ES2282770T3 - Antena de satelite con elementos fotovoltaicos para la alimentacion de corriente. - Google Patents
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Abstract
Antena de satélite (10) para la recepción de señales de satélite, realizada como antena parabólica o planar, con un reflector (10B), con elementos fotovoltaicos para la alimentación de corriente, con un dispositivo de posicionamiento controlado por una unidad de mando de modo que la antena puede ajustarse al menos a una primera posición (P1) para la optimización de la señal del satélite y a una segunda posición (P2) para la optimización de la potencia de los elementos fotovoltaicos, caracterizada porque los elementos fotovoltaicos están dispuestos como módulo solar (10A) en el lado posterior de la antena de satélite (10) y el reflector (10B) está dispuesto en el lado delantero de la antena de satélite (10), porque la antena (10) puede hacerse girar mediante el dispositivo de posicionamiento un ángulo de giro (beta) alrededor de un eje horizontal (H-H) y porque este ángulo de giro (beta) asciende en una posición de reposo fundamentalmente a cero grados, estando plegado el lado de la antena (10) con el reflector (10B) hacia abajo y estando orientado el módulo solar (10A) hacia arriba para una obtención de corriente solar en función de la altura del sol.
Description
Antena de satélite con elementos fotovoltáicos
para la alimentación de corriente.
Las instalaciones receptoras de satélites,
formadas por una antena de satélite y dispositivos receptores
correspondientes, se usan cada vez más también para una aplicación
móvil, por ejemplo en vehículos, como por ejemplo autocaravanas.
Debido al cambio de emplazamiento más o menos frecuente, por un
lado, es necesario orientar la antena de satélite que, por regla
general, es pequeña, de forma óptima al satélite que ha de ser
recibido y, por otro lado, frecuentemente no está disponible una
alimentación de red para el servicio de la instalación receptora de
satélite.
El documento DE19834577A1 muestra una antena de
satélite especial, formada por muchas antenas individuales
pequeñas, que está dimensionada para autocaravanas. Con ayuda de
GPS, todo el sistema puede girarse mediante giro mecánico en la
dirección de recepción deseada. Aquí no se habla del problema de la
alimentación de corriente.
El documento DE4208101A1 muestra una instalación
receptora de satélite estacionaria, cuyo reflector parabólico no
sólo está concebido para la finalidad habitual de la concentración
de la radiación incidente en un foco, estando dispuesto en su
espejo parabólico, por lo contrario, adicionalmente un elemento
fotovoltaico, que alimenta la luz diurna que incide más o menos
intensamente en la posición correspondiente de recepción de
satélite del reflector a un acumulador, que acumula la energía
eléctrica, para usarla para la alimentación de energía de la antena
de satélite y de los componentes receptores que tiene asignada.
Esta solución tiene el inconveniente que el
elemento fotovoltaico en el lado del reflector perjudica
eventualmente las propiedades de recepción para la señal del
satélite. Con la orientación obligatoria de la antena de satélite
al satélite no puede conseguirse una optimización de la potencia de
alimentación suministrada por el elemento fotovoltaico; la obtención
de energía sólo se produce como producto derivado.
Con las superficies receptoras o de reflector
que, en las instalaciones receptoras de satélite móviles se
dimensionan, por regla general, con la menor superficie posible,
esta solución no conlleva ventajas.
El documento FR2762945 muestra una antena que
presenta una función doble, es decir, para la emisión o la recepción
de señales electromagnéticas y para la captación de energía solar.
Para ello, unas células solares adaptadas a la curvatura del
reflector están distribuidas a lo largo de una parte central del
reflector de la antena parabólica, que deberían ser permeables a
las ondas electromagnéticas.
La disposición mostrada tiene también un motor
para el ajuste de la antena parabólica a uno o varios satélites,
aunque básicamente se parte de que, en caso de una orientación a un
satélite geoestacionario, como por ejemplo ASTRA, la posición de la
antena también es automáticamente "bastante favorable" respecto
a la posición del sol, de modo que se espera una radiación solar
"casi óptima" con una orientación predeterminada de la antena
al satélite que ha de ser recibido, sin que sean necesarias otras
medidas para la optimización de la irradiación solar.
También en esta solución se producen pérdidas en
la recepción de la señal del satélite, puesto que las células
solares en el lado del reflector provocan una amortiguación de la
señal electromagnética, a pesar de suponerse que son permeables a
las ondas electromagnéticas. Por lo tanto, las antenas de este tipo
sólo son adecuadas para aplicaciones estacionarias con diámetros
grandes de reflector, también debido a su estructura compleja.
El documento Patent Abstracts of Japan 05248709
muestra una combinación de una antena parabólica con un colector
solar dispuesto en la zona del LNB receptor para la obtención de
calor, estando previstos en el caso de la no recepción de la señal
del satélite medios motores para orientar el espejo parabólico al
sol, es decir, para maximizar la aportación de energía por parte del
sol.
También están previstos medios de control, con
ayuda de los cuales puede calcularse la dirección de la radiación
solar incidente usándose la posición de la antena y con ayuda de los
cuales se mueve la antena mediante medios de ajuste.
El documento Patent Abstracts of Japan 09153712
muestra dos dispositivos receptores independientes, es decir, una
antena planar y una "pila solar" que está asignada a la antena
de tal forma que, con un posicionamiento de la antena planar en la
dirección sudoeste, se consiga un posicionamiento de la pila solar
en la dirección sur y, por lo tanto, hacia el sol. Por lo tanto, no
está previsto un seguimiento de la pila solar.
El documento Patent Abstracts of Japan 02166807
muestra la combinación de una antena parabólica y una "pila
solar", en la que la pila solar está dispuesta en el lado
posterior de la antena. El cuerpo de antena está construido aquí
mediante un recubrimiento de lámina de tal forma que debe reflejar
la radiación incidente del satélite debiendo dejar pasar, en
cambio, la luz hacia el elemento solar dispuesto por detrás. Gracias
a la asignación fija y la misma dirección de recepción de la antena
parabólica y la pila solar resulta que la energía solar incidente y
obtenida depende del ángulo de recepción respectivamente ajustado
para la antena; una optimización sólo es posible en la medida que,
cuando no se recibe ninguna señal de satélite, puede tener lugar
una orientación al sol. No obstante, también en este caso el
rendimiento de los elementos solares queda perjudicado por la
amortiguación inevitable debido al cuerpo de antena dispuesto por
delante.
Aquí no se menciona un uso de una antena de este
tipo en una aplicación móvil, la cual tampoco es concebible sin más
debido a la forma desfavorable sin elementos de ajuste o de
giro.
El documento US 6.016.120 describe un uso del
sistema GPS como transductor de posición para determinar la
orientación de una antena, sin mencionarse una aplicación solar.
El documento US 5.528.250 muestra una solución
constructiva para una antena móvil, que está realizada de forma
plegable de tal modo que en el estado no usado el lado del reflector
esté orientado hacia abajo. Tampoco aquí está previsto un uso solar
adicional.
Por lo tanto, puede indicarse en resumen que las
soluciones conocidas, de las que todas presentan elementos solares
en el lado del reflector, deberían estar orientadas en una posición
de reposo obligatoriamente también con el reflector hacia arriba
para obtener energía solar. Sin medidas especiales, esto conduciría
en una aplicación móvil, por ejemplo, en el techo de una
autocaravana, a configuraciones desfavorables desde el punto de
vista aerodinámico, además de poderse llenarse el reflector de una
antena parabólica con agua cuando llueva. Los sistemas móviles
plegables conocidos como por ejemplo el dispositivo conocido por el
documento US 6.016.120 arriba mencionado, renuncian, por lo tanto,
al uso de energía solar.
La invención tiene el objetivo de optimizar la
idea básica de un uso doble de una antena de satélite, tanto para
la alimentación de una señal de recepción de satélite en los
dispositivos receptores correspondientes como para la obtención de
energía solar de tal forma que la aplicación también sea posible en
antenas de satélite de dimensiones reducidas, en particular, para
el campo de la aplicación móvil.
Este objetivo se consigue según la invención
mediante las características de la reivindicación 1.
La idea básica de la invención ha de verse, por
lo tanto, en que el lado posterior de la antena de satélite sirve
para el alojamiento de los elementos fotovoltaicos, usándose la
ajustabilidad del reflector para la maximización de la señal de
recepción que, por regla general, está de por sí prevista en
sistemas receptores de satélite móviles para conseguir también una
optimización en 2 ejes de la energía solar proporcionada por el sol
o la luz diurna pudiendo obtenerse corriente solar también en la
posición de reposo.
Según una configuración ventajosa, el
dispositivo de posicionamiento puede cooperar con un receptor de
navegación (por ejemplo, GPS), cuyos datos de posición pueden
usarse tanto para el ajuste de la posición de recepción de satélite
como para el ajuste de la posición de recepción de radiación solar,
por lo que el mismo también se usa para dos finalidades.
Otras configuraciones ventajosas están descritas
en las reivindicaciones subordinadas.
A continuación, un ejemplo de realización
preferible de la invención se explicará más detalladamente con ayuda
de dibujos, que muestran:
la fig. 1A, B una vista frontal y una vista
trasera de la antena de satélite;
la fig. 2 un alzado lateral de la
antena de satélite en la posición de reposo;
la fig. 3 una primera representación
esquemática en perspectiva de la antena de satélite en la posición
P1 para la recepción de la señal del satélite, y
la fig. 4 una segunda representación
esquemática en perspectiva de la antena de satélite en la posición
P2 para la obtención de corriente solar.
Una antena de satélite 10 está realizada de
forma usual como antena parabólica o antena planar; en su lado
posterior se encuentran varios elementos fotovoltaicos que forman un
módulo solar 10A y en su lado delantero se encuentra el reflector
10B de la antena receptora para la señal de satélite.
La antena de satélite está unida mediante el
extremo superior 31A de un estribo 31 al reflector 10B de la antena
de satélite 10.
El extremo inferior 31B del estribo 31 se puede
girar un ángulo de giro \beta (ángulo de elevación) alrededor de
un eje de giro horizontal H-H y está fijado en una
unidad giratoria 32 que es giratoria alrededor de un eje vertical
V-V.
La unidad giratoria 32 está realizada como pieza
de base que se fija, por ejemplo, en el techo de una
autocaravana.
Si la unidad giratoria 32 se gira un ángulo de
giro \alpha determinado (ángulo acimutal) alrededor del eje de
giro vertical V-V y el estribo 31 se gira un ángulo
de giro \beta determinado alrededor del eje horizontal
H-H, se permite en principio, por lo tanto,
cualquier orientación de la antena a un punto determinado en el
cielo.
En la figura 2, la antena de satélite está
representada en su posición de reposo, en la que el lado del
reflector 10B se ha plegado hacia abajo y el módulo solar 10A está
orientado hacia arriba, por lo que la antena de satélite se
encuentra en una posición horizontal, en la que al menos es posible
una obtención de corriente solar en función de la altura del sol
mediante los elementos fotovoltaicos del módulo solar 10A.
La figura 3 muestra la configuración según la
invención para el ajuste de la antena de satélite en la dirección
X-X de tal forma que la señal emitida por el
satélite S geoestacionario incida de tal forma en la superficie del
reflector 10B que se produzca una optimización en el sentido de una
maximización de la señal de recepción. Esta primera posición P1
(modo de satélite) está caracterizada, por lo tanto, por un valor
determinado del ángulo de giro \beta1 alrededor del eje
horizontal H-H y del ángulo de giro \alpha1
alrededor del eje vertical V-V.
En la posición representada en la figura 4, el
módulo solar 10A está orientado al sol, de modo que esta segunda
posición P2 (modo solar) está caracterizada por una elección
correspondiente de un giro de un ángulo de giro \beta2
determinado alrededor del eje horizontal H-H y un
giro de un ángulo de giro \alpha2 determinado alrededor del eje
vertical V-V.
Es ventajoso realizar el ajuste de las
posiciones P1 y P2 de tal forma que la unidad giratoria 32 tenga
asignada en una unidad de mando correspondiente un receptor de
navegación, que suministra la posición exacta de la instalación
receptora de satélite. Partiendo de estos datos de posición pueden
calcularse, por lo tanto, con ayuda de tablas o valores de
calibrado correspondientes los ángulos \alpha1/\beta1 para la
posición P1 en el modo de satélite, es decir, la orientación al
satélite S que pertenece a una emisora de televisión deseada,
además de poderse calcular la posición P2 en el modo solar mediante
la elección de los ángulos \alpha2/\beta2, haciéndose girar la
unidad giratoria 32 mediante una señal de mando correspondiente
alrededor del eje vertical V-V al ángulo de destino
\alpha1/\alpha2 calculado y haciéndose girar la antena de
satélite 10 mediante un giro correspondiente del estribo 31
alrededor del eje horizontal H-H al ángulo de
destino \beta1/\beta2 calculado.
Los motores correspondientes para esta unidad de
mando no están representados en los dibujos.
Con ayuda de los datos de posición suministrados
por el receptor de navegación es posible sin más realizar un cambio
de satélite automático (varias posiciones P1 en el modo de satélite)
con fórmulas adecuadas en el software del sistema electrónico de
recepción.
En la posición P2 (modo solar) puede realizarse
también un seguimiento automático de la antena de satélite respecto
al sol, por ejemplo en pasos de un minuto, con ayuda de tablas o
valores de calibrado correspondientes, no siendo necesarios ya unos
sensores de sol o de claridad especiales para este fin gracias al
uso del receptor de navegación.
En esta concepción según la invención es
especialmente ventajoso que los períodos de uso del modo de satélite
y del modo solar, que corresponden en gran medida a las horas del
día, se solapan sólo poco, de modo que también en este sentido se
ha encontrado una solución global muy económica en el sentido de un
uso continuo de la antena de satélite.
Claims (7)
1. Antena de satélite (10) para la
recepción de señales de satélite, realizada como antena parabólica o
planar, con un reflector (10B), con elementos fotovoltaicos para la
alimentación de corriente, con un dispositivo de posicionamiento
controlado por una unidad de mando de modo que la antena puede
ajustarse al menos a una primera posición (P1) para la optimización
de la señal del satélite y a una segunda posición (P2) para la
optimización de la potencia de los elementos fotovoltaicos,
caracterizada porque los elementos fotovoltaicos están
dispuestos como módulo solar (10A) en el lado posterior de la antena
de satélite (10) y el reflector (10B) está dispuesto en el lado
delantero de la antena de satélite (10), porque la antena (10) puede
hacerse girar mediante el dispositivo de posicionamiento un ángulo
de giro (\beta) alrededor de un eje horizontal
(H-H) y porque este ángulo de giro (\beta)
asciende en una posición de reposo fundamentalmente a cero grados,
estando plegado el lado de la antena (10) con el reflector (10B)
hacia abajo y estando orientado el módulo solar (10A) hacia arriba
para una obtención de corriente solar en función de la altura del
sol.
2. Antena según la reivindicación 1,
caracterizada porque el dispositivo de posicionamiento
comprende un estribo (31), cuyo extremo superior (31A) sujeta la
antena (10) y cuyo extremo inferior (31B) está unido a una pieza de
base de modo giratorio en un ángulo de giro (\beta) alrededor del
eje horizontal (H-H).
3. Antena según la reivindicación 2,
caracterizada porque la pieza de base está formada por una
unidad giratoria (32) con un eje vertical (V-V) y un
ángulo de giro (\alpha).
4. Antena según la reivindicación 3,
caracterizada porque la primera posición (P1) está formada
por un primer ángulo de giro (\beta1) del estribo (31) necesario
para una recepción óptima del satélite y un primer ángulo de giro
(\alpha1) de la unidad giratoria (32).
5. Antena según la reivindicación 3,
caracterizada porque la segunda posición (P2) está formada
por un segundo ángulo de giro (\beta2) del estribo (31) necesario
para una recepción máxima de la radiación solar y un segundo ángulo
de giro (\alpha2) de la unidad giratoria (32).
6. Antena según la reivindicación 1,
caracterizada porque la unidad de mando tiene asignada un
receptor de navegación con cuyos datos de posición puede
predeterminarse al menos la primera posición (P1) del dispositivo de
posicionamiento, dado el caso con compensación del ángulo de error
de polarización lineal.
7. Antena según la reivindicación 5 y 6,
caracterizada porque los datos de posición del receptor de
navegación determinan también la segunda posición (P2) para la
alimentación solar.
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