EP0266567B1

EP0266567B1 - Verfahren zur Ueberwachung und Steuerung eines Antennenwählers sowie Antennenwähler zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: EP0266567B1
Application number: EP87114482A
Authority: EP
Inventors: Hans Ulrich Boksberger; Markus Jud; Anton Wettstein
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1986-10-22
Filing date: 1987-10-05
Publication date: 1992-01-22
Anticipated expiration: 2007-10-05
Also published as: IN170151B; JPS63115402A; CH675036A5; EP0266567A1; US4811032A; DE3776268D1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Hochleistungs-Rundfunksender.
Sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Überwachung und Steuerung eines Antennenwählers, wobei

(a) der Antennenwähler die Form einer Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix hat;
(b) die Elemente dieser Matrix von Umschaltknoten gebildet werden;
(c) den Zeilen dieser Matrix eine entsprechende Anzahl von Sendern zugeordnet ist;
(d) den Spalten dieser Matrix eine entsprechende Anzahl von Antennen zugeordnet ist; und
(e) in den Umschaltknoten jeweils Leistungsschalter angeordnet sind, mit deren Hilfe wahlweise Verbindungen zwischen den Sendern und den Antennen geschaltet werden können;

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Antennenwähler zur Durchführung des Verfahrens, welcher die oben aufgezählten Merkmale aufweist.

STAND DER TECHNIK

In einem Kurzwellen-Rundfunk-Sendezentrum sind üblicherweise die Signale von m verschiedenen Sendern (typisch: m = 3 ... 10) den Anforderungen des Programmplans und den mit der Tages- und Jahreszeit schwankenden Ausbreitungsbedingungen entsprechend auf die jeweils geeigneten Antennensysteme zu schalten, wobei n verschiedene Antennen zur Verfügung stehen (typisch: n = 5 ... 100).
Grundsätzlich muss jeder der m Sender mit jeder der n Antennen verbunden werden können. Die dazu benötigte Gruppe von Umschaltern bildet eine (m x n)-Matrix mit m Zeilen und n Spalten, die als Antennenwähler-Matrix z.B. aus der Druckschrift Brown Boveri Mitt. 5/6 (1983), S. 244-247, bekannt ist.
Die Elemente dieser Matrix werden von Umschaltknoten gebildet, die in der Regel zwei hochfrequenztüchtige Leistungsschalter enthalten, mit denen - je nach Schalterstellung - die sich im Knoten kreuzenden Zeilen- und Spaltenleitungen vom Sender zur Antenne über Eck verbunden werden, oder - jede Leitung für sich - in gerader Linie durchgeschaltet werden. Dafür geeignete Leistungsschalter (mit entsprechenden Mikroschaltern für die Ueberwachung) sind beispielsweise aus der DE-OS 17 76 367 bekannt.
Da die Antennen im Allgemeinen nur einen Teil des Kurzwellenbereichs überdecken, sind Schaltungen ausserhalb des spezifischen Frequenzbereichs nicht zulässig. Eine geeignete Antennenwähler-Steuerung muss daher nicht nur die Positionen der einzelnen Leistungsschalter erfassen und mit dem vorgegebenen Soll-Schema vergleichen, sondern auch aufgrund einer Tabelle der erlaubten Frequenzen und der Frequenzmeldung vom betroffenen Sender die gewählte Verbindung zwischen den Sendern und den Antennen freigeben bzw. sperren.
Dieser Test muss auch während des Betriebs des Sendezentrums laufend erfolgen, da es möglich ist, die Frequenz eines Senders ohne Antennenwechsel zu verändern. Die Leistungsschalter sind zudem für Notbetrieb meist mit einer Handbetätigung ausgestattet. Aufgrund dieser Gegebenheiten muss eine Steuerung also die Schalterstellung (Positionen) der Leistungsschalter laufend erfassen und überprüfen.
Die Leistungsschalter der Hochfrequenz-Verteilungs- bzw. Antennenwähler-Matrix werden nun zur Ueberwachung durch vor- bzw. nachlaufende Mikroschalter nachgebildet, die eine der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix entsprechende Ueberwachungsmatrix darstellen.
Um die geschalteten Verbindungen zwischen den m Sendern und den n Antennen zu überwachen, wurden im Stand der Technik bisher die Schalterstellungen der Mikroschalter in der Ueberwachungsmatrix einzeln erfasst. Bei zwei möglichen Positionen pro Schalter und zwei Schaltern pro Umschaltknoten sind dies bei einer Matrix mit m Zeilen und n Spalten (4 x m x n) separate Signale für die gesamte Matrix, die jeweils über eigene Signalleitungen vom Standort der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix zum Kommandoraum bzw. Steuerzentrum übertragen werden müssen.
Es ist unmittelbar einzusehen, dass diese Verkabelung bei der grossen Anzahl der Signalleitungen einen entsprechend grossen Aufwand erfordert, zumal die Notwendigkeit besteht, die erfassten Signale beim Eintritt in die Steuerung gegen die Einstreuung von Hochfrequenz zu filtern.
In gleicher Weise bedeutet es einen grossen Aufwand, wenn die Schaltermotore für die Leistungsschalter (analog zur Erfassung der Schalterstellung) ebenfalls einzeln und direkt, d.h. über (m x n) Steuerleitungen, angesteuert werden.
Aus dem Artikel von G. Forcina et al., 6th International Conference on Digital Satellite Communications, Phoenix, 19 -23. September 1983, S. X-1 - X-8 ist es zwar bekannt, bei einer Mikrowellen-Schalter-Matrix (MSM), die in einem Nachrichtensatelliten eingesetzt ist, die Schaltverbindungen einschliesslich der dazugehörigen Vorverstärker durch sequentielles Einspeisen eines Hochfrequenz-Testsignals in die Eingangszeilen der Matrix und Detektion an den Ausgangsspalten auf ihre HF-Funktionstüchtigkeit zu überprüfen. Die Schalterstellung selbst, d.h. der jeweilige Schaltzustand der gesamten Matrix, wird dabei jedoch nicht überwacht.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ueberwachung und Steuerung eines Antennenwählers und einen Antennenwähler zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit denen der schaltungsmässige Aufwand drastisch reduziert werden kann.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der Eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass

(f) zur Überwachung und Steuerung des Schaltzustandes der Matrix die Umschaltknoten sequentiell durch die Auswahl der zugehörigen Zeilen und Spalten angewählt werden; wobei
(g) in einer Ueberwachungsmatrix, die der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix entspricht und deren Umschaltknoten Mikroschalter enthalten, welche den Leistungsschaltern zugeordnet sind, deren Schalterstellung jeweils nachbilden und so miteinander verbunden sind, dass sie den Weg des Hochfrequenzsignals in der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix naturgetreu nachbilden, die geschalteten Verbindungen erfasst werden, indem die Ueberwachungsmatrix entweder über entsprechende Zeilenleitungen zyklisch zeilenweise angesteuert wird und über entsprechende Spaltenleitungen spaltenweise abgefragt wird, oder über die Spaltenleitungen zyklisch spaltenweise angesteuert und über die Zeilenleitungen zeilenweise abgefragt wird.

Der Antennenwähler der eingangs genannten Art zeichnet sich nach der Erfindung dadurch aus, dass

(f) Mittel vorgesehen sind, um die Umschaltknoten sequentiell über die zugehörigen Zeilen und Spalten anzuwählen; wobei
(g) jedem der Leistungsschalter ein Mikroschalter zugeordnet ist, der stets zusammen mit dem zugehörigen Leistungsschalter geschaltet wird und die Schalterstellung des Leistungsschalters nachbildet;
(h) die Mikroschalter in den Umschaltknoten einer Ueberwachungsmatrix angeordnet sind, welche der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix entspricht;
(i) die Mikroschalter in der Ueberwachungsmatrix so miteinander verbunden sind, dass sie den Weg des Hochfrequenzsignals in der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix naturgetreu nachbilden; und
(k) zum Erfassen der geschalteten Verbindungen zwischen den Sendern und den Antennen die Ueberwachungsmatrix über entsprechende Zeilenleitungen zeilenweise zyklisch ansteuerbar und über entsprechende Spaltenleitungen spaltenweise abfragbar ist, oder über die Spaltenleitungen spaltenweise zyklisch ansteuerbar und über die Zeilenleitungen zeilenweise abfragbar ist.

Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung

(a) werden die Leistungsschalter von entsprechenden Schaltermotoren mit zugehörigen Motorschützen angetrieben;
(b) sind die Motorschützeinnerhalb einer Matrix nach Spalten und Zeichen so zusammengefasst sind, dass alle Motorschütze einer Zeile eine gemeinsame Signalrückleitung haben, und alle Motorschütze einer Spalte über je eine Diode an einer gemeinsamen Speiseleitung hängen; und
(c) werden zum Schalten von Verbindungen zwischen den Sendern und den Antennen die entsprechenden Motorschütze sequentiell durch Anwahl der zugehörigen Zeilen und Spalten angesteuert.

Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung soll nachfolgend im Zusammenhang mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: das Prinzipschaltbild eines Sendezentrums mit einer Mehrzahl von Sendern und Antennen und einer dazwischenliegenden Hochfrequenz-Verteiler-Matrix (Antennenwähler-Matrix);
Fig. 2: den inneren Aufbau eines einzelnen Umschaltknotens aus der Matrix nach Fig. 1;
Fig. 3: ein Ausführungsbeispiel für eine zu der Matrix nach Fig. 1 gehörende Ueberwachungsmatrix;
Fig. 4: die Matrixanordnung von Motorschützen der Schaltermotore für eine Matrix nach Fig. 1 mit vereinfachter Ansteuerung;
Fig. 5: im Ausschnitt den Schaltplan für einen Schaltermotor der Matrix nach Fig. 1, wie er gemäss einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel zur Reduzierung der Antennenwählzeiten benötigt wird; und
Fig. 6: eine Variante zu Fig. 5 für 380 V-Dreiphasenmotoren.

Wege zur Ausführung der Erfindung

In Fig. 1 ist das Prinzipschaltbild eines Sendezentrums dargestellt. Das Sendezentrum umfasst eine Mehrzahl von m Sendern S1,...,Sm und eine Mehrzahl von n Antennen A1,...,An. Die Sender S1,...,Sm sind den Zeilen, und die Antennen A1,...,An den Spalten einer Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix HVM zugeordnet, welche die Aufgabe hat, jede beliebige Verbindung zwischen einem der Sender S1,...,Sm und einer der Antennen A1,...,An zu ermöglichen.
Zu diesem Zweck weist die Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix HVM insgesamt (m × n) Umschaltknoten U11,...,Umn auf, die an den Kreuzungspunkten (Knoten) der Zeilen- und Spaltenleitungen angeordnet sind und die jeweiligen Zeilen- und Spaltenleitungen entweder über Eck verbinden können oder die Leitungen jeweils für sich in gerader Linie durchschalten.
Ein beliebiger Umschaltknoten Uxy hat den in Fig. 2 gezeigten, prinzipiellen inneren Aufbau. In die waagrechte Zeilenleitung und die senkrechte Spaltenleitung ist jeweils ein Leistungsschalter 1 bzw. 2 eingefügt, der in den angegebenen Beispielen als Umschalter ausgeführt ist.
Stehen die beiden Leistungsschalter 1 und 2 in der in Fig. 2 gezeigten Schalterstellung, ist der geradlinige Durchgang der Zeilen- und Spaltenleitung unterbrochen. Die beiden Leitungen sind gleichzeitig über Eck verbunden, sodass die Signale von dem an die Zeilenleitung angeschlossenen Sender Sx auf die an die Spaltenleitung angeschlossene Antenne Ay gelangen.
Befinden sich dagegen die Leistungsschalter 1 und 2 in ihrer anderen, in Fig. 2 gestrichelt eingezeichneten, Schalterstellung, ist die Zeilen- bzw. die Spaltenleitung in gerader Linie zum jeweils nächsten Knoten durchgeschaltet.
Aus dem in Fig. 1 wiedergegebenen Prinzipschaltbild lässt sich weiterhin entnehmen, dass die Zeilenleitungen auf der den Sendern S1,...,Sm gegenüberliegenden Seite und die Spaltenleitungen auf der den Antennen A1,...,An gegenüberliegenden Seite durch Abschlusswiderstände R abgeschlossen sind, die auf eine gemeinsame Erde führen.
Die den Spalten- und Zeilenleitungen zugeordneten Abschlusswiderstände R haben die Aufgabe, die in den nicht benutzten, d.h. nicht an einen Sender angeschlossenen Antennen und Leitungen der Matrix induzierte Spannungen gegen Erde abzuleiten.
Wie bereits eingangs erwähnt, muss der tatsächliche Schaltzustand, d.h. die Schalterstellungen der Leistungsschalter 1,2 in den Umschaltknoten U11,...,Umn ständig überwacht werden, um Fehlfunktionen und Störungen im Sendebetrieb zu vermeiden. Es ist bekannt, den Leistungsschaltern 1,2 entsprechende Mikroschalter zuzuordnen, die entweder vor- oder nachlaufend zusammen mit den zu ihnen gehörenden Leistungsschaltern umgeschaltet werden und so für Ueberwachungszwecke im Kleinsignalbereich die Leistungsschalter nachbilden.
Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nun diese Mikroschalter - in gleicher Weise wie die Leistungsschalter selbst - in einer Ueberwachungsmatrix UM (Fig. 3) angeordnet, die der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix HVM gleicht und ebenfalls in m Zeilen und n Spalten (m×n) Umschaltknoten U11,...,Umn aufweist. Jeder der Umschaltknoten U11,...,Umn hat den gleichen inneren Aufbau wie der in Fig. 2 gezeigte Umschaltknoten Uxy der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix HVM, mit dem Unterschied, dass anstelle der dortigen Leistungschalter 1,2 jetzt die zugehörigen Mikroschalter sitzen.
Den m Zeilen und n Spalten der Ueberwachungsmatrix UM sind entsprechend m Zeilenleitungen Z1,...,Zm und n Spaltenleitungen C1,...,Cn zugeordnet. Im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem die Schalterstellungen der Mikroschalter für jeden Schalter über separate Meldeleitungen abgefragt wurde, werden in der hier erläuterten Ueberwachungsmatrix UM die Umschaltknoten U11,...,Umn sequentiell durch die Ansteuerung der zugehörigen Zeilen und Spalten angewählt und bezüglich ihres Schaltzustandes abgefragt. Auf diese Weise kann direkt festgestellt werden, ob ein bestimmter Sender mit einer bestimmten Antenne verbunden ist oder nicht.
Das Prinzip der sequentiellen Zeilenansteuerung ist in Fig. 3 durch den dort eingezeichneten Zeilenwähler 20 angedeutet, der nacheinander ein Ansteuersignal auf die Zeilenleitungen Z1,...,Zm weiterschaltet. Die gesamte Ablaufsteuerung für die Ueberwachung kann z.B. im Rahmen einer elektronischen speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) verwirklicht werden.
Die Mikroschalter sind also in der Ueberwachungsmatrix UM so miteinander verbunden, dass sie den Weg des Hochfrequenzsignals in der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix HVM naturgetreu nachbilden. Mit den Zeilenleitungen Z1,...,Zm und den Spaltenleitungen C1,...,Cn allein lassen sich jedoch nicht diejenigen Schaltzustände der Hochfrequenz-VerteilungsMatrix HVM bzw. der Ueberwachungsmatrix UM erfassen, in denen eine Zeile oder eine Spalte in gerader Linie vollständig durchgeschaltet ist, d.h. in denen ein Sender S1,...,Sm oder eine Antenne A1,...,An über einen der Abschlusswiderstände R geerdet ist. Gerade diese Information ist jedoch wichtig, um zu wissen, ob beim Auflösen einer Verbindung zwischen Sender und Antenne die Schalter im jeweiligen Umschaltknoten wieder richtig zurückgesetzt worden sind.
Um auch diese Fälle erfassen zu können, sind als zusätzliche Zeilenleitung eine Spaltenendleitung CE und als zusätzliche Spaltenleitung eine Zeilenendleitung ZE vorgesehen und in der in Fig. 3 wiedergegebenen Art und Weise mit der Ueberwachungsmatrix UM verknüpft, wobei die Abschlusswiderstände R aus Fig. 1 durch einfache leitende Verbindungen nachgebildet werden. Die Spaltenendleitung CE ist in die sequentielle (zyklische) Zeilenansteuerung mit einbezogen, während die Zeilenendleitung ZE in die Reihe der anderen Spaltenleitungen C1,...,Cn eingeordnet ist.
Zusammengefasst lässt sich die Funktion der Schaltung gemäss Fig. 3 so beschreiben: Die (m+1) Zeilenleitungen Z1,...,Zm und CE erhalten zyklisch abwechselnd die auf dem System benutzte Signalspannung (z.B. +24V), während die (n+1) Spaltenleitungen C1,...,Cn und ZE abgefragt werden. Durch die zyklische Einspeisung der Zeilenleitungen (Multiplexbetrieb) wird erreicht, dass die Zuordnung der Sender zu den Antennen eindeutig erfasst werden kann. Die Abfrage über die Zeilenendleitung ZE erlaubt insbesondere festzustellen, dass ein bestimmter Sender mit dem äusseren Zeilenende "verbunden" ist, d.h. ob bei einem Antennenwechsel der über Eck geschaltete Umschaltknoten wieder richtig zurückgesetzt wurde. Die Spaltenendleitung CE erlaubt festzustellen, welche Antennen über die Abschlusswiderstände R geerdet sind. Wie man leicht sieht, ändert sich am beschriebenen Prinzip nichts wesentliches, wenn anstelle der Zeilenleitungen Z1,...,Zm und CE die Spaltenleitungen C1,...,Cn und ZE zyklisch abwechselnd mit der Signalspannung gespeist werden und entsprechend die Zeilenleitungen Z1,...,Zm und CE statt der Spaltenleitungen C1,...,Cn und ZE abgefragt werden.
Den (4×m×n) Signalleitungen bei einer Antennenwähler-Steuerung herkömmlicher Art (pro Knoten 4 Signalleitungen für je 2 Schalter mit je 2 Schalterstellungen) stehen bei der erfindungsgemässen Steuerung nun nur noch (m+1+n+1) Signalleitungen gegenüber, was gerade bei Matrizen mit hoher Zeilen- und Spaltenzahl zu erheblichen Einsparungen hinsichtlich des Verdrahtungsaufwands führt.
Durch das beschriebene, in der Erfindung verwirklichte Prinzip ist es möglich, mit einer durch die Zahl der Sender und die Verarbeitungsgeschwindigkeit der eingesetzten speicherprogrammierbaren Steuerung gegebenen Abtastrate (im Allgemeinen etwa 100 Hz) die für den Betrieb des Sendezentrums relevanten Informationen zu erhalten. Obwohl hierbei nicht die Positionen aller Schalter im laufenden Betrieb erfasst werden, ist die geforderte Sicherheit voll gewährleistet, da zumindest alle unbedingt benötigten Positionsmeldungen mit einer ausreichenden Abtastrate geliefert werden.
Es soll an dieser Stelle noch darauf hingewiesen werden, dass die beschriebene Steuerung einen automatischen Selbsttest der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix, der etwa als Hilfe zur Inbetriebsetzung und nach grösseren Revisionen nützlich ist, voll unterstützt. Insbesondere können die korrekte Verdrahtung der Ansteuer- und Rückmeldungsleitungen sowie die Funktion der die Leistungsschalter antreibenden Schaltermotoren mit den verfügbaren Informationen automatisch überprüft werden.
Hinsichtlich der Ansteuerung solcher Schaltermotoren, von denen pro Umschaltknoten wenigstens einer, meist jedoch zwei vorhanden sind, kann das erfindungsgemässe Prinzip der Matrix-Auswahl gleichfalls eingesetzt werden, um den Verdrahtungsaufwand auch hier zu verringern. Auf diese Weise lassen sich die ursprünglich (m × n) Steuerleitungen durch (m+n) Leitungen ersetzen.
Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, auf das sich die Darstellung der Fig. 4 bezieht, werden die für die Schaltermotore notwendigen Motorschütze M11,...,Mmn oder deren Halterrelais H11,...,Hmn innerhalb einer Matrix in der Verdrahtung nach Spalten und Zeilen so zusammengefasst, dass alle Motorschütze einer Zeile eine gemeinsame Signalrückleitung haben (in Fig. 4 über entsprechende Schalter und OV-Potential verbunden), und alle Motorschütze einer Spalte über je eine Diode D an einer gemeinsamen Speiseleitung hängen (in Fig. 4 über entsprechende Schalter mit 24 V-Potential verbunden).
Zum Schalten von beliebigen Verbindungen zwischen den Sendern S1,...,Sm und den Antennen A1,...,An werden bei dem Aufbau nach Fig. 4 die entsprechenden Motorschütze sequentiell durch Anwahl der zugehörigen Zeilen und Spalten (durch Schliessen der zugehörigen Schalter) angesteuert.
Die bis hierher beschriebene Art der Ansteuerung bedingt die sequentielle Ausführung der einzelnen Schaltvorgänge in den Umschaltknoten. In einem Rundfunk-Sendezentrum finden jedoch die Antennenwechsel üblicherweise gehäuft zu bestimmten Zeiten statt (etwa zu jeder vollen Stunde), sodass durch die sequentielle Ausführung spürbare Verzögerungen auftreten würden.
Gemäss einer Weiterentwicklung der erfindungsgemässen Steuerung kann diese zeitliche Einschränkung bei den Schaltvorgängen umgangen werden. Voraussetzung dafür ist die Verwendung von Schaltermotoren, welche in der Endposition jeder Drehrichtung mit einem Endabschalter ausgestattet sind. Unter dieser Bedingung kann dann jedes der Motorschütze M11,...,Mn mit einer Selbsthaltevorrichtung ausgerüstet werden, die einen einmal gegebenen Fahr- bwz. Schaltbefehl solange hält, wie ein weiterer Befehl über die Fahrrichtung ansteht.
In Fig. 5 ist ausschnittweise eine entsprechende Schaltung dargestellt, wie sie für einen ausgewählten Schaltermotor 12 aus der Matrix gilt. Der Schaltermotor 12 ist z.B. ein 220 V-Einphasenmotor mit zwei verschiedenen Wicklungen für die zwei verschiedenen Drehrichtungen. Jeder Drehrichtung ist ein entsprechender Endabschalter 10,11 zugeordnet, der die Stromzufuhr zum Motor auf einer Seite unterbricht, wenn die mit der Umschaltung der Leistungsschalter 1,2 verbundene Endposition erreicht ist. In Fig. 6 ist eine entsprechende Schaltungsvariante mit 380 V-Dreiphasenmotoren ausschnittweise dargestellt, wobei die selben Elemente mit den selben Bezugszeichen versehen sind.
Die beiden Drehrichtungen des Schaltermotors 12 werden nachfolgend als Durchschalt-Richtung und Eck-Richtung bezeichnet, wobei unter Bezugnahme auf Fig. 2 die Durchschalt-Richtung dann gegeben ist, wenn die Leistungsschalter 1,2 von der dort angegebenen in die gestrichelte Position umgelegt werden, wenn also die Zeile und Spalte in gerader Linie "durchgeschaltet" werden.
Zu der Durchschalt-Richtung gehört in Fig. 5 der Endabschalter 10 und die Durchschaltversorgung 4. Zur Eck-Richtung gehört der Endabschalter 11 und die Eckversorgung 5. Beide Versorgungen zweigen von einer gemeinsamen 220 V-Versorgungsleitung 3 ab und werden jeweils über ein DurchschaltRelais 8 bzw. Eck-Relais 9 eingeschaltet, welche mit 24 V-Signalen über die Leitungen 6 bzw. 7 für Richtungsbefehl "Durch" bzw. "Eck" angesteuert werden.
In Fig. 6 wird statt dessen je nach Richtungsbefehl "Durch" (6) bzw. "Eck" (7) die Versorgung des Schaltermotors 12 über einen Phasentauscher 21 mit verschiedener Reihenfolge der Phasen R,S,T durchgeschaltet.
Es ist unmittelbar einsichtig, dass über die Leitungen 6 bzw. 7 gerade die Fahrrichtung des Schaltermotors 12 festgelegt wird. Da die Versorgungen 4 bzw. 5 jedoch nicht nur für den angewählten Schaltermotor 12, sondern für alle Schaltermotoren der Matrix gemeinsam zuständig sind, wird durch die Richtungsbefehle auf 6 bzw. 7 jeweils die Fahrrichtung für alle Schaltermotoren gleichzeitig festgelegt.
Die andere Versorgungsleitung 18 des Schaltermotors 12 wird für jeden Schaltermotor einzeln von einem Motorschütz-Kontakt 13c des zugehörigen Motorschützes Mxy geschaltet. Zwei weitere Motorschütz-Kontakte 13a und 13b sind Teil der bereits erwähnten Selbsthaltevorrichtung, wobei der Motorschütz-Kontakt 13a die Motorschützwicklung über eine für alle Schütze gemeinsame Haltespannungsklemme 19 und zwei Dioden D1,D2, mit den Leitungen 6 und 7 für Richtungsbefehl "Durch" und "Eck" verbindet, während der andere Motorschütz-Kontakt 13b die Verbindung der Motorschützwicklung mit einer gemeinsamen Masseleitung 14 schaltet.
Der Motorschütz Mxy ist gleichzeitig über zwei weitere Dioden D3,D4 mit einer Spaltensteuerung 15 (24 V) und einer Zeilensteuerung 16 (0 V) verbunden, wie dies für die gesamte Matrix in Fig. 4 dargestellt ist. Die innerhalb der beiden senkrechten, strichpunktierten Linien angeordneten Schaltungsteile sind in einem Steuerschrank 17 untergebracht, von dem aus die Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix HVM gesteuert wird.
Mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 5 bzw. Fig. 6 erfolgt ein Antennenwechsel in 2 Etappen:

a) In der ersten Etappe werden alle Umschaltknoten der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix, die nicht gesetzt bleiben sollen (d.h. die nicht über Eck geschaltet bleiben sollen), zurückgesetzt. Dazu wird zunächst der Dauerbefehl "Fahrrichtung Durch" gesetzt (24 V-Signal an 6; Durchschalt-Relais 8 eingeschaltet), dieser Befehl steht bis zum Ende der ersten Etappe an.
Dann werden mit sequentiellen Impulsen ausreichender Länge (etwa 100 ms, je nach Relais-Anzugs-bzw. Abfallzeit) über die entsprechenden Zeilen- bzw. Spaltensteuerungen 15,16 die Motorschütze bzw. Halterelais der betroffenen Umschaltknoten gesetzt (eingeschaltet), wobei pro Zeile je eine Leitung 15 und pro Spalte je eine Leitung 16 vorhanden ist. Diese halten sich über die beschriebene Selbsthaltevorrichtung selbst solange, bis der Dauerbefehl "Fahrrichtung Durch" (keine Spannung an Leitung 6) zurückgenommen wird. Die Schaltermotoren der gesetzten Motorschütze laufen solange, bis sie ihre Endposition in Durchschaltrichtung erreicht haben und schalten dann mittels der entsprechenden Endabschalter selbstätig ab, auch wenn der Motorschütz gesetzt bleibt.
Nachdem sequentiell die Motorschütze aller betroffenen Umschaltknoten gesetzt sind, bleibt der Befehl "Fahrrichtung Durch" noch solange anstehen, wie ein Schaltermotor maximal zum Erreichen seiner Endposition brauchen darf (mit einer geeigneten Sicherheitsmarge). Die erste Etappe endet mit der Rücknahme des Fahrrichtungs-Befehls.
b) In der zweiten Etappe werden alle Umschaltknoten gesetzt, die neu zu setzen sind (d.h. über Eck geschaltet werden sollen). Nach Ablauf einer kurzen, auf die erste Etappe folgenden Pause, deren Länge durch die Abfallzeit der selbstgehaltenen Motorschütze bzw. Halterelais bestimmt wird, wird der Dauerbefehl "Fahrrichtung Eck" (24 V-Signal an Leitung 7; Eck-Relais 9 eingeschaltet) gesetzt; dieser Befehl steht bis zum Ende der zweiten Etappe an.
Wie in der ersten Etappe werden dann die Motorschütze bzw. Halterelais der betroffenen Umschaltknoten angewählt und gesetzt und halten sich selbst solange, wie der Befehl ansteht. Die Schaltermotore laufen nun in Eck-Richtung, bis sie ihre Endposition erreicht haben und mittels der Endabschalter selbsttätig abschalten.

Der Vorteil dieser Art der Ansteuerung liegt darin, dass nur die relativ kurzen Ansteuerimpulse für die Motorschütze tatsächlich sequentiell sein müssen, während sich die Zeiten, in denen die einzelnen Schaltermotore laufen, überlappen können. Dies bringt einen erheblichen Zeitgewinn gegenüber einem vollständig sequentiellen Schalten der einzelnen Umschaltknoten.
Insgesamt lässt sich mit dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung eine drastisch vereinfachte Antennenwähler-Steuerung realisieren.

Claims

Verfahren zur Überwachung und Steuerung eines Antennenwählers, wobei
(a) der Antennenwähler die Form einer Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix (HVM) hat;

(b) die Elemente dieser Matrix von Umschaltknoten (Uxy,U11,...,Umn) gebildet werden;

(c) den Zeilen dieser Matrix eine entsprechende Anzahl von Sendern (S1,...,Sm) zugeordnet ist;

(d) den Spalten dieser Matrix eine entsprechende Anzahl von Antennen (A1,...,An) zugeordnet ist; und

(e) in den Umschaltknoten (Uxy,U11,...,Umn) jeweils Leistungsschalter (1,2) angeordnet sind, mit deren Hilfe wahlweise Verbindungen zwischen den Sendern (S1,...,Sm) und den Antennen (A1,...,An) geschaltet werden können;
dadurch gekennzeichnet, dass
(f) zur Überwachung und Steuerung des Schaltzustandes der Matrix die Umschaltknoten (Uxy,U11,...,Umn) sequentiell durch die Auswahl der zugehörigen Zeilen und Spalten angewählt werden; wobei

(g) in einer Ueberwachungsmatrix (UM), die der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix (HVM) entspricht und deren Umschaltknoten (U11,...,Umn) Mikroschalter enthalten, welche den Leistungsschaltern (1,2) zugeordnet sind, deren Schalterstellung jeweils nachbilden und so miteinander verbunden sind, dass sie den Weg des Hochfrequenzsignals in der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix (HVM) naturgetreu nachbilden, die geschalteten Verbindungen erfasst werden, indem die Ueberwachungsmatrix (UM) entweder über entsprechende Zeilenleitungen (Z1,...,Zm) zyklisch zeilenweise angesteuert wird und über entsprechende Spaltenleitungen (C1,...,Cn) spaltenweise abgefragt wird, oder über die Spaltenleitungen (C1,...,Cn) zyklisch spaltenweise angesteuert und über die Zeilenleitungen (Z1,...,Zm) zeilenweise abgefragt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
(a) die Spalten der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix (HVM) auf der den Antennen (A1,...,An) gegenüberliegenden Seite über Abschlusswiderstände (R) geerdet sind;

(b) die Abschlusswiderstände (R) in der Ueberwachungsmatrix (UM) durch leitende Verbindungen nachgebildet werden, welche auf eine gemeinsame Spaltenendleitung (CE) führen; und

(c) die Spaltenendleitung (CE) zusammen mit den Zeilenleitungen (Z1,...,Zm) zyklisch angesteuert bzw. abgefragt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
(a) in der Ueberwachungsmatrix (UM) die Zeilenleitungen (Z1,...,Zm) auf der der Ansteuerseite gegenüberliegenden Seite mit einer gemeinsamen Zeilenendleitung (ZE) verbunden sind; und

(b) die Zeilenendleitung (ZE) zusammen mit den Spaltenleitungen (C1,...,Cn) abgefragt bzw. zyklisch angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
(a) die Leistungsschalter (1,2) von entsprechenden Schaltermotoren (12) mit zugehörigen Motorschützen (Mxy,M11,...,Mmn) angetrieben werden;

(b) die Motorschütze (Mxy,M11,...,Mmn) innerhalb einer Matrix nach Spalten und Zeichen so zusammengefasst sind, dass alle Motorschütze einer Zeile eine gemeinsame Signalrückleitung haben, und alle Motorschütze einer Spalte über je eine Diode (D) an einer gemeinsamen Speiseleitung hängen; und

(c) zum Schalten von Verbindungen zwischen den Sendern (S1,...,Sm) und den Antennen (A1,...,An) die entsprechenden Motorschütze sequentiell durch Anwahl der zugehörigen Zeilen und Spalten angesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
(a) Schaltermotoren (12) verwendet werden, die wahlweise in beiden Drehrichtungen arbeiten können und in der Endposition jeder Drehrichtung jeweils mit einem Endabschalter (10,11) ausgestattet sind;

(b) Motorschütze (Mxy,M11,...,Mmn) mit einer Selbsthaltevorrichtung oder mit einem vorgeschalteten Halterelais verwendet werden;

(c) in einer ersten Etappe diejenigen Umschaltknoten, die nicht gesetzt bleiben sollen, zurückgesetzt werden, indem zunächst für alle Schaltermotoren (12) gemeinsam die für das Zurücksetzen notwendige Drehrichtung gewählt und dann mit sequentiellen Ansteuerungsimpulsen die Motorschütze der betreffenden Umschaltknoten über die entsprechenden Zeilen- und Spaltenleitungen gesetzt werden, sodass die zugehörigen Schaltermotore solange laufen, bis sie ihre eine Endposition erreicht haben und mittels der Endabschalter (10,11) selbsttätig abschalten; und

(d) in einer zweiten Etappe diejenigen Umschaltknoten, die neu zu setzen sind, gesetzt werden, indem zunächst für alle Schaltermotoren (12) die für das Setzen notwendige Drehrichtung gewählt und dann mit sequentiellen Ansteuerimpulsen die Motorschütze der betroffenen Umschaltknoten über die entsprechenden Zeilen- und Spaltenleitungen gesetzt werden, sodass die zugehörigen Schaltermotoren solange laufen, bis sie ihre andere Endposition erreicht haben und mittels der Endabschalter (10,11) selbsttätig abschalten.
Antennenwähler zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit den folgenden Merkmalen:
(a) der Antennenwähler hat die Form einer Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix (HVM);

(b) die Elemente dieser Matrix werden von Umschaltknoten (Uxy,U11,...,Umn) gebildet;

(c) den Zeilen dieser Matrix ist eine entsprechende Anzahl von Sendern (S1,...,Sm) zugeordnet;

(d) den Spalten dieser Matrix ist eine entsprechende Anzahl von Antennen (A1,...,An) zugeordnet; und

(e) in den Umschaltknoten (Uxy,U11,...,Umn) sind jeweils Leistungsschalter (1,2) angeordnet, mit deren Hilfe wahlweise Verbindungen zwischen den Sendern (S1,...,Sm) und den Antennen (A1,...,An) geschaltet werden können;
dadurch gekennzeichnet, dass
(f) Mittel vorgesehen sind, um die Umschaltknoten (Uxy,U11,...,Umn) sequentiell über die zugehörigen Zeilen und Spalten anzuwählen; wobei

(g) jedem der Leistungsschalter (1,2) ein Mikroschalter zugeordnet ist, der stets zusammen mit dem zugehörigen Leistungsschalter (1,2) geschaltet wird und die Schalterstellung des Leistungsschalters (1,2) nachbildet;

(h) die Mikroschalter in den Umschaltknoten (U11,...,Umn) einer Ueberwachungsmatrix (UM) angeordnet sind, welche der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix (HVM) entspricht;

(i) die Mikroschalter in der Ueberwachungsmatrix (UM) so miteinander verbunden sind, dass sie den Weg des Hochfrequenzsignals in der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix (HVM) naturgetreu nachbilden; und

(k) zum Erfassen der geschalteten Verbindungen zwischen den Sendern (S1,...,Sm) und den Antennen (A1,...,An) die Ueberwachungsmatrix (UM) über entsprechende Zeilenleitungen (Z1,...,Zm) zeilenweise zyklisch ansteuerbar und über entsprechende Spaltenleitungen (C1,...,Cn) spaltenweise abfragbar ist, oder über die Spaltenleitungen (C1,...,Cn) spaltenweise zyklisch ansteuerbar und über die Zeilenleitungen (Z1,...,Zm) zeilenweise abfragbar ist.
Antennenwähler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
(a) zur Betätigung der Leistungsschalter (1,2) in den Umschaltknoten (Uxy,U11,...,Umn) der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix (HVM) Schaltermotoren (12) mit ensprechenden Motorschütze (Mxy,M11,...,Mmn)n vorgesehen sind;

(b) zur Ansteuerung der Schaltermotoren (12) die Motorschütze (Mxy,M11,...,Mmn) in Form einer Matrix angeordnet sind, welche der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix (HVM) entspricht; und

(c) die Motorschütze (Mxy,M11,...,Mmn) innerhalb der Matrix nach Zeilen und Spalten so zusammengefasst sind, dass alle Motorschütze einer Zeile eine gemeinsame Signalrückleitung haben, während die Motorschütze eine Spalte über je eine Diode (D) an einer gemeisamen Speiseleitung hängen.
Antennenwähler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
(a) die Schaltermotoren (12) mit Endabschaltern (10,11) für eine Endposition in jeder Drehrichtung ausgestattet sind;

(b) die Motorschütze (Mxy,M11,...,Mmn) der Schaltermotoren (12) jeweils mit einer Selbsthaltevorrichtung ausgerüstet sind;

(c) die Drehrichtung für alle Schaltermotoren (12) gemeinsam wählbar ist; und

(d) die Endabschalter (10,11) und Motorschütze (Mxy,M11,...,Mmn) mit den entsprechenden Motorschütz-Kontakten (13a,b,c) mit den Versorgungsleitungen (3,18) der Schaltermotoren (12) derart verschaltet sind, dass zum Herstellen bestimmter Verbindungen in der Hochfrequenz-Verteilungs-Matrix (HVM) die Motorschütze der entsprechenden Schaltermotoren (12) mit Ansteuerimpulsen sequentiell gesetzt werden können, sich selbst im gesetzten Zustand halten und die zugehörigen Schaltermotoren solange mit Strom versorgen, bis diese bei Erreichen einer Endposition durch den entsprechenden Endabschalter abgeschaltet werden.