FI73538C - Reglerbar och adaptiv rundradiokortvaogssaendarantennsystem. - Google Patents

Description

1 73538 Säädettävä ja adaptiivinen yleisradiolyhytaaltolähetysantenni-järjestelmä. - Reglerbar och adaptiv rundradiokortvägssändar- antennsystem.

Yleisradiotoiminnassa lyhytaaltoradiolähetyksiin käytetään usein antenneja, jotka eivät ole voimakkaasti suuntaavia. Tällöin tarvitaan suhteellisesti suuria lähetystehoja. Tämän välttämiseksi on tunnettua käyttää voimakkaasti suuntaavaa lähetysan-tennia, jonka säteilykeila on suunnattu halutun vastaanottokoh-dealueen suuntaan.

Keksinnön kohteena on säädettävä ja adaptiivinen yleisradiolyhyt-aaltolähetysantennijärjestelmä yleisradiolyhytaaltolähetyssignaa-lin pääsäteilykeilan suuntaamiseksi, jonka signaalin lähetykseen käytetään voimakkaasti suuntaavia lyhytaaltolähetysantenneja (esim. cubical quad, logaritmisperiodinen, yagi), jotka on kiinteästi ja päällekkäin kiinnitetty antennimastorakenteeseen, jolloin säteilykeilan suuntaamiseksi vaakatasossa antennimastoraken-ne antenneineen on järjestetty käännettäväksi pystyakselin ympäri maassa olevan kääntölaitteen avulla ja säteilykeilan pystykulma on järjestetty säädettäväksi vaiheistamalla päällekkäisiä antenneja.

Eräs suunnattava lyhytaaltolähetysantennijärjestelmä tunnetaan DE-hakemusjulkaisusta 2 224 423. Siinä antennin useat kannatus-mastot on kiinnitetty yhteiselle alustalle, joka on järjestetty käännettäväksi rengasmaisen raiteen päällä. Koska näin sijoitettuja antennimastoja ei voida kunnolla tukea tai harustaa, ne muodostuvat massiivisiksi ja raskaiksi ja niiden korkeus jää suhteellisen vaatimattomaksi. Tästä syystä tällaisella antennijärjestelmällä ei saavuteta parasta mahdollista lähetystehoa ja suunnan-hakumahdollisuutta.

Erityisesti on huomattava, että matalalla sijaitsevilla antenneilla ei lyhytaaltoalueella päästä niihin pieniin lähtökulmiin pystysuunnassa, jotka ovat tärkeitä erityisesti keskipitkillä ja pitkillä etäisyyksillä ionosfäärietenemisen geometristen ominaisuuksien takia.

2 73538

Keksinnön yleisenä tarkoituksena on saada aikaan säädettävä ja/tai adaptiivinen lyhytaaltolähetysantennijärjestelmä, jolla signaalikohinasuhde vastaanotossa saadaan paranemaan siten, että aikaisempaa pienemmällä lähetysteholla saadaan kuitenkin aikaisempaa vastaava keskimääräinen kuuluvuus tietyllä vastaanotto-kohdealueella, joka on helposti ja tarkasti valittavissa kulloinkin parhaasta lähetyssignaalin etenemissuunnasta.

Keksinnön erityisenä tarkoituksena on saada aikaan mainitun tyyppinen lyhytaaltolähetysantennijärjestelmä, joka on myös helposti ja taloudellisesti säädettävissä pystytasossa. Erityisesti on huomattava, että päällekkäisillä antenneilla varustettu antennimasto voidaan tehdä riittävän korkeaksi, jotta saavutetaan paras mahdollinen suunnanhakumahdollisuus ja lähetystehon eteneminen pieniin kulmiin, eli että pienemmällä teholla saadaan aikaan parempi kuuluvuus .

Tämän tarkoituksen saavuttamiseksi on keksinnön mukainen antenni-järjestelmä tunnettu siitä, että kuhunkin yksittäiseen mastoon liittyvien päällekkäisten antennien pääsäteilykeilan suuntaamiseksi kulloinkin parhaaseen mahdolliseen etenemissuuntaan antenni-järjestelmä käsittää yhdistelmän, jossa: a) kukin yksittäinen antennimasto on harusten ja laakerirenkaiden avulla tuettuna järjestetty käännettäväksi oman pystyakselinsa ympäri mainitulla kääntölaitteella, ja b) täten käännettävässä antennimastossa päällekkäin olevien antennien vaiheistus on järjestetty suoritettavaksi mainitun pääsäteilykeilan etenemisestä valitun kohdealueen suuntaan lähetys-aikana tai välittömästi sitä ennen saadun takaisinkytkentätiedon perusteella joko takaisinsironnan perusteella tai kohdealueella olevien asemien vastaanottamien signaalien perusteella puhelinlinjojen kautta.

Tämä keksinnön mukainen järjestelmä mahdollistaa siis yhden yksittäisen korkeankin lähetysantennimaston kääntämisen oman pystyakselinsa ympäri maan pinnalla helposti huollettavissa olevalla kääntölaitteella.

3 73538

Kun antennimastoa kääntämällä lähetys on suunnattu halutulle kohdealueelle, voidaan nopeasti ja automaattisesti hakea ko. suuntaan paras mahdollinen pystykulma. Jos mainitun takaisinkytkennän perusteella todetaan lähetysolosuhteet huonoiksi, voidaan lähetys keskeyttää sähköenergian säästämiseksi tai joissakin tilanteissa nopeasti valita uusi kohdealue, jonne kuuluvuus voidaan varmistaa huolimatta pienestä lähetystehosta.

Keksinnön mukaista antennijärjestelmää käyttämällä voidaan rakentaa erittäin tehokkaita ja suhteellisen halpoja yleisradiolähetyskes-kuksia, koska ei tarvita suurta määrää kiinteitä dipolimattoanten-neja 360°:n kulma-alueen peittämiseksi. Koska voimakkaasti suuntaa-van antennin vahvistus on suuri esim. nykyisin saatavissa oleviin yksittäisiin pyöritettäviin logaritmisperiodisiin antenneihin verrattuna, saavutetaan vastaava säteilyteho suhteellisen pienillä lähetintehoilla (50 -.100 kW), mikä tekee aseman hinnaltaan edulliseksi. Koska teho jaetaan useille antenneille (2-8 kpl), yhden antennin tehonkeston ei tarvitse myöskään olla suuri. Teho voidaan jakaa yhdestä lähettimestä eri antenneille tai käyttää jokaista antennia varten omaa vahvistinosaa, joita ohjataan yhdellä taajuus-syntetisaattorilla. Tällainen järjestelmä on vielä käyttökelpoinen esim. yhden antennin rikkoontuessa. Samaan mastoon voidaan kiinnittää kahden - neljän taajuusalueen antennit.

Antennin säteilykeilan pystykulman säätö esim. kohdealueella sijaitsevan aseman vastaanottaman signaalin perusteella parantaa kuuluvuutta nykyisiin "sokeisiin" lähetysantennijärjestelmiin verratuna.

Lähes kaikki tällaisen aseman toiminnot voidaan mikro- ja pienoistietokoneita käyttäen automatisoida edullisesti. Koko radiolähe-tyskeskus voidaan rakentaa kaupallisesti saatavissa olevista tarvikkeista, joten sen asennus- ja huoltokustannukset ovat pienet. Kaikki suhteellisen pienitehoiset tehovahvistimet ovat identtisiä, joten niiden hankinta- ja käyttökustannukset ovat pienet.

Verrattuna nykyisiin kiinteästi suunnattuihin antenneihin, (esim. dipolimatot) tarvitaan vain pieni määrä keksinnön mukaisesti suuunnattavia antenneja peittämään kaikki lähetys- ja vastaan- 4 73538 ottosuunnat. Esim. Deutsche Wellen lähetysasemalla Saksassa on noin 50 kiinteätä dipolimattoantennia. Esim. Suomen kaikkien lyhytaaltolähetyssuuntien peittäminen tehokkaasti vaatii 6-8 eri suuntaa, eli aikaisempaa tekniikkaa käytettäessä vastaavan määrän kiinteitä antenneja. Keksinnön mukaisesti suunnattavilla antenneilla em. suunnat voidaan peittää jopa kolmella antennilla (ja mastolla), sillä lähetykset tapahtuvat kuuntelualueen paikallisesta ajasta ja etenemisolosuhteista johtuen pääasiassa eri aikoina.

Keksinnön mukainen antennijärjestelmä on lähetyksessä täydellisesti suunnattavissa, sivusuunnassa antennimastoa pyörittämällä sekä pystysuunnassa päällekkäisiä antenneja vaiheistamalla. Tämä takaa sen, että antennin suuri vahvistus voidaan käyttää täysin hyödyksi, sillä antennin pääkeilaa voidaan jatkuvasti säätää parhaaseen suuntaan. Näin voidaan ottaa huomioon nopeat ja usein yllättävät muutokset lyhytaaltoetenemisessä sekä sivu- että pystysuunnassa. Pääkeilan pystykulman säätö vaiheistamalla ja käyttämällä säädön ohjaukseen takaisinsironnan tai kohdealueella olevan aseman vastaanottamaa signaalia tekee säädöstä riittävän nopean.

Tosin on aikaisemmin tunnettua käyttää takaisinsirontaa tiedon hankkimiseksi lyhytaaltoetenemisestä esim. kiinteästi suunnatun antennin suuntaamiseksi. Sitä ei kuitenkaan aikaisemmin ole ehdotettu käytettäväksi antennin pääkeilan suunnan automaattiseen säätöön.

Antennijärjestelmän lähetyskeilaa voidaan pystysuunnassa säätää ennen varsinaisen lähetyksen alkua lähetettävällä signaalilla tai lähetyksen aikana. Paras tapa, joka nykyisten tekokuuyhteyksien aikana on myös taloudellisesti edullinen, on käyttää vastaanotto-kohdealueella (esim. USA:ssa) sijaitsevia automaattisia, tyypillisillä vastaanottoantenneilla varustettuja vastaanottoasemia (eräänlaisia lähetyksentarkkailu- ja viritysasemia), joka voidaan käynnistää esim. lähettämällä ohjelman taukojen aikana erikoinen merkkisignaali esim. pulssikompression periaatteen mukaisesti (esim. valesatunnaisesti vaihemoduloitu merkkijono), jolloin vastaanottoasema valitsee automaattisesti lähetysaseman puhelinnume- 5 73538 ron ja puhelinjohtoa pitkin takaisinkytketyn mittauksen perusteella tietokone hakee lähetyskulman, jolla saavutetaan paras kuuluvuus (signaalin voimakkuus).

Keksinnön mukainen antennijärjestelmä siis mahdollistaa lähetyksen suuntaamisen kulloinkin parhaaseen mahdolliseen etene-missuuntaan, jolloin lähettimen tehonkulutus voidaan minimoida samalla, kun lähetyksen kuuluvuus kohdealueella voidaan varmistaa. Koska säätämällä suunnattavaan antennijärjestelmään sisältyy automaattisesti selektiivinen kutsumahdollisuus, voidaan eri maille tai asemille antaa erilaiset merkkikoodit. Tämän ansiosta lyhytaaltoasemien välisiä häiriöitä voidaan pienentää ja lisätä samalla taajuudella maailmassa toimivien lyhytaaltoradioyhteyksien määrää.

Sovellutusesimerkki:

Pieni, tai keskisuuri lyhytaaltolähetyskeskus, jossa on 3-4 kpl pyöriviä mastoja (korkeus 60 - 80 m), joissa on antennit kaikille yleisradioalueille. Kunkin antennimaston harukset on kiinnitetty maston ympärillä oleviin laakeriren-kaisiin siten, että koko mastoa antenneineen voidaan kääntää maan pinnalla olevalla kääntölaitteella. Lähettiminä käytetään esim. 6-12 kpl 50 - 100 kW:n AM-lähettimiä kiinteästi viritettynä kullekin taajuusalueelle tai vastaavia vahvistimia, jotka viritetään tarvittavalle lähetystaajuudelle. Perusan-tennit ovat quad-antenneja, joiden tehonkesto on 50 - 100 kW. Tehovahvistimet ovat yhdessä rakennuksessa tai ne on sijoitettu kunkin maston mukana pyöriviin tiloihin, jolloin pyöriviä koaksiaaliläpivientejä ei tarvita ja siirtojohtohäviöt ovat pienet. Koko aseman ohjelmanjakoa, taajuusalueiden vaihtoa, antennien suuntausta ja säätöä hoidetaan pienoistietokoneiden avulla. Kunkin antennin pääsäteilykeilan suuntauksen säätö on järjestetty edellä selostetulla ja seuraavasta patenttivaatimuksesta ilmenevällä tavalla.

Claims (1)

1. Patenttivaatimus 6 73538 Säädettävä ja adaptiivinen yleisradiolyhytaaltolähetysantenni-järjestelmä yleisradiolyhytaaltolähetyssignaalin pääsäteilykei-lan suuntaamiseksi, jonka signaalin lähetykseen käytetään voimakkaasti suuntaavia lyhytaaltolähetysantenneja (esim. cubical quad, logaritmisperiodinen, yagi), jotka on kiinteästi ja päällekkäin kiinnitetty antennimastorakenteeseen, jolloin sä-teilykeilan suuntaamiseksi vaakatasossa antennimastorakenne antenneineen on järjestetty käännettäväksi pystyakselin ympäri maassa olevan kääntölaitteen avulla ja säteilykeilan pystykulma on järjestetty säädettäväksi vaiheistamalla päällekkäisiä antenneja, tunnettu siitä, että kuhunkin yksittäiseen mastoon liittyvien päällekkäisten antennien pääsäteilykeilan suuntaamiseksi kulloinkin parhaaseen mahdolliseen etenemissuuntaan antenni-järjestelmä käsittää yhdistelmän, jossa: a) kukin yksittäinen antennimasto on harusten ja laakerirenkaiden avulla tuettuna järjestetty käännettäväksi oman pystyakselinsa ympäri mainitulla kääntölaitteella, ja b) täten käännettävässä antennimastossa päällekkäin olevien antennien vaiheistus on järjestetty suoritettavaksi mainitun pääsäteilykeilan etenemisestä valitun kohdealueen suuntaan lähetysaikana tai välittömästi sitä ennen saadun takaisinkytkentätiedon perusteella joko sen takaisinsironnan perusteella tai kohdealueella olevien asemien vastaanottamien signaalien perusteella puhelinlinjojen kautta. 73538 Reglerbart och adaptivt rundradiokortvägssändarantennsystem för inriktning av en rundradiokortvägssändarsignals huvudsträlkägla, för vilken signals sändning användes kraftigt riktande kortvägs-sändarantenner (t.ex. cubical quad, logaritmperiodisk, yagi), vilka stationärt och ovanpä varandra fästats vid antennmast-konstruktionen, varvid för inriktning av strälkäglan i vägpla-net antennmastkonstruktionen jämte antenner anordnats att vri-das omkring en lodrät axel med tillhjälp av en pä marken belä-gen vridanordning och strälkäglans vertikalvinkel anordnats att regleras genom fasinställning av de ovanpä varandra belägna antennerna, kännetecknat därav, att för inriktning av huvudsträlkäglan för de till varje enskild mast anslutna, ovanpä varandra belägna antennerna i respektive fall i bästa möjli-ga fortplantningsriktning omfattar antennsystemet en kombination, där: a) varje enskild antennmast uppstödd medelst stag och lagerrin-gar anordnats att vridas omkring sin egen vertikalaxel med nämnda vridanordning, och b) sälunda har fasinställningen av de i den vridbara antennmasten ovanpä varandra belägna antennerna anordnats att utföras i rikt-ning av det frän nämnda huvudsträlkäglas fortplantning valda ob-jektomrädet pä basen av det under sändningstiden eller omedelbart före detta erhällna äterföringsdatat, antingen pä basen av dess äterföringsspridning eller pä basen av, signaler som de i objektom-rädet befintliga stationerna mottagit via telefonlinjer. Vi i tejulka i suja-Anförda pubiikat ioner Hakemusjulkaί suja:-Ansökn ingspublikat ioner: Saksan i i i ttotasavalta-Förbundsrepubl iken Tyskland(DE) 2 22^* 423 (H 01 Q 3/00). Kuulutusjulkaisujar-Utläggningsskrifter: Saksan liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) 1 023 093 (21 a4 64/03).