EP1519439A1 - Satellitenantenne mit Photovoltaik-Elementen zur Stromversorgung - Google Patents

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EP1519439A1 EP04020217A EP04020217A EP1519439A1 EP 1519439 A1 EP1519439 A1 EP 1519439A1 EP 04020217 A EP04020217 A EP 04020217A EP 04020217 A EP04020217 A EP 04020217A EP 1519439 A1 EP1519439 A1 EP 1519439A1
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    • H01Q19/13—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source being a single radiating element, e.g. a dipole, a slot, a waveguide termination

Definitions

  • Satellite receivers consisting of a satellite antenna and corresponding Reception facilities are increasingly also for the mobile Use in use, e.g. on vehicles such as motorhomes.
  • vehicles such as motorhomes.
  • DE 42 08 101 A1 shows a stationary satellite reception system whose Parabolic reflector not only for the usual purpose of bundling the impinging Radiation is focused on the focal point, but at the the parabolic mirror is additionally applied a photovoltaic element, that in the respective satellite receiving position of the reflector more or less severe incident daylight is directed to a rechargeable battery which discharges the electrical energy stores to these for powering the satellite antenna and the reception components assigned to it.
  • the positioning device with a navigation receiver e.g., GPS whose location data both for setting the satellite reception position, as well be used for the adjustment of the sunshine reception position can, therefore, so far, a double use.
  • a navigation receiver e.g., GPS
  • a satellite antenna 10 is in conventional form as a parabolic antenna or planar antenna formed, on its back are several photovoltaic elements, which form a solar module 10A, located on its front the reflector 10B of the receiving antenna for the satellite signal.
  • the satellite antenna is by means of the upper end 31A of a bracket 31 with the reflector 10B of the satellite antenna 10 is connected.
  • the lower end 31 B of the bracket 31 is about a horizontal pivot axis H-H by a swivel angle ⁇ (elevation angle) on one about a vertical axis V-V rotatable turntable 32 attached.
  • the rotary unit 32 is formed as a foot part, for example, on the Roof of a mobile home is attached.
  • the satellite antenna is in its rest position or storage position shown, in which it is folded down with the reflector side 10B and the solar module 10A points upward, so the satellite antenna is located in a horizontal position, with at least one dependent on the position of the sun Extraction of solar power by the photovoltaic elements of the Solar module 10A is possible.
  • FIG. 3 shows the embodiment according to the invention for adjusting the satellite antenna in the direction of X-X such that that of the geostationary satellite S emitted signal hits the reflector surface 10B such that an optimization in the sense of maximizing the received signal occurs.
  • These first position P1 (satellite mode) is thus each one specific Value of the swivel angle ⁇ 1 about the horizontal axis H-H and the rotation angle ⁇ 1 marked about the vertical axis V-V.
  • the solar module 10A is in the direction aimed at the sun, so this second position P2 (solar mode) by an appropriate choice of a pivoting around a certain Pivoting angle ⁇ 2 about the horizontal axis H-H and a rotation about one certain rotation angle ⁇ 2 is marked about the vertical axis V-V.
  • the adjustment of the positions P1 and P2 can advantageously thereby take place that the rotary unit 32 in a corresponding control unit Navigation receiver is assigned to the exact location of the satellite receiving system supplies. Based on this location data, let The angles ⁇ 1 / ⁇ 1 can be determined using appropriate tables or calibration values for the position P1 in satellite mode, i.e., the orientation to the one desired television station associated satellite S, as well as by choice the angle ⁇ 2 / ⁇ 2 calculate the position P2 in the solar mode, and by means of a corresponding control signal to the rotary unit 32, this about the vertical axis Turn V-V to the calculated target angle ⁇ 1 / ⁇ 2 and the satellite antenna 10 by appropriate pivoting of the bracket 31 to the Swivel horizontal axis H-H to the calculated target angle ⁇ 1 / ⁇ 2.
  • position P2 (solar mode) can be calculated using appropriate tables or Calibration values also an automatic tracking of the satellite antenna relative to the sun, for example, in minute steps, are performed by using the navigation receiver also for this purpose special Sun or brightness sensors are no longer required.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

Eine Satellitenantenne mit Photovoltaik-Elementen zur Stromversorgung weist eine von einer Steuereinheit gesteuerte Positioniervorrichtung auf, die zumindest auf eine erste Position (P1) zur Optimierung des Satellitensignals und eine zweite Position (P2) zur Optimierung der Leistung der Photovoltaik-Elemente einstellbar ist. Damit ist es möglich, den Grundgedanken eines Doppelnutzens einer Satellitenantenne sowohl zur Einspeisung eines Satellitenempfangssignals in den entsprechenden Empfangseinrichtungen, als auch zur Gewinnung von Solarenergie, dahingehend zu optimieren, dass auch die Anwendung auf gering dimensionierte Satellitenantennen, insbesondere für den Bereich der mobilen Anwendung, möglich wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die in der Regel ungenutzte Rückseite der Satellitenantenne zur Aufnahme der Photovoltaikelemente dient und die bei mobilen Satellitenempfangssystemen in der Regel ohnehin vorgesehene Einstellbarkeit des Reflektors zur Maximierung des Empfangssignals dazu benutzt wird, auch eine 2-Achsen-Optimierung der von der Sonne bzw. dem Tageslicht zur Verfügung gestellten Solarenergie zu erreichen. Hierbei kann auch mittels eines Navigationssystems, z.B GPS, eine automatische Nachführung des Reflektors zur Position der Sonne erfolgen. <IMAGE>

Description

Technischer Hintergrund
Satellitenempfangsanlagen bestehend aus einer Satellitenantenne und entsprechenden Empfangseinrichtungen, sind zunehmend auch für den mobilen Einsatz im Gebrauch, z.B. auf Fahrzeugen wie beispielsweise Wohnmobilen. Infolge des mehr oder weniger häufigen Standortwechsels ist es einerseits erforderlich, die in der Regel kleine Satellitenantenne optimal auf den zu empfangenden Satelliten auszurichten, andererseits steht oft keine Netzversorgung für den Betrieb der Satellitenempfangsanlage zur Verfügung.
Stand der Technik
Die DE 198 34 577 A1 zeigt eine spezielle Satellitenantenne bestehend aus vielen kleinen Einzelantennen, die für Wohnmobile dimensioniert ist. Mit Hilfe von GPS kann das gesamte System durch mechanische Drehung in die gewünschte Empfangsrichtung geschwenkt werden.
Das Problem der Stromversorgung ist hier nicht angesprochen.
Die DE 42 08 101 A1 zeigt eine stationäre Satellitenempfangsanlage, deren Parabol-Reflektor nicht nur zu dem üblichen Zweck zum Bündeln der auftreffenden Strahlung auf den Brennpunkt ausgelegt ist, sondern bei dem auf dem Parabolspiegel zusätzlich ein photovoltaisches Element aufgebracht ist, das in der jeweiligen Satellitenempfangsposition des Reflektors mehr oder weniger stark auftreffende Tageslicht einem Akkumulator zuleitet, der die elektrische Energie speichert, um diese zur Energieversorgung der Satellitenantenne und der ihr zugeordneten Empfangsbauteile zu verwenden.
Diese Lösung hat den Nachteil, dass das photovoltaische Element auf der Reflektorseite unter Umständen die Empfangseigenschaften für das Satellitensignal beeinträchtigt. Die zwangsläufige Ausrichtung der Satellitenantenne auf den Satelliten hat demgemäß zur Folge, dass eine Optimierung der vom photovoltaischen Element abgegebenen Versorgungsleistung nicht möglich ist, sondern nur als Nebenprodukt abfällt.
Bei den in der Regel möglichst gering dimensionierten Empfangs- bzw. Reflektorflächen bei mobilen Satellitenempfangsanlagen bringt diese Lösung keine Vorteile.
Aufgabe der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, den Grundgedanken eines Doppelnutzens einer Satellitenantenne, sowohl zur Einspeisung eines Satellitenempfangssignals in den entsprechenden Empfangseinrichtungen, als auch zur Gewinnung von Solarenergie, dahingehend zu optimieren, dass auch die Anwendung auf gering dimensionierte Satellitenantennen, insbesondere für den Bereich der mobilen Anwendung, möglich wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung ist somit darin zu sehen, dass die in der Regel ungenutzte Rückseite der Satellitenantenne zur Aufnahme der Photovoltaikelemente dient und die bei mobilen Satellitenempfangssystemen in der Regel ohnehin vorgesehene Einstellbarkeit des Reflektors zur Maximierung des Empfangssignals dazu benutzt wird, auch eine 2-Achsen-Optimierung der von der Sonne bzw. dem Tageslicht zur Verfügung gestellten Solarenergie zu erreichen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Positioniervorrichtung mit einem Navigationsempfänger (z.B. GPS) zusammenarbeiten, dessen Standortdaten sowohl für die Einstellung der Satellitenempfangsposition, als auch für die Einstellung der Sonnenstrahlen-Empfangsposition verwendet werden kann, der insofern also auch eine doppelte Nutzung erfährt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:
Figur 1A,B:
Vorder- und Rückansicht der Satellitenantenne,
Figur 2:
Seitenansicht der Satellitenantenne in der Ablageposition,
Figur 3:
eine erste perspektivische schematische Darstellung der Satellitenantenne in der Position P1 zum Empfang des Satellitensignals, und
Figur 4:
eine zweite perspektivische, schematische Darstellung der Satellitenantenne in der Position P2 zur Gewinnung von Solarstrom.
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Eine Satellitenantenne 10 ist in üblicher Form als Parabolantenne oder Planarantenne ausgebildet, auf ihrer Rückseite befinden sich mehrere Photovoltaik-Elemente, die einen Solarmodul 10A bilden, auf ihrer Vorderseite befindet sich der Reflektor 10B der Empfangsantenne für das Satellitensignal.
Die Satellitenantenne ist mittels dem oberen Ende 31A eines Bügels 31 mit dem Reflektor 10B der Satellitenantenne 10 verbunden.
Das untere Ende 31 B des Bügels 31 ist um eine horizontale Schwenkachse H-H um einen Schwenkwinkel β (Elevationswinkel) auf einer um eine Vertikalachse V-V drehbaren Dreheinheit 32 befestigt.
Die Dreheinheit 32 ist als Fußteil ausgebildet, das beispielsweise auf dem Dach eines Wohnmobils befestigt wird.
Durch Drehung der Dreheinheit 32 um einen bestimmten Drehwinkel α (Azimutwinkel) um die Vertikalachse V-V und Schwenkung des Bügels 31 um einen bestimmten Schwenkwinkel β um die Horizontalachse H-H ist somit prinzipiell jede Ausrichtung der Antenne auf einen bestimmten Punkt am Himmel möglich.
In Figur 2 ist die Satellitenantenne in ihrer Ruheposition oder Ablageposition dargestellt, bei der sie mit der Reflektorseite 10B nach unten geklappt ist und das Solarmodul 10A nach oben zeigt, die Satellitenantenne befindet sich also in einer horizontalen Position, bei der zumindest eine vom Sonnenstand abhängige Gewinnung von Solarstrom durch die Photovoltaik-Elemente des Solarmoduls 10A möglich ist.
Figur 3 zeigt die erfindungsgemäße Ausgestaltung zur Einstellung der Satellitenantenne in Richtung X-X derart, dass das von dem geostationären Satelliten S ausgesandte Signal die Reflektorfläche 10B derart trifft, dass eine Optimierung im Sinne einer Maximierung des Empfangssignals eintritt. Diese erste Position P1 (Satellitenmodus) ist somit durch jeweils einen bestimmten Wert des Schwenkwinkels β1 um die Horizontalachse H-H und des Drehwinkels α1 um die Vertikalachse V-V gekennzeichnet.
Bei der in Figur 4 dargestellten Position ist das Solarmodul 10A in Richtung auf die Sonne gerichtet, so dass diese zweite Position P2 (Solarmodus) durch eine entsprechende Wahl einer Verschwenkung um einen bestimmten Schwenkwinkel β2 um die Horizontalachse H-H und eine Drehung um einen bestimmten Drehwinkel α2 um die Vertikalachse V-V gekennzeichnet ist.
Die Einstellung der Positionen P1 und P2 kann vorteilhafterweise dadurch erfolgen, dass der Dreheinheit 32 in einer entsprechenden Steuereinheit ein Navigationsempfänger zugeordnet ist, der den genauen Standort der Satelittenempfangsanlage liefert. Ausgehend von diesen Standortdaten, lassen sich damit anhand entsprechender Tabellen oder Eichwerte die Winkel α1/β1 für die Position P1 im Satellitenmodus d.h., die Ausrichtung auf den zu einem gewünschten Fernsehsender zugehörigen Satelliten S, als auch durch Wahl der Winkel α2/β2 die Position P2 im Solarmodus errechnen, und mittels eines entsprechenden Steuersignals an die Dreheinheit 32 diese um die Vertikalachse V-V auf den errechneten Zielwinkel α1/ α2 drehen und die Satellitenantenne 10 durch entsprechende Verschwenkung des Bügels 31 um die Horizontalachse H-H auf den errechneten Zielwinkel β1/ β 2 schwenken.
Die entsprechenden Motoren für diese Steuerung sind in den Zeichnungen nicht dargestellt.
Anhand der vom Navigationsempfänger gelieferten Positionsdaten ist es mit geeigneten Formeln in der Software der Empfangselektronik ohne weiteres möglich, einen automatischen Satellitenwechsel (mehrere Positionen P1 im Satellitenmodus) vorzunehmen.
In der Position P2 (Solarmodus) kann anhand entsprechender Tabellen oder Eichwerte auch eine automatische Nachführung der Satellitenantenne relativ zur Sonne, beispielsweise in Minutenschritten, durchgeführt werden, wobei durch die Nutzung des Navigationsempfängers auch für diesen Zweck spezielle Sonnen- oder Helligkeitssensoren nicht mehr erforderlich sind.
Besonders vorteilhaft bei der erfindungsgemässen Konzeption ist, dass die Nutzungsperioden des Satellitenmodus und des Solarmodus, die weitgehend den Tageszeiten entsprechen, nur wenig überlappen, so dass auch in diesem Sinne eine sehr wirtschaftliche Gesamtlösung im Sinne einer durchgängigen Nutzung der Satellitenantenne gefunden wurde.

Claims (9)

  1. Satellitenantenne mit Photovoltaik-Elementen zur Stromversorgung, mit einer von einer Steuereinheit gesteuerten Positioniervorrichtung, die zumindest auf eine erste Position (P1) zur Optimierung des Satellitensignals und eine zweite Position (P2) zur Optimierung der Leistung der Photovoltaik-Elemente einstellbar ist.
  2. Satellitenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung einen Bügel (31) beinhaltet, dessen oberes Ende (31 A) die Satellitenantenne (10) hält, und dessen unteres Ende (31 B) um eine Horizontalachse (H-H) um einen Schwenkwinkel (β) schwenkbar mit einem Fußteil verbunden ist.
  3. Satellitenantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fußteil durch eine Dreheinheit (32) mit einer vertikalen Drehachse (V-V) und einem Drehwinkel (α) gebildet ist.
  4. Satellitenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Photovoltaik-Elemente als Solarmodul (10A) auf der Rückseite der Satellitenantenne (10), und der Empfangsreflektor (10B) auf der Vorderseite der Satellitenantenne (10) angeordnet sind.
  5. Satellitenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereinheit ein Navigationsempfänger zugeordnet ist, mit dessen Standortdaten zumindest die erste Position (P1) der Positioniervorrichtung, ggf. mit Kompensation des linearen Polarisationsfehlwinkels, vorgebbar ist.
  6. Satellitenantenne nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Position (P1) durch den zum optimalen Satellitenempfang erforderlichen Schwenkwinkel (β1) des Bügels (31) und Drehwinkel (α1) der Dreheinheit (32) gebildet ist.
  7. Satellitenantenne nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Position (P2) durch den zum maximalen Empfang der Sonnenstrahlung erforderlichen Schwenkwinkel (β2) des Bügels (31) und Drehwinkel (α2) der Dreheinheit (32) gebildet ist.
  8. Satellitenantenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkwinkel (β2) in einer Ablageposition im wesentlichen Null Grad beträgt.
  9. Satellitenantenne nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdaten des Navigationsempfängers auch die zweite Position (P2) zur Solarversorgung bestimmen.
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