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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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1. Beschreibung
des Verwandten Sachstandes
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Eine
Antennenvorrichtung ist in der US-A-6 087 985 dargestellt, die eine
Reflektorantenne offenbart, die von einem Nachführsystem geführt wird,
um zu einer Quelle elektromagnetischer Strahlungssignale ausgerichtet
zu werden. Die Stromversorgung zu der Reflektorantenne für den Steuermechanismus und
die Steuermotoren wird zwischen einer stationären Antennenplattform und einer
sich drehenden Antennenbasis über
einen Transformator verwirklicht, was die Stromübertragung praktisch wartungsfrei macht.
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Ein
anderes darauf bezogenes Dokument, die GB 2 257 301 A offenbart
eine Antennenbefestigung, die zwei Teile umfasst, eine Basis und
einen Körper.
Elektrische Verbindungen zwischen einem relativ sich drehenden Körper und
der Basis sind durch eine Kapselgleitring-Anordnung auf der Drehachse
bereitgestellt.
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Zusätzlich offenbart
der Stand der Technik elektrischer Transformatoren, beispielsweise
die US-A-4 321 572, Transformatoren, in welchen eine relative Bewegung
zwischen der Primär-
und Sekundärwicklung
des Transformators vorhanden ist. Das spezifische Dokument beschreibt
einen Transformator zum Koppeln einer Energie aus einem stationären Element
in ein Drehelement ohne die Verwendung von Schleifkontakten.
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Ein
weiterer Transformator ist in dem Dokument
EP 0 926 690 A1 offenbart.
Dieser Isolationstransformator, der Primär- und Sekundärkerne und Primär- und Sekundärspulen
umfasst, kann zum Übertragen
elektrischer Energie mit hohen Strömen oder einfach von Signalen
verwendet werden.
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Beispielsweise
ist 10 ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer
anderen herkömmlichen
Antennenvorrichtung zeigt. In 10 bezeichnet
ein Bezugszeichen 1 ein bewegliches Teil und ein Bezugszeichen 2 bezeichnet
ein festes Teil, das das bewegliche Teil 1 in einem sich
bewegenden Körper
wie etwa einem Flugzeug oder einem Fahrzeug hält, an dem die Antenne angebracht
ist. Das bewegliche Teil 1 ist mit einer Antenne 3 für eine Mikrowellenkommunikation
mit einem Kommunikationssatelliten, einer Bodenbasisstation oder
dergleichen, einem EL-Motor 4 zum Drehen der Antenne 3 um
die EL(Elevations-)Achse und einem AZ-Motor 5 zum Drehen
der Antenne 3 um die AZ(Azimut-)Achse versehen. Das bewegliche
Teil 1 ist auch mit einem EL-Winkeldetektor 6 zum
Erfassen des EL-Winkels der Antenne 3, einem AZ-Winkeldetektor 7 zum
Erfassen des AZ-Winkels der Antenne 3 und einem Antennensteuerabschnitt 5 zum
Steuern des EL-Motors 4, des AZ-Motors 5, des
EL-Winkeldetektors 6 und des AZ-Winkeldetektors 7 versehen.
Der Antennensteuerabschnitt 8 ist mit einem Antriebssteuerabschnitt 9 zum
Antreiben des EL-Motors 4 und
des AZ-Motors 5 und einem Positionserfassungsabschnitt 10 zum
Lesen von Antennenwinkeln, die von dem EL-Winkeldetektor 6 in
dem AZ-Winkeldetektor 7 erfasst
werden, und zum Ausgeben der somit gelesenen Antennenwinkel zu dem
Antriebssteuerabschnitt 9 versehen.
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In
dem festen Teil 2 bezeichnet ein Bezugszeichen 11 einen
Sendeempfänger
zum Erzeugen eines Funksignals, das aus der Antenne 3 auszugeben ist,
und zum Frequenzkonvertieren eines Empfangssignals, das von der
Antenne 3 zugeführt
wird, und zum Durchführen
einer Signalverarbeitung bezüglich eines resultierenden
Signals. Ein Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Lageinformations-Erfassungsabschnitt
zum Erfassen der Lage des sich bewegenden Körpers wie etwa einer Antenne
oder eines Fahrzeugs, an dem die Antenne 3 angebracht ist.
Beispielsweise erfasst der Lageerfassungsabschnitt 12 Lagen
des sich bewegenden Körpers
um die Rollachse, die Gierachse und die Neigungsachse und eine Breite
und Länge.
Ein Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Antriebsinstruktions-Erzeugungsabschnitt
zum Konvertieren einer Lageinformation, die von dem Lageerfassungsabschnitt 12 erhalten
wird, in eine Information, die für
ein Koordinatensystem geeignet ist, das in dem Antennensteuerabschnitt 8 eingesetzt wird,
und zum Erzeugen einer Antriebsinstruktion für eine Motorantriebssteuerung.
Ein Bezugszeichen 14 bezeichnet eine AC-Energiequelle des
beweglichen Teils 1 und des festen Teils 2, und
ein Bezugszeichen 15 bezeichnet einen AC/DC-Konverter zum
Konvertieren eines AC-Ausgangs der AC-Energiequelle 14 in
eine DC-Energie.
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Ein
Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Wellenleiter-Drehkoppler, der
zwischen dem beweglichen Teil 1 und dem festen Teil 2 bereitgestellt
ist, um ein Funkausgangssignal von dem Sendeempfänger 11 zu der Antenne 3 zu übertragen,
und um ein Empfangssignal von der Antenne 3 zu dem Sendeempfänger 11 zu übertragen.
Ein Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Gleitring, der zwischen
dem beweglichen Teil 1 und dem festen Teil 2 bereitgestellt ist,
um ein Antriebsinstruktionssignal von dem Antriebsinstruktions-Steuerabschnitt 13 zu
dem Antriebssteuerabschnitt 9 zu übertragen. Ein Bezugszeichen 18 bezeichnet
einen Gleitring, der zwischen dem beweglichen Teil 1 und
dem festen Teil 2 bereitgestellt ist, um eine DC-Energie, die von
dem AC/DC-Konverter 15 erzeugt wird, in den Antennensteuerabschnitt 8 zu übertragen.
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Der
Betrieb der obigen herkömmlichen
Antennenvorrichtung wird untenstehend beschrieben werden. Die Richtwirkung
einer Antenne, die auf einem sich bewegenden Körper befestigt ist, variiert
in Abhängigkeit
der Lage des sich bewegenden Körpers.
Die herkömmliche
Antennenvorrichtung der 10 weist
dem EL-Motor 4 und den AZ-Motor 5 zum Antreiben
der Antenne 3 um die EL-Achse bzw. die AZ-Achse auf. Ein Ergebnis
eines Antreibens der Antenne 3 durch die Motoren 4 und 5 wird
als Antennenwinkel von dem EL-Winkeldetektor 6 und dem AZ-Winkeldetektor 7,
gelesen von dem Positionsdetektor 10, erfasst, und dann
in den Antriebssteuerabschnitt 9 eingegeben. Andererseits
werden eine Breiten-/Längen-Information und eine
Lageinformation des sich bewegenden Körpers durch den Lageerfassungsabschnitt 12 erhalten.
In vielen Fällen,
wie in dieser Antennenvorrichtung, wird die Lageinformation eines
sich bewegenden Körpers
durch eine Rollkoordinate, eine Neigungskoordinate und eine Gierkoordinate
dargestellt. Die Höheninformation
des betreffenden, sich bewegenden Körpers wird von dem Antriebsinstruktions-Erzeugungsabschnitt 13 in
eine Informationskoordinate konvertiert, die für das EL/AZ-Koordinatensystem geeignet ist, das
in dem Antriebssteuerabschnitt 9 eingesetzt wird, und die konvertierte
Information wird zu dem Antriebssteuerabschnitt 9 als eine
Antriebsinstruktion ausgegeben. Der Antriebssteuerabschnitt 9 berechnet
eine Richtung, in welche die Antenne 3 gerichtet werden
sollte, auf der Grundlage der Breiten/Längeninformation des sich bewegenden
Körpers
und einer Positionsinformation einer Gegenstation wie etwa eines
Kommunikationssatelliten, und treibt den EL-Motor 4 und den
AZ-Motor 5, nachdem die berechnete Richtung um die Lageinformation
des sich bewegenden Körpers,
das heißt
um Winkelvariationen der Antenne 3 kompensiert ist, die
von einer Variation in ihrer Lage herbeigeführt sind.
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Zum
Austausch von Signalen zwischen dem beweglichen Teil 1 und
dem festen Teil 2 verwendet die herkömmliche Antennenvorrichtung Übertragungsteile
wie etwa den Wellenleiter-Drehkoppler 16 und die Gleitringe 17 und 18.
Es ist notwendig, ein Funksignal von dem Sendeempfänger 11 zu der
Antenne 3 zu übertragen,
und ein Empfangssignal von der Antenne 3 zu dem Sendeempfänger 11 zu übertragen.
Zur Übertragung
eines Funkssignals kann ein Wellenleiter, der in einer Übertragungseffizienz
hoch ist, in Abhängigkeit
von dem Frequenzband verwendet werden. In dieser Antennenvorrichtung
wird der Wellenleiter-Drehkoppler 16 zwischen dem beweglichen
Teil 1 und dem festen Teil 2 verwendet. Der Wellenleiter-Drehkoppler 16,
der ein Wellenleiterkoppler ist, der sich um eine einzelne Achse
drehen kann, ist üblicherweise
in der AZ-Achse
angeordnet. Das heißt,
das bewegliche Teil 1 wird von dem festen Teil 2 auf
eine derartige Weise gehalten, sich um die AZ-Achse drehen zu können, und
der Wellenleiter-Drehkoppler 16 ist
in der AZ-Achse angeordnet. Die Gleitringe 17 und 18 zum Übertragen
einer Lageinformation bzw. einer Energie sind zwischen dem beweglichen
Teil und dem festen Teil 2 auf der gleichen Achse (d. h.
der AZ-Achse) angeordnet, wie es der Wellenleiter-Drehkoppler 16 ist.
Der Wellenleiter-Drehkoppler 16 und
die Gleitringe 17 und 18 können ein Funkausgangssignal,
eine Lageinformation bzw. eine Energie übertragen.
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Obwohl
der AZ-Motor 5 und der AZ-Winkeldetektor 7 in
der Konfiguration der 10 in dem beweglichen Teil 1 bereitgestellt
sind, können
sie in dem festen Teil 2 bereitgestellt sein. In dem letzteren
Fall dreht der AZ-Motor 5, der in dem festen Teil 2 bereitgestellt
ist, das bewegliche Teil 1 um die AZ-Achse. Auch ist es in diesem
Fall notwendig, ein Funkausgangssignal, eine Lageinformation und
eine Energie von dem festen Teil 2 zu dem beweglichen Teil 1 über den
Wellenleiter-Drehkoppler 16 bzw. die Gleitringe 17 und 18 zu übertragen,
die in der AZ-Achse angeordnet sind.
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Die
herkömmliche
Antennenvorrichtung ist auf eine derartige Weise konfiguriert, die
Gleitringe 17 und 18 zu verwenden, um die Lageinformation bzw.
die Energie von dem festen Teil 2 auf das bewegliche Teil 1 zu übertragen.
Jeder der Gleitringe 17 und 18 weist einen Aufbau
auf, das eine Bürste,
die auf einer Drehwelle entweder der festen Seite oder der beweglichen
Seite bereitgestellt ist, in Kontakt mit einer ringähnlichen
Elektrode ist, die an einer Drehwelle der jeweils anderen Seite
bereitgestellt ist, und somit ein elektrisches Teil ist, in welchem
ein Abrieb zwischen der Bürste
und der ringähnlichen
Elektrode auftritt. Während
es erforderlich ist, dass ein Kommunikationsgerät, das in Flugzeugen, Schiffen,
etc. zu verwenden ist, in hohem Maße zuverlässig ist, weist die herkömmliche
Antennenvorrichtung ein Problem dahingehend auf, dass die Gleitringe 17 und 18,
die darin verwendet werden, die Zuverlässigkeit absenken. Das heißt, die
Gleitringe 17 und 18 sind ein Faktor, der einen
derartigen Fehler wie ein Verschlechtern einer Signalübertragung
herbeiführt,
weil dort ein Abrieb oder eine Taukondensation auftreten kann. Um
einen derartigen einen Fehler verursachenden Faktor zu beseitigen,
ist es notwendig, die mechanische Genauigkeit und die Festigkeit
mechanischer Teile, die die Bürste
und die ringähnliche
Elektrode umfassen, zu erhöhen,
wie auch geeignete Maßnahmen
zu ergreifen, die eine Wärme-bezogene
Umgebung betreffen. Es besteht ein weiteres Problem, dass mechanische
Teile zum Übertragen
eines Funksignals, einer Energie und einer Lageinformation auf der
AZ-Achse bereitgestellt werden müssen,
entlang welcher das bewegliche Teil 1 und das feste Teil 2 aneinander
gekoppelt sind, und es ist schwierig, diese Teile zu miniaturisieren.
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ZUSAMMEFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist ausgeführt worden,
die obigen Probleme in dem Stand der Technik zu lösen, und
eine Aufgabe der Erfindung besteht deswegen darin, eine Antennenvorrichtung
mit einem Wellenleiter-Drehkoppler bereitzustellen, der eine Signalübertragung
zwischen dem beweglichen Teil und dem festen Teil auf eine kontaktlose
Weise ermöglicht,
und der die Aufbauten in der AZ-Achse miniaturisieren kann und eine
Wartung verbessern kann.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Antennenvorrichtung gelöst, die
die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Die
Antennenvorrichtung gemäß der Erfindung
kann derart sein, dass die Primärspule,
die auf einem Element in dem Festteil der Wellenleiter-Drehkopplungseinrichtung
bereitgestellt wird; und die Sekundärspule an einem Element in
dem beweglichen Teil der Wellenleiter-Drehkopplungseinrichtung bereitgestellt
wird.
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Die
Antennenvorrichtung gemäß der Erfindung
kann derart sein, dass die Primärspule
an einem Element in dem festen Teil bereitgestellt ist, um so außerhalb
einer Seitenfläche
der Wellenleiter-Drehkopplungseinrichtung mit einer Drehachse der
Wellenleiter-Drehkopplungseinrichtung als ein Zentrum angeordnet
ist; und die Sekundärspule
an einem Element in dem beweglichen Teil bereitgestellt ist, um
so der Primärspule
außerhalb
einer Seitenfläche
der Wellenleiter-Drehkopplungseinrichtung
gegenüber
zu stehen.
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Die
Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann derart sein, dass die Primärspule und die Sekundärspule jeweils
zwei Sätze
einer Spule für
ein Energieübertragungssystem
und ein Signalübertragungssystem
bereitstellen.
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Die
Antennenvorrichtung gemäß der Erfindung
kann derart sein, dass der Antriebssteuerabschnitt ein Motor zum
Drehen der Antenne um eine Elevationsdrehachse antriebsmäßig steuert,
wobei ein Motor zum Drehen des beweglichen Teils um eine Azimutdrehachse
der Antenne in dem festen Teil eingestellt ist.
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Die
Antennenvorrichtung gemäß der Erfindung
kann derart sein, dass ein Signal, das durch ein Überlagern
eines Antriebsbefehlssignals auf einen AC-Energieversorgungsstrom erhalten
wird, von einem Energiesystem in dem festen Teil in die Primärspule eingegeben
wird, und in dem beweglichen Teil der AC-Energieversorgungsstrom
und das Antriebsinstruktionssignal von der elektromotorischen Kraft,
die in der Sekundärspule
induziert wird, getrennt werden.
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Die
Antennenvorrichtung gemäß der Erfindung
kann derart sein, dass ein Infrarotsendeabschnitt in dem festen
Teil bereitgestellt ist, um ein Antriebsinstruktionssignal in der
Form von Infrarotlicht zu senden; und ein Infrarotempfangsabschnitt
in dem beweglichen Teil bereitgestellt ist, um das Antriebsinstruktionssignal
zu empfangen, das aus dem Infrarotsendeabschnitt gesendet ist, und
um das empfangene Antriebsinstruktionssignal zu dem Antriebssteuerabschnitt
auszugeben.
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Die
Antennenvorrichtung gemäß der Erfindung
kann derart sein, dass der Infrarotsendeabschnitt das Infrarotlicht
zu einer Innenfläche
eines Radoms sendet, der die Antenne abdeckt, und der Infrarotempfangsabschnitt
Infrarotlicht empfängt,
das von der Innenfläche
des Radoms reflektiert wird.
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In
der Antennenvorrichtung gemäß der Erfindung
werden die ersten und zweiten Spulenhalter jeweils getrennt von
den ersten und zweiten Wellenleiterelementen gebildet und dann jeweils
mit den ersten und zweiten Wellenleiterelementen verbunden, nachdem
die ersten und zweiten Wellenleiterelemente miteinander durch das
Drehlager gekoppelt sind.
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In
der Antennenvorrichtung gemäß der Erfindung
kann die Sekundärspule
außerhalb
der Sekundärspule
angeordnet sein und zusammen mit der Primärspule um die zentrale Achse
der ersten und zweiten Wellenleiter verlaufen.
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Die
gerade oben beschriebene Antennenvorrichtung kann derart sein, dass
der erste Spulenhalter zwei Sekundärspulen hält und der zweite Spulenhalter
zwei Sekundärspulen
hält, die
den jeweiligen Primärspulen
gegenüberstehen.
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In
der Antennenvorrichtung gemäß der Erfindung
können
die ersten und zweiten Wellenleiterelemente aus einem magnetischen
Material sein.
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In
der Antennenvorrichtung gemäß der Erfindung
kann das Drehlager aus einem keramischen Material ausgeführt sein.
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Gemäß der Erfindung
können
in der Antennenvorrichtung eine Energie und ein Antriebsinstruktionssignal
auf eine kontaktlose Weise von dem festen Teil zu dem Antriebssteuerabschnitt übertragen werden,
der in dem beweglichen Teil bereitgestellt ist. Deswegen können die
Faktoren, die Fehler in dem Fall eines Verwendens von Gleitringen
verursachen können,
eliminiert werden, und die mechanischen Aufbauten, die in der AZ-Achse
zwischen dem festen Teil und dem beweglichen Teil bereitgestellt
sind, können
in der Größe verringert
werden.
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Weiter
können
gemäß der Erfindung,
da der Wellenleiter-Drehkoppler
mit einem Transformator versehen ist, der Spulen aufweist, die aneinander elektromagnetisch
gekoppelt sind, nicht nur ein Funksignal, sondern auch eine Energie
und ein Antriebsinstruktionssignal auf eine kontaktlose Weise übertragen
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antennenvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
Schnittansicht eines Wellenleiter-Drehkopplers, der in der Antennenvorrichtung
der 1 verwendet wird;
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3 eine
Schnittansicht eines Wellenleiter-Drehkopplers mit einem anderen
Beispiel eines Spulenabschnitts, der in der Antennenvorrichtung der 1 verwendet
wird;
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4 ein
Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antennenvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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5 ein
Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antennenvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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6 ein
Ausgehen der Antennenvorrichtung der 5;
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7 eine
Schnittansicht eines Wellenleiter-Drehkopplers gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung;
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8 eine
Schnittansicht eines Wellenleiter-Drehkopplers gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung;
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9 eine
Schnittansicht eines Wellenleiter-Drehkopplers gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der Erfindung; und
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10 ein
Blockdiagramm, das die Konfiguration einer herkömmlichen Antennenvorrichtung zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform 1
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Eine
Antennenvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf
die 1–3 beschrieben
werden. 1 ist ein Blockdiagramm, das
die Konfiguration einer Antennenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 2 ist
eine Schnittansicht eines Wellenleiter-Drehkopplers, der in der Antennenvorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
verwendet wird. 3 zeigt ein anderes Beispiel
eines Spulenabschnitts der Antennenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
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In 1 bezeichnet
ein Bezugszeichen 19 eine Primärspule, die mit einer AC-Energiequelle 14 verbunden
ist, die in dem festen Teil 2 bereitgestellt ist, und ein
Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Sekundärspule, die in dem beweglichen
Teil 1 bereitgestellt ist, elektromagnetisch mit der Primärspule 19 gekoppelt
ist und dem Antriebssteuerabschnitt 9 eine elektromagnetische
Kraft zuführt,
die durch einen Strom induziert wird, der durch die Primärspule 19 fließt. Ein
Bezugszeichen 21 bezeichnet einen AC/DC-Konverter zum Konvertieren
einer AC-induzierten elektromotorischen Kraft, die in der Sekundärspule 20 auftritt,
in eine DC-Energie und zum Zuführen
derselben zu dem Antriebssteuerabschnitt 9. Ein Bezugszeichen 22 bezeichnet
eine Primärspule, die
in dem festen Abschnitt 1 bereitgestellt und mit dem Antriebsinstruktions-Erzeugungsabschnitt 13 verbunden
ist. Ein Bezugszeichen 23 bezeichnet eine Sekundärspule,
die in dem beweglichen Teil 1 bereitgestellt ist, elektromagnetisch
mit der Primärspule 22 gekoppelt
ist, und dem Antriebssteuerabschnitt 9 eine elektromagnetische
Kraft zuführt,
die durch ein Antriebsinstruktionssignal induziert ist, das durch
die Primärspule 22 fließt. Die
Schaltungen in 1, die die gleichen oder entsprechende
Schaltungen wie in 10 aufweisen, werden die gleichen Bezugszeichen
wie den letzteren gegeben.
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Der
Betrieb der Antennenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
wird nun beschrieben werden. Die Richtwirkung einer Antenne, die
auf einem sich bewegenden Körper
befestigt ist, variiert in Abhängigkeit
von der Lage des sich bewegenden Körpers. Die Antennenvorrichtung
der 1 weist den EL-Motor 4 und den AZ-Motor 5 zum
Antreiben der Antenne 3 um die EL-Achse bzw. die AZ-Achse auf.
Ein Ergebnis eines Antreibens der Antenne 3 durch die Motoren 4 und 5 wird
als Antennenwinkel von dem EL-Winkeldetektor 6 und dem
AZ-Winkeldetektor 7 erfasst,
gelesen von dem Positionsdetektor 10, und dann in das Antriebssteuersystem 9 eingegeben.
Andererseits werden eine Breiten/Längen-Information und eine Lageinformation
des sich bewegenden Körpers
von dem Lageerfassungsabschnitt 12 erhalten. In vielen
Fällen,
wie in dieser Antennenvorrichtung, wird die Lageinformation eines
sich bewegenden Körpers
durch eine Rollkoordinate, eine Neigungskoordinate und eine Gierkoordinate
dargestellt. Die Lageinformation des betreffenden, sich bewegenden
Körpers
wird von dem Antriebsinstruktions-Erzeugungsabschnitt 13 in
ein Antriebsinstruktionssignal konvertiert, das für das EL/AX-Koordinatensystem
geeignet ist, das in dem Antriebssteuerabschnitt 9 eingesetzt
wird, und das erzeugte Antriebsinstruktionssignal wird zu dem Antriebssteuerabschnitt 9 übertragen.
Die Breiten/Längen-Information kann
durch Empfangssignale von GPS-Satelliten berechnet werden.
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Grob
sind vier Arten von Antriebsinstruktionen denkbar: (1) eine Lageinformation
und eine Breiten/Längen-Information
des sich bewegenden Körpers;
(2) Antennenkoordinaten bezüglich
der Erde; (3) Antennenkoordinaten bezüglich des sich bewegenden Körpers; und
(4) Antriebsrichtungen und Antriebsgeschwindigkeiten des EL-Motors 4 und
des AZ-Motors 5. Im allgemeinen ist in Flugzeugen die Umgebung,
in welcher das bewegliche Teil installiert ist, strenger als die
Umgebung, in welcher das feste Teil installiert ist, und die Wartung
des beweglichen Teils ist schlechter als jene des festen Teils.
Deswegen ist es, um die Zuverlässigkeit
der gesamten Antennenvorrichtung zu erhöhen, besser, so viel elektronische
Teile wie möglich
in dem festen Teil zu konzentrieren. Die Zuverlässigkeit wird erhöht, indem nur
Logikschaltungen in dem beweglichen Teil verwendet werden, ohne
einen Mikroprozessor zu verwenden. Da die Berechnungsmenge, die
zur Erzeugung einer Antriebsinstruktion notwendig ist, in einer Reihenfolge
der Sachverhalte (1), (2), (3) und (4) zunimmt, nimmt der elektronische
Schaltungsmaßstab des
Antriebssteuerabschnitts 9 ab und die Zuverlässigkeit
des beweglichen Teils 1 nimmt in der Reihenfolge der Sachverhalt
(1), (2), (3) und (4) zu. Die Rate einer Kommunikation zwischen
dem Antriebsinstruktions-Erzeugungsabschnitt 13 und
dem Antriebssteuerabschnitt 9 sollte in der Reihenfolge
der Sachverhalte (1), (2), (3) und (4) erhöht werden. Eine Auswahl kann
aus den Sachverhalten (1)–(4)
in Anbetracht von Abwägungen
zwischen den obigen Faktoren ausgeführt werden.
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Die
Antennenvorrichtung der 1 weist den Wellenleiter-Drehkoppler 16 für einen
Signalaustausch zwischen dem beweglichen Teil 1 und dem festen
Teil 2 auf. Es ist notwendig, ein Funksignal von dem Sendeempfänger 11 zu
der Antenne 3 zu übertragen,
und ein Empfangssignal von der Antenne 3 zu dem Sendeempfänger 1 zu übertragen.
Zur Übertragung
eines Funksignals kann ein Wellenleiter, der in einer Transmissionseffizienz
hoch ist, in Abhängigkeit
von dem Frequenzband verwendet werden. In dieser Antennenvorrichtung
wird der Wellenleiter-Drehkoppler 16 zwischen dem beweglichen
Teil 1 und dem festen Teil 2 verwendet. Wenn ein
Funkübertragungsabschnitt
in dem beweglichen Teil 1 verwendet würde, würde das bewegliche Teil 1 voluminös werden,
weil ein Hochleistungsverstärker
in dem Funkübertragungsabschnitt
und eine stabilisierte Energiequelle etc. um den Hochleistungsverstärker herum
groß und
schwer sind. Dies würde
eine Größenzunahme
der Motoren und des Antriebssteuerabschnitts 9 zum rotationsmäßigen Antreiben
des voluminösen
beweglichen Teils 1 erfordert. Beispielsweise ist, wo die
Antennenvorrichtung in einem Flugzeug angebracht ist und zur Kommunikation
mit einem Kommunikationssatelliten oder einer Bodenbasisstation
verwendet wird, in vielen Fällen
das bewegliche Teil 1, das die Antenne 3 einschließt, in einem
Radom oder einer Hülse
installiert, das/die aus dem Rumpf des Flugzeugs vorsteht. Die Zunahme
in der Größe des beweglichen
Teils 1 ist ein Faktor einer Zunahme des Luftwiderstands
des Flugzeugs. Auch wo die Antennenvorrichtung verwendet wird, auf
dem Dach eines Fahrzeugs angebracht zu sein, ist es erforderlich,
dass das bewegliche Teil 1 kompakt ist, hauptsächlich aus
dem Standpunkt eines Aussehens und eines Aufbaus. Aus diesen Gründen ist,
um das bewegliche Teil 1 kompakt auszuführen, der Sendeempfänger 11,
der einen Übertragungsabschnitt
einschließt,
der einen Hochleistungsverstärker
aufweist, in dem festen Teil 2 bereitgestellt.
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Als
nächstes
wird eine Beschreibung der Übertragung
einer Energie und eines Signals von dem festen Teil 2 zu
dem beweglichen Teil 1 in der Antennenvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
ausgeführt
werden. Erstens wird, was das Energiesystem betrifft, Energie der
AC-Energiequelle 14 an die Primärspule 19 angelegt,
die in dem festen Teil 2 bereitgestellt ist. Eine elektromotorische
Kraft wird in die Sekundärspule 20,
die in dem beweglichen Teil 1 bereitgestellt ist, von dem
Wechselstrom, der durch die Primärspule 19 fließt, bereitgestellt.
Die AC-elektromotorische
Kraft, die in der Sekundärspule 20 induziert
wird, wird von dem AC/DC-Konverter 21 in eine DC-Energie konvertiert,
die in den Antriebssteuerabschnitt 9 eingegeben wird. Das
Signalsystem ist in der Konfiguration und im Betrieb ähnlich zu
dem Energiesystem. Ein Antriebsinstruktionssignal, das aus dem Antriebsinstruktions- Erzeugungsabschnitt 13 ausgegeben
wird, wird an die Primärspule 22 angelegt,
die in dem festen Teil 2 bereitgestellt ist. Da die Sekundärspule 23 elektromagnetisch an
die Primärspule 22 gekoppelt
ist, wird eine elektromotorische Kraft in der Sekundärspule 23 durch
das Antriebsinstruktionssignal induziert, das durch die Primärspule 22 fließt, und
wird dem Antriebssteuerabschnitt 9 zugeführt.
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Als
nächstes
wird der Wellenleiter-Drehkoppler 16, der in der Antennenvorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
verwendet wird, unter Bezugnahme auf 2 beschrieben
werden. 2 ist eine Schnittansicht des
Wellenleiter-Drehkopplers 16.
Ein Bezugszeichen 24 bezeichnet Wellenleiter, die jeweils
einen kreisförmigen
Querschnitt aufweisen, und Bezugszeichen 25 und 26 bezeichnen
Wellenleiterelemente, die die jeweiligen Wellenleiter 24 aufweisen.
Ein Bezugszeichen 27 bezeichnet ein Lager. Die Wellenleiterelemente 25 und 26 sind
aneinander über
das Lager 27 gekoppelt, wodurch die Wellenleiterelemente 25 und 26 gehalten
werden, um so zueinander um die zentrale Achse der Wellenleiter 24 drehbar
zu sein. Die Drehachse der Wellenleiter-Drehkopplungseinrichtung
fällt ungefähr mit der zentralen
Achse der Wellenleiter 24 zusammen. Ein Bezugszeichen 28 bezeichnet
einen Mikrowellendrosselabschnitt, der in einer Verbindung zwischen den
Wellenleiterelementen 25 und 26 bereitgestellt ist.
Bezugszeichen 29 und 30 bezeichnen ringförmige Spulenhalter,
die in den jeweiligen Wellenleiterelementen 25 und 26 kreisförmig zu
der zentralen Achse des Wellenleiters 24 als ein Zentrum
bereitgestellt sind. Bezugszeichen 31 und 32 bezeichnen
ringförmige
Spulen, die jeweils an den Spulenhaltern 29 und 30 angebracht
sind, und verlaufen kreisförmig mit
der zentralen Achse des Wellenleiters 24 als ein Zentrum.
Die obigen Spulen und Spulenhalter können andere Formen als die
Ringform, wie etwa ein Quadrat annehmen. Jedoch ist die Ringform
vorzuziehen, um eine hohe Signalübertragungseffizienz
sicherzustellen. Die Drähte
der Spulen 31 und 32 sollten kreisförmig um
die zentrale Achse der Wellenleiter 24 gewickelt werden.
Diese Art einer Wicklung der Spulen betrifft auch die später beschriebenen
zweiten bis siebten Ausführungsformen.
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Der
Wellenleiter-Drehkoppler 16 ist wie in 2 konfiguriert,
und die zentrale Achse der Wellenleiter 24 ist mit der
AZ-Achse ausgerichtet. Die Spule 31 wird beispielsweise
als eine Primärspule verwendet.
Wenn AC-Energie
von der AC-Energiequelle 14 an die Spule 31 angelegt
wird, wird eine elektromotorische Kraft in der Spule 32 durch
eine elektromagnetische Induktion induziert. Auf diese Weise kann
eine AC-Energie von der Spule 31 zu der Spule 32 übertragen
werden. Die Spulen 31 und 32 arbeiten auf eine ähnliche
Weise, auch wenn die Spule 32 als eine Primärspule verwendet
wird oder ein Antriebsinstruktionssignal an die Spule 31 angelegt
wird. Da eine höhere Übertragungseffizienz
erhalten wird, wenn die Spulen 31 und 32 näher aneinander
sind, ist ein geeigneter Spalt zwischen den Spulen 31 und 32 gebildet. 2 zeigt
einen einzelnen Transformator, der die Spulen 31 und 32 aufweist.
Zur Übertragung
von sowohl einer Energie als auch eines Signals von dem festen Teil 2 zu
dem beweglichen Teil 1 kann ein anderer Satz von Spulen
in den Wellenleiterelementen 25 und 26 bereitgestellt werden.
Ein Abdecken der Spulen 31 und 32 mit jeweiligen
Spulenhaltern 29 und 30 stellt einen Vorteil eines
Erhöhens
der magnetischen Flussdichte um die Spulenhalter 29 und 30 herum
und somit ein Erhöhen
der Energieübertragungseffizienz
bereit.
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3 zeigt
die Aufbauten eines anderen Beispiels des Spulenabschnitts in einem
Fall, wo der Hauptkörper
des Wellenleiter-Drehkopplers nicht mit Spulen versehen ist. In 3 bezeichnet
ein Bezugszeichen 33 einen Wellenleiter, der an dem Wellenleiterelement 25 angebracht
ist. Das andere Ende des Wellenleiters 33 ist mit dem Sendeempfänger 11 verbunden.
Ein Bezugszeichen 34 bezeichnet einen Wellenleiter, der
an dem Wellenleiterelement 26 angebracht ist. Das andere
Ende des Wellenleiters 34 ist mit der Antenne 3 verbunden.
Bezugszeichen 35 und 36 bezeichnen Flanschelemente
des festen Teils 2 bzw. des beweglichen Teils 1.
Die Einrichtungen des beweglichen Teils 1 wie etwa die
Antenne 3 und der Antriebssteuerabschnitt 9 sind
an dem Flanschelement 36 bereitgestellt. Ein Bezugszeichen 37 bezeichnet
einen ringförmigen
Spulenhalter, der an dem Flanschelement 35 des festen Teils 2 kreisförmig zu
der zentralen Achse der Wellenleiter 24 (z. B. der AZ-Achse)
als ein Zentrum bereitgestellt ist. Ein Bezugszeichen 38 bezeichnet
einen ringförmigen Spulenhalter,
der an dem Flanschelement 36 des beweglichen Teils 1 kreisförmig zu
der zentralen Achse der Wellenleiter 24 (z. B. der AZ-Achse)
als ein Zentrum bereitgestellt ist. Den Teilen in 2,
die die gleichen oder entsprechenden Teile in 2 aufweisen,
sind die gleichen Bezugszeichen wie die letzteren gegeben.
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Wie
in dem Fall der 2 sind die Spulen 31 und 32 in
den jeweiligen Spulen 37 und 38 bereitgestellt,
und eine AC-Energie
von der AC-Energiequelle 14 oder ein Antriebsinstruktionssignal
von dem Antriebsinstruktions-Erzeugungsabschnitt 13 wird
durch eine elektromagnetische Induktion zwischen den Spulen 31 und 32 übertragen.
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Obwohl
in 1 der AZ-Motor 5 und der AZ-Winkeldetektor 7 in
dem beweglichen Teil 1 bereitgestellt sind, können sie
in dem festen Teil 2 bereitgestellt werden. In dem letzteren
Fall wird das bewegliche Teil 1 von dem AZ-Motor 5 gedreht,
der in dem festen Teil 2 bereitgestellt ist. Auch in diesem Fall
werden ein Funkausgangssignal, eine Energie und ein Antriebsinstruktionssignal
von dem festen Teil 2 zu dem beweglichen Teil 1 über den
Wellenleiter-Drehkoppler 16, die Primärspule 19/Sekundärspule 20 und
die Primärspule 22/Sekundärspule 23 übertragen.
Das Teil des Antriebssteuerabschnitts 9, das dem AZ-Motor 5 entspricht, und
das Teil des Positionserfassungsabschnitts 10, das einen
Winkel liest, der von dem AZ-Winkeldetektor 7 erfasst wird, sind
in dem festen Teil 2 bereitgestellt.
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Ausführungsform 2
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4 ist
ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antennenvorrichtung
gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt. In 4 bezeichnet ein Bezugszeichen 37 einen
Modulator zum Überlagern
eines Antriebsinstruktionssignals, das aus dem Antriebsinstruktions-Erzeugungsabschnitt 13 ausgegeben
wird, auf einen AC-Energie-Versorgungsstrom, der aus der AC-Energiequelle 14 ausgegeben
wird. Ein Bezugszeichen 38 bezeichnet einen Demodulator
zum Demodulieren eines Signals, das zu der Sekundärspule 20 übertragen
ist, in einen AC-Energieversorgungsstrom
und ein Antriebsinstruktionssignal. Den Schaltungen in 4, die
die gleichen oder entsprechende Schaltungen wie in 1 aufweisen,
sind die gleichen Bezugszeichen wie den letzteren gegeben.
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In
der Antennenvorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform
sind eine Energie und ein Antriebsinstruktionssignal, die von dem
festen Teil 2 zu dem beweglichen Teil 1 zu übertragen
sind, aufeinander überlagert
und dadurch in ein einziges Signal kombiniert. Dies ermöglicht es,
das ein Bereitstellen nur eines einzigen Transformators ausreichend
ist, der eine Primärspule
und eine Sekundärspule
aufweist. Das heißt,
der Modulator 37 überlagert
ein Antriebsinstruktionssignal, das aus dem Antriebsinstruktions-Erzeugungsabschnitt 13 ausgegeben
wird, auf einen AC-Energieversorgungsstrom, der aus der AC-Energiequelle 14 ausgegeben
wird. Das Modulationsverfahren des Modulators 37 kann ein
Verfahren sein, in welchem ein Antriebsinstruktionssignal auf einem
Energieversorgungsstrom überlagert
ist, ein Verfahren, in welchem ein Antriebsinstruktionssignal digitalisiert
und dann phasenmoduliert oder amplitudenmoduliert ist, ein Frequenzmodulationsverfahren oder
dergleichen. Nachdem ein Antriebsinstruktionssignal auf einem AC-Energieversorgungsstrom überlagert
ist, wird das resultierende Signal von der Primärspule 19 zu der Sekundärspule 20 durch
eine elektromagnetische Induktion übertragen. Der Demodulator 38 demoduliert
das übertragene
Signal in den Energieversorgungsstrom und das Antriebsinstruktionssignal,
die in den AC/DC-Konverter 21 bzw. den Antriebssteuerabschnitt 9 eingegeben
werden.
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Die
obige Konfiguration und der Betrieb lassen den einzelnen Transformator
zu, der die Primärspule 19 und
die Sekundärspule 20 aufweist,
um Energie und ein Antriebssteuersignal von dem festen Teil 2 zu
dem beweglichen Teil 1 zu übertragen. Nicht nur die Aufbauten
des Wellenleiter-Drehkopplers 16 und des Spulenabschnitts
gemäß der ersten
Ausführungsform,
die oben unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben
wurden, sondern auch die Modifikationen wie etwa der AZ-Motor 5 und
der AZ-Winkeldetektor 7,
die in dem festen Teil 2 bereitgestellt sind, können auch
auf die zweite Ausführungsform
angewandt werden.
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Ausführungsform 3
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Eine
Antennenvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung wird untenstehend unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben
werden. 5 ist ein Blockdiagramm, das die
Konfiguration einer Antennenvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt. 6 zeigt ein Aussehen der Antennenvorrichtung der 5.
In 5 bezeichnet ein Bezugszeichen 39 einen
Infrarot-Übertragungsabschnitt
zum Übertragen,
als ein Infrarotsignal, eines Antriebsinstruktionssignals, das aus
dem Antriebsinstruktions-Erzeugungsabschnitt 13 ausgegeben
wird. Ein Bezugszeichen 40 bezeichnet einen Infrarot-Empfangsabschnitt
zum Empfangen eines Infrarotsignals, das von dem Infrarot-Sendeabschnitt 39 gesendet
wird, zum Demodulieren desselben in ein Antriebsinstruktionssignal
und zum Ausgeben des letzteren zu dem Antriebssteuerabschnitt 9.
Den Schaltungen in 5, die die gleichen oder entsprechenden
Schaltungen wie in 1 aufweisen, sind die gleichen
Bezugszeichen wie die letzteren gegeben.
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In
der Antennenvorrichtung gemäß der dritten
Ausführungsform
wird ein Antriebsinstruktionssignal, das aus dem Antriebsinstruktions-Erzeugungsabschnitt 13 ausgegeben
wird, von dem festen Teil 2 zu dem beweglichen Teil 1 auf
eine derartige Weise übertragen,
dass es in der Form eines Infrarotsignals gesendet und empfangen
wird. Unter Bezugnahme auf 6, was die
Infrarotkommunikation eines Antriebsinstruktionssignals von dem
Infrarot-Sendeabschnitt 39 zu dem Infrarot-Empfangsabschnitt 40 betrifft,
kann eine direkte Übertragung
entlang eines direkten Pfads 42 in einer Drehposition um
die AZ-Achse durchgeführt
werden, wo kein Hindernis zwischen dem Infrarot-Sendeabschnitt 39 und
dem Infrarot-Empfangsabschnitt 40 vorhanden ist. Da die
Antenne 3 mit einem Radom 41 abgedeckt ist, kann, wenn
ein Hindernis zwischen dem Infrarot-Sendeabschnitt 39 und
dem Infrarot-Empfangsabschnitt 40 vorhanden
ist, ein indirekter Pfad 43 auf eine derartige Weise verwendet
werden, dass Infrarotlicht zu der Innenfläche des Radoms 41 gesendet
wird, daran reflektiert wird und dann den Infrarot-Empfangsabschnitt 40 erreicht.
Die Positionsbeziehung zwischen dem Infrarot-Sendeabschnitt 39 und dem Infrarot-Empfangsabschnitt 40 wird
eindeutig durch das Antreiben der Antenne 3 um die AZ-Achse
bestimmt. Deswegen kann ein Verfahren eingesetzt werden, in welchem
ein AZ-Winkelbereich (der AZ-Winkel kann von dem AZ-Winkeldetektor 7 erfasst
werden), wo ein Hindernis (d. h. die Antenne 3) zwischen
dem Infrarot-Sendeabschnitt 39 und dem Infrarot-Empfangsabschnitt 40 gespeichert
ist, und Infrarotlicht wird zu der Innenfläche des Radoms 41 in
einem derartigen AZ-Winkelbereich gesendet.
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Beispielsweise
wird Infrarotlicht auf die folgende Weise gesendet und empfangen.
Ein Digitalsignal, das zu senden ist, ist bei 37,9 kHz auf die gleiche
Weise moduliert, wie es in einer Infrarot-Fernsteuerung eines elektronischen
Unterhaltungsprodukts oder dergleichen durchgeführt wird. Senden und Empfangen
werden voneinander durch ein Einstellen unterschiedlicher Codes
für jene
an dem zu sendenden Datenkopf unterschieden. Alternativ können Daten
bei unterschiedlichen Frequenzen beim Senden und Empfangen moduliert
werden. Da die Umgebungslichtmenge des Infrarot-Sendeabschnitts 39 und des
Infrarot-Empfangsabschnitts 40 in Abhängigkeit von der Lichtmenge,
die durch das Radom 41 gelangt, abhängt, ist es notwendig, herbeizuführen, dass
eine ausreichende Strommenge durch eine Infrarotlicht-emittierende
Diode fließt.
Alternativ kann ein Verfahren eingesetzt werden, in welchem ein Sensor
zum Erfassen einer Lichtmenge hinzugefügt ist, und die Lichtmenge,
die von der Infrarotlicht-emittierenden Diode emittiert wird, oder
die Empfindlichkeit eines Fototransistors auf der Empfangsseite
wird in Übereinstimmung
mit dem Ausgang des Sensors variiert.
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Ausführungsform 4
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Die
grundlegende Konfiguration des Wellenleiter-Drehkopplers 16,
der den Spulenabschnitt aufweist, wurde in der ersten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Eine vierte Ausführungsform
der Erfindung ist auf ein anderes Beispiel des Wellenleiter-Drehkopplers 16 gerichtet. 7 ist
eine Schnittansicht eines Wellenleiter-Drehkopplers gemäß der vierten
Ausführungsform.
In der vierten Ausführungsform
ist der Spulenhalter 29 getrennt von dem Wellenleiterelement 25,
und der Spulenhalter 30 ist getrennt von dem Wellenleiterelement 26.
Die anderen Teile in 7 weisen die gleichen Aufbauten
wie die entsprechenden Teile in 2 auf.
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Während die
Konfiguration der 2, in welcher der Spulenhalter 29 integral
mit dem Wellenleiterelement 25 ist, und der Spulenhalter 30 auch
integral mit dem Wellenleiterelement 26 ist, ist dahingehend
vorteilhaft, dass die Anzahl von Teilen klein ist, ist dahingehend
nachteilig, dass das Wellenleiterelement 25 und das Wellenleiterelement 26 komplexe Formen
aufweisen, um das Lager 27 und die Spulen 29 und 30 unterzubringen,
und die Einbeziehung des Lagers 27 ist besonders schwierig.
Um dieses Problem zu lösen,
ist in der vierten Ausführungsform
der Spulenhalter 29 von dem Wellenleiterelement 25 getrennt,
und der Spulenhalter 30 ist von dem Wellenleiterelement 26 getrennt.
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Eine
Zusammensetzungsprozedur des Wellenleiter-Drehkopplers der 7 wird
untenstehend beschrieben werden. Zuerst wird das Lager 27 in
das Wellenleiterelement 26 eingebaut. Ein Spitzenabschnitt 44 des
Wellenleiterelements 25 ist in das Wellenleiterelement 26 eingeführt worden,
bevor das Lager in das Wellenleiterelement 26 eingebaut
wird. Dann wird das Wellenleiterelement 25 auf eine derartige
Weise eingeführt,
dass die Fläche
des Wellenleiterelements 25, die die äußere Umfangsfläche des Lagers 27 kontaktieren
soll, entlang der äußeren Umfangsfläche des
Lagers 27 verläuft,
und das Wellenleiterelement 25 wird mit dem Spitzenabschnitt 44 verbunden,
der im Voraus eingeführt
wurde. Um das Lager 27 zu befestigen, ist es vorzuziehen,
dass das Wellenleiterelement 25 mit dem Spitzenabschnitt 44 durch
Anschrauben verbunden wird. Jedoch können verschiedene andere Verbindungsverfahren,
die üblicherweise
bei einem mechanischen Zusammensetzen verwendet werden, auch verwendet
werden. In diesem Zustand ist der Spulenhalter 30 noch
nicht an dem Wellenleiterelement 26 angebracht worden,
die Arbeit eines Verbindens des Wellenleiterelements 25 mit
dem Spitzenabschnitt 44 kann von der Seite des Wellenleiter-Drehkopplers
durchgeführt
werden, was eine erhöhte
Vereinfachung eines Zusammensetzens bedeutet. Dann werden die Spulenhalter 29 und 30 mit
den jeweiligen Wellenleiterelementen 25 und 26 verbunden.
Dies kann entweder durch Schrauben oder Bondieren ausgeführt werden.
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Eine
weitere Vereinfachung eines Zusammensetzens kann auf ähnliche
Weise erreicht werden, indem der Spulenhalter 29 mit dem
Wellenleiterelement 25 integriert wird, während der
Spulenhalter 30 von dem Wellenleiterelement 26 getrennt
wird. Natürlich
kann der Wellenleiter-Drehkoppler gemäß der vierten Ausführungsform
auf die Antennenvorrichtungen gemäß den ersten bis dritten Ausführungsformen
angewandt werden.
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Ausführungsform 5
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8 ist
eine Schnittansicht eines Wellenleiter-Drehkopplers gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. In 8 bezeichnet
ein Bezugszeichen 45 eine ringförmige Spule, die kreisförmig mit
der zentralen Achse der Wellenleiter 24 als ein Zentrum
verläuft.
Die Spule 45 ist an einem Spulenhalter 29 angebracht.
Ein Bezugszeichen 46 bezeichnet eine ringförmige Spule,
die kreisförmig
mit der zentralen Achse des Wellenleiters 24 als ein Zentrum
verläuft.
Die Spule 46 ist an einem Spulenhalter 30 auf
eine derartige Weise angebracht, außerhalb der Spule 45 angeordnet
zu sein und mit dieser gemeinsam zu verlaufen. In Teilen in 8,
die die gleichen oder entsprechenden Teile wie in 7 aufweisen,
sind die gleichen Bezugszeichen gegeben.
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Ein
Anbringen der Spule 46 auf eine derartige Weise, dass sie
außerhalb
der Spule 45 angeordnet ist und zusammen mit dieser verläuft, erhöht die Effizienz
einer Energieübertragung
zwischen den Spulen 45 und 46. Die Spulen 45 und 46 sind
auf eine derartige Weise angebracht, miteinander um die zentrale
Achse der Wellenleiter 24 zu verlaufen und nicht in Kontakt
miteinander zu sein. Wie in 8 gezeigt, weist
der Spulenhalter 29 einen L-förmigen Querschnitt auf, wenn
er in einer Ebene geschnitten wird, die die zentrale Achse einschließt (z. B.
der Querschnitt der 8). Dies dient dazu, die Unterbringung
der Spule 45 in dem Spulenhalter 29 wie auch ihre
Positionierung zu erleichtern. Die äußere Umfangsfläche des
Spulenhalters 30 verläuft
in der axialen Richtung (angezeigt durch einen Pfeil in 8) in
einem derartigen Ausmaß,
die Spule 46 in der axialen Richtung abzudecken. Dies erleichtert
auf ähnliche
Weise eine Unterbringung der Spule 46 in dem Spulenhalter 30 wie
auch ihre Positionierung. Die obigen Aufbauten erleichtern eine
Einstellung des Spalts zwischen den Spulen 45 und 46.
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Wie
in den 7 und 8 gezeigt, weisen jene Abschnitte
der Spulenhalter 29 und 30, die die Spulen 45 und 46 (8)
oder 31 und 32 (7) abdecken,
rechteckige Rahmenformen auf, die in der Fläche ungefähr gleich sind, aufgrund dessen
geschlossen wird, dass der magnetische Widerstand um jede Spule
in 8 ungefähr
der gleiche wie jener in 7 ist.
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Der
Spulenhalter 29 ist von dem Wellenleiterelement 25 getrennt,
und der Spulenhalter 30 ist von dem Wellenleiterelement 26 getrennt,
und die Spulenhalter 29 und 30 werden mit den
jeweiligen Wellenleiterelementen 25 und 26 bei
einem Zusammensetzen verbunden. Das ist das Gleiche wie in der vierten
Ausführungsform.
Jedoch können
der Spulenhalter 29 und/oder der Spulenhalter 30 integral
mit dem Wellenleiterelement 25 und/oder dem Wellenleiterelement 26 sein,
solange der Wellenleiter-Drehkoppler ausreichend einfach zusammengesetzt
werden kann. Der Wellenleiter-Drehkoppler
gemäß der fünften Ausführungsform
kann auf die Antennenvorrichtungen gemäß den ersten bis dritten Ausführungsformen
angewandt werden.
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Ausführungsform 6
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9 ist
eine Schnittansicht eines Wellenleiter-Drehkopplers gemäß einer sechsten Ausführungsform
der Erfindung. In 9 bezeichnet ein Bezugszeichen 47 eine
ringförmige
Spule, die kreisförmig
mit der zentralen Achse der Wellenleiter 24 als ein Zentrum
verläuft.
Die Spule 47 ist an einem Spulenhalter 29 angebracht.
Ein Bezugszeichen 48 bezeichnet eine ringförmige Spule,
die kreisförmig
mit der zentralen Achse der Wellenleiter 24 als ein Zentrum
verläuft.
Die Spule 48 ist an einem Spulenhalter 30 auf
eine derartige Weise angebracht, außerhalb der Spule 47 angeordnet
zu sein und zusammen mit dieser zu verlaufen. Ein Bezugszeichen 49 bezeichnet
eine ringförmige
Spule, die kreisförmig
mit der zentralen Achse der Wellenleiter 24 als ein Zentrum verläuft. Die
Spule 49 ist an dem Spulenhalter 29 angebracht.
Ein Bezugszeichen 50 bezeichnet eine ringförmige Spule,
die kreisförmig
mit der zentralen Achse der Wellenleiter 24 als ein Zentrum
verläuft. Die
Spule 50 ist an dem Spulenhalter 30 auf eine derartige
Weise angebracht, außerhalb
der Spule 49 angeordnet zu sein und zusammen mit dieser
zu verlaufen. Die Spulen 47 und 49 sind in dem
Spulenhalter 29 Seite an Seite mit einem Intervall entlang
der zentralen Achse der Wellenleiter 24 untergebracht.
Die Spulen 48 und 50, die den jeweiligen Spulen 47 und 49 entsprechen,
sind in dem Spulenhalter 30 Seite an Seite mit einem Intervall
entlang der zentralen Achse der Wellenleiter 24 untergebracht.
Ein Bezugszeichen 51 bezeichnet Kernelemente, die die jeweiligen Spulen 47–50 abdecken.
Den Teilen in 8, die die gleichen oder entsprechende
Teile wie in 7 aufweisen, sind die gleichen
Bezugszeichen wie die letzteren gegeben.
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In
der sechsten Ausführungsform
kann, da der Wellenleiter-Drehkoppler
mit den zwei Transformatoren versehen ist, die jeweils die zwei
Spulen aufweisen, die aneinander elektromagnetisch gekoppelt sind,
ein Transformator für
die Übertragung
einer Energie und der andere für
die Übertragung
eines Antriebsinstruktionssignals verwendet werden. Die Beziehung
zwischen den Spulen 47 und 48, die in 9 gezeigt
sind, ist die gleiche wie zwischen den Spulen 45 und 46,
die in 8 gezeigt sind. Ein Anbringen der Spule 48 außerhalb
der Spule 47 auf eine derartige Weise, dass sie zusammen
miteinander verlaufen, kann die Effizienz einer Energieübertragung
zwischen den Spulen 47 und 48 erhöhen. Das
Gleiche gilt für
die Spulen 49 und 50.
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Der
Grund, warum die Kernelemente 51 in den Spulenhaltern 29 und 30 bereitgestellt
sind, um so die Spulen 49 und 50 zu umgeben, wie
in 9 gezeigt, besteht darin, magnetische Schaltungen
um die Spulen 49 und 50 herum zu bilden und dadurch die
magnetische Kopplung zu verstärken.
Aus dem gleichen Grund sind die Kernelemente 51 für die Spulen 47 und 48 bereitgestellt.
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Der
Spulenhalter 29 ist getrennt von dem Wellenleiterelement 25,
und der Spulenhalter 30 ist getrennt von dem Wellenleiterelement 26,
und die Spulenhalter 29 und 30 sind mit den jeweiligen
Wellenleiterelementen 25 und 26 bei einem Zusammensetzen
verbunden. Dies ist das Gleiche wie in der vierten Ausführungsform.
Jedoch können
der Spulenhalter 29 und/oder der Spulenhalter 30 integral
mit dem Wellenleiterelement 25 und/oder dem Wellenleiterelement 26 sein,
solange der Wellenleiter-Drehkoppler ausreichend einfach zusammengesetzt
werden kann. Der Wellenleiter-Drehkoppler
gemäß der sechsten
Ausführungsform
kann auf die Antennenvorrichtungen gemäß den ersten bis dritten Ausführungsformen
angewandt werden.
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Ausführungsform 7
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Die
ersten bis sechsten Ausführungsformen sind
hauptsächlich
auf die Anordnung, die Formen etc. der Teile der Wellenleiter-Drehkoppler
gerichtet. Im Gegensatz dazu ist eine siebte Ausführungsform der
Erfindung darauf gerichtet, wie Materialien der Bestandteile dieser
Wellenleiter-Drehkoppler
zu wählen
sind.
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In
dem Wellenleiter-Drehkoppler der 2 gemäß der ersten
Ausführungsform
sind, indem die Spulenhalter 29 und 30 (Kernelemente)
mit einem magnetischen Material (z. B. Ferrit oder Presspulver-Eisen;
dies trifft auch untenstehend zu) gebildet sind, magnetische Schaltungen
um die Spulen 31 und 32 herum gebildet, und die
Energieübertragungseffizienz
kann dadurch erhöht
werden. Um die Größe der Spulenhalter
zu verringern, sollte ein Material, das in der Lage ist, die magnetische
Flussdichte zu erhöhen,
ausgewählt
werden. Jedoch kann ein Energieverlust aufgrund eines Wirbelstroms
in magnetischen Materialien auftreten, die eine hohe Leitfähigkeit
aufweisen (z. B. Fe-Ni-Legierungen und Siliziumstähle). Deswegen
sind Ferrit, Presspulver-Eisen, etc. (oben erwähnt) geeignete Kernmaterialien.
Jedoch kann in dem Fall von Flugzeugen die Energiezufuhrfrequenz
so niedrig wie ungefähr
400 Hz sein, wobei in diesem Fall ein Wirbelstrom relativ klein
ist, auch wenn er in einem Siliziumstahl auftritt. In diesem Fall
kann die Größe der Spulenhalter
unter Verwendung eines Siliziumstahls verringert werden, der die
magnetische Flussdichte erhöhen
kann. Dies gilt auch für
die folgenden Beschreibungen, die das Kernelement betreffen.
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Indem
die Wellenleiterelemente 25 und 26 auch mit einem
magnetischen Material gebildet werden, erhöht sich die Effizienz einer
Energieübertragung
zwischen den Spulen 31 und 32, weil die Wellenleiterelemente 25 und 26 auch
in den Räumen
der magnetischen Schaltungen vorhanden sind. Üblicherweise ist das Lager 27 aus
einem leitfähigen
Material wie etwa Edelstahl ausgeführt. Wenn die Dichte der magnetischen
Feldlinien, die das Lager 27 kreuzen, hoch ist und Wärme dort
aufgrund eines Wirbelstroms erzeugt wird, kann ein nicht-metallisches
Lager wie etwa ein keramisches Lager, verwendet werden.
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Auch
in dem Wellenleiter-Drehkoppler der 3 sind die
Spulenhalter 37 und 38 als die Kernelemente der
jeweiligen Spulen 31 und 32 mit einem magnetischen
Material gebildet.
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Auch
in dem Wellenleiter-Drehkoppler der 7 gemäß der vierten
Ausführungsform
und dem Wellenleiter-Drehkoppler der 8 gemäß der fünften Ausführungsform
werden die Materialien der Bestandteile auf die gleiche Weise wie
in dem oben beschriebenen Wellenleiter-Drehkoppler der 2 ausgewählt. Die
Spulenhalter 29 und 30 sind mit einem magnetischen
Material gebildet. Die Materialien der Wellenleiterelemente 25 und 26 und
des Lagers 27 werden auf die gleiche Weise wie in dem oben
beschriebenen Wellenleiter-Drehkoppler
der 2 ausgewählt.
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In
dem Wellenleiter-Drehkoppler der 9 gemäß der sechsten
Ausführungsform
wird das Material der Kernelemente 51, die um die Spulen 47–50 bereitgestellt
sind, gemäß der gleichen
Kriterien ausgewählt,
wie sie bei einem Auswählen
des Materials der Kernelemente des Wellenleiter-Drehkopplers der 2 verwendet
werden. Die Materialien der Wellenleiterelemente 25 und 26 und
des Lagers 27 werden auf die gleiche Weise wie in dem oben
beschriebenen Wellenleiter-Drehkoppler
der 2 ausgewählt.
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Die
oben beschriebenen Weisen eines Auswählens der Materialien des Wellenleiter-Drehkopplers
in der siebten Ausführungsform
werden auch auf die Wellenleiter-Drehkoppler gemäß den ersten bis sechsten Ausführungsformen
angewandt.