ITBO20120044A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE MONITORING OF THE FUNCTIONALITY OF A TRANSMITTING ANTENNA - Google Patents
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Description
“METODO E DISPOSITIVO PER IL MONITORAGGIO DELLA FUNZIONALITA’ DI UN’ANTENNA TRASMITTENTE†⠀ œMETHOD AND DEVICE FOR MONITORING THE FUNCTIONALITY OF A TRANSMITTER ANTENNAâ €
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invenzione si inquadra nel settore tecnico relativo agli strumenti di misura e di controllo delle trasmissioni di potenza in radiofrequenza. The present invention is part of the technical sector relating to instruments for measuring and controlling radio frequency power transmissions.
In particolare l’invenzione riguarda un metodo per il monitoraggio dell’emissione di un’antenna trasmittente utilizzata nella radiodiffusione sonora e televisiva, e segnatamente di un’antenna a elementi radianti multipli. In particular, the invention relates to a method for monitoring the emission of a transmitting antenna used in sound and television broadcasting, and in particular of an antenna with multiple radiant elements.
E’ noto che la trasmissione di segnali in radiofrequenza su lunghe distanze e per un numero indefinito di utenti riceventi (in termini tecnici “broadcasting†) si effettua alimentando con un segnale di potenza, prodotto da un’apparecchiatura trasmittente, una o più antenne accordate sulla banda di frequenza che si intende trasmettere. It is known that the transmission of radio frequency signals over long distances and for an indefinite number of receiving users (in technical terms â € œbroadcastingâ €) is carried out by feeding one or more several antennas tuned to the frequency band to be transmitted.
Quando le potenze di trasmissione sono elevate, come ad esempio nel caso di emissione di segnali per la radiodiffusione sonora o televisiva, le antenne sono costituite da sistemi complessi, progettati per ottimizzare la trasmissione dei segnali verso direzioni ben precise e per massimizzare nel contempo l’efficienza di trasferimento della potenza dal trasmettitore all’antenna stessa e da questa allo spazio circostante. Tali antenne sono in genere costituite da schiere di elementi radianti di vario tipo. Nella configurazione più comune i predetti elementi sono costituiti da dipoli disposti collinearmente a distanze predefinite l’uno dall’altro, montati su un supporto (palo o traliccio) generalmente verticale, alla massima altezza possibile dal suolo. Le dimensioni complessive di tali sistemi d’antenna, sia in termini di dimensioni della schiera radiante che di altezza dal suolo della stessa, possono essere anche notevoli (diverse decine di metri). When the transmission powers are high, such as in the case of the emission of signals for sound or television broadcasting, the antennas are made up of complex systems, designed to optimize the transmission of signals towards precise directions and at the same time to maximize the Efficiency of power transfer from the transmitter to the antenna itself and from this to the surrounding space. Such antennas generally consist of arrays of radiating elements of various types. In the most common configuration, the aforementioned elements consist of dipoles arranged hilly at predefined distances from each other, mounted on a generally vertical support (pole or trellis), at the maximum possible height from the ground. The overall dimensions of these antenna systems, both in terms of the size of the radiating array and of its height from the ground, can be considerable (several tens of meters).
Date le potenze in gioco à ̈ di fondamentale importanza che l’efficienza di trasmissione sia mantenuta costantemente in condizioni ottimali. Qualunque scostamento da tali condizioni comporta infatti, in primo luogo una riduzione dell’intensità delle caratteristiche di emissione, sia di campo vicino che di campo lontano, che possono produrre un maggiore livello di inquinamento elettromagnetico, una riduzione dell’intensità di campo utile nelle zone di servizio, e un aumento delle interferenze dannose verso altre emissioni e da parte di altre emissioni. Si verifica inoltre un aumento della potenza riflessa verso il trasmettitore, a causa del disadattamento di impedenza fra la linea e l’antenna, il che non giova ai componenti dello stesso. Given the powers involved, it is of fundamental importance that the transmission efficiency is constantly maintained in optimal conditions. In fact, any deviation from these conditions entails, first of all, a reduction in the intensity of the emission characteristics, both in the near and far field, which can produce a higher level of electromagnetic pollution, a reduction in the intensity of the useful field. in service areas, and an increase in harmful interference to other emissions and by other emissions. There is also an increase in the power reflected towards the transmitter, due to the impedance mismatch between the line and the antenna, which does not benefit the components of the same.
Nella catena di dispositivi e apparecchiature che compongono un impianto di trasmissione, la procedura di valutazione e di controllo della funzionalità del sistema d’antenna à ̈ quella che presenta il fattore di incertezza più elevato. Allo stato attuale sono in pratica attuati due metodi di verifica della reale emissione di campo elettromagnetico da parte di un’antenna in radiofrequenza, alimentata da un trasmettitore di potenza. In the chain of devices and equipment that make up a transmission system, the procedure for assessing and checking the functionality of the antenna system is the one that presents the highest uncertainty factor. At present, two methods of verifying the real emission of electromagnetic field by a radiofrequency antenna, powered by a power transmitter, are implemented.
Il primo metodo, Già noto e largamente applicato, consiste nel prevedere un dispositivo di misura della potenza riflessa dal sistema d’antenna verso il trasmettitore di potenza. Tale dispositivo deve essere previsto nel trasmettitore o interposto fra l’uscita del trasmettitore e l’ingresso dell’antenna. Eventuali cali nell’efficienza dell’antenna vengono rilevate per conseguenza di corrispondenti aumenti nel valore della potenza riflessa, rispetto a un valore “fisiologico†misurato nelle condizioni di massima efficienza. The first method, already known and widely applied, consists in providing a device for measuring the power reflected from the antenna system towards the power transmitter. This device must be provided in the transmitter or interposed between the transmitter output and the antenna input. Any drops in the efficiency of the antenna are detected as a consequence of corresponding increases in the value of the reflected power, compared to a â € œphysiologicalâ € value measured in the conditions of maximum efficiency.
Il secondo metodo, anch’esso noto e praticato, prevede l’effettuazione di misurazioni periodiche del livello di campo elettromagnetico irradiato dall’antenna sul territorio. In sostanza si effettuano misure dell’intensità di campo a distanze dall’antenna predefinite, e si confrontano con valori misurati nelle medesime posizioni in condizioni ottimali di irradiazione. Anche in questo caso un calo nell’intensità del campo, a parità di prestazioni delle apparecchiature a monte e in assenza di perturbazioni o interferenze da parte di altri emettitori, à ̈ indice di un malfunzionamento del sistema d’antenna. The second method, also known and practiced, involves carrying out periodic measurements of the level of electromagnetic field radiated by the antenna on the territory. Basically, field intensity measurements are carried out at predefined distances from the antenna, and compared with values measured in the same positions under optimal irradiation conditions. Also in this case a drop in the intensity of the field, with the same performance of the upstream equipment and in the absence of perturbations or interference from other emitters, is an indication of a malfunction of the antenna system.
Il limite più significativo ed evidente dei sistemi di verifica sopra descritti à ̈ dato dal fatto che à ̈ possibile rilevare un calo nell’efficienza dell’antenna esclusivamente in termini complessivi, vale a dire per l’intero sistema. Nel caso in cui l’antenna sia di tipo complesso, cioà ̈ composta da diversi elementi radianti, dai rilevamenti effettuabili con i predetti sistemi di verifica noti non à ̈ possibile risalire immediatamente all’elemento, o agli elementi, nei quali à ̈ presente un malfunzionamento. Ciò rende evidentemente più complicate le operazioni successive di identificazione del malfunzionamento e di soluzione del problema, soprattutto a causa delle dimensioni e del posizionamento dell’antenna. The most significant and evident limitation of the verification systems described above is given by the fact that it is possible to detect a decrease in the efficiency of the antenna only in overall terms, ie for the whole system. In the event that the antenna is of a complex type, that is composed of different radiating elements, it is not possible to immediately trace the element or elements in which it is possible to detect the there is a malfunction. This obviously makes the subsequent operations of identifying the malfunction and solving the problem more complicated, above all due to the size and positioning of the antenna.
Uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di proporre un metodo per il monitoraggio della funzionalità di un’antenna trasmittente, e in particolare di un’antenna trasmittente multielemento, in grado di controllare l’intensità di emissione in radiofrequenza di ogni singolo elemento dell’antenna stessa. One purpose of the present invention is to propose a method for monitoring the functionality of a transmitting antenna, and in particular of a multi-element transmitting antenna, capable of controlling the radio frequency emission intensity of each individual element of the antenna itself.
Un altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di proporre un metodo per il monitoraggio della funzionalità di un’antenna trasmittente in grado di rilevare eventuali malfunzionamenti in ogni singolo elemento dell’antenna che influenzino l’intensità di emissione del medesimo elemento. Another purpose of the invention is to propose a method for monitoring the functionality of a transmitting antenna capable of detecting any malfunctions in each single element of the antenna that affect the intensity of emission of the same element. .
Un ulteriore scopo dell’invenzione à ̈ quello di proporre un dispositivo per il monitoraggio della funzionalità di un’antenna trasmittente multielemento, destinato ad attuare il sopra citato metodo, in grado di controllare l’intensità di emissione in radiofrequenza di ogni singolo elemento dell’antenna stessa. A further purpose of the invention is to propose a device for monitoring the functionality of a multi-element transmitting antenna, intended to implement the aforementioned method, capable of controlling the intensity of radio frequency emission of each individual element of the antenna itself.
Un altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di proporre un dispositivo per il monitoraggio della funzionalità di un’antenna trasmittente in grado di rilevare eventuali malfunzionamenti in ogni singolo elemento dell’antenna che influenzino l’intensità di emissione del medesimo elemento. Another purpose of the invention is to propose a device for monitoring the functionality of a transmitting antenna capable of detecting any malfunctions in each single element of the antenna that affect the intensity of emission of the same element. .
Gli scopi sopra citati vengono interamente ottenuti, in accordo con il contenuto delle rivendicazioni, da un metodo e da un dispositivo per il monitoraggio della funzionalità di un’antenna trasmittente multielemento, quest’ultima provvista di una pluralità di elementi radianti, montati a distanze predefinite gli uni dagli altri. The aforementioned purposes are entirely achieved, in accordance with the content of the claims, by a method and a device for monitoring the functionality of a multi-element transmitting antenna, the latter provided with a plurality of radiating elements, mounted at predefined distances from each other.
Il metodo prevede, per ciascun elemento radiante 101, il rilevamento dell’intensità di emissione in prossimità dell’elemento radiante e dell’area della sua massima potenza di emissione, per mezzo di un modulo rilevatore in radiofrequenza operante nella banda di trasmissione dell’elemento radiante, e la produzione di un’informazione di stato indicativa dell’intensità di emissione dell’elemento radiante, atta ad essere rilevata da un soggetto interessato al monitoraggio e alla manutenzione dell’antenna. The method foresees, for each radiant element 101, the detection of the emission intensity in proximity of the radiant element and of the area of its maximum emission power, by means of a radio frequency detector module operating in the transmission band of the radiant element, and the production of a status information indicative of the intensity of emission of the radiant element, capable of being detected by a person interested in monitoring and maintenance of the antenna.
Il corrispondente dispositivo per il monitoraggio della funzionalità dell’antenna comprende, per ciascun elemento radiante, un modulo rilevatore in radiofrequenza operante nella banda di trasmissione dell’elemento radiante, atto a rilevare valori l’intensità di emissione dello stesso, montato in prossimità del medesimo elemento radiante e dell’area della sua massima potenza di emissione. Ciascun modulo rilevatore comprende uno stadio captatore, una unità di controllo atta comparare il valore rilevato con un valore di riferimento per produrre un’informazione di stato relativa al valore dell’intensità di emissione del relativo elemento radiante, e uno stadio trasmettitore, atto a trasmettere l’informazione di stato a una unità centrale. The corresponding device for monitoring the functionality of the antenna includes, for each radiating element, a radiofrequency detector module operating in the transmission band of the radiating element, able to detect values of the emission intensity of the same, mounted in proximity of the same radiating element and of the area of its maximum emission power. Each detector module comprises a sensor stage, a control unit capable of comparing the detected value with a reference value to produce a status information relating to the value of the emission intensity of the relative radiant element, and a transmitter stage, act to transmit status information to a central unit.
Le caratteristiche dell'invenzione, così come risulteranno dalle rivendicazioni, sono evidenziate nella seguente descrizione dettagliata, con riferimento alle tavole di disegno allegate, nelle quali: The characteristics of the invention, as will appear from the claims, are highlighted in the following detailed description, with reference to the attached drawing tables, in which:
- la figura 1 illustra schematicamente un’antenna multielemento dotata del dispositivo di monitoraggio realizzato secondo la presente invenzione; Figure 1 schematically illustrates a multi-element antenna equipped with the monitoring device made according to the present invention;
- la figura 2 illustra schematicamente un modulo rilevatore realizzato secondo una prima forma di realizzazione del dispositivo di monitoraggio; Figure 2 schematically illustrates a detector module made according to a first embodiment of the monitoring device;
- la figura 3 illustra uno schema a blocchi della struttura del modulo rilevatore di figura 2; Figure 3 illustrates a block diagram of the structure of the detector module of Figure 2;
- la figura 4 illustra un dettaglio di un elemento radiante dell’antenna di figura 1, provvisto di un modulo rilevatore realizzato in accordo con una seconda forma di realizzazione del dispositivo di monitoraggio; Figure 4 illustrates a detail of a radiating element of the antenna of Figure 1, provided with a detector module made in accordance with a second embodiment of the monitoring device;
- la figura 5 illustra una terza forma di realizzazione del dispositivo. Con riferimento alla figura 1 si descrive nel seguito un dispositivo 1 per il monitoraggio della funzionalità di un’antenna trasmittente 100 multielemento. In particolare nella suddetta figura à ̈ illustrato, a titolo esemplificativo e non limitativo, un sistema d’antenna trasmittente 100 provvista di una pluralità di elementi radianti 101 costituiti da dipoli disposti collineari su un supporto verticale 102, a distanze predefinite gli uni dagli altri. Tale sistema d’antenna à ̈ tipicamente utilizzato per servizi di radiodiffusione sonora in banda VHF (87.5 – 108 MHz). A livello del suolo à ̈ previsto un locale 103 atto a contenere trasmettitori di potenza 104, gruppi alimentatori 105 e tutto ciò che à ̈ notoriamente necessario per la gestione di una stazione di questo tipo. Figure 5 illustrates a third embodiment of the device. With reference to Figure 1, a device 1 for monitoring the functionality of a multi-element transmitting antenna 100 is described below. In particular, the above figure illustrates, by way of non-limiting example, a transmitting antenna system 100 provided with a plurality of radiating elements 101 consisting of dipoles arranged collinear on a vertical support 102, at predefined distances from each other. . This antenna system is typically used for sound broadcasting services in the VHF band (87.5 - 108 MHz). At ground level there is a room 103 suitable for containing power transmitters 104, power supply units 105 and all that is notoriously necessary for the management of a station of this type.
L’antenna 100 può avere estensione verticale anche notevole (diverse decine di metri). Gli elementi radianti 101 disposti più in alto si trovano pertanto a una considerevole altezza dal suolo. The antenna 100 can have a considerable vertical extension (several tens of meters). The radiating elements 101 arranged higher up are therefore located at a considerable height above the ground.
Al sistema d’antenna 100 sopra descritto à ̈ associato un dispositivo 1 di monitoraggio dell’intensità di emissione realizzato secondo una prima forma di realizzazione dell’invenzione. Associated with the antenna system 100 described above is an emission intensity monitoring device 1 made according to a first embodiment of the invention.
In particolare il dispositivo 1 comprende, per ciascuno dei predetti elementi radianti 101, un modulo rilevatore 10 del segnale in radiofrequenza emesso dal relativo elemento radiante. Ciascun modulo rilevatore 10 à ̈ fissato al palo di supporto 102 nelle immediate vicinanze del relativo elemento radiante 101 e sostanzialmente alla stessa quota dello stesso, in modo tale da risultare disposto in una zona nella quale l’intensità di emissione dell’elemento radiante à ̈ prossima al suo massimo. In particular, the device 1 comprises, for each of the aforementioned radiating elements 101, a module 10 for detecting the radiofrequency signal emitted by the relative radiating element. Each detector module 10 is fixed to the support pole 102 in the immediate vicinity of the relative radiant element 101 and substantially at the same height, in such a way as to be arranged in an area in which the intensity of emission of the radiant element It is close to its maximum.
La predetta posizione di fissaggio non à ̈ tuttavia critica, e altre posizioni possono essere convenientemente scelte in funzione della tipologia e della conformazione dell’elemento radiante 101. In sostanza, il posizionamento del modulo rilevatore 10 à ̈ tale da minimizzare gli effetti dell’emissione degli altri elementi radianti 101 del sistema d’antenna 100, i quali si trovano comunque a una certa distanza da quello monitorato e contribuiscono in maniera non significativa al campo elettromagnetico complessivo presente in prossimità del modulo rilevatore 10. However, the aforementioned fixing position is not critical, and other positions can be conveniently chosen according to the type and conformation of the radiant element 101. Basically, the positioning of the detector module 10 is such as to minimize the effects of the Emission of the other radiating elements 101 of the antenna system 100, which are in any case at a certain distance from the monitored one and contribute in a non-significant way to the overall electromagnetic field present in the vicinity of the detector module 10.
Ogni modulo rilevatore 10 à ̈ destinato a rilevare, con continuità o a intervalli di tempo predefiniti, l’intensità di emissione dell’elemento radiante 101 al quale à ̈ associato, ad elaborare i valori di intensità rilevati in modo da rivelare variazioni significative nella potenza di irradiazione, e da generare in tal modo un’informazione sullo stato di funzionamento dell’elemento radiante 101 stesso, per rendere disponibile tale informazione a soggetti interessati alla manutenzione dell’antenna 1. Each detector module 10 is intended to detect, continuously or at predefined time intervals, the intensity of emission of the radiant element 101 to which it is associated, to process the intensity values detected in order to reveal significant variations in the irradiation power, and in this way to generate information on the operating status of the radiant element 101 itself, to make this information available to subjects interested in the maintenance of the antenna 1.
Il modulo rilevatore 10, nella predetta prima forma di realizzazione dell’invenzione, comprende un involucro 11 (vedasi figura 2), fissato al palo di supporto 102 per mezzo di una piastra 19 da avvitare, come illustrato in figura, oppure di una flangia o di altro dispositivo di fissaggio noto. L’involucro à ̈ convenientemente a tenuta stagna, in quanto deve consentire il funzionamento del modulo rilevatore 10 in ogni condizione ambientale. The detector module 10, in the aforementioned first embodiment of the invention, comprises a casing 11 (see figure 2), fixed to the support pole 102 by means of a plate 19 to be screwed, as shown in the figure, or a flange or other known fastening device. The casing is conveniently watertight, as it must allow the detector module 10 to work in all environmental conditions.
All’interno dell’involucro 11 à ̈ disposta una piastra di circuito stampato 10a, che accoglie la circuiteria e i componenti necessari al funzionamento del modulo, secondo quanto verrà meglio specificato nel seguito. Resta inteso che tale conformazione à ̈ del tutto esemplificativa, e che i diversi componenti del modulo possono essere altresì organizzati in modo diverso, anche con dispositivi commerciali realizzati su supporti indipendenti. Inside the casing 11 there is a printed circuit board 10a, which houses the circuitry and the components necessary for the operation of the module, according to what will be better specified below. It is understood that this configuration is entirely exemplary, and that the various components of the module can also be organized in a different way, even with commercial devices built on independent supports.
Il modulo rilevatore 10 comprende uno stadio ricevitore 12 dell’emissione dell’elemento radiante 101 (vedasi lo schema a blocchi di figura 3), collegato a un elemento captatore 13, che nella forma di realizzazione illustrata à ̈ costituito da un’antenna lineare supportata dalla piastra 10a. L’antenna 13 à ̈ dimensionata in modo da operare nella banda di radiofrequenze emesse dall’elemento radiante 101. Preferibilmente l’antenna 13 lavora nell’intera banda di frequenze di quest’ultimo elemento, ma può ugualmente operare in una banda più ristretta, all’interno della predetta banda di emissione. The detector module 10 comprises a receiver stage 12 of the emission of the radiating element 101 (see the block diagram of figure 3), connected to a collecting element 13, which in the embodiment illustrated consists of a linear antenna supported by plate 10a. The antenna 13 is dimensioned in such a way as to operate in the radio frequency band emitted by the radiant element 101. Preferably the antenna 13 works in the entire frequency band of this last element, but it can equally operate in a narrower band, within the aforementioned emission band.
L’antenna 13 à ̈, ancora preferibilmente ma non esclusivamente, di tipo direzionale, con la propria direzione preferenziale di ricezione orientata verso la direzione di massima irradiazione dell’elemento radiante 101, in modo da minimizzare il contributo degli altri elementi radianti e di eventuali altre sorgenti di campo remote. La direzionalità dell’antenna 13 può essere ottenuta, ad esempio, prevedendo un involucro scatolare 13a di materiale conduttore, fissato alla piastra 10a e aperto nella propria faccia superiore, come illustrato in figura 2. The antenna 13 is, again preferably but not exclusively, of the directional type, with its own preferential reception direction oriented towards the direction of maximum irradiation of the radiating element 101, so as to minimize the contribution of the other radiating elements and of any other remote field sources. The directionality of the antenna 13 can be obtained, for example, by providing a box-like casing 13a of conductive material, fixed to the plate 10a and open in its upper face, as illustrated in Figure 2.
La struttura dello stadio ricevitore 12 Ã ̈ del tipo comunemente utilizzato per ricevere, stabilizzare e convertire un segnale in radiofrequenza e prevede collegati in serie: uno stadio ricevitore 12a, uno stadio livellatore di segnale 12b, atto a trasformare il segnale in alta frequenza in un segnale in corrente continua, e uno stadio convertitore analogico/digitale 12c. The structure of the receiver stage 12 is of the type commonly used to receive, stabilize and convert a radio frequency signal and foresees connected in series: a receiver stage 12a, a signal leveler stage 12b, suitable for transforming the high frequency signal into a DC signal, and a 12c analog / digital converter stage.
Il modulo rilevatore 10 prevede inoltre una unità di controllo 14, preferibilmente realizzata con un microcontrollore industriale scelto fra l’ampia varietà di modelli disponibili e dotati di una sufficiente capacità di elaborazione e di memoria, nonché dei dispositivi periferici più adatti ad ottimizzare la struttura circuitale del rilevatore 10 stesso. Ad esempio, tale microcontrollore può inglobare lo stadio convertitore analogico/digitale 12c sopra descritto. The detector module 10 also provides for a control unit 14, preferably made with an industrial microcontroller chosen from the wide variety of models available and equipped with sufficient processing and memory capacity, as well as the most suitable peripheral devices to optimize the circuit structure of the detector 10 itself. For example, this microcontroller can incorporate the analog / digital converter stage 12c described above.
Tipicamente, l’unità di controllo 14 possiede un microelaboratore, unità di memoria permanenti programmabili (EEPROM, Flash-ROM etc.) atte a contenere un programma di gestione delle operazioni del rilevatore 10, unità di memoria RAM di lavoro e una serie di periferiche di ingresso-uscita atte a consentire la comunicazione del sistema con l’esterno (linee seriali, parallele, controllori Ethernet etc.). Typically, the control unit 14 has a microcomputer, programmable permanent memory units (EEPROM, Flash-ROM etc.) suitable for containing a program for managing the operations of the detector 10, working RAM memory units and a series of input-output peripherals designed to allow the system to communicate with the outside world (serial lines, parallel lines, Ethernet controllers, etc.).
In particolare, l’unità di controllo 14 à ̈ destinata a ricevere dallo stadio ricevitore 12 i valori di intensità di campo rilevati dallo stesso e ad elaborarli, secondo modalità che verranno meglio descritte nel seguito, per produrre un’informazione di stato relativa all’emissione di campo del relativo elemento radiante 101. In particular, the control unit 14 is intended to receive the field intensity values detected by the receiver stage 12 and to process them, according to methods that will be better described below, to produce relative status information to the field emission of the relative radiating element 101.
A una porta di uscita dell’unità di controllo 14 à ̈ collegato uno stadio di trasmissione in uscita 15 a sua volta collegato, tramite una linea di comunicazione di uscita 16, a una unità centrale di controllo e smistamento 2. Quest’ultima à ̈ prevista per essere alloggiata al suolo, solitamente all’interno del già citato locale 103, e comprende anch’essa un ricevitore atto a ricevere, sulla medesima linea di comunicazione, la sopra citata informazione di stato. An output transmission stage 15 is connected to an output port of the control unit 14 and is in turn connected, via an output communication line 16, to a central control and sorting unit 2. This latter It is designed to be housed on the ground, usually inside the aforementioned room 103, and also includes a receiver capable of receiving, on the same communication line, the aforementioned status information.
L’unità centrale 2 può essere vantaggiosamente costituita da un sistema di elaborazione dedicato, alloggiato stabilmente nel locale 103, oppure da un elaboratore portatile, ad esempio un “notebook†o un “laptop†provvisti di un’idonea interfaccia verso la sopra citata linea di comunicazione e forniti in dotazione a un tecnico manutentore dell’antenna 100. Essa può essere inoltre equipaggiata, con modalità note, con ulteriori interfacce di comunicazione standard, pubbliche o private, atte a stabilire collegamenti dati con stazioni remote di ricezione, quali reti ethernet, linee internet o di rete telefonica mobile etc. The central unit 2 can be advantageously constituted by a dedicated processing system, permanently housed in room 103, or by a portable computer, for example a â € œnotebookâ € or a â € œlaptopâ € equipped with a suitable interface to the aforementioned communication line and supplied to a maintenance technician of the antenna 100. It can also be equipped, with known methods, with further standard communication interfaces, public or private, suitable for establishing data connections with remote stations of reception, such as ethernet networks, internet lines or mobile telephone networks etc.
In sostanza, l’unità centrale 2 accoglie un programma di acquisizione delle suddette informazioni di stato provenienti dai moduli rilevatori 10, e di gestione delle stesse secondo quanto verrà maggiormente dettagliato più avanti. Basically, the central unit 2 hosts a program for acquiring the aforementioned status information from the detector modules 10, and for managing them according to what will be more detailed below.
Nella prima forma di realizzazione dell’invenzione descritta e illustrata, i moduli rilevatori 10 sono collegati fra loro in cascata; ogni modulo rilevatore à ̈ cioà ̈ collegato col successivo, e a questo trasmette le informazioni di stato prodotte in locale e ricevute dai moduli ricevitori disposti a monte della cascata. Il modulo ricevitore disposto più a valle à ̈ direttamente collegato con l’unità centrale 2. A questo proposito ciascun modulo rilevatore 10 (vedasi figura 3) à ̈ provvisto di un ulteriore stadio ricevitore 17, collegato a una corrispondente linea di comunicazione in ingresso 18. In the first embodiment of the invention described and illustrated, the detector modules 10 are connected to each other in cascade; that is, each detector module is connected to the next, and to this it transmits the status information produced locally and received by the receiver modules arranged upstream of the cascade. The receiver module located further downstream is directly connected to the central unit 2. In this regard, each detector module 10 (see figure 3) is equipped with an additional receiver stage 17, connected to a corresponding incoming communication line 18.
Gli stadi trasmettitori 15 e ricevitori 17 sopra descritti sono preferibilmente costituiti da altrettanti trasmettitori e ricevitori in radiofrequenza, e le relative linee di comunicazione 16,18 sono pertanto costituite da canali radio serviti da rispettive antenne. The transmitters 15 and receivers 17 stages described above are preferably constituted by an equal number of radio frequency transmitters and receivers, and the relative communication lines 16,18 are therefore constituted by radio channels served by respective antennas.
Una variante realizzativa del dispositivo 1 prevede che le linee di comunicazione 16,18 siano costituite da un cavo di segnale, ad esempio un doppino o un coassiale atti a definire una rete locale di tipo ethernet. A variant embodiment of the device 1 provides that the communication lines 16,18 are constituted by a signal cable, for example a twisted pair or a coaxial cable suitable for defining a local network of the ethernet type.
Ciascun modulo rilevatore 10 à ̈ inoltre provvisto di uno stadio alimentatore 20 il quale, nella forma di realizzazione illustrata, comprende una cella fotovoltaica 21, opportunamente collegata a un regolatore di tensione 22, il quale alimenta un accumulatore 23. A quest’ultimo à ̈ elettricamente collegato un regolatore di tensione 24, che a sua volta provvede a fornire la potenza elettrica necessaria al funzionamento del modulo. Each detector module 10 is also provided with a power supply stage 20 which, in the embodiment illustrated, comprises a photovoltaic cell 21, suitably connected to a voltage regulator 22, which supplies an accumulator 23. A voltage regulator 24 is electrically connected, which in turn provides the electrical power necessary for the operation of the module.
La configurazione circuitale dettagliata dei dispositivi sopra descritti, così come la loro scelta e il loro dimensionamento, sono da considerare del tutto noti a qualsiasi progettista di buona esperienza, e non verranno pertanto ulteriormente approfonditi. The detailed circuit configuration of the devices described above, as well as their choice and sizing, are to be considered fully known to any experienced designer, and will therefore not be further explored.
Una seconda forma di realizzazione del dispositivo di monitoraggio 1 prevede, per ciascun elemento radiante 101, un modulo rilevatore 50 (vedasi figura 4) fissato in prossimità dello stesso e racchiuso in un involucro 51 provvisto di una faccia 52 almeno parzialmente trasparente. Tale faccia à ̈ montata rivolta verso una direzione che ne consente l’osservazione da parte di un soggetto deputato alla manutenzione dell’antenna 100. Il modulo 50 prevede inoltre mezzi captatori 53 del campo emesso dall’elemento radiante 101, costituiti da un’antenna accoppiata in radiofrequenza col suddetto campo. In particolare, nella forma di realizzazione illustrata, tale antenna 53 à ̈ costituita da un avvolgimento a più spire, avvolto attorno al dipolo che costituisce il predetto elemento radiante, atto a generare un segnale elettrico proporzionale all’intensità del campo irradiato dal dipolo. A second embodiment of the monitoring device 1 provides, for each radiating element 101, a detector module 50 (see Figure 4) fixed in proximity to it and enclosed in a casing 51 provided with an at least partially transparent face 52. This face is mounted facing a direction that allows it to be observed by a person in charge of the maintenance of the antenna 100. The module 50 also provides for capturing means 53 of the field emitted by the radiant element 101, consisting of an antenna coupled in radiofrequency with the aforementioned field. In particular, in the illustrated embodiment, this antenna 53 is constituted by a winding with several turns, wound around the dipole which constitutes the aforementioned radiating element, capable of generating an electric signal proportional to the intensity of the field radiated by the dipole.
La configurazione circuitale del modulo rilevatore 50 comprende in questo caso un circuito rivelatore-convertitore, atto a prelevare parte del segnale elettrico ad alta frequenza generato dall’antenna 53 e a generare un’informazione di stato che riflette l’intensità attuale di emissione dell’elemento radiante 101. Il circuito rivelatore-convertitore à ̈ predisposto per pilotare mezzi visualizzatori 55, costituiti da uno o più LED (“Diodi Emettitori di Luce†), i quali sono destinati a visualizzare la suddetta informazione di stato. I LED sono convenientemente disposti in prossimità della faccia trasparente 52 dell’involucro 51, in modo da risultare visibili quando accesi. The circuit configuration of the detector module 50 comprises in this case a detector-converter circuit, adapted to take part of the high frequency electrical signal generated by the antenna 53 and to generate a status information which reflects the current intensity of emission of the radiant element 101. The detector-converter circuit is designed to drive display means 55, consisting of one or more LEDs (â € œLight Emitting Diodesâ €), which are intended to display the aforementioned status information. The LEDs are conveniently arranged in proximity to the transparent face 52 of the casing 51, so as to be visible when switched on.
Nel caso di un unico LED tale visualizzazione può essere effettuata con un codice acceso/spento, che segnala il superamento di un valore di soglia dell’intensità di emissione oltre il quale l’intensità non à ̈ considerata accettabile. Nel caso di una pluralità di LED, illustrata in figura 4, possono essere visualizzati diversi livelli di emissione compresi fra lo zero e un massimo prevedibile per l’elemento radiante 101 monitorato. In the case of a single LED, this display can be carried out with an on / off code, which signals the exceeding of an emission intensity threshold value beyond which the intensity is not considered acceptable. In the case of a plurality of LEDs, illustrated in Figure 4, different emission levels can be displayed between zero and a foreseeable maximum for the monitored radiant element 101.
Una parte del segnale captato dall’antenna 53 può inoltre essere inoltre derivata da un circuito di raddrizzamento e filtraggio, atto a generare energia per alimentare il circuito rivelatore-convertitore e il visualizzatore a LED. A part of the signal picked up by the antenna 53 can also be derived from a rectification and filtering circuit, suitable for generating energy to power the detector-converter circuit and the LED display.
La seconda forma di realizzazione dell’invenzione sopra descritta costituisce una variante semplificata, meno costosa anche se funzionalmente più limitata, del dispositivo 1 descritto nella prima forma di realizzazione. The second embodiment of the invention described above constitutes a simplified variant, less expensive although functionally more limited, of the device 1 described in the first embodiment.
In figura 5 à ̈ illustrata una terza forma di realizzazione del dispositivo di monitoraggio 1 la quale prevede, per ciascun elemento radiante 101, un modulo rilevatore 60 che costituisce una versione ulteriormente semplificata rispetto al rilevatore descritto in precedenza. Il modulo rilevatore 60 comprende un involucro anulare 61. Ogni involucro anulare 61, in condizioni operative, à ̈ posizionato direttamente sul dipolo che costituisce il corrispondente elemento radiante 101, a guisa di anello. All’interno dell’involucro anulare 61 à ̈ prevista una bobina 63 la quale, in posizione operativa, risulta avvolta attorno al dipolo ed à ̈ atta a generare corrente elettrica per induzione quando il dipolo 101 stesso irradia il proprio segnale in radiofrequenza. Alla bobina 63, il cui numero di spire à ̈ opportunamente dimensionato in modo tale da derivare la potenza necessaria, à ̈ collegato un diodo LED 65, fuoriuscente dall’involucro 61 steso, destinato ad operare come visualizzatore della presenza di campo elettromagnetico irradiato dal relativo dipolo. Figure 5 illustrates a third embodiment of the monitoring device 1 which provides, for each radiant element 101, a detector module 60 which constitutes a further simplified version with respect to the detector described above. The detector module 60 comprises an annular casing 61. Each annular casing 61, in operating conditions, is positioned directly on the dipole which constitutes the corresponding radiating element 101, in the form of a ring. Inside the annular casing 61 there is a coil 63 which, in operative position, is wound around the dipole and is able to generate electric current by induction when the dipole 101 itself radiates its own radio frequency signal. To the coil 63, whose number of turns is suitably sized in such a way as to derive the necessary power, is connected a LED diode 65, protruding from the casing 61, intended to operate as a display of the presence of an electromagnetic field radiated by the relative dipole.
Una variante realizzativa del modulo 60 prevede che l’involucro anulare 61 sia trasparente, e che il diodo LED 65 sia completamente contenuto all’interno dell’involucro 61 medesimo. A variant embodiment of the module 60 provides that the annular casing 61 is transparent, and that the LED diode 65 is completely contained within the casing 61 itself.
E’ evidente che il dispositivo sopra descritto à ̈ particolarmente semplice ed economico. Un limite operativo, che unitamente al costo costituisce il discrimine per determinarne la scelta in alternativa alle forme di realizzazione dell’invenzione descritte in precedenza, consiste nel fatto che il monitoraggio dell’antenna 100 può avere preferibilmente luogo in condizioni di assenza di luce, o comunque di scarsa illuminazione. It is clear that the device described above is particularly simple and economical. An operating limit, which together with the cost constitutes the distinction for determining its choice as an alternative to the embodiments of the invention described above, consists in the fact that the monitoring of the antenna 100 can preferably take place in conditions of absence of light , or in any case of poor lighting.
Il metodo per il monitoraggio della funzionalità di un’antenna multielemento 100 secondo l’invenzione prevede, nella forma più generale, per ciascun elemento radiante 101 dell’antenna, di rilevare l’intensità di emissione di campo dello stesso elemento per mezzo di un modulo rilevatore 10,50 montato in prossimità del medesimo elemento radiante 101 e dell’area della sua massima potenza di emissione. La rilevazione può essere continua o periodica, per intervalli di tempo predefiniti. The method for monitoring the functionality of a multi-element antenna 100 according to the invention provides, in the most general form, for each radiant element 101 of the antenna, to detect the intensity of the field emission of the same element for by means of a detector module 10.50 mounted near the same radiant element 101 and the area of its maximum emission power. The survey can be continuous or periodic, for predefined time intervals.
Sulla base della rilevazione ogni modulo rilevatore 10,50,60 produce successivamente un’informazione di stato indicativa dell’intensità di emissione attuale del corrispondente elemento radiante. Tale informazione di stato viene quindi resa disponibile a un soggetto interessato al monitoraggio e alla manutenzione dell’antenna 100. On the basis of the detection, each detector module 10,50,60 subsequently produces a status information indicative of the current intensity of emission of the corresponding radiant element. This status information is then made available to a person interested in monitoring and maintaining antenna 100.
Secondo una prima forma di realizzazione del metodo, per ciascun modulo rilevatore 10 la fase di produzione di un’informazione di stato prevede la generazione di un valore di intensità di emissione istantanea in forma digitale per mezzo dello stadio ricevitore 12. Successivamente il predetto valore viene comparato, nell’unità di controllo 14, con un valore della potenza di emissione di riferimento, vale a dire considerato normale, o comunque accettabile, per quel dato elemento radiante 101. Tale valore di riferimento viene definito in una fase iniziale di taratura dei moduli rilevatori 10, effettuata in una situazione di normale funzionamento di tutti gli elementi radianti. La fasi di taratura comprende in particolare una acquisizione del valore di intensità di emissione istantanea e la sua memorizzazione in un’area di memoria permanente nell’unità di controllo 14. According to a first embodiment of the method, for each detector module 10 the phase of production of a state information provides for the generation of an instantaneous emission intensity value in digital form by means of the receiver stage 12. Subsequently, the aforesaid value it is compared, in the control unit 14, with a value of the reference emission power, that is to say considered normal, or in any case acceptable, for that given radiant element 101. This reference value is defined in an initial calibration phase of the detector modules 10, carried out in a situation of normal operation of all the radiating elements. The calibration phases include in particular an acquisition of the instantaneous emission intensity value and its storage in a permanent memory area in the control unit 14.
Sulla base dell’esito della comparazione, viene prodotto un messaggio di allarme nel caso in cui venga rilevata una riduzione significativa del livello di emissione misurato rispetto a quello di riferimento. Il messaggio di allarme viene quindi trasmesso all’unità centrale 2 attraverso lo stadio di trasmissione 15 e la linea di comunicazione 16. On the basis of the result of the comparison, an alarm message is produced in the event that a significant reduction in the measured emission level compared to the reference level is detected. The alarm message is then transmitted to the central unit 2 through the transmission stage 15 and the communication line 16.
L’unità centrale 2 provvede a memorizzare e rendere disponibile il messaggio di allarme, secondo uno schema di monitoraggio predefinito. In tale schema il messaggio può essere ad esempio trasmesso in remoto tramite una delle interfacce di comunicazione delle quali essa dispone, oppure può essere mantenuto in memoria e reso disponibile ad accessi periodici di controllo da parte del personale di manutenzione. Central unit 2 stores and makes available the alarm message, according to a predefined monitoring scheme. In this scheme, the message can for example be transmitted remotely via one of the communication interfaces available to it, or it can be kept in the memory and made available for periodic control access by the maintenance personnel.
Una variante operativa del metodo prevede che ciascun modulo rilevatore 10 provveda soltanto all’acquisizione periodica e alla codifica del valore di intensità di emissione del relativo elemento radiante 101, alla produzione di un’informazione di stato comprendente il predetto valore di emissione e alla successiva trasmissione di tale informazione di stato all’unità centrale 2. An operative variant of the method provides that each detector module 10 only provides for the periodic acquisition and encoding of the emission intensity value of the relative radiant element 101, for the production of a status information including the aforesaid emission value and for the subsequent transmission of this status information to the central unit 2.
Le fasi di comparazione dei valori acquisiti con i relativi valori di riferimento e di produzione eventuale di messaggi di allarme relativi al malfunzionamento di un elemento radiante 101 vengono in questo caso effettuate nella medesima unità centrale 2. The steps of comparing the acquired values with the relative reference values and the eventual production of alarm messages relating to the malfunction of a radiant element 101 are in this case carried out in the same central unit 2.
E’ da rilevare che in questo caso le influenze nella variazione di intensità rilevata per un dato elemento radiante 101 da parte di eventuali campi elettromagnetici generati all’esterno dell’antenna possono essere agevolmente eliminati confrontando i rilevamenti di tutti i moduli ricevitori 10. Una variazione dovuta a fattori esterni sarà rilevata, in modo più o meno identico, da tutti i moduli ricevitori, e non dovrà pertanto essere attribuita a malfunzionamenti. It should be noted that in this case the influences in the intensity variation detected for a given radiant element 101 by any electromagnetic fields generated outside the antenna can be easily eliminated by comparing the measurements of all the receiver modules 10 A variation due to external factors will be detected, in a more or less identical way, by all the receiver modules, and must therefore not be attributed to malfunctions.
Il presente metodo di monitoraggio, in accordo con la seconda e la terza forma di realizzazione dell’invenzione, prevede che la fase di produzione di un’informazione di stato in ogni modulo rilevatore 50,60 comprende la generazione di una grandezza elettrica indicativa del valore dell’intensità di emissione del relativo elemento radiante 101. Tale grandezza elettrica viene quindi visualizzata nel modulo rilevatore 50,60 per mezzo del visualizzatore a LED, nel quale ciascun LED à ̈ indicativo di un definito livello dell’intensità di emissione dell’elemento radiante 101. The present monitoring method, in accordance with the second and third embodiments of the invention, provides that the step of producing a status information in each detector module 50,60 includes the generation of an indicative electrical quantity of the emission intensity value of the relative radiant element 101. This electrical quantity is then displayed in the detector module 50,60 by means of the LED display, in which each LED is indicative of a defined level of emission intensity of the radiant element 101.
Un vantaggio della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un metodo, e un corrispondente dispositivo, per il monitoraggio della funzionalità di un’antenna trasmittente, e in particolare di un’antenna trasmittente multielemento, in grado di controllare l’intensità di emissione in radiofrequenza di ogni singolo elemento radiante dell’antenna stessa. An advantage of the present invention is that of providing a method, and a corresponding device, for monitoring the functionality of a transmitting antenna, and in particular of a multi-element transmitting antenna, capable of controlling the intensity of radiofrequency emission of each single radiant element of the antenna itself.
Un altro vantaggio dell’invenzione à ̈ quello fornire un metodo e un dispositivo per il monitoraggio della funzionalità di un’antenna trasmittente in grado di rilevare eventuali malfunzionamenti in ogni singolo elemento radiante dell’antenna che influenzino l’intensità di emissione del medesimo elemento. Another advantage of the invention is to provide a method and a device for monitoring the functionality of a transmitting antenna capable of detecting any malfunctions in every single radiating element of the antenna that affect the intensity of emission. of the same element.
Si intende che quanto sopra à ̈ stato descritto a titolo puramente esemplificativo e non limitativo. Pertanto, possibili modifiche e varianti dell'invenzione si considerano rientranti nell'ambito protettivo accordato alla presente soluzione tecnica, così come sopra descritta e nel seguito rivendicata. It is understood that the above has been described purely by way of non-limiting example. Therefore, possible modifications and variants of the invention are considered to fall within the protective scope accorded to the present technical solution, as described above and claimed hereinafter.
Claims (14)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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