HU221219B1 - Aerial unit - Google Patents

Abstract

Antennaegység (36), különösen fogyasztásmérők rádió útján történőtávleolvasásához, amelynek két, együtt lényegében felhasított gyűrűtformáló, nemvasfém antennakarja (102, 104), azokhoz mágnesesen csatoltbecsatoló induktivitása, valamint első és második csatlakozókapcsavan, ahol az első és második csatlakozókapocs a becsatolóinduktivitáson keresztül van egymással összekötve. Az antennakarok(102, 104) lábrészei össze vannak kötve az antennaegység (36) elsőcsatlakozókapcsával, valamint az antennakarok (102, 104) szabad végeikis dielektromos veszteségű lezáró kondenzátoron (46) keresztül vannakegymáshoz kapcsolva, ahol az antennakarok (102, 104) és a lezárókondenzátor (46) által képezett rezonanciakör jósági tényezőjenagyobb, mint 100. ŕ

Description

A találmány antennaegység, különösen fogyasztásmérők rádió útján történő távleolvasásához.

Ilyen antennaegységet ismertetnek az EP 0 619 620 szabadalmi leírásban. Az ismert megoldásban az antennaegység egyetlen íves antennakart tartalmaz, amely egyik végén nagyfrekvenciás adóáramkör teljesítményfokozatához van kapcsolva.

Bebizonyosodott, hogy az ilyen típusú antennaegység üzemi viselkedése erősen függ az adott környezettől, például az antennaegység közelében elhaladó személyektől vagy az antennaegység elé állított tárgyaktól (például fűtőtestekre szerelt hőfogyasztásmérők esetében fotelektől, függönyöktől és hasonló tárgyaktól).

Az US 3 852 758 szabadalmi leírásban lényegében felhasított gyűrűt formáló fém antennakarokat tartalmazó antennaegységet ismertetnek. Az energia be/ki csatolása az antennakarok lábrészénél induktív módon történik. Ez az ismert antennaegység viszonylag széles sávú és hangolatlan.

A találmány szerint az antennaegységet úgy kell továbbfejleszteni, hogy üzemi viselkedése kevésbé érzékenyen reagáljon a környezetében található akadályokra.

A feladatot a találmány szerint tehát olyan antennaegységgel oldottuk meg, amelynek két, együtt lényegében felhasított gyűrűt formáló, nemvasfém antennakarja, azokhoz mágnesesen csatolt becsatoló induktivitása, valamint első és második csatlakozókapcsa van, ahol az első és második csatlakozókapocs a becsatoló induktivitáson keresztül van egymással összekötve. Az antennakarok lábrészei össze vannak kötve az antennaegység első csatlakozókapcsával, valamint az antennakarok szabad végei kis dielektromos veszteségű lezáró kondenzátoron keresztül vannak egymáshoz kapcsolva, ahol az antennakarok és a lezáró kondenzátor által képezett rezonanciakor jósági tényezője nagyobb, mint 100.

A találmányban azt hasznosítjuk, hogy a háztartásokban a fogyasztásmérők környezetében esetenként különböző akadályok, valamint az adó- és/vagy vevőantennák környezetében lévő további akadályok legtöbbje dielektrikumot képvisel. Ezen akadályok nagyobb hatással bírnak egy olyan antenna üzemi viselkedésére, amely a közvetlen környezetében túlnyomórészt villamos összetevőket felmutató váltakozó mezővel rendelkezik. A találmány szerinti antennaegység ezzel szemben közvetlen környezetében túlnyomórészt mágneses összetevőjű elektromágneses váltakozó mezőt hoz létre, és emiatt a találmány szerinti antennaegység üzemi viselkedését csak kismértékben befolyásolják a fogyasztásmérők vagy antennaegységet tartalmazó egyéb berendezések közelében általában található akadályok.

A találmány szerinti antennaegység jól működik nagy fémfelületek közelében is, amint azok gyakran előfordulnak fogyasztásmérők közvetlen környezetében (gáz/áram fogyasztásmérők házai, valamint a hőmennyiségmérők környezetében lévő fűtőtestek és vízvezetékek).

A találmány szerinti antennaegység az adatátvitelhez alkalmazott frekvenciasáv (200-1000 MHz, Európában többnyire 433,92 MHz) hullámhosszának egynegyedénél lényegesen kisebbre is kialakítható, miközben ennek ellenére jó sugárzási hatásfokkal rendelkezik, ami lehetővé teszi, hogy a rádió útján leolvasható fogyasztásmérők áramszükséglete alacsony szinten maradjon. Ez utóbbi arra való tekintettel előnyös, hogy a fogyasztásmérők üzemeltetéséhez alkalmazott többéves kapacitású elemek a teljes hitelesítési időtartamra, vagyis körülbelül öt-tíz évig kitartanak.

A találmány szerinti antennaegység előnyösen alkalmazható vevőkészülékben is, például olyan érzékelőegységben, amely rádió útján leolvasható fogyasztásmérőkkel működik együtt. Ebben az alkalmazásban nagy jósági tényezője miatt erősen elnyomja az idegen adókat, és jól elnyomja az adó nemlinearitásából származó felharmonikusokat anélkül, hogy különösebb szűrési intézkedések lennének szükségesek.

A találmány szerinti antennaegység fent körvonalazott tulajdonságai alapján jól alkalmazható adó/vevő antennaként kétirányú adatátviteli alkalmazásoknál.

A találmány szerinti antennaegységben alkalmazott, a nagyfrekvenciás adóáramkörhöz (vagy vevőhöz) való induktív csatolás több előnnyel jár. Ily módon az antennaegység egyenáramúlag el van választva az adótól/vevőtől (a feszültség! és biztonsági problémák elkerülésére), és a becsatoló induktivitás megfelelő méretezésével egyidejűleg impedanciaillesztést eszközölhetünk a csatlakozó adóhoz/vevőhöz. Az itt szóbajövő antennák tipikus sugárzási ellenállása ugyanis a 30-200 mfr tartományba esik, míg az adók és vevők tipikus impedanciái az 50 Ω-os tartományba.

A becsatoló induktivitással előnyösen egy kondenzátor van sorba kapcsolva. Ez lehetővé teszi, hogy a becsatoló induktivitásban lévő áram és az antennakarokban lévő áram közötti fázisszöget kívánt értékre, előnyösen 0°-ra állítsuk be.

A becsatoló induktivitással előnyösen sorba kapcsolt ohmikus kiegyenlítő ellenállás az antennaegység adóval, illetve vevővel történő illesztésének optimalizálására, valamint gyártási eltérések kiegyenlítésére szolgál.

Az antennakarokat előnyösen réssel ellátott gyűrű képezi, és az egymástól kis távolságra, egymással szemben fekvő vágási felületek képezik a lezáró kondenzátor lemezeit. Ezáltal az antennaegység villamosán jól vezető csőanyagból egyszerűen gyártható le különálló gyűrűk levágásával és horonymarásával.

A találmány egyik előnyös kiviteli alakjában a rés szélessége nagyságrendileg 0,1-1,0 mm, előnyösen 0,2-0,5 mm, és a résfalak közötti tér olyan anyaggal van kitöltve, amelynek dielektromos állandója 2 és 10 között van, dielektromos veszteségi tényezője pedig kisebb mint 0,002, mialatt ezen dielektromos tulajdonságok a hőmérséklettel előnyösen csak kismértékben változnak. Ez azért előnyös, mert az antennakarok végei közötti résben a mező vonalakat a lehető legjobban vezetjük, valamint az antennaegység kis ohmikus ellenállással rendelkezik. A mezővonalak együtt tartása azért előnyös, mert így az akadályok kismértékben hatnak vissza az antennaegység üzemi viselkedésére. A fogyasztásmérő üzemeltető telepének nagyobb élettartama miatt kívánatosak a kismértékű ohmikus veszteségek: ez a találmány szerinti antennaegységeknél né2

HU 221 219 Β1 hány ιηΩ vagy annak töredéke is lehet, vagyis sokkal kisebb a tipikus 30-200 ιηΩ-os sugárzási ellenállásnál. Ily módon a találmány szerinti antennaegységeknél magas, 100-1000 értékű rezgőköri jósági tényezőt kapunk. Ez utóbbi azért előnyös, mert így az antennaegység jól elnyomja a nemlineáris adóáramkörök által létrehozott felharmonikusokat és nemkívánatos oldalsávi jeleket.

A nyomtatott vezetékpályákként képezett antennakarok egyszerű előállítást teszi lehetővé az ismert és kedvező áron kivitelezhető nyomtatott vezetékpályás technológiával. A hagyományos technikákkal előállított nyomtatott vezetékpályák vastagsága az antenna működésére nézve elegendő, mivel az itt szóba jöhető 200-1000 MHz közötti, a gyakorlatban Németországban 433,92 MHz-es frekvenciánál a mező csak néhány pm-re hatol a vezetékpályába. A vezetékpálya szélességének megfelelő méretezésével az antennakarok elegendően kicsi, néhány ιηΩ-os tartományba eső ellenállásához jutunk. A vezetékpálya geometriáján keresztül nagyon egyszerű módon szabható meg az antennaegység üzemi viselkedése. Fogyasztásmérők rádiós leolvasásához általában elegendő, ha az antennakarok vezetékpályáinak belső mérete az 50x50 mm-es tartományba esik.

Ezen megoldás további előnye az, hogy a vezetékpályát hordozó áramköri lapon olyan további elektronikus alkatrészek helyezhetők el és kapcsolhatók össze, amelyek a nagyfrekvenciás adóhoz, vagy az antennaegység nagyfrekvenciás adóhoz, illetve vevőhöz való csatolásához tartoznak.

A becsatoló induktivitást egy előnyös kiviteli alakban nyomtatott vezetékpálya képezi. Ezzel egyszerű módon valósítható meg az antennakarok adóhoz, illetve vevőhöz történő potenciálmentes csatolása és impedanciaillesztése, miközben a becsatoló induktivitás és az antennakarok illesztési geometriája rögzítetten van megadva a szerelési hibák elkerülésére.

A becsatoló induktivitás és az antennakarok közötti jó mágneses csatolás szempontjából előnyös, ha a becsatoló induktivitást képező nyomtatott vezetékpálya az antennakarokat képező vezetékpálya által határolt felület belsejében fekszik.

A felhasználó egyszerű módon illesztheti a becsatoló induktivitás nagyságát, ha a vezetékpálya választhatóan aktivizálható több hurokkal rendelkezik, illetve ha a vezetékpálya létraformájúan van kialakítva, és két, egymástól meghatározott távolságra lévő létraszárpályával, valamint ezeket összekötő létrafokpályákkal rendelkezik.

A találmány egy további előnyös kiviteli alakja tartalmaz nyomtatott kondenzátorlemezt, amely az antennakarok szabad végrészeit egy szigetelőréteg közbeiktatásával áthidalja, amely szigetelőréteg vastagsága 0,1 és 1 mm közötti, előnyösen 0,3 mm, és amelynek dielektromos állandója 2 és 10 között van, továbbá amelynek dielektromos veszteségi tényezője kisebb, mint 0,002, amely utóbbi dielektromos tulajdonságok a hőmérséklettel kismértékben változnak. Ez egyszerű módon lehetővé teszi, hogy még az antennakarok végeit összekötő kondenzátort is az antennakarokat hordozó áramköri lapon képezzük ki. Az antennaegységnek a lezáró kondenzátor nagy dielektromos állandójából és alacsony dielektromos veszteségi tényezőjéből származó előnyei tekintetében utalunk fentiekben elmondottakra.

Különösen egyszerű módon, járulékos szerelési munkák és az áramköri lap fúrása nélkül vihető fel a lezáró kondenzátor, amennyiben a szigetelőréteget áramköri lap képezi, amelyen az antennakarokat képező vezetékpályák vannak kialakítva, és a kondenzátorlemez egy további nyomtatott vezetékpálya, amely az áramköri lapra az antennakarokkal ellentétes oldalon van elhelyezve. A viszonylag drága kondenzátordielektrikum különösen takarékos felhasználása miatt előnyös, ha a szigetelőlemez egy különálló szubsztrátumlemez, és az antennakarok felé néző oldalon egymástól meghatározott távolságra lévő, az antennakarok végrészeit legalább részben lefedő kondenzátorlemez-szegmensekkel rendelkezik, és ha a szubsztrátumlemeznek az antennakarokkal ellentétes oldalán a két kondenzátorlemez-szegmenst lefedő nyomtatott kondenzátorlemez van. A lezáró kondenzátor felvitele egyszerű módon, a felületszerelt alkatrészekhez hasonló módon történhet.

Az egyik kondenzátorlemezt képező vezetékpályában megszakítások elhelyezésével a lezáró kondenzátor kapacitását az elkészült antennaegységnél is egyszerűen beállíthatjuk, például mechanikus bemetszéssel vagy a vezetékpálya lézer alkalmazásával történő megszakításával.

Amennyiben az áramköri lap hüvely alakú, és az antennakarokat a hüvely kerületi felületére felvitt, réssel rendelkező vezetékpálya képezi, az antennaegység jól alkalmazható alapvetően hengeres házzal rendelkező készülékek, például vízórák vagy hasonló fogyasztásmérők esetében, ahol az antennaegység a készülék házának körbefogó falát is képezheti.

Az antennaegység adási, illetve vételi képessége különösen független attól, hogy vannak-e a környezetében terjedelmes fémtárgyak, ha a kondenzátorlemez minden oldalon helyközzel helyezkedik el a szubsztrátumlemez pereméhez képest.

Az egyik előnyös kiviteli alak szerint előirányzott fémes ámyékolólapok az antennakarok mögötti féltérben meghatározott mezőviszonyokat hoznak létre, amelyeket a jelen lévő további akadályok lényegesen nem módosítanak. Az ámyékolólap tulajdonságait már az antennaegység méretezésénél figyelembe kell venni.

Az antennaegység előnyösen még kevésbé érzékeny arra, hogy vannak-e a környezetében fémes akadályok, ha a lezáró kondenzátornak árnyékolása van.

Ilyen további árnyékolást nyomtatott vezetékpályák formájában gyártástechnológiailag különösen egyszerűen és különösen kedvező áron hozhatunk létre.

A továbbiakban a találmány kiviteli alakjait ábrák alapján ismertetjük, ahol az

1. ábra hőfogyasztásmérő blokkdiagramja, amelynek számlálóállása rádió útján leolvasható, a

2. ábra az 1. ábra szerinti fogyasztásmérő antennaegységének első kiviteli alakja, a

HU 221219 Β1

3. ábra az 1. ábra szerinti fogyasztásmérő módosított antennaegysége egyik oldalának nézeti rajza, a

4. ábra a 3. ábrán látható antennaegység hátoldalának nézeti rajza, az 5. ábra a 3. ábrán látható antennaegység módosításával kapott antennaegység résznézete, a

6. ábra az 5. ábra szerinti antennaegység vezetékpályákból képzett lapos lezáró kondenzátorának nagyított nézeti rajza részben kitörve, a

7. ábra az 5. ábrához hasonló nézeti rajz, amely tovább módosított antennaegységet ábrázol, a

8. ábra hüvely formájú antennaegység első kiviteli alakja, a

9. ábra a 8. ábrához hasonló nézeti rajz, amely módosított antennaegységet ábrázol, és a

10. ábra olyan fogyasztásmérő blokkdiagramja, amelynek üzemi jelleggörbéje rádió útján átkapcsolható.

Az 1. ábrán látható, rádió útján leolvasható számlálóállású hőfogyasztásmérő készüléknél 10 hőmérséklet-érzékelő van termikusán egy hőfogyasztóra, például fűtőtestre kapcsolva. A 10 hőmérséklet-érzékelő kimenőjele 12 analóg-digitál átalakítón keresztül digitális 14 szorzóáramkör egyik bemenetére kapcsolódik. A 14 szorzóáramkör másik bemenete egy rögzített értéket tartalmazó 16 tároló kimenőjelét kapja, amely 16 tárolóba 18 csatlakozón keresztül a fűtőtest hőleadási teljesítményére jellemző szám írható. Melegvízfogyasztás-mérőnél a 14 szorzóáramkör második bemenete 20 áramlásmérő kimenetével lehet összekötve, amint azt szaggatott vonallal ábrázoltuk.

A 14 szorzóáramkör kimenete 22 integráló áramkörre kerül.

Ennek kimenete egy a fogyasztásmérő házára szerelt 24 kijelzővel van összekötve, amelyről a felhasználó a mindenkori fogyasztást leolvashatja, valamint össze van kötve egy összerendelő 26 áramkör bemenetével. Az utóbbi a pillanatnyi fennálló számlálóállást összekapcsolja egy rögzített értéket tartalmazó 28 tárolóban elhelyezett értékkel, amely a mérőállomás azonosítóját és a hőfogyasztásmérő jellemzőit tartalmazza. Az összekapcsolt adat, amely az elmondottak alapján a pillanatnyi számlálóállást is tartalmazza, egy párhuzamos-soros 30 átalakítóra kerül.

Az ennek kimenetén kiadódó jelsorozat 32 modulátort vezérel, amelynek üzemi frekvenciája megfelel a baudrátának (a gyakorlatban 300-19 200 baud). A 32 modulátor kimenőjele nagyfrekvenciás 34 adóáramkör modulációját (AM vagy FM) vezérli, amelynek üzemi alapfrekvenciája a 200-1000 MHz-es tartományban van megválasztva, Európában rendszerint 433,92 MHz-en. A 34 adóáramkör kimenete 36 antennaegység egyik csatlakozókapcsára kapcsolódik. A 36 antennaegység második csatlakozókapcsa a 34 adóáramkör 38 földvezetékéhez csatlakozik.

A 36 antennaegység tartalmaz becsatoló 40 induktivitást és egy azzal sorosan kapcsolt, előnyösen állítható kondenzátort. Az így felépített LC-áramkör összeköti a 36 antennaegység két csatlakozókapcsát. A 36 antennaegység földpotenciálon lévő csatlakozója továbbá rá lehet csatlakoztatva két sorba kapcsolt 44, 45 karinduktivitás középpontjára, amint azt szaggatott vonallal bejelöltük; a 44, 45 karinduktivitások azonban előnyösen egyenáramúlag potenciálmentesek. A 44, 45 karinduktivitások a térben két antennakart alkotnak, amelyek együtt egy lényegében zárt gyűrűt képeznek.

Bejelentésünkben gyűrű alatt nem csak körgyűrűt, hanem mindenféle önmagába záródó geometrikus alakzatot értünk. A gyűrű így zárt poligonokat, például négyszögeket is jelent. A találmány szempontjából fontos, hogy az antennakarokból álló gyűrű nincs teljesen bezárva, hanem a 44, 45 karinduktivitások közötti összekötővezeték középpontjával szemben elhelyezkedő helyen egy megszakítás van elhelyezve, amely lezáró 46 kondenzátorral van áthidalva.

Ily módon a 36 antennaegység kompakt induktív antennaként működik, mialatt méretei lényegesen kisebbek, mint a sugárzott elektromágneses hullámok hullámhossza (ami 433 MHz-nél körülbelül 70 cm). A gyakorlatban olyan találmány szerinti, jó hatásfokú (20%-70%) antennaegységek alakíthatók ki, amelyek méretei a hullámhossz húszadénak tartományába, vagy az alá esnek. A 36 antennaegység célszerű kiviteli alakjainak részleteit a továbbiakban a 2-9. ábrák alapján ismertetjük.

Az 1. ábra szerinti fogyasztásmérő egy nap csak kiválasztott, nagyon rövid időtartamok alatt ad, hogy a logikai áramkörök és teljesítmény-áramkörök üzemeléséhez szükséges 48, 50 telepek élettartamát a fogyasztásmérő hitelesítési időtartamáig fenntartsuk, ami a gyakorlatban öt-tizenkét éves működőképességet jelent.

Egy statisztikusan működő adási idő 52 generátor egy napi időtartamon belül sztochasztikusan elosztva néhány, például négy adási időablakot határoz meg, amelyek időtartama a gyakorlatban 10 ms-ot tesz ki. Egy ilyen adási idő 52 generátor részleteit ismertetik a DE 42 25 042 szabadalmi leírásban.

A sztochasztikusan elosztott adási időablakok egyikének kezdetén az 52 generátor először az összerendelő 26 áramkört aktiválja, majd rövid idő letelte után, amely elegendő a számlálóállás és a 28 tároló tartalmának összekapcsolására, megszűnik ez az 54 vezérlővezetéken kiadott jel. Ezután a 30 átalakító, a 32 modulátor és a 34 adóáramkör a teljes jelsorozat adásához szükséges időre (tipikusan 10 ms) aktivizálódik egy második 56 vezérlővezetéken kiadott aktiválójel hatására.

A 2. ábra a 36 antennaegység első célszerű kiviteli alakját mutatja.

Egy 58 áramköri lapon 60 rézhüvely van elhelyezve, amely a rajzon felül elhelyezkedő ponton keskeny átmenő 62 réssel rendelkezik. Ennek szélessége a gyakorlatban milliméter töredéke, például 0,2 mm. A 62 résben olyan 64 szigetelődarab van elhelyezve, amelynek anyaga nagy dielektromos állandóval rendelkezik kis dielektromos veszteségi tényező mellett, és dielektromos tulajdonságai a hőmérséklettel kismértékben változnak.

HU 221 219 Β1

A gyakorlatban a 64 szigetelődarab például vékony szigetelő üveglapból állhat.

A 60 rézhüvely a gyakorlatban 30 mm-es átmérővel, 3 mm-es vastagsággal és 7 mm-es tengelyirányú kiterjedéssel rendelkezhet. Ilyen rézhüvelyt egyszerűen megfelelő rézcsőből történő levágásával állíthatunk elő. A 60 rézhüvelyben lévő 62 rést a rézcső levágása előtt, vagy a levágás után hozhatjuk létre. Az üvegből lévő 64 szigetelődarabot sajtoló illesztéssel vezetjük be a 62 rés falai közé.

Ily módon a 46 lezáró kondenzátor lemezeit a 62 rés falai, dielektrikumát a 64 szigetelődarab képezi. A 46 lezáró kondenzátor két 66, 68 antennakar szabad végét hidalja át, ahol is a 66, 68 antennakarokat a 60 rézhüvelynek a 62 rés két oldalán elhelyezkedő két fele képezi.

A 60 rézhüvely 2. ábrán lévő legalsó pontja 70 vezetéken keresztül síkszerű 72 vezetékpályával van összekötve, amely az 58 áramköri lap hátoldalán van elhelyezve, és amely leföldelhető, de nem kell szükségszerűen leföldelni.

A síkszerű 72 vezetékpályától a gyűrű középvonalának két oldalán, szimmetrikusan két tört vonalú 74, 76 árnyékoló vezetékpálya, valamint egy a 36 antennaegység középvonalán fekvő 78 árnyékoló vezetékpálya indul.

Az 58 áramköri lapnak a 2. ábrán balra lent fekvő tartományában a 2. ábra szerinti hátoldalon 80 kondenzátorlemez helyezkedik el. Ezen az 58 áramköri lappal elválasztva további 82 kondenzátorlemez fekszik. A két nyomtatott 80, 82 kondenzátorlemez az 58 áramköri lap közöttük fekvő részével mint dielektrikummal együttesen képezi a 42 kondenzátort.

A nyomtatott 80 kondenzátorlemez egyik végével szalag alakú 84 vezetékpályával áll kapcsolatban, amelynek második vége a földelő 72 vezetékpályához kapcsolódik. Ily módon a 84 vezetékpálya képezi a 40 becsatoló induktivitást.

A 2. ábra szerinti antennaegység 34 adóáramkörhöz való csatlakozása így a 82 kondenzátorlemezen és a földelő 72 vezetékpályán keresztül történik.

A 46 lezáró kondenzátor járulékos elektrosztatikus árnyékolásához a 78 árnyékoló vezetékpálya végén megnagyobbított 86 véglezáró szakasz van kialakítva, amely a 66, 68 antennakarok végeit még éppen lefedi.

A járulékos kapacitív árnyékoláshoz a 60 rézhüvely fölött további 88 áramköri lap helyezkedik el, amely az 58 áramköri lappal megegyező geometriával rendelkezik, de ezen 88 áramköri lap 82 kondenzátorlemeze szabadon marad.

Az 58 áramköri lapból, a 60 rézhüvelyből és a 88 áramköri lapból így felépített szendvicsszerkezet 90 távtartó hüvelyeken keresztül minden oldalon fedő fémes ámyékolólemezhez kapcsolódik. Ez a 36 antennaegység hátsó terének meghatározott vezetőképességi tulajdonságokat ad, így a 36 antennaegység adókarakterisztikája nagymértékben független attól, hogy a 36 antennaegység hátsó terében vannak-e fémes tárgyak, illetve hogy az ilyen fémes akadályok milyen speciális geometriával rendelkeznek.

A fent leírt antennaegység antennakarakterisztikájának egy 10 cm távolságban álló tárgy miatti változása kevesebb, mint 15%.

A 3. és 4. ábrán látható antennaegységnél egy 94 áramköri lap olyan anyagból van, amely nagy dielektromos állandóval és kis dielektromos veszteséggel rendelkezik. Ilyen anyag például az üvegszálszövet, amely megfelelő dielektromos tulajdonságokkal rendelkező műgyantába van ágyazva. Ilyen típusú speciális, áramköri lapot alkotó anyagok a kereskedelemben kaphatók.

A 44, 45 karinduktivitásokat négyszög alakkal rendelkező nyomtatott 96 vezetékpálya képezi, amely a 94 áramköri lap szélét kis távolsággal követi, és amely felső vízszintes pályaszakaszán 98 megszakítással rendelkezik. Az alsó vízszintes vezetékpálya-szakasz közepe 100 földcsatlakozással van összekötve. Ily módon a 96 vezetékpálya két C alakú 102, 104 antennakart képez.

A 94 áramköri lap hátoldalán nyomtatott, szalag alakú 106 kondenzátorlemez van elhelyezve, amely a 102, 104 antennakarok felső szabad száraival egy vonalba esik. A 106 kondenzátorlemez így a 102, 104 antennakarok záró szakaszaival és a 94 áramköri lap dielektrikumként köztük fekvő szakaszával együtt képezi a 46 lezáró kondenzátort.

A 46 lezáró kondenzátor nagysága úgy állítható be, hogy a 106 kondenzátorlemezen 108 megszakításokat hozunk létre, például mechanikus bemetszéssel, vagy lézer alkalmazásával történő helyi elpárologtatással. A 46 lezáró kondenzátor beállítását előnyösen úgy végezzük, hogy megmarad a 46 lezáró kondenzátornak a 36 antennaegység középvonalára vonatkozó szimmetriája.

A 94 áramköri lap hátoldalán továbbá hurok alakú 110 vezetékpálya helyezkedik el, amely a 40 becsatoló induktivitást képezi.

A 110 vezetékpálya két végén meg van szakítva, és a megszakítások át vannak hidalva egy felületszereléssel felerősített 112 kondenzátorral, illetve egy felületszereléssel felvitt 114 kiegyenlítő ellenállással. A 112 kondenzátor megfelel az 1. ábrán lévő 42 kondenzátornak.

Látható, hogy a 3. és 4. ábrán ábrázolt 36 antennaegység nagy darabszámban, kedvező áron állítható elő.

A 96 vezetékpálya és a 110 vezetékpálya közötti méretarányon keresztül egyszerű módon adható meg a két vezetékpálya által alkotott transzformátor átviteli aránya, és ezzel a 96 vezetékpályával képzett 44,45 karinduktivitások, valamint a 34 adóáramkör kimeneti ellenállásának impedanciaillesztése.

Az 5. ábra szerinti módosított kiviteli alaknál a 94 áramköri lap az áramköri lapoknál általában használt anyagból van. A 102, 104 antennakarok szabad végződéseinek felső oldalára speciális lapos 116 lezáró kondenzátor van forrasztva, amely szintén nyomtatott áramköri technikával van előállítva.

Amint az a 6. ábrán látható, a 116 lezáró kondenzátor olyan 118 szubsztrátumlemezt zár közre, amelynek anyaga nagy dielektromos állandóval, kis dielektromos veszteségi tényezővel rendelkezik, és ezen dielektromos jellemzők a hőmérséklet változására kismértékben

HU 221 219 Bl érzékenyek. Ilyen típusú anyag a Rogers Corp. nevű cég R03000 típusjelű anyaga.

A 118 szubsztrátumlemez felső oldalán 120 kondenzátorlemezt hordoz, amelynek pereme minden oldalon helyközzel helyezkedik el a 118 szubsztrátumlemez pereméhez képest, hogy elkerüljük, hogy álló lezáró kondenzátor 102,104 antennakarokra történő felforrasztásánál a felesleges forrasztóón miatt nem szándékolt kontaktus jöjjön létre a 120 kondenzátorlemezzel.

A 118 szubsztrátumlemez alsó oldalán két nyomtatott 122, 124 kondenzátorlemez-szegmenssel van ellátva, ahol a közöttük lévő szabad 126 térköz legalább akkora, mint a 98 megszakítás, és így a karinduktivitások mágneses tulajdonságait az előzőekhez hasonló módon a 102,104 antennakarok geometriája határozza meg.

Az ábrázolt kiviteli alak módosításánál a 122, 124 kondenzátorlemez-szegmensek egymáshoz közelebb is hozhatók oly módon, hogy ekkor a szabad 126 térköz egyben a 102, 104 antennakarok közötti hatásos távolságot is meghatározza.

A 116 lezáró kondenzátort végül bizonyos mértékig aszimmetrikusan is felforraszthatjuk a 102,104 antennakarok végeire, amikor is a 102,104 antennakarok közötti villamosán hatásos távolságot az egyik karvég és az egyik kondenzátorlemez-szegmens határozza meg.

A 116 lezáró kondenzátor kiegyenlítésére abban szintén (előnyösen szimmetrikus) 128 megszakításokat hozhatunk létre, például lézeres vágással.

A 36 antennaegység 5. és 6. ábra szerinti kiviteli alakja azért előnyös, mert kompakt szerkezet mellett és a nyomtatott áramköri technika alkalmazásával lezáró kondenzátorhoz jutunk, miközben a jó dielektromos tulajdonságokkal rendelkező drága anyagból csak kis mennyiségre van szükség.

A 7. ábra szerinti tovább módosított kiviteli alaknál a 102, 104 antennakarok végeivel kis veszteségű, hagyományos 130 lezáró kondenzátor van összekötve.

A 8. ábra hüvely alakú antennaegységet ábrázol, amely felépítésének alapgondolatában közel áll a 3. és 4. ábra szerinti antennaegységhez. Egy hüvelyt képező áramköri lapon 132, amely a fent leírt jó dielektromos tulajdonságokkal rendelkező anyagból van, egy kívül fekvő, 136 réssel rendelkező 134 vezetékpálya, valamint egy belül fekvő 138 vezetékpálya van.

A 134 vezetékpálya a 136 réssel szemben fekvő végén egy foldvezetékkel van összekötve, és itt a 134 vezetékpálya képezi a 140, 142 antennakarokat, mialatt a belül fekvő 138 vezetékpálya a 140, 142 antennakarokkal lezáró kondenzátort képez, amelynek kerületi kiterjedését szükség szerint megválasztható helyzetű 144 megszakítások határozzák meg.

A hüvely alakú antennaegység 9. ábrán látható kiviteli alakjához a 8. ábra szerinti kiviteli alakból kiindulva úgy jutunk, hogy a belül fekvő 138 vezetékpályát elhagyjuk, és a 140,142 antennakarok végeire 116 lezáró kondenzátort forrasztunk, amint azt fent a 6. ábrával kapcsolatban részletesen leírtuk.

A 9. ábra szerinti kiviteli alak módosításánál a

134 vezetékpályát és a 116 lezáró kondenzátort a hüvelyt képező áramköri lap 132 belső oldalára is helyezhetjük, és így az utóbbi külső oldalán nem lesznek villamos elemek. Egy ilyen antennaegység ekkor egyúttal átveheti egy hengeres ház, például vízóra körülvevő falának szerepét.

A 8. és 9. ábrák szerinti antennaegységeknél végül nyomtatott becsatoló induktivitást is kialakíthatunk az áramköri lapból lévő hüvelyen, amint azt a 3. és 4. ábra kapcsán, sík áramköri lapok esetén leírtuk.

A 10. ábra rádió útján leolvasható, távirányítással beállítható üzemi jelleggörbével rendelkező fogyasztásmérőt ábrázol, például árammérőt átkapcsolható tarifákkal.

A fogyasztásmérő által mért aktuális teljesítménynek megfelelő számlálójelet 146 érzékelő fogyasztási költséget számoló 148 áramkörre adja. A számlálójel lehet például impulzussorozat, amelyet a teljesítménymérő örvényáramú mérőkorongján elhelyezett jelzések leolvasásával kapunk.

A vizsgált kiviteli alaknál a számláló áramkör például úgy működik, hogy a minden kapott számlálójelnél egy rögzített értéket tartalmazó 150 tárolóban elhelyezett számot, amely az egy számlálóimpulzusnak megfelelő elemi áramfogyasztást adja meg (a digitálisan működő 146 érzékelő jellemző hitelesítési mennyisége), megszorozza az elemi áramfogyasztás árához rendelt költségjellel, amelyet egy 152 vezetéken kap.

Az így kapott szorzatjelet hozzáadjuk egy 154 költségtároló tartalmához. Az ebben lévő költségjelet sztochasztikus időközönként rádió útján továbbítjuk egy központi elszámoló egységbe, hasonlóan ahhoz, ahogyan azt fent, az 1. ábra kapcsán leírtuk. A jelátalakítást, amely a 10. ábrán nincs részletesen ábrázolva, a 3. és 4. ábrához hasonló 36 antennaegységhez 160 adó/vevő átalakítón keresztül kapcsolódó nagyfrekvenciás 158 adóáramkört vezérlő 156 átalakító áramkör végzi.

A 10. ábra szerinti antennaegységnél a 110 vezetékpálya létraszerűen van kialakítva, és vannak 162, 164 létraszárpályái és ezeket összekötő 166 létrafokpályái. A 166 létrafokpályák rendelkezhetnek előkészített 168 megszakítási helyekkel. Módosított kiviteli alakoknál a 166 létrafokpályák helyett vagy mellett a 162, 164 létraszárpályák rendelkeznek előkészített 168 megszakítási helyekkel.

Azáltal, hogy egy vagy több 168 megszakítási helyet átvágunk, megváltoztathatjuk a 110 vezetékpálya által képezett becsatoló induktivitás hatásos felületét.

Ha több 166 létrafokpályát meghagyunk, a becsatoló induktivitás hatásos felülete a középértékelt létrafok helyzetnek felel meg. Az ábrázolt kiviteli alaknál csak a legfelső 166 létrafokpálya van megszakítva, és így a becsatoló induktivitás hatásos felületének olyan 166 létrafokpálya felel meg, amely a középső és az alsó 166 létrafokpálya között helyezkedik el.

A 160 adó/vevő átalakító vevőkimenete egy 170 demodulátor bemenetével van összekötve. A 170 demodulátor által kiadott bitsorozatot 172 átalakító ismét párhuzamos formátumra alakítja. Az így kapott digitális jel, amely jelen esetben az aktuálisan érvényes tarifának (elemi fogyasztás ára) felel meg, a 152 vezetéken jelenik meg.

HU 221 219 Β1

Az aktuálisan érvényes tarifát és a felhalmozódott fogyasztási költséget 174 kijelzőn közöljük a felhasználóval.

A fent ismertetett fogyasztásmérőnél a központi leolvasó- és elszámolóegységhez csak a fogyasztó által fizetendő összegeket továbbítjuk. Ezeket a fogyasztó is ismeri, és így elmaradhat a fogyasztónak történő számlaküldés.

A 10. ábra szerinti kiviteli alak módosításában a fogyasztásmérőnek rádió útján számláló-átirányító parancsot is adhatunk, amely a számoló 148 áramkört arra utasítja, hogy a rádió útján kapott parancsok vételekor a fogyasztás állását több fogyasztási tároló közül egybe beírja, amely tárolók a 154 költségtároló helyett vannak kialakítva. Az elszámoláshoz ezután a különböző fogyasztási tárolók számlálóállásait a központi leolvasó- és elszámolóegységhez továbbítjuk.

Felismerhető, hogy rádió útján leolvasható és rádiós vezérlésű fogyasztásmérővel rendkívül rugalmas fogyasztáselszámolás válik lehetővé nagyszámú eltérő tarifa alkalmazása mellett is.

A 10. ábra kapcsán ismertetett elv szerint más feladatokat is megoldhatunk, például nagyszámú, távvezérléssel beállítható érzékenységű mérőállomás üzemeltetését, beavatkozók távműködtetését az azok térbeli szomszédságában lévő érzékelők kimenőjelétől függően stb.

A fent nevezett esetekben előnyös a fentiekben ismertetett, esetleges akadályoktól független, jó üzemi viselkedésű és kis veszteségű antennaegység.

Claims (19)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Antennaegység, különösen fogyasztásmérők rádió útján történő távleolvasásához, amelynek két, együtt lényegében felhasított gyűrűt formáló, nemvasfém antennakarja, azokhoz mágnesesen csatolt becsatoló induktivitása, valamint első és második csatlakozókapcsa van, ahol az első és második csatlakozókapocs a becsatoló induktivitáson keresztül van egymással összekötve, azzal jellemezve, hogy az antennakarok (66, 68,102,104, 140,142) lábrészei össze vannak kötve az antennaegység (36) első csatlakozókapcsával, valamint az antennakarok (66, 68,

   102.104.140.142) szabad végei kis dielektromos veszteségű lezáró kondenzátoron (46) keresztül vannak egymáshoz kapcsolva, ahol az antennakarok (66, 68, 102, 104,

   140.142) és a lezáró kondenzátor (46) által képezett rezonanciakor jósági tényezője nagyobb, mint 100.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy a becsatoló induktivitással (40) egy kondenzátor (42) van sorba kapcsolva.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy a becsatoló induktivitással (40) ohmikus kiegyenlítő ellenállás (114) van sorba kapcsolva.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy az antennakarokat (66, 68) réssel (62) ellátott gyűrű képezi, és az egymástól kis távolságra, egymással szemben fekvő vágási felületek képezik a lezáró kondenzátor (46) lemezeit.
5. 5. A 4. igénypont szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy a rés (62) szélessége nagyságrendileg 0,1-1,0 mm, előnyösen 0,2-0,5 mm, és a résfalak közötti tér olyan anyaggal van kitöltve, amelynek dielektromos állandója 2 és 10 között van, dielektromos veszteségi tényezője pedig kisebb mint 0,002, mialatt ezen dielektromos tulajdonságok a hőmérséklettel előnyösen csak kismértékben változnak.
6. 6. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy az antennakarokat (102, 104, 140, 142) nyomtatott vezetékpályák képezik.
7. 7. A 6. igénypont szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy a becsatoló induktivitást (40) nyomtatott vezetékpálya (84, 110) képezi.
8. 8. A 7. igénypont szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy a becsatoló induktivitást (40) képező nyomtatott vezetékpálya (84, 110) az antennakarokat (102, 104, 140, 142) képező vezetékpálya által határolt felület belsejében fekszik.
9. 9. A 7. vagy 8. igénypont szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy a vezetékpálya (110) több hurokkal rendelkezik, amelyek választhatóan aktivizálhatók.
10. 10. A 9. igénypont szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy a vezetékpálya (110) létra formájúan van kialakítva, és két, egymástól meghatározott távolságra lévő létraszárpályával (162, 164), valamint ezeket összekötő létrafokpályákkal (166) rendelkezik.
11. 11. A 6-10. igénypontok bármelyike szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy tartalmaz nyomtatott kondenzátorlemezt (106, 120), amely az antennakarok (102, 104, 140, 142) szabad végrészeit egy szigetelőréteg közbeiktatásával áthidalja, amely szigetelőréteg vastagsága 0,1 és 1 mm közötti, előnyösen 0,3 mm, és amelynek dielektromos állandója 2 és 10 között van, továbbá amelynek dielektromos veszteségi tényezője kisebb mint 0,002, amely utóbbi dielektromos tulajdonságok a hőmérséklettel kismértékben változnak.
12. 12. A 11. igénypont szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy a szigetelőréteget áramköri lap (94) képezi, amelyen az antennakarokat (102, 104) képező vezetékpályák vannak kialakítva, és a kondenzátorlemez (106) egy további nyomtatott vezetékpálya, amely az áramköri lapra (94) az antennakarokkal (102,104) ellentétes oldalon van elhelyezve.
13. 13. A 11. igénypont szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy a szigetelőlemez egy különálló szubsztrátumlemez (118), és az antennakarok (102, 104) felé néző oldalon egymástól meghatározott távolságra lévő, az antennakarok (102, 104) végrészeit legalább részben lefedő kondenzátorlemez-szegmensekkel (122, 124) rendelkezik, és hogy a szubsztrátumlemeznek (118) az antennakarokkal (102, 104) ellentétes oldalán a két kondenzátorlemez-szegmenst (122, 124) lefedő nyomtatott kondenzátorlemez (120) van.
14. 14. A 12. vagy 13. igénypont szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy a nyomtatott kondenzátorlemez (106,120) legalább egy, de előnyösen kettő, középpontjára szimmetrikus megszakítással (108, 128) rendelkezik.

    HU 221 219 Bl
15. 15. A 13. vagy 14. igénypont szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy az áramköri lap (132) hüvely alakú, és az antennakarokat (140,142) a hüvely kerületi felületére felvitt, réssel (136) rendelkező vezetékpálya (134) képezi.
16. 16. A 13-15. igénypontok bármelyike szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy a kondenzátorlemez (120) minden oldalon helyközzel helyezkedik el a szubsztrátumlemez (118) pereméhez képest.
17. 17. Az 1-16. igénypontok bármelyike szerinti an- 10 tennaegység, azzal jellemezve, hogy az antennakarok (66, 68, 102, 104, 140, 142) mögött meghatározott távolságra fémes ámyékolólemez (92) van elhelyezve, amely nagyobb, mint az antennakarok (66, 68, 102, 104,140,142) belső körvonala, valamint a távolság elő5 nyösen 5 és 20 mm között van, és előnyösen 10 mm.
18. 18. Az 1-17. igénypontok bármelyike szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy a lezáró kondenzátornak (46) árnyékolása van.
19. 19. A 18. igénypont szerinti antennaegység, azzal jellemezve, hogy a lezáró kondenzátor (46) árnyékolását nyomtatott vezetékpályák képezik.