WO2008141772A1 - Device and method for reception of satellite signals - Google Patents

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WO2008141772A1
WO2008141772A1 PCT/EP2008/003948 EP2008003948W WO2008141772A1 WO 2008141772 A1 WO2008141772 A1 WO 2008141772A1 EP 2008003948 W EP2008003948 W EP 2008003948W WO 2008141772 A1 WO2008141772 A1 WO 2008141772A1
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antenna
signal
processing unit
directional characteristic
signal processing
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/003948
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Inventor
Wolfgang Bredow
Thomas Burchard
Original Assignee
Integrated Electronic Systems Isys Consulting Gmbh
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Application filed by Integrated Electronic Systems Isys Consulting Gmbh filed Critical Integrated Electronic Systems Isys Consulting Gmbh
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/02—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture

Definitions

  • the invention relates to a device for receiving satellite signals, in particular radio and television signals, with an antenna, a control device and a positioning device, wherein the antenna is mechanically aligned by means of the positioning relative to a satellite.
  • the invention relates to a method for receiving satellite signals on a mobile platform by means of an antenna, wherein the antenna is mechanically aligned by means of a positioning relative to a satellite.
  • a device of the type mentioned above and the above-mentioned method are known from the patent EP 1 519 439 Bl. It is proposed to pivot an antenna in the form of a parabolic or planar antenna by means of a positioning device about a horizontal and about a vertical pivot axis in order to be able to receive satellite signals by means of the antenna. This makes it possible to receive satellite signals on a mobile platform, in particular on a vehicle, such as a motor home, or on ships with good quality.
  • the mechanical alignment of the antenna by pivoting about the two pivot axes requires a few tens of seconds, so that the reception of good quality satellite signals is practically only possible when the mobile platform on which the device is kept stationary.
  • the satellite signals are to be received even when the platform is moving, for example while driving a mobile home or a ship, this requires a complex and expensive positioning device to continuously track the antenna.
  • Such tracking is required on ships even when they are at anchor, as they also perform a rocking motion in this state. For example, an unobstructed television reception on ships, boats or yachts requires an expensive positioning device.
  • Object of the present invention is to provide a device and a method of the type mentioned in such a way that even on a mobile platform satellite signals with good quality can be received inexpensively.
  • This object is achieved in a device of the generic type according to the invention in that the directional characteristic of the antenna is electrically adjustable at least in one direction.
  • the above-mentioned object is achieved according to the invention in that, in addition to the mechanical alignment of the antenna, its directional characteristic is electrically adjusted at least in one direction as a function of the movement of the platform.
  • the idea flows in that even with a structurally simple and cost-effective positioning a coarse mechanical alignment of the antenna can be achieved, for the coarse mechanical alignment of the antenna quite some time may be required, if it is ensured that additionally by an electronic adjustment of the Directional characteristic of the antenna at least in one direction quasi-continuously the movement of the mobile platform can be considered.
  • Antennas with an electrically adjustable directional characteristic are known to the person skilled in the art in various configurations.
  • the directional characteristic which is often referred to as "antenna lobe" can be electronically adjusted without the influence of inertial forces on the antenna.
  • the elevation angle or the azimuth angle of the directional characteristic can be electrically adjustable.
  • both the elevation angle and the azimuth angle of the directional characteristic are electrically adjustable.
  • the directivity as a function of a change in position of the device is electrically adjustable at least in one direction.
  • the movement of the platform on which the device is arranged is detected by means of a sensor device, and the directional characteristic of the antenna is determined as a function of the output voltage. output signal of the sensor device electrically adjusted at least in one direction. In a second direction, a mechanical adjustment can take place.
  • the directional characteristic of the antenna is electrically adjustable in at least one direction, depending on the quality of the received signal of the antenna.
  • the quality of the received signal of the antenna is continuously or periodically detected. If the quality of the received signal changes, the directional characteristic is adjusted to optimize the received signal.
  • the antenna is designed as a planar antenna having a multiplicity of antenna elements which are connected to a signal processing unit, wherein the individual receive signals of the antenna elements can be combined by means of the signal processing unit to form a receive signal of the antenna and wherein the signal processing unit can be controlled by means of the control device.
  • the individual receive signals of the antenna elements which are preferably positioned in a regular arrangement, can be summed up with different phases corresponding to a propagation delay.
  • the propagation delay or phase shift between different individual receive signals takes place in accordance with the desired alignment of the antenna lobe or directional characteristic as a function of a control signal of the control device.
  • the control signal takes into account the movement of the platform on which the device is located.
  • Satellite signals can thus be received by electronic compensation of the movement of the platform in optimal quality. It is advantageous if the signal processing unit is arranged on the rear side of the antenna. This makes it possible to arrange the signal processing unit at a short distance from the individual antenna elements, so that relatively short, interference-insensitive connecting lines between the antenna elements and the signal processing unit can be used.
  • planar antennas comprise a printed circuit board construction into which further electrical circuits in the form of the signal processing unit can be integrated.
  • the directional characteristic of the antenna is electrically adjusted at least in one direction as a function of the quality of the received signal of the antenna.
  • the signal processing unit is arranged downstream of a signal evaluation unit.
  • the signal evaluation unit can provide a control signal which corresponds to the quality of the received signal.
  • the control signal can then form the basis for the electrical adjustment of the directional characteristic of the antenna.
  • the device according to the invention comprises a sensor device, wherein by means of the sensor device a translational or rotational movement of the device can be detected.
  • the device can be fixed to the mobile platform, so that the translational and rotational movement of the device corresponds to the corresponding movement of the platform and consequently the motion of the platform can be detected by means of the sensor device.
  • the output signal of the sensor device can then be used for electrical adjustment of the directional characteristic of the antenna.
  • the sensor device comprises a signal receiver for receiving a navigation signal.
  • the position of the device relative to a satellite can be determined in a customary manner, wherein a change in the position also results in a change of the navigation signal.
  • Such navigation signals are known, for example, in global positioning systems (GPS) for navigation, in particular of motor vehicles.
  • GPS global positioning systems
  • the navigation signal provides geographic location data in conjunction with date and time indications.
  • the control device of the device according to the invention can determine the alignment of the antenna required for optimal reception of satellite signals. If the movement of the platform on which the device is arranged requires a realignment of the antenna, this can be adjusted mechanically by means of a pivoting movement and / or electrically by adjusting the directional characteristic of the antenna.
  • the sensor device has a motion sensor for detecting changes in direction of a translation sensor. or rotational movement of the device.
  • a motion sensor for detecting changes in direction of a translation sensor. or rotational movement of the device.
  • Such an embodiment is particularly advantageous in combination with a signal receiver for receiving navigation signals, because by providing geographical position data of the device and information about changes in direction of the device, the position of the device and thus the required orientation of the antenna relative to a Satellites are determined by dead reckoning very accurately.
  • this comprises a base part on which a pivoting mechanism is held pivotable about a vertical pivot axis, wherein the pivoting mechanism has a holding part on which a supporting part carrying the antenna is pivotally mounted about a horizontal pivot axis.
  • the base part can be designed, for example, in the form of a base plate, which can be fixed to the mobile platform, that is, for example, to a vehicle or a ship.
  • the base part supports the pivoting mechanism, which is pivotable relative to the base part about a vertical pivot axis.
  • the pivoting mechanism comprises a holding part, which may be designed, for example, in the manner of a frame and on which a supporting part is pivotally mounted about a horizontal pivot axis.
  • the support member may be formed, for example in the form of a support bracket, which is preferably configured substantially U-shaped and comprises two parallel aligned support arms, which are interconnected via a crossbar.
  • the aerial can be held on the crossbar.
  • a support may protrude from the traverse, which supports the antenna on the underside.
  • the control device is fixed in a preferred embodiment of the device according to the invention on the base part. The control device is thus not subject to the pivotal movements of the antenna, which performs this for mechanical alignment. It is rather held relative to the platform on which the device is arranged, immovable and thus subject only to the movements of the platform, but not the additional pivotal movements of the antenna.
  • the device according to the invention has a sensor device in an advantageous embodiment.
  • the latter is preferably fixed to the base part and is therefore subject only to the movements of the platform on which the device is arranged, but not the additional movements of the antenna, which performs this for optimal alignment relative to the satellite.
  • the positioning device is arranged in an advantageous embodiment of the device according to the invention on the holding part. It may for example comprise electric motors for pivoting the antenna about the horizontal and vertical pivot axis. Preferably, the electric motors are designed as electrically controllable servo motors, because this allows a very precise mechanical alignment of the antenna.
  • Figure 1 a schematic representation of a device according to the invention for receiving satellite signals
  • FIG. 2 shows a view in the direction of arrow A of an antenna of the device from FIG. 1.
  • FIG. 1 schematically shows a device for receiving satellite signals, in particular for receiving radio and television signals, which is generally designated by the reference numeral 10.
  • the device 10 comprises a planar antenna 12 for receiving satellite signals, in particular for receiving radio and television signals.
  • the planar antenna 12 is fixed to a support member 14 of a pivoting mechanism 16, which has a holding part 18 in addition to the support member 14.
  • the support member 14 includes a substantially U-shaped mounting bracket 20 having a first support arm 21 and a second support arm 22, which are aligned parallel to each other and are rigidly connected to each other via a cross member 23.
  • the planar antenna 12 is fixed. From the traverse 23 is a support arm 24 from which the planar antenna 12 is additionally supported on the underside.
  • the holding part 18 has a holding frame 26, on which the support arms 21 and 22 are articulated with their free ends and which surrounds a holding plate 27, on which a positioning device 29 is held.
  • the holding part 18 is held pivotably about a vertical pivot axis 31 on a base part of the device 10. By pivoting about the pivot axis 31, the azimuth angle of the planar antenna 12 can be changed, that is to say the angle which the projection of the antenna normal assumes on a horizontal plane to the north direction.
  • the base part is in the form of a base plate 33 which in addition to the pivot mechanism 16 also carries a control device 35 and a sensor device 37.
  • the latter comprises a signal receiver 38 for receiving GPS signals and a motion sensor 39 for detecting changes in direction of a translational or rotational movement of the device 10.
  • the support member 14 is pivotable together with the planar antenna 12 relative to the holding part 18 about a horizontal pivot axis 41.
  • the positioning device 29 is used, a first servomotor 43 for pivoting the planar antenna 12 about the vertical pivot axis 31 and a second servo motor 44 for pivoting the planar antenna 12 to the horizontal pivot axis 41 has.
  • the positioning device 29 is mechanically coupled to the base plate 33 and the support bracket 20 to achieve the said pivoting movement.
  • FIG. 2 shows a view of the planar antenna 12 in the direction of arrow A from FIG. It can be seen that the planar antenna 12 has a plurality of antenna elements 46 positioned in a regular arrangement. These are each electrically connected to a rear side of the planar antenna 12 signal processing unit 48. Alternatively, the signal processing unit 48 could also be incorporated into a printed circuit board design. tion of the planar antenna 12 be integrated.
  • the control device 35 is in electrical connection with the signal processing unit 48 via a first control line 51, and an antenna cable can be connected to the signal processing unit 48 in a conventional manner and therefore not shown in the drawing by means of a plug-in connector for connecting the signal processing unit 48 to a receiving device.
  • the individual receive signals of the antenna elements 46 can be combined to form a receive signal of the planar antenna 12, which can be transmitted via the antenna cable to the receiving device.
  • the signal processing unit 48 makes it possible to sum up the individual receive signals with different phase shift according to different transit times. This results in a change in the directional characteristic of the planar antenna 12.
  • the directional characteristic is often referred to as antenna lobe. If the individual received signals are summed up with identical phase position, this simulates an alignment of the antenna lobe perpendicular to the surface of the planar antenna 12.
  • the antenna lobe is to be inclined to the vertical, ie the elevation or azimuth angle of the antenna lobe is to be adjusted, this can be done be achieved in that the individual received signals are added up with different phase position of the signal processing unit 48.
  • the desired electrical alignment of the directional characteristic is specified by the control device 35 via the first control line 51 to the signal processing unit 48.
  • the control device 35 is in electrical connection with the first servomotor 43 via a second control line 53, and the control device 35 is connected to the second servomotor 44 via a third control line 54. the. Via a signal line 56, the control device 35 is connected to the sensor device 37, which has the signal receiver 38 for receiving navigation signals and the motion sensor 39 for detecting translation and rotational movements of the device 10.
  • GPS signals can be received, with which the exact geographical position of the device 10 can be determined. Taking into account the date and time, based on the geographical position data from the controller 35, the optimum orientation of the planar antenna 12 relative to a satellite can be calculated. From the control device 35, control commands to the servomotors 43 and 44 can then be transmitted via the second control line 53 and the third control line 54 for pivoting the planar antenna 12 about the vertical pivot axis 31 and the horizontal pivot axis 41, so that the desired satellite signal is in the best possible Quality can be received.
  • the device 10 according to the invention is particularly suitable for receiving satellite signals on a mobile platform, for example on a moving vehicle or a ship.
  • the movement of the mobile platform is detected by the sensor device 37, and on the basis of the detected movement, the directional characteristic of the planar antenna 12 is electrically adjusted by means of the signal processing unit 48 at least with respect to the elevation angle, preferably also with respect to the azimuth angle, in order also during the movement of the platform satellite signals to receive optimal quality.
  • This allows, for example, a clear television enjoyment on a yacht, which performs a permanent rocking motion.
  • the rocking motion is due to the electronic adjustment of the Directional characteristic of the planar antenna 12 compensated.
  • the electronic adjustment of the directional characteristic is not subject to any inertial forces and can therefore take place continuously as a function of the movement data of the sensor device 37.
  • the directional characteristic can be adjusted electronically in a solid angle of approximately 30 °.
  • a basic orientation of the planar antenna 12 is effected mechanically by said pivoting movements. Although this basic orientation requires a certain alignment time of typically several tens of seconds, it only has to be performed after major changes in the position of the platform on which the device 10 is fixed, whereas smaller ones
  • Position changes can be compensated by the electrical adjustment of the directional characteristic.
  • An advantageous embodiment of the device 10 additionally comprises a dashed line in Figure 1 signal evaluation unit 61 which is fixed to the back of the planar antenna 12 and which is connected via a connecting line, not shown in the drawing with the output of the signal processing unit 48.
  • the signal judgment unit 61 makes it possible to judge the quality of the reception signal of the planar antenna 12 provided by the signal processing unit 48. If the signal evaluation unit 61 detects a change in the quality of the reception signal, it provides the control unit 35 with a correction signal via a signal line, not shown in the drawing that the directional characteristic of the planar antenna 12 can be adjusted as described above by means of the control device 35 and the signal processing unit 48 in order to optimize the quality of the received signal.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

The invention relates to a device for reception of satellite signals, with an antenna, a control device, and a positioning device, wherein the antenna can be mechanically aligned relative to a satellite via a positioning device. To improve the device such that satellite signals can be received cost-effectively and with good quality even on a mobile platform, it is proposed according to the invention that the directional characteristic of the antenna be electrically adjustable in at least one direction. The invention also proposes a method for the reception of satellite signals on a mobile platform.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Empfang von Satellitensignalen Apparatus and method for receiving satellite signals
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Empfang von Satellitensignalen, insbesondere Hörfunk- und Fernsehsignalen, mit einer Antenne, einer Steuereinrichtung und einer Positioniereinrichtung, wobei die Antenne mittels der Positioniereinrichtung relativ zu einem Satelliten mechanisch ausrichtbar ist.The invention relates to a device for receiving satellite signals, in particular radio and television signals, with an antenna, a control device and a positioning device, wherein the antenna is mechanically aligned by means of the positioning relative to a satellite.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Empfang von Satellitensignalen auf einer mobilen Plattform mittels einer Antenne, wobei man die Antenne mittels einer Positioniereinrichtung relativ zu einem Satelliten mechanisch ausrichtet.Moreover, the invention relates to a method for receiving satellite signals on a mobile platform by means of an antenna, wherein the antenna is mechanically aligned by means of a positioning relative to a satellite.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sowie das voranstehend genannte Verfahren sind aus der Patentschrift EP 1 519 439 Bl bekannt. Darin wird vorgeschlagen, eine Antenne in Form einer Parabol- oder Planarantenne mittels einer Positioniereinrichtung um eine horizontale und um eine vertikale Schwenkachse zu verschwenken, um mittels der Antenne Satellitensignale empfangen zu können. Dies ermöglicht es, Satellitensignale auch auf einer mobilen Plattform, insbesondere auf einem Fahrzeug, beispielsweise einem Wohnmobil, oder auch auf Schiffen mit guter Qualität empfangen zu können. Die mechanische Ausrichtung der Antenne durch Verschwenken um die beiden Schwenkachsen erfordert aber einige zehn Sekunden, so dass der Empfang von Satellitensignalen guter Qualität praktisch nur bei Stillstand der mobilen Plattform, an der die Vorrichtung gehalten ist, möglich ist. Sollen die Satellitensignale auch bei bewegter Plattform, also beispielsweise während der Fahrt eines Wohnmobiles oder eines Schiffes, empfangen werden, so erfordert dies eine aufwändige und teuere Positioniereinrichtung, um kontinuierlich die Antenne nachzuführen. Eine derartige Nachführung ist auf Schiffen selbst dann erforderlich, wenn sie vor Anker liegen, da sie auch in diesem Zustand eine Schaukelbewegung durchführen. Beispielsweise für einen ungetrübten Fern- sehempfang auf Schiffen, Booten oder Jachten ist daher eine teuere Positioniereinrichtung erforderlich.A device of the type mentioned above and the above-mentioned method are known from the patent EP 1 519 439 Bl. It is proposed to pivot an antenna in the form of a parabolic or planar antenna by means of a positioning device about a horizontal and about a vertical pivot axis in order to be able to receive satellite signals by means of the antenna. This makes it possible to receive satellite signals on a mobile platform, in particular on a vehicle, such as a motor home, or on ships with good quality. However, the mechanical alignment of the antenna by pivoting about the two pivot axes requires a few tens of seconds, so that the reception of good quality satellite signals is practically only possible when the mobile platform on which the device is kept stationary. If the satellite signals are to be received even when the platform is moving, for example while driving a mobile home or a ship, this requires a complex and expensive positioning device to continuously track the antenna. Such tracking is required on ships even when they are at anchor, as they also perform a rocking motion in this state. For example, an unobstructed television reception on ships, boats or yachts requires an expensive positioning device.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass auch auf einer mobilen Plattform Satellitensignale mit guter Qualität kostengünstig empfangen werden können.Object of the present invention is to provide a device and a method of the type mentioned in such a way that even on a mobile platform satellite signals with good quality can be received inexpensively.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Richtcharakteristik der Antenne zumin- dest in einer Richtung elektrisch verstellbar ist.This object is achieved in a device of the generic type according to the invention in that the directional characteristic of the antenna is electrically adjustable at least in one direction.
Bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art wird die voranstehend genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass man ergänzend zur mechanischen Ausrichtung der Antenne deren Richtcharakteristik in Abhängig- keit von der Bewegung der Plattform zumindest in einer Richtung elektrisch verstellt.In a method of the generic type, the above-mentioned object is achieved according to the invention in that, in addition to the mechanical alignment of the antenna, its directional characteristic is electrically adjusted at least in one direction as a function of the movement of the platform.
In die Erfindung fließt der Gedanke mit ein, dass selbst mit einer konstruktiv einfachen und kostengünstigen Positioniereinrichtung eine grobe mechanische Ausrichtung der Antenne erzielbar ist, wobei für die grobe mechanische Ausrichtung der Antenne durchaus eine gewisse Zeit erforderlich sein kann, sofern sichergestellt ist, dass zusätzlich durch eine elektronische Verstellung der Richtcharakteristik der Antenne zumindest in einer Richtung quasi kontinuierlich die Bewegung der mobilen Plattform berücksichtigt werden kann. Antennen mit elektrisch verstellbarer Richtcharakteristik sind dem Fachmann in vielfältiger Ausgestaltung bekannt. Die Richtcharakteristik, die häufig auch als "Antennenkeule" bezeichnet wird, kann ohne Einwirkung von Trägheitskräften auf die Antenne elektronisch verstellt werden. Dies erlaubt beispielsweise einen ungetrübten Fernsehgenuss auf einer im Hafen liegenden Jacht, trotz deren permanenter Schaukelbewegung, die eine Änderung von deren Lage relativ zu einem die Fernsehsignale aussendenden Satelliten zur Folge hat. Auch bei einem Wohnmobil oder einem Lastkraftwagen kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens während der Fahrt auf kostengünstige Weise ein Empfang von Satellitensignalen, insbesondere ein Empfang von Hörfunk- und Fernsehsignalen folgen.In the invention, the idea flows in that even with a structurally simple and cost-effective positioning a coarse mechanical alignment of the antenna can be achieved, for the coarse mechanical alignment of the antenna quite some time may be required, if it is ensured that additionally by an electronic adjustment of the Directional characteristic of the antenna at least in one direction quasi-continuously the movement of the mobile platform can be considered. Antennas with an electrically adjustable directional characteristic are known to the person skilled in the art in various configurations. The directional characteristic, which is often referred to as "antenna lobe" can be electronically adjusted without the influence of inertial forces on the antenna. This allows, for example, a clear television enjoyment on a yacht lying in the harbor, despite their permanent rocking movement, which has a change of their position relative to a television signals emitting satellite result. Even with a motorhome or a truck, by means of the device according to the invention and by means of the method according to the invention while driving in a cost-effective manner, a reception of satellite signals, in particular a reception of radio and television signals follow.
Zur elektrischen Verstellung der Richtcharakteristik in einer Richtung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Elevationswinkel oder der Azimuthwin- kel der Richtcharakteristik elektrisch verstellbar ist.For electrical adjustment of the directional characteristic in one direction, provision can be made, for example, for the elevation angle or the azimuth angle of the directional characteristic to be electrically adjustable.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn sowohl der Elevationswinkel als auch der Azimuthwinkel der Richtcharakteristik elektrisch verstellbar sind.It is particularly advantageous if both the elevation angle and the azimuth angle of the directional characteristic are electrically adjustable.
Von Vorteil ist es, wenn die Richtcharakteristik in Abhängigkeit von einer Positionsänderung der Vorrichtung zumindest in einer Richtung elektrisch verstellbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass man die Bewegung der Plattform, auf der die Vorrichtung angeordnet ist, mittels einer Sensoreinrich- tung erfasst und die Richtcharakteristik der Antenne in Abhängigkeit vom Aus- gangssignal der Sensoreinrichtung zumindest in einer Richtung elektrisch verstellt. In einer zweiten Richtung kann eine mechanische Verstellung erfolgen.It is advantageous if the directivity as a function of a change in position of the device is electrically adjustable at least in one direction. In particular, it can be provided that the movement of the platform on which the device is arranged is detected by means of a sensor device, and the directional characteristic of the antenna is determined as a function of the output voltage. output signal of the sensor device electrically adjusted at least in one direction. In a second direction, a mechanical adjustment can take place.
Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Richtcharakteristik der Antenne in Abhängigkeit von der Qualität des Empfangssignals der Antenne zumindest in einer Richtung elektrisch verstellbar ist. Bei einer derartigen Ausführungsform wird die Qualität des Empfangssignals der Antenne fortlaufend oder periodisch erfasst. Ändert sich die Qualität des Empfangssignals, so wird die Richtcharakteristik zur Optimierung des Empfangssignals verstellt.Alternatively or additionally, it can be provided that the directional characteristic of the antenna is electrically adjustable in at least one direction, depending on the quality of the received signal of the antenna. In such an embodiment, the quality of the received signal of the antenna is continuously or periodically detected. If the quality of the received signal changes, the directional characteristic is adjusted to optimize the received signal.
Vorzugsweise ist die Antenne als Planarantenne ausgestaltet mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die mit einer Signalverarbeitungseinheit verbunden sind, wobei die Einzelempfangssignale der Antennenelemente mittels der Signalverarbeitungseinheit zu einem Empfangssignal der Antenne zusammen- fassbar sind und wobei die Signalverarbeitungseinheit mittels der Steuereinrichtung steuerbar ist. Zur Änderung der Richtcharakteristik der Antenne können die Einzelempfangssignale der vorzugsweise in einer regelmäßigen Anordnung positionierten Antennenelemente mit unterschiedlichen Phasen entsprechend einer Laufzeitverzögerung aufsummiert werden. Die Laufzeitverzöge- rung bzw. Phasenverschiebung zwischen unterschiedlichen Einzelempfangssignalen erfolgt entsprechend der gewünschten Ausrichtung der Antennenkeule oder Richtcharakteristik in Abhängigkeit von einem Steuersignal der Steuereinrichtung. Das Steuersignal berücksichtigt die Bewegung der Plattform, auf der die Vorrichtung angeordnet ist. Satellitensignale können somit durch elektronische Kompensation der Bewegung der Plattform in optimaler Qualität empfangen werden. Von Vorteil ist es, wenn die Signalverarbeitungseinheit an der Rückseite der Antenne angeordnet ist. Dies ermöglicht es, die Signalverarbeitungseinheit in kurzem Abstand zu den einzelnen Antennenelementen anzuordnen, so dass relativ kurze, störungsunempfindliche Verbindungsleitungen zwischen den Antennenelementen und der Signalverarbeitungseinheit zum Einsatz kommen können.Preferably, the antenna is designed as a planar antenna having a multiplicity of antenna elements which are connected to a signal processing unit, wherein the individual receive signals of the antenna elements can be combined by means of the signal processing unit to form a receive signal of the antenna and wherein the signal processing unit can be controlled by means of the control device. In order to change the directional characteristic of the antenna, the individual receive signals of the antenna elements, which are preferably positioned in a regular arrangement, can be summed up with different phases corresponding to a propagation delay. The propagation delay or phase shift between different individual receive signals takes place in accordance with the desired alignment of the antenna lobe or directional characteristic as a function of a control signal of the control device. The control signal takes into account the movement of the platform on which the device is located. Satellite signals can thus be received by electronic compensation of the movement of the platform in optimal quality. It is advantageous if the signal processing unit is arranged on the rear side of the antenna. This makes it possible to arrange the signal processing unit at a short distance from the individual antenna elements, so that relatively short, interference-insensitive connecting lines between the antenna elements and the signal processing unit can be used.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Signalverarbeitungseinheit in die Antenne integriert ist. Beispielsweise umfassen Planarantennen eine Leiter- plattenkonstruktion, in die auch weitere elektrische Schaltungen in Form der Signalverarbeitungseinheit integrierbar sind.Alternatively it can be provided that the signal processing unit is integrated in the antenna. For example, planar antennas comprise a printed circuit board construction into which further electrical circuits in the form of the signal processing unit can be integrated.
Wie bereits erläutert, kann vorgesehen sein, dass man die Richtcharakteristik der Antenne in Abhängigkeit von der Qualität des Empfangssignals der An- tenne zumindest in einer Richtung elektrisch verstellt. Hierzu ist es günstig, wenn der Signalverarbeitungseinheit eine Signalbeurteilungseinheit nachgeordnet ist. Von der Signalbeurteilungseinheit kann ein Steuersignal bereitgestellt werden, das der Qualität des Empfangssignals entspricht. Das Steuersignal kann dann die Grundlage bilden für die elektrische Verstellung der Richtcharakteristik der Antenne.As already explained, it can be provided that the directional characteristic of the antenna is electrically adjusted at least in one direction as a function of the quality of the received signal of the antenna. For this purpose, it is favorable if the signal processing unit is arranged downstream of a signal evaluation unit. The signal evaluation unit can provide a control signal which corresponds to the quality of the received signal. The control signal can then form the basis for the electrical adjustment of the directional characteristic of the antenna.
Günstig ist es, wenn die Signalbeurteilungseinheit mit der Steuereinrichtung verbunden ist, denn dies ermöglicht es, mittels der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der Qualität des Empfangssignals ein Steuersignal zu generie- ren für die Signalverarbeitungseinheit zur elektrischen Verstellung der Richtcharakteristik der Antenne. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Sensoreinrichtung umfasst, wobei mittels der Sensoreinrichtung eine Translations- oder Rotationsbewegung der Vorrichtung erfassbar ist. Die Vorrichtung kann an der mobilen Plattform festgelegt werden, so dass die Translations- und Rotationsbewegung der Vorrichtung der entsprechenden Bewegung der Plattform entspricht und folglich mittels der Sensoreinrichtung die Bewegung der Plattform erfasst werden kann. Das Ausgangssignal der Sensoreinrichtung kann dann zur elektrischen Verstellung der Richtcharakteristik der Antenne herangezogen werden.It is favorable if the signal evaluation unit is connected to the control device, because this makes it possible to generate a control signal by means of the control device as a function of the quality of the received signal for the signal processing unit for electrical adjustment of the directional characteristic of the antenna. Alternatively or additionally, it may be provided that the device according to the invention comprises a sensor device, wherein by means of the sensor device a translational or rotational movement of the device can be detected. The device can be fixed to the mobile platform, so that the translational and rotational movement of the device corresponds to the corresponding movement of the platform and consequently the motion of the platform can be detected by means of the sensor device. The output signal of the sensor device can then be used for electrical adjustment of the directional characteristic of the antenna.
Günstigerweise umfasst die Sensoreinrichtung einen Signalempfänger zum Empfang eines Navigationssignals. Mittels des Navigationssignals kann in üblicher Weise die Position der Vorrichtung relativ zu einem Satelliten bestimmt werden, wobei eine Änderung der Position auch eine Änderung des Naviga- tionssignals zur Folge hat. Derartige Navigationssignale sind beispielsweise bei Global Positioning-Systemen (GPS) bekannt zur Navigation insbesondere von Kraftfahrzeugen. Das Navigationssignal stellt geografische Positionsdaten zur Verfügung in Verbindung mit Datums- und Uhrzeigangaben. Aufgrund dieser Informationen kann die Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die für einen optimalen Empfang von Satellitensignalen erforderliche Ausrichtung der Antenne ermitteln. Erfordert die Bewegung der Plattform, auf der die Vorrichtung angeordnet ist, eine Neuausrichtung der Antenne, so kann diese mechanisch mittels einer Schwenkbewegung und/oder elektrisch durch Verstellen der Richtcharakteristik der Antenne nachgestellt werden.Conveniently, the sensor device comprises a signal receiver for receiving a navigation signal. By means of the navigation signal, the position of the device relative to a satellite can be determined in a customary manner, wherein a change in the position also results in a change of the navigation signal. Such navigation signals are known, for example, in global positioning systems (GPS) for navigation, in particular of motor vehicles. The navigation signal provides geographic location data in conjunction with date and time indications. Based on this information, the control device of the device according to the invention can determine the alignment of the antenna required for optimal reception of satellite signals. If the movement of the platform on which the device is arranged requires a realignment of the antenna, this can be adjusted mechanically by means of a pivoting movement and / or electrically by adjusting the directional characteristic of the antenna.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Sensoreinrichtung einen Bewegungssensor aufweist zum Erfassen von Richtungsänderungen einer Translations- oder Rotationsbewegung der Vorrichtung. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere in Kombination mit einem Signalempfänger zum Empfang von Navigationssignalen von Vorteil, denn durch die Bereitstellung von geografischen Positionsdaten der Vorrichtung und von Informationen zu Richtungsänderun- gen der Vorrichtung kann die Lage der Vorrichtung und damit die erforderliche Ausrichtung der Antenne relativ zu einem Satelliten durch Koppelnavigation sehr genau bestimmt werden.It can also be provided that the sensor device has a motion sensor for detecting changes in direction of a translation sensor. or rotational movement of the device. Such an embodiment is particularly advantageous in combination with a signal receiver for receiving navigation signals, because by providing geographical position data of the device and information about changes in direction of the device, the position of the device and thus the required orientation of the antenna relative to a Satellites are determined by dead reckoning very accurately.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese ein Basisteil, an dem eine Schwenkmechanik um eine vertikale Schwenkachse verschwenkbar gehalten ist, wobei die Schwenkmechanik ein Halteteil aufweist, an dem ein die Antenne tragendes Tragteil um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. Das Basisteil kann beispielsweise in Form einer Grundplatte ausgestaltet sein, die an der mobilen Plattform, also beispielsweise an einem Fahrzeug oder einem Schiff, festgelegt werden kann. Das Basisteil lagert die Schwenkmechanik, die relativ zum Basisteil um eine vertikale Schwenkachse verschwenkbar ist. Die Schwenkmechanik umfasst ein Halteteil, das beispielsweise nach Art eines Rahmens ausgestaltet sein kann und an dem ein Tragteil um eine horizontale Schwenk- achse schwenkbar gelagert ist. Das Tragteil kann beispielsweise in Form eines Tragbügels ausgebildet sein, der vorzugsweise im Wesentlichen U-förmig ausgestaltet ist und zwei parallel zueinander ausgerichtete Tragarme umfasst, die über eine Traverse miteinander verbunden sind. An der Traverse kann die Antenne gehalten sein. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Antenne kann von der Traverse eine Stütze abstehen, die die Antenne unterseitig abstützt. Die Steuereinrichtung ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung am Basisteil festgelegt. Die Steuereinrichtung unterliegt somit nicht den Schwenkbewegungen der Antenne, die diese zur mechanischen Ausrichtung durchführt. Sie ist vielmehr relativ zur Plattform, an der die Vorrichtung angeordnet ist, unverschieblich gehalten und unterliegt somit lediglich den Bewegungen der Plattform, nicht aber den zusätzlichen Schwenkbewegungen der Antenne.In a particularly preferred embodiment of the device according to the invention, this comprises a base part on which a pivoting mechanism is held pivotable about a vertical pivot axis, wherein the pivoting mechanism has a holding part on which a supporting part carrying the antenna is pivotally mounted about a horizontal pivot axis. The base part can be designed, for example, in the form of a base plate, which can be fixed to the mobile platform, that is, for example, to a vehicle or a ship. The base part supports the pivoting mechanism, which is pivotable relative to the base part about a vertical pivot axis. The pivoting mechanism comprises a holding part, which may be designed, for example, in the manner of a frame and on which a supporting part is pivotally mounted about a horizontal pivot axis. The support member may be formed, for example in the form of a support bracket, which is preferably configured substantially U-shaped and comprises two parallel aligned support arms, which are interconnected via a crossbar. The aerial can be held on the crossbar. To increase the mechanical stability of the antenna, a support may protrude from the traverse, which supports the antenna on the underside. The control device is fixed in a preferred embodiment of the device according to the invention on the base part. The control device is thus not subject to the pivotal movements of the antenna, which performs this for mechanical alignment. It is rather held relative to the platform on which the device is arranged, immovable and thus subject only to the movements of the platform, but not the additional pivotal movements of the antenna.
Wie bereits erläutert, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einer vor- teilhaften Ausgestaltung eine Sensoreinrichtung auf. Letztere ist vorzugsweise am Basisteil festgelegt und unterliegt daher lediglich den Bewegungen der Plattform, an der die Vorrichtung angeordnet ist, nicht aber den zusätzlichen Bewegungen der Antenne, die diese zur optimalen Ausrichtung relativ zum Satelliten durchführt.As already explained, the device according to the invention has a sensor device in an advantageous embodiment. The latter is preferably fixed to the base part and is therefore subject only to the movements of the platform on which the device is arranged, but not the additional movements of the antenna, which performs this for optimal alignment relative to the satellite.
Die Positioniereinrichtung ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung am Halteteil angeordnet. Sie kann beispielsweise Elektromotoren zum Verschwenken der Antenne um die horizontale und vertikale Schwenkachse umfassen. Vorzugsweise sind die Elektromotoren als elektrisch steuerbare Stellmotoren ausgebildet, denn dies ermöglicht eine sehr exakte mechanische Ausrichtung der Antenne.The positioning device is arranged in an advantageous embodiment of the device according to the invention on the holding part. It may for example comprise electric motors for pivoting the antenna about the horizontal and vertical pivot axis. Preferably, the electric motors are designed as electrically controllable servo motors, because this allows a very precise mechanical alignment of the antenna.
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen: Figur 1 : eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Empfang von Satellitensignalen undThe following description of a preferred embodiment of the invention serves in conjunction with the drawings for further explanation. Show it: Figure 1: a schematic representation of a device according to the invention for receiving satellite signals and
Figur 2: eine Ansicht in Richtung von Pfeil A auf eine Antenne der Vorrich- tung aus Figur 1.FIG. 2 shows a view in the direction of arrow A of an antenna of the device from FIG. 1.
In Figur 1 ist schematisch eine Vorrichtung zum Empfang von Satellitensignalen, insbesondere zum Empfang von Hörfunk- und Fernsehsignalen dargestellt, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegt ist. Die Vorrichtung 10 um- fasst eine Planarantenne 12 zum Empfang von Satellitensignalen, insbesondere zum Empfang von Hörfunk- und Fernsehsignalen. Die Planarantenne 12 ist an einem Tragteil 14 einer Schwenkmechanik 16 festgelegt, die zusätzlich zum Tragteil 14 ein Halteteil 18 aufweist. Das Tragteil 14 umfasst einen im Wesentlichen U-förmigen Tragbügel 20 mit einem ersten Tragarm 21 und ei- nem zweiten Tragarm 22, die parallel zueinander ausgerichtet sind und über eine Traverse 23 starr miteinander verbunden sind. An der Traverse 23 ist die Planarantenne 12 festgelegt. Von der Traverse 23 steht ein Stützarm 24 ab, der die Planarantenne 12 unterseitig zusätzlich abstützt.FIG. 1 schematically shows a device for receiving satellite signals, in particular for receiving radio and television signals, which is generally designated by the reference numeral 10. The device 10 comprises a planar antenna 12 for receiving satellite signals, in particular for receiving radio and television signals. The planar antenna 12 is fixed to a support member 14 of a pivoting mechanism 16, which has a holding part 18 in addition to the support member 14. The support member 14 includes a substantially U-shaped mounting bracket 20 having a first support arm 21 and a second support arm 22, which are aligned parallel to each other and are rigidly connected to each other via a cross member 23. At the traverse 23, the planar antenna 12 is fixed. From the traverse 23 is a support arm 24 from which the planar antenna 12 is additionally supported on the underside.
Das Halteteil 18 weist einen Halterahmen 26 auf, an dem die Tragarme 21 und 22 mit ihren freien Enden angelenkt sind und der eine Halteplatte 27 umgibt, auf der eine Positioniereinrichtung 29 gehalten ist. Das Halteteil 18 ist um eine vertikale Schwenkachse 31 verschwenkbar an einem Basisteil der Vorrichtung 10 gehalten. Durch Verschwenken um die Schwenkachse 31 kann der Azi- muthwinkel der Planarantenne 12 verändert werden, also der Winkel, den die Projektion der Antennennormale auf eine Horizontalebene zur Nordrichtung einnimmt. Das Basisteil ist in Form einer Grundplatte 33 ausgebildet, die zusätzlich zur Schwenkmechanik 16 auch eine Steuereinrichtung 35 sowie eine Sensoreinrichtung 37 trägt. Letztere umfasst einen Signalempfänger 38 zum Empfang von GPS-Signalen sowie einen Bewegungssensor 39 zum Erfassen von Richtungsänderungen einer Translations- oder Rotationsbewegung der Vorrichtung 10.The holding part 18 has a holding frame 26, on which the support arms 21 and 22 are articulated with their free ends and which surrounds a holding plate 27, on which a positioning device 29 is held. The holding part 18 is held pivotably about a vertical pivot axis 31 on a base part of the device 10. By pivoting about the pivot axis 31, the azimuth angle of the planar antenna 12 can be changed, that is to say the angle which the projection of the antenna normal assumes on a horizontal plane to the north direction. The base part is in the form of a base plate 33 which in addition to the pivot mechanism 16 also carries a control device 35 and a sensor device 37. The latter comprises a signal receiver 38 for receiving GPS signals and a motion sensor 39 for detecting changes in direction of a translational or rotational movement of the device 10.
Das Tragteil 14 ist zusammen mit der Planarantenne 12 relativ zum Halteteil 18 um eine horizontale Schwenkachse 41 verschwenkbar. Durch Verschwenken um die Schwenkachse kann der Elevationswinkel der Planarantenne 12 verändert werden, also der Winkel, den die Antennennormale zum Horizont einnimmt. Zum Verschwenken der Planarantenne 12 um die vertikale Schwenkachse 31 und um die horizontale Schwenkachse 41 kommt die Positioniereinrichtung 29 zum Einsatz, die einen ersten Stellmotor 43 zum Verschwenken der Planarantenne 12 um die vertikale Schwenkachse 31 und einen zweiten Stellmotor 44 zum Verschwenken der Planarantenne 12 um die horizontale Schwenkachse 41 aufweist. Mittels geeigneter Getriebe- und Stellorgane, die dem Fachmann an sich bekannt sind und deshalb in der Zeichnung nur schematisch dargestellt sind, ist die Positioniereinrichtung 29 mit der Grundplatte 33 und mit dem Tragbügel 20 mechanisch gekoppelt zur Erzielung der genannten Schwenkbewegung.The support member 14 is pivotable together with the planar antenna 12 relative to the holding part 18 about a horizontal pivot axis 41. By pivoting about the pivot axis of the elevation angle of the planar antenna 12 can be changed, so the angle that occupies the antenna normal to the horizon. For pivoting the planar antenna 12 about the vertical pivot axis 31 and about the horizontal pivot axis 41, the positioning device 29 is used, a first servomotor 43 for pivoting the planar antenna 12 about the vertical pivot axis 31 and a second servo motor 44 for pivoting the planar antenna 12 to the horizontal pivot axis 41 has. By means of suitable transmission and control elements, which are known to those skilled in the art and are therefore shown only schematically in the drawing, the positioning device 29 is mechanically coupled to the base plate 33 and the support bracket 20 to achieve the said pivoting movement.
In Figur 2 ist eine Ansicht der Planarantenne 12 in Richtung von Pfeil A aus Figur 1 dargestellt. Daraus wird deutlich, dass die Planarantenne 12 eine Vielzahl von in einer regelmäßigen Anordnung positionierten Antennenelementen 46 aufweist. Diese sind jeweils mit einer rückseitig an der Planarantenne 12 festgelegten Signalverarbeitungseinheit 48 elektrisch verbunden. Alternativ könnte die Signalverarbeitungseinheit 48 auch in eine Leiterplattenkonstruk- tion der Planarantenne 12 integriert sein. Die Steuereinrichtung 35 steht über eine erste Steuerleitung 51 mit der Signalverarbeitungseinheit 48 in elektrischer Verbindung und an die Signalverarbeitungseinheit 48 kann in üblicher und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellter Weise mittels eines Steck- verbinders ein Antennenkabel angeschlossen werden zur Verbindung der Signalverarbeitungseinheit 48 an ein Empfangsgerät. Mittels der Signalverarbeitungseinheit 48 können die Einzelempfangssignale der Antennenelemente 46 zu einem Empfangssignal der Planarantenne 12 zusammengefasst werden, das über das Antennenkabel an das Empfangsgerät übertragbar ist. Die Signalverarbeitungseinheit 48 ermöglicht hierbei, die Einzelempfangssignale mit unterschiedlicher Phasenverschiebung entsprechend unterschiedlichen Laufzeiten aufzusummieren. Dies hat eine Änderung der Richtcharakteristik der Planarantenne 12 zur Folge. Die Richtcharakteristik wird häufig auch als Antennenkeule bezeichnet. Werden die einzelnen Empfangssignale mit identi- scher Phasenlage aufsummiert, so simuliert dies eine Ausrichtung der Antennenkeule senkrecht zur Oberfläche der Planarantenne 12. Soll die Antennenkeule zur Senkrechten geneigt werden, soll also der Elevations- oder Azi- muthwinkel der Antennenkeule verstellt werden, so kann dies dadurch erzielt werden, dass die einzelnen Empfangssignale mit unterschiedlichen Phasenlage von der Signalverarbeitungseinheit 48 aufsummiert werden. Die gewünschte elektrische Ausrichtung der Richtcharakteristik wird der Signalverarbeitungseinheit 48 von der Steuereinrichtung 35 über die erste Steuerleitung 51 vorgegeben.FIG. 2 shows a view of the planar antenna 12 in the direction of arrow A from FIG. It can be seen that the planar antenna 12 has a plurality of antenna elements 46 positioned in a regular arrangement. These are each electrically connected to a rear side of the planar antenna 12 signal processing unit 48. Alternatively, the signal processing unit 48 could also be incorporated into a printed circuit board design. tion of the planar antenna 12 be integrated. The control device 35 is in electrical connection with the signal processing unit 48 via a first control line 51, and an antenna cable can be connected to the signal processing unit 48 in a conventional manner and therefore not shown in the drawing by means of a plug-in connector for connecting the signal processing unit 48 to a receiving device. By means of the signal processing unit 48, the individual receive signals of the antenna elements 46 can be combined to form a receive signal of the planar antenna 12, which can be transmitted via the antenna cable to the receiving device. The signal processing unit 48 makes it possible to sum up the individual receive signals with different phase shift according to different transit times. This results in a change in the directional characteristic of the planar antenna 12. The directional characteristic is often referred to as antenna lobe. If the individual received signals are summed up with identical phase position, this simulates an alignment of the antenna lobe perpendicular to the surface of the planar antenna 12. If the antenna lobe is to be inclined to the vertical, ie the elevation or azimuth angle of the antenna lobe is to be adjusted, this can be done be achieved in that the individual received signals are added up with different phase position of the signal processing unit 48. The desired electrical alignment of the directional characteristic is specified by the control device 35 via the first control line 51 to the signal processing unit 48.
Über eine zweite Steuerleitung 53 steht die Steuereinrichtung 35 mit dem ersten Stellmotor 43 in elektrischer Verbindung, und über eine dritte Steuerleitung 54 ist die Steuereinrichtung 35 mit dem zweiten Stellmotor 44 verbun- den. Über eine Signalleitung 56 ist die Steuereinrichtung 35 an die Sensoreinrichtung 37 angeschlossen, die den Signalempfänger 38 zum Empfang von Navigationssignalen sowie den Bewegungssensor 39 zum Erfassen von Trans- lations- und Rotationsbewegungen der Vorrichtung 10 aufweist.The control device 35 is in electrical connection with the first servomotor 43 via a second control line 53, and the control device 35 is connected to the second servomotor 44 via a third control line 54. the. Via a signal line 56, the control device 35 is connected to the sensor device 37, which has the signal receiver 38 for receiving navigation signals and the motion sensor 39 for detecting translation and rotational movements of the device 10.
Vom Signalempfänger 38 können GPS-Signale empfangen werden, mit denen die exakte geografische Position der Vorrichtung 10 bestimmt werden kann. Unter Berücksichtigung von Datum und Uhrzeit kann auf der Grundlage der geografischen Positionsdaten von der Steuereinrichtung 35 die optimale Aus- richtung der Planarantenne 12 relativ zu einem Satelliten berechnet werden. Von der Steuereinrichtung 35 können dann über die zweite Steuerleitung 53 und die dritte Steuerleitung 54 Steuerbefehle an die Stellmotoren 43 und 44 übertragen werden zum Verschwenken der Planarantenne 12 um die vertikale Schwenkachse 31 und die horizontale Schwenkachse 41, so dass das ge- wünschte Satellitensignal in bestmöglicher Qualität empfangen werden kann.From the signal receiver 38 GPS signals can be received, with which the exact geographical position of the device 10 can be determined. Taking into account the date and time, based on the geographical position data from the controller 35, the optimum orientation of the planar antenna 12 relative to a satellite can be calculated. From the control device 35, control commands to the servomotors 43 and 44 can then be transmitted via the second control line 53 and the third control line 54 for pivoting the planar antenna 12 about the vertical pivot axis 31 and the horizontal pivot axis 41, so that the desired satellite signal is in the best possible Quality can be received.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 eignet sich insbesondere zum Empfang von Satellitensignalen auf einer mobilen Plattform, beispielsweise auf einem sich bewegenden Fahrzeug oder einem Schiff. Die Bewegung der mobilen Plattform wird von der Sensoreinrichtung 37 erfasst, und auf Grundlage der erfassten Bewegung wird die Richtcharakteristik der Planarantenne 12 mittels der Signalverarbeitungseinheit 48 elektrisch zumindest bezüglich des Elevationswinkels, vorzugsweise auch bezüglich des Azimuthwinkels verstellt, um auch während der Bewegung der Plattform Satellitensignale in optimaler Qualität empfangen zu können. Dies erlaubt beispielsweise einen ungetrübten Fernsehgenuss auf einer Jacht, die eine permanente Schaukelbewegung ausführt. Die Schaukelbewegung wird durch die elektronische Verstellung der Richtcharakteristik der Planarantenne 12 kompensiert. Die elektronische Verstellung der Richtcharakteristik unterliegt selbstverständlich keinerlei Trägheitskräften und kann daher in Abhängigkeit von den Bewegungsdaten der Sensoreinrichtung 37 kontinuierlich erfolgen. Die Richtcharakteristik kann auf elektronischem Wege in einem Raumwinkel von circa 30° verstellt werden. Eine Grundausrichtung der Planarantenne 12 erfolgt mechanisch durch die genannten Schwenkbewegungen. Diese Grundausrichtung erfordert zwar eine gewisse Ausrichtzeit von typischerweise einigen 10 Sekunden, sie muss allerdings nur nach größeren Positionsänderungen der Plattform, an der die Vorrichtung 10 festgelegt ist, durchgeführt werden, wohingegen kleinereThe device 10 according to the invention is particularly suitable for receiving satellite signals on a mobile platform, for example on a moving vehicle or a ship. The movement of the mobile platform is detected by the sensor device 37, and on the basis of the detected movement, the directional characteristic of the planar antenna 12 is electrically adjusted by means of the signal processing unit 48 at least with respect to the elevation angle, preferably also with respect to the azimuth angle, in order also during the movement of the platform satellite signals to receive optimal quality. This allows, for example, a clear television enjoyment on a yacht, which performs a permanent rocking motion. The rocking motion is due to the electronic adjustment of the Directional characteristic of the planar antenna 12 compensated. Of course, the electronic adjustment of the directional characteristic is not subject to any inertial forces and can therefore take place continuously as a function of the movement data of the sensor device 37. The directional characteristic can be adjusted electronically in a solid angle of approximately 30 °. A basic orientation of the planar antenna 12 is effected mechanically by said pivoting movements. Although this basic orientation requires a certain alignment time of typically several tens of seconds, it only has to be performed after major changes in the position of the platform on which the device 10 is fixed, whereas smaller ones
Positionsänderungen durch die elektrische Verstellung der Richtcharakteristik kompensiert werden können.Position changes can be compensated by the electrical adjustment of the directional characteristic.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung 10 umfasst zusätzlich eine in Figur 1 gestrichelt dargestellte Signalbeurteilungseinheit 61, die an der der Rückseite der Planarantenne 12 festgelegt ist und die über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Verbindungsleitung mit dem Ausgang der Signalverarbeitungseinheit 48 in Verbindung steht. Die Signalbeurteilungseinheit 61 ermöglicht eine Beurteilung der Qualität des von der Signalverarbeitungseinheit 48 bereitgestellten Empfangssignals der Planarantenne 12. Erkennt die Signalbeurteilungseinheit 61 eine Änderung der Qualität des Empfangssignals, so stellt diese der Steuereinrichtung 35 über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Signalleitung ein Korrektursignal zur Verfügung, so dass mittels der Steuereinrichtung 35 und der Signalverarbeitungseinheit 48 die Richtcharak- teristik der Planarantenne 12 wie voranstehend beschrieben verstellt werden kann zur Optimierung der Qualität des Empfangssignals. An advantageous embodiment of the device 10 additionally comprises a dashed line in Figure 1 signal evaluation unit 61 which is fixed to the back of the planar antenna 12 and which is connected via a connecting line, not shown in the drawing with the output of the signal processing unit 48. The signal judgment unit 61 makes it possible to judge the quality of the reception signal of the planar antenna 12 provided by the signal processing unit 48. If the signal evaluation unit 61 detects a change in the quality of the reception signal, it provides the control unit 35 with a correction signal via a signal line, not shown in the drawing that the directional characteristic of the planar antenna 12 can be adjusted as described above by means of the control device 35 and the signal processing unit 48 in order to optimize the quality of the received signal.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum Empfang von Satellitensignalen, insbesondere Hörfunk- und Fernsehsignalen, mit einer Antenne, einer Steuereinrichtung und eine Positioniereinrichtung, wobei die Antenne mittels der Positioniereinrichtung relativ zu einem Satelliten mechanisch ausrichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtcharakteristik der Antenne (12) zumindest in einer Richtung elektrisch verstellbar ist.1. Apparatus for receiving satellite signals, in particular radio and television signals, comprising an antenna, a control device and a positioning device, wherein the antenna is mechanically aligned relative to a satellite by means of the positioning device, characterized in that the directional characteristic of the antenna (12) at least is electrically adjustable in one direction.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eleva- tionswinkel und/oder der Azimuthwinkel der Richtcharakteristik der Antenne elektrisch verstellbar sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the elevation angle and / or the azimuth angle of the directional characteristic of the antenna are electrically adjustable.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtcharakteristik der Antenne (12) in Abhängigkeit von einer Positionsänderung der Vorrichtung (10) zumindest in einer Richtung elektrisch verstellbar ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the directional characteristic of the antenna (12) in response to a change in position of the device (10) is electrically adjustable at least in one direction.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtcharakteristik in Abhängigkeit von der Qualität des Empfangssignals der Antenne (12) zumindest in einer Richtung elektrisch verstellbar ist.4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the directional characteristic as a function of the quality of the received signal of the antenna (12) is electrically adjustable at least in one direction.
5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne als Planarantenne (12) ausgestaltet ist mit ei- ner Vielzahl von Antennenelementen (46), die mit einer Signalverarbeitungseinheit (48) verbunden sind, wobei die Einzelempfangssignale der Antennenelemente (46) mittels der Signalverarbeitungseinheit (48) zu einem Empfangssignal der Antenne (12) zusammenfassbar sind und die Signalverarbeitungseinheit (48) mittels der Steuereinrichtung (35) steuerbar ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna is designed as a planar antenna (12) with a a plurality of antenna elements (46), which are connected to a signal processing unit (48), wherein the individual receive signals of the antenna elements (46) by means of the signal processing unit (48) to a received signal of the antenna (12) are summarized and the signal processing unit (48) by means of Control device (35) is controllable.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (48) an der Rückseite der Antenne (12) angeordnet ist.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the signal processing unit (48) on the back of the antenna (12) is arranged.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit in die Antenne (12) integriert ist.7. Apparatus according to claim 5, characterized in that the signal processing unit is integrated in the antenna (12).
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalverarbeitungseinheit (48) eine Signalbeurteilungseinheit (61) nachgeordnet ist zur Beurteilung der Qualität des Empfangssignals der Antenne (12).8. Apparatus according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the signal processing unit (48) is followed by a signal evaluation unit (61) for assessing the quality of the received signal of the antenna (12).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalbeurteilungseinheit (61) mit der Steuereinrichtung (35) verbunden ist.9. Device according to claim 8, characterized in that the signal evaluation unit (61) is connected to the control device (35).
10. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Sensoreinrichtung (37) umfasst, wobei mittels der Sensoreinrichtung (37) eine Translations- oder Rotationsbewegung der Vorrichtung (10) erfassbar ist. 10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device (10) comprises a sensor device (37), wherein by means of the sensor device (37) a translational or rotational movement of the device (10) can be detected.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (37) einen Signalempfänger (38) zum Empfang von Navigationssignalen aufweist.11. The device according to claim 10, characterized in that the sensor device (37) has a signal receiver (38) for receiving navigation signals.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (37) einen Bewegungssensor (39) zum Erfassen von Richtungsänderungen einer Translations- oder Rotationsbewegung der Vorrichtung (10).12. The apparatus of claim 10 or 11, characterized in that the sensor device (37) comprises a movement sensor (39) for detecting changes in direction of a translational or rotational movement of the device (10).
13. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) ein Basisteil (33) aufweist, an dem eine Schwenkmechanik (16) um eine vertikale Schwenkachse (31) verschwenkbar gehalten ist, wobei die Schwenkmechanik (16) ein Halteteil (18) aufweist, an dem ein die Antenne (12) tragendes Tragteil (14) um eine horizontale Schwenkachse (41) schwenkbar gelagert ist.13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device (10) has a base part (33) on which a pivoting mechanism (16) about a vertical pivot axis (31) is pivotally supported, wherein the pivoting mechanism (16) a Holding part (18), on which a antenna (12) carrying the supporting part (14) is pivotally mounted about a horizontal pivot axis (41).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (35) am Basisteil (33) festgelegt ist.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the control device (35) on the base part (33) is fixed.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 in Verbindung mit Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (37) am Basisteil (33) festgelegt ist.15. The apparatus of claim 13 in conjunction with claim 10, characterized in that the sensor device (37) on the base part (33) is fixed.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (29) am Halteteil (18) angeordnet ist. 16. The apparatus of claim 13, 14 or 15, characterized in that the positioning device (29) on the holding part (18) is arranged.
17. Verfahren zum Empfang von Satellitensignalen auf einer mobilen Plattform mittels einer Antenne, wobei man die Antenne mittels einer Positioniereinrichtung relativ zu einem Satelliten mechanisch ausrichtet, dadurch gekennzeichnet, dass man ergänzend zur mechanischen Ausrichtung der Antenne deren Richtcharakteristik in Abhängigkeit von der Bewegung der Plattform zumindest in einer Richtung elektrisch verstellt.17. A method for receiving satellite signals on a mobile platform by means of an antenna, wherein the antenna is mechanically aligned by means of a positioning relative to a satellite, characterized in that in addition to the mechanical orientation of the antenna whose directional response in response to the movement of the platform at least electrically adjusted in one direction.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass man die Bewegung der Plattform mittels einer Sensoreinrichtung erfasst und die Richtcharakteristik der Antenne in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Sensoreinrichtung zumindest in einer Richtung elektrisch verstellt.18. The method according to claim 17, characterized in that one detects the movement of the platform by means of a sensor device and electrically adjusts the directional characteristic of the antenna in response to the output signal of the sensor device at least in one direction.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass man die Qualität des Empfangssignals der Antenne beurteilt und die Richtcharakteristik der Antenne in Abhängigkeit von der Qualität des Empfangssignals der Antenne zumindest in einer Richtung elektrisch verstellt. 19. Method according to claim 17, characterized in that the quality of the received signal of the antenna is assessed and the directional characteristic of the antenna is electrically adjusted in at least one direction as a function of the quality of the received signal of the antenna.
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