(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 07/07 EP B1 (13) T3 (1) Int. Cl. H01Q1/12 H01Q19/13 H01Q1/32 H01Q1/44 (06.01) (06.01) (06.01) (06.01) (4) Tytuł wynalazku: Antena satelitarna z elementami fotoelektrycznymi do zaopatrywania w energię (30) Pierwszeństwo: DE U (43) Zgłoszenie ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 0/13 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 07/07 (73) Uprawniony z patentu: ten Haaft GmbH, Neulingen-Göbrichen, DE PL/EP T3 (72) Twórca (y) wynalazku: ten Haaft Andreas, Königsbach-Stein, DE ten Haaft Michael, Neulingen-Bauschlott, DE (74) Pełnomocnik: Polservice Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o. rzecz. pat. Balińska Ewa Warszawa skr. poczt. 33 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 83P891PL00 EP Satelitarne instalacje odbiorcze, złożone z anteny satelitarnej i odpowiednich urządzeń odbiorczych, są w coraz większym stopniu użytkowane w sposób przewoźny, na przykład na pojazdach, takich jak przykładowo, samochody kempingowe. W następstwie bardziej lub mniej częstej zmiany lokalizacji trzeba z jednej strony nastawić optymalnie, z reguły małą antenę satelitarną, na satelitę odbiorczego, z drugiej strony nie dysponuje się często zasilaniem sieciowym do pracy satelitarnej instalacji odbiorczej. DE A1 ukazuje specjalną antenę satelitarną, składającą się z wielu małych pojedynczych anten, której wymiary są dostosowane do samochodu kempingowego. Za pomocą GPS można cały system przechylić w drodze mechanicznego obrotu w żądanym kierunku odbioru. Nie jest tutaj omówiony problem zaopatrywania w energię. DE A1 ukazuje stacjonarną satelitarną instalację odbiorczą, której reflektor paraboliczny jest nie tylko dostosowany do typowego zadania, polegającego na ogniskowaniu padającego promieniowania, lecz w którym na 2 zwierciadle parabolicznym umieszczony jest dodatkowo element fotoelektryczny, który w danej pozycji reflektora, przeznaczonej do odbioru satelitarnego, kieruje silniej lub słabiej padające światło dzienne do akumulatora, który magazynuje energię elektryczną, aby wykorzystać ją do zaopatrywania w energię anteny satelitarnej i przyporządkowanych jej elementów odbiorczych. Rozwiązanie to ma tę wadę, że element fotoelektryczny 30 po stronie reflektora w pewnych okolicznościach wpływa niekorzystnie na parametry odbioru sygnału satelitarnego. Wymuszone nastawienie anteny satelitarnej na satelitę nie po-

3 2 zwala osiągnąć optymalizacji mocy zasilającej, oddawanej przez element fotoelektryczny, zaś zysk energetyczny stanowi jedynie produkt uboczny. W przypadku powierzchni odbiorczych względnie powierzchni reflektorów przewoźnych satelitarnych instalacji odbiorczych, mających z reguły jak najmniejsze wymiary, rozwiązanie to nie niesie ze sobą żadnych korzyści. FR ukazuje antenę, która ma podwójną funkcję, mianowicie służy do wysyłania lub do odbioru sygnałów 2 30 elektromagnetycznych i do wychwytywania energii słonecznej. W tym celu na centralnej części reflektora anteny parabolicznej są rozmieszczone dopasowane do krzywizny reflektora ogniwa słoneczne, które powinny być przepuszczalne dla fal elektromagnetycznych. Ukazany układ ma także silnik do nastawiania anteny parabolicznej na jednego lub więcej satelitów, w zasadzie jednak przyjmuje się, że pozycja anteny przy nastawianiu na satelitę geostacjonarnego, jak na przykład ASTRA, jest automatycznie całkiem korzystna w odniesieniu do słońca, w związku z czym przy zadanym ustawieniu anteny na satelitę odbiorczego oczekuje się w przybliżeniu optymalnego napromieniowania słonecznego, bez konieczności podejmowania innych środków celem optymalizacji wkładu energii słonecznej. Także w tym rozwiązaniu występują straty przy odbiorze sygnału satelity, ponieważ ogniwa słoneczne po stronie reflektora mimo zadanej przepuszczalności dla fal elektromagnetycznych powodują tłumienie sygnału elektromagnetycznego. Tego rodzaju anteny nadają się zatem, również z uwagi na swoją złożoną budowę, jedynie do zastosowań stacjonarnych, gdzie występują duże średnice reflektorów.

4 3 Patent Abstracts of Japan ukazuje kombinację anteny parabolicznej z umieszczonym w obszarze odbioru LNB (Low Noise Block) kolektorem słonecznym do pozyskiwania ciepła, przy czym w przypadku nieodbierania sygnału satelitarnego przewidziane są środki typu silnikowego, aby nasta- wiać zwierciadło paraboliczne w kierunku słońca, czyli maksymalizować wkład energii słonecznej. Przewidziane są także środki sterujące, za pomocą których, przy uwzględnieniu lokalizacji anteny, można obliczyć kierunek padającego promieniowania słonecznego i za pomocą środków nastawczych odpowiednio przemieścić antenę. Patent Abstracts of Japan ukazuje dwa niezależne urządzenia odbiorcze, mianowicie antenę planarną i 2 30 baterię słoneczną, która jest tak przyporządkowana antenie, by przy ustawieniu anteny planarnej w kierunku południowozachodnim osiągać ustawienie baterii słonecznej w kierunku południowym, czyli w kierunku słońca. Nie jest zatem przewidziane dostosowujące prowadzenie baterii słonecznej. Patent Abstracts of Japan ukazuje kombinację anteny parabolicznej i baterii słonecznej, w której bateria słoneczna jest umieszczona z tyłu anteny. Korpus anteny jest przy tym za pomocą powłoki foliowej tak skonstruowany, że ma odbijać padające promieniowanie satelitów, ale przepuszczać światło do umieszczonego za nim elementu słonecznego. Ze stałego przyporządkowania i tego samego kierunku odbioru anteny parabolicznej i baterii słonecznej wynika, że dochodząca i pozyskiwana energia słoneczna zależy od aktualnie nastawionego kąta odbioru dla anteny; optymalizacja jest możliwa jedynie o tyle, że przy nieodbieraniu sygnału satelity może następować nastawianie na słońce. Jednak rów-

5 4 nież wówczas sprawność elementów słonecznych ulega pogorszeniu wskutek wymuszonego osłabienia przez umieszczony przed nimi korpus anteny. Użycie tego rodzaju anten do zastosowań przewoźnych nie jest tutaj poruszane, zaś z uwagi na niekorzystny kształt nie jest także możliwe bez elementów nastawczych lub obrotowych. US 6,016,1 opisuje zastosowanie systemu GPS jako nadajnika pozycji do wyznaczania ustawienia anteny, bez wskazywania na zastosowanie energii słonecznej. US,28, ukazuje rozwiązanie konstrukcyjne dla przewoźnej anteny, która jest tak składana, że w stanie nieużytkowanym strona reflektorowa jest zwrócona w dół. Dodatkowe wykorzystanie energii słonecznej nie jest tutaj przewidziane. Reasumując, można zatem stwierdzić, że w znanych rozwiązaniach, w których elementy słoneczne są zawsze po stronie reflektora, reflektor musi być także w pozycji leżącej zwrócony do góry, aby pozyskiwać energię słoneczną. Bez 2 użycia specjalnych środków prowadziłoby to w przypadku zastosowania przewoźnego, na przykład na dachu samochodu kempingowego, do ukształtowania się niekorzystnych parametrów aerodynamicznych, podczas deszczu reflektor anteny parabolicznej mógłby napełniać się wodą. Znane, składane systemy przewoźne, jak na przykład urządzenie znane ze wspomnianego powyżej US 6,016,1, rezygnują wobec tego z wykorzystania energii słonecznej. 30 Celem wynalazku jest takie zoptymalizowanie zasadniczej koncepcji podwójnego wykorzystania anteny satelitarnej, zarówno do dostarczania satelitarnego sygnału od- biorczego do odpowiednich urządzeń odbiorczych, jak też do

6 pozyskiwania energii słonecznej, aby można ją było zastosować także do anten satelitarnych o niewielkich wymiarach, zwłaszcza w zakresie zastosowań przewoźnych. Według wynalazku zadanie to rozwiązano za pomocą cech zastrzeżenia ochronnego 1. Zasadniczej koncepcji wynalazku należy zatem upatrywać w tym, że tył anteny satelitarnej służy do umieszczenia elementów fotoelektrycznych, przy czym możliwość nastawiania reflektora, z reguły i tak przewidzianą w przewoźnych satelitarnych systemach odbiorczych do maksymalizacji sygnału odbiorczego, wykorzystuje się do tego, by osiągnąć również 2-osiową optymalizację energii słonecznej, dostarczanej przez słońce względnie światło dzienne, i pozyskiwać prąd pochodzący z energii słonecznej także w pozycji odłożenia. W korzystnej postaci wykonania urządzenie do ustawiania pozycji może współpracować z odbiornikiem nawigacyjnym (na przykład GPS), którego dane pozycyjne można wykorzystać zarówno do ustawienia pozycji odbioru satelitarnego, jak też do ustawienia pozycji odbioru promieniowania słoneczne- go, który to zatem odbiornik ma podwójne zastosowanie. Inne korzystne postaci wykonania są zawarte w dalszych zastrzeżeniach zależnych. Korzystny przykład wykonania wynalazku jest objaśniony 2 poniżej na podstawie rysunku, na którym: fig. 1A, B przedstawiają antenę satelitarną w widoku z przodu i z tyłu, fig. 2 antenę satelitarną w pozycji odłożenia, w widoku z boku,

7 6 fig. 3 fig. 4 antenę satelitarną w pozycji P1 do odbioru sygnału satelitarnego, w pierwszym schematycznym widoku perspektywicznym, oraz antenę satelitarną w pozycji P2 do pozyskiwania prądu pochodzącego z energii słonecznej, w drugim schematycznym widoku perspektywicznym. Antena satelitarna ma typowy kształt anteny parabolicznej lub anteny planarnej, z tyłu anteny znajduje się wiele elementów fotoelektrycznych, które tworzą moduł sło- neczny A, zaś z przodu anteny znajduje się reflektor B anteny do odbioru sygnału satelitarnego. Antena satelitarna jest za pomocą górnego końca 31A pałąka 31 połączona z reflektorem B anteny satelitarnej. Dolny koniec 31B pałąka 31 jest zamocowany wokół poziomej osi obrotu H-H z możliwością obrotu o kąt obrotu β (kąt elewacji) na zespole obrotowym 32, obracanym wokół pionowej osi obrotu V-V. Zespół obrotowy 32 ma postać podstawy, mocowanej przy- kładowo na dachu samochodu kempingowego. Obrót zespołu obrotowego 32 o określony kąt obrotu α (azymut) wokół pionowej osi V-V i przechylanie pałąka 31 o 2 określony kąt obrotu β wokół poziomej osi H-H umożliwia zatem w zasadzie dowolne nastawienie anteny na określony punkt nieba. Na fig. 2 antena satelitarna jest przedstawiona w swej pozycji spoczynkowej lub leżącej, w której jest złożona stroną reflektora B do dołu, zaś moduł słoneczny A jest 30 zwrócony w górę, czyli antena satelitarna znajduje się w

8 7 pozycji poziomej, w której można przynajmniej pozyskiwać poprzez elementy fotoelektryczne modułu słonecznego A, zależnie od pozycji słońca, prąd pochodzący z energii słonecznej. Fig. 3 ukazuje rozwiązanie według wynalazku do takiego nastawiania anteny satelitarnej w kierunku X-X, by sygnał wysyłany z satelity geostacjonarnego S padał na powierzchnię reflektora B tak, by następowała optymalizacja w sensie maksymalizowania sygnału odbiorczego. Ta pierwsza pozycja P1 (tryb satelitarny) charakteryzuje się zatem określoną wartością kąta obrotu β1 wokół poziomej osi H-H i kąta obrotu α1 wokół pionowej osi V-V. W pozycji przedstawionej na fig. 4 moduł słoneczny A jest ustawiony w kierunku słońca, w związku z czym ta druga pozycja P2 (tryb słoneczny) charakteryzuje się odpowiednim doborem przechylenia o określony kąt obrotu β2 wokół poziomej osi H-H i obrotem o określony kąt obrotu α2 wokół pionowej osi V-V. Ustawianie pozycji P1 i P2 może korzystnie odbywać się 2 30 tak, że zespołowi obrotowemu 32 przyporządkowany jest w odpowiedniej jednostce sterującej odbiornik nawigacyjny, który dostarcza dokładną pozycję satelitarnej instalacji odbiorczej. W oparciu o te dane pozycyjne można wówczas na podstawie odpowiednich tabel lub wartości wzorcowych obliczyć kąty α1/β1 dla pozycji P1 w trybie satelitarnym, to znaczy nastawienie na satelitę S, należącego do żądanego nadajnika telewizyjnego, jak również poprzez dobór kątów α2/β2 obliczyć pozycję P2 w trybie słonecznym, i za pomocą odpowiedniego sygnału sterującego zespołem obrotowym 32 obrócić go wokół pionowej osi V-V do obliczonego kąta docelowego α1/α2, zaś przechylając odpowiednio pałąk 31, prze-

9 8 chylić antenę satelitarną wokół poziomej osi H-H do obliczonego kąta docelowego β1/β2. Odpowiednie silniki do tego sterowania nie są przedstawione na rysunku. Na podstawie danych pozycyjnych dostarczanych przez odbiornik nawigacyjny można bez problemu dokonać, za pomocą odpowiednich zapisów w oprogramowaniu odbiorczego układu elektronicznego, automatycznej zmiany satelity (kilka pozycji P1 w trybie satelitarnym). W pozycji P2 (tryb słoneczny) można na podstawie odpowiednich tabel lub wartości wzorcowych przeprowadzić także automatyczne dostosowywanie pozycji anteny satelitarnej względem słońca, na przykład w krokach minutowych, przy czym dzięki wykorzystaniu odbiornika nawigacyjnego również tutaj nie są potrzebne specjalne czujniki słoneczne lub czujniki jasności. Szczególnie korzystne w koncepcji według wynalazku jest to, że okresy korzystania z trybu satelitarnego i trybu słonecznego, które w dużej mierze odpowiadają porom dnia, zachodzą na siebie jedynie w niewielkim stopniu, w związku z czym także w tym aspekcie znalezione zostało bardzo korzystne ekonomicznie, kompletne rozwiązanie w sensie ciągłego użytkowania anteny satelitarnej. ten Haaft GmbH Pełnomocnik:

10 83P891PL00 EP Zastrzeżenia patentowe 1. Antena satelitarna () do odbioru sygnałów satelitarnych, ukształtowana w postaci anteny parabolicznej lub anteny planarnej, z reflektorem (B), z elementami fotoelektrycznymi do zaopatrywania w energię, ze sterowanym przez jednostkę sterującą urządzeniem do ustawiania pozycji, w związku z czym antena jest nastawialna co najmniej na pierwszą pozycję (P1) do optymalizacji sygnału satelitarnego i drugą pozycję (P2) do optymalizacji mocy elementów fotoelektrycznych, znamienna tym, że elementy fotoelektryczne w postaci modułu słonecznego (A) są umieszczone z tyłu anteny satelitarnej (), zaś reflektor (B) z przodu anteny satelitarnej (), że antena () jest przechylna za pomocą urządzenia do ustawiania pozycji wokół poziomej osi (H-H) o kąt obrotu (β), oraz że w pozycji odłożenia ten kąt obrotu (β) wynosi w zasadzie zero stopni, przy czym strona anteny () z reflektorem (B) jest złożona do dołu, zaś moduł słoneczny (A) jest zwrócony ku górze w celu zależnego od pozycji słońca pozyskiwania prądu pochodzącego z energii słonecznej. 2. Antena według zastrz. 1, znamienna tym, że urządzenie do ustawiania pozycji zawiera pałąk (31), którego górny koniec (31A) utrzymuje antenę () i którego dolny koniec (31B) jest połączony z podstawą uchylnie o kąt obrotu (β) wokół poziomej osi (H-H). 3. Antena według zastrz. 2, znamienna tym, że podstawę stanowi zespół obrotowy (32) o pionowej osi obrotu (V-V) i kącie obrotu (α).

11 4. Antena według zastrz. 3, znamienna tym, że pierwsza pozycja (P1) jest wyznaczona przez wymagany do optymalnego odbioru satelitarnego, pierwszy kąt obrotu (β1) pałąka (31) i pierwszy kąt obrotu (α1) zespołu obrotowego (32).. Antena według zastrz. 3, znamienna tym, że druga pozycja (P2) jest wyznaczona przez wymagany do maksymalnego odbioru promieniowania słonecznego, drugi kąt obrotu (β2) pałąka (31) i drugi kąt obrotu (α2) zespołu obrotowego (32). 6. Antena według zastrz. 1, znamienna tym, że jednostce sterującej przyporządkowany jest odbiornik nawigacyjny, na podstawie którego danych pozycyjnych zadawana jest co najmniej pierwsza pozycja (P1) urządzenia do ustawiania pozycji, ewentualnie z kompensacją liniowego błędu kąta polaryzacji. 7. Antena według zastrz. i 6, znamienna tym, że dane pozycyjne odbiornika nawigacyjnego wyznaczają także drugą pozycję (P2) do zaopatrywania w energię słoneczną. ten Haaft GmbH Pełnomocnik:

12

13