das vom ersten Verstellelement getragen wird, wobei das zweite Verstellelement in einer zweiten Ebene wahlweise drehbar ist, die im wesentlichen normal zur ersten Ebene steht; und ein Antennenabstützmittel (64), das durch das zweite Verstellelement getragen wird, das daran angepasst ist, eine Antenne in einem Punkt-zu-Mehrpunkt-Millimeterwellenkommunikationssystem entfernbar zu stützen, so dass eine Antenne (61), die durch das Abstützmittel gestützt wird, wahlweise in zwei orthogonalen Ebenen ausgerichtet werden kann; dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verstellelement (68) umfasst: ein allgemein tortenstückförmiges Getriebeelement (68), das radial innerhalb des gebogenen Umfangs davon schwenkbar befestigt ist und eine Vielzahl von Getriebezähnen aufweist, die durch den Umfang getragen werden, wobei das Getriebeelement das zweite Verstellelement (76) trägt; und ein wahlweise drehbares Antriebselement (72), das sich im Eingriff mit den Getriebezähnen befindet, so dass die wahlweise Drehung des Antriebselements (72) die Drehung des tortenstückförmigen Getriebeelements (68) bewirkt, und dadurch die Drehung in der ersten Ebene jeder Antenne, die durch das zweite Verstellelement (76) abgestützt wird; und die Halterung (60) ist ausgebildet, um eine allgemein rechteckige Öffnung zu umfassen, wobei das tortenstückförmige Getriebeelement (68) schwenkbar in der Öffnung nahe dem äußeren Ende der Halterung (60) befestigt ist, wobei das äußere Ende der Halterung einen Drehbereich des tortenstückförmigen Getriebeelements (68) begrenzt.
Antennenbefestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Antriebselement (72) einen wahlweise drehbaren Schneckengetriebezylinder umfasst, dessen Gewinde sich im Eingriff mit den Getriebezähnen des tortenstückförmigen Getriebeelements befinden, um die Drehung davon zu bewirken.
Antennenbefestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das zweite Verstellmittel (76) ein allgemein tortenstückförmiges zweites Getriebeelement (76) umfasst, das radial innerhalb des gebogenen Umfangs davon schwenkbar befestigt ist und eine Vielzahl von Getriebezähnen aufweist, die durch den Umfang getragen werden, wobei das zweite Getriebeelement das Antennenabstützmittel (64) trägt; und ein wahlweise drehbares zweites Antriebselement (78), das durch das erste tortenstückförmige Getriebeelement (76) abgestützt wird und sich im Eingriff mit den Getriebezähnen (80) des zweiten tortenstückförmigen Getriebeelements befindet, so dass die wahlweise Drehung des zweiten Antriebselements (78) die Drehung des zweiten tortenstückförmigen Getriebeelements bewirkt, und dadurch die Drehung in der zweiten Ebene jeder Antenne, die durch das zweite Antennenabstützelement abgestützt wird.
Antennenbefestigungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der das zweite Antriebselement (78) einen wahlweise drehbaren Schneckengetriebezylinder (60) umfasst, dessen Gewinde sich im Eingriff mit den Getriebezähnen des zweiten tortenstückförmigen Getriebeelements (78) befinden, um die Drehung davon in der zweiten Ebene zu bewirken.
Antennenbefestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Antennenabstützmittel (64) eine Schnellverschlussklinke (76) ist.
Antennenbefestigungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Schnellverschlussklinke (76) aufweist: ein erstes Element mit einem ersten Haken (92), der sich davon nach vorne erstreckt, wobei der erste Haken daran angepasst ist, an einem ersten Punkt an eine Antenne anzugreifen; ein zweites Element (110) mit einem zweiten Haken, der sich davon nach vorne erstreckt, wobei der zweite Haken daran angepasst ist, an einem zweiten Punkt an eine Antenne anzugreifen, der von dem ersten Punkt beabstandet ist, und wobei das zweite Element schwenkbar vom ersten Element getragen wird zum wahlweisen Positionieren zwischen: (a) einer ersten, aufgeklinkten Position, bei welcher der Abstand zwischen den Haken (92, 100) mindestens so groß ist wie der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt an der Antenne, so dass der erste Haken an die Antenne an einem ersten Punkt angreifen kann, und zwar ohne Eingriff mit der Antenne durch den zweiten Haken, und (b) einer zweiten, eingeklinkten Position, bei welcher der Abstand zwischen den Haken (92, 100) kleiner ist als der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt an der Antenne, so dass der zweiten Haken am zweiten Punkt an die Antenne angreifen kann, während erste Haken sich im Eingriff mit der Antenne am ersten Punkt befindet, um dadurch die Antenne am ersten und am zweiten Punkt zu greifen; und ein Mittel (94) zum lösbaren Aufnehmen des zweiten Elements in der eingeklinkten Position.
Antennenbefestigungsvorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher der zweite Haken (110), der sich von dem zweiten Element nach vorne erstreckt, schwenkbar mit dem zweiten Element verbunden ist.
Antennenbefestigungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der das erste Element ein sich davon nach vorne erstreckendes Führungselement (100) aufweist, dass daran angepasst ist, an die Antenne anzugreifen, wenn die Halterung daran angeklinkt ist, um die Ausrichtung der Antenne relativ zur Halterung aufrechtzuerhalten.