Antena plana para terminal que funciona en polarización circular doble, terminal aerotransportado y sistema de telecomunicación por satélite que consta de al menos dicha antena.

Antena plana para un terminal que funciona en doble polarización circular, que consta de al menos un panel que se extiende a lo largo de un plano XY, caracterizada porque el panel de la antena consta de:

- una primera red de N guías de onda radiantes

(26) que consta de unos elementos radiantes (27) con doble sentido de polarización circular, en el que N es un número entero superior a 1, constando cada guía de onda radiante (26) de dos puertos de entrada/salida, respectivamente superior (40) e inferior (41);

- una segunda red de N guías de onda de distribución (23) respectivamente acopladas a las N guías de onda radiantes (26), constando cada guía de onda de distribución de dos partes independientes, respectivamente superior (50) e inferior (51);

- N conmutadores hiperfrecuencia (30), constando cada conmutador hiperfrecuencia (30) de una entrada hiperfrecuencia (31), de una primera salida hiperfrecuencia (34) conectada al primer puerto de entrada/salida superior (40) de una guía de onda radiante (26) por medio de la parte superior (50) de una guía de onda de distribución (23) acoplada a la guía de onda radiante (26) y de una segunda salida hiperfrecuencia (35) conectada al segundo puerto de entrada/salida inferior (41) de la misma guía de onda radiante (26) por medio de la parte inferior (51) de la misma guía de onda de distribución (23) acoplada a la guía de onda radiante (26), de una entrada de control (33) de posición (1, 2) del conmutador (30) capaz de conmutar la entrada hiperfrecuencia (31) del conmutador (30) en la primera o la segunda salida hiperfrecuencia (34, 35) en función del sentido de la polarización circular.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13155128.

Solicitante: THALES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 45, RUE DE VILLIERS 92200 NEUILLY SUR SEINE FRANCIA.

Inventor/es: RAGUENET, GERARD, ALMEIDA,JEAN-LUC, HIRSCH,ANTONIN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Sistemas o redes de antenas (disposiciones para cambiar... > H01Q21/06 (Redes de unidades de antenas, de la misma polarización, excitadas individualmente y espaciadas entre ellas)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Sistemas o redes de antenas (disposiciones para cambiar... > H01Q21/24 (Combinaciones de unidades de antenas polarizadas en direcciones diferentes para emitir o recibir ondas polarizadas circularmente o elípticamente u ondas polarizadas linealmente en cualquier dirección)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > H01Q21/00 (Sistemas o redes de antenas (disposiciones para cambiar o variar la orientación o forma del diagrama direccional de las ondas radiadas por una antena o sistema de antenas H01Q 3/00))

PDF original: ES-2524693_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Antena plana para terminal que funciona en polarización circular doble, terminal aerotransportado y sistema de telecomunicación por satélite que consta de al menos dicha antena

La presente invención se refiere a una antena plana para un terminal que funciona con doble polarización circular, a un terminal aerotransportado y a un sistema de telecomunicación por satélite que consta de al menos dicha antena. Se aplica, en particular, en el ámbito de las telecomunicaciones por satélite de alta velocidad y de manera más particular a las configuraciones que constan de unos sistemas con satélite multipunto que funcionan en una banda de frecuencias Ku, K o Ka, pudiendo estar la antena montada en un terminal aerotransportado a bordo de un avión, de un helicóptero o de un vehículo aéreo no tripulado ("drone").

Existen numerosos sistemas de telecomunicaciones por satélite implementados o en proceso de implementación en las bandas de frecuencias Ku, K o Ka. En el caso de un terminal aerotransportado, las dimensiones máximas admisibles para el sistema de antenas de emisión y de recepción, y en particular la relación de su altura con su diámetro máximo, están limitadas por las restricciones aerodinámicas, por los parámetros vinculados a la resistencia aerodinámica, así como por las interfaces disponibles en el vehículo portador y la masa global del sistema aerotransportado.

En el caso de la utilización de un terminal a través de un sistema de satélite multipunto que funciona en polarización circular, el terminal aerotransportado puede, debido a su movilidad, tener que cambiar de punto durante su misión para transmitir las señales de telecomunicaciones en dirección a diferentes zonas geográficas fijas en tierra. Este mecanismo, llamado « hand over Ínter-spots » (en inglés), se produce cuando el terminal móvil sobrevuela una zona geográfica cubierta por dos puntos diferentes adyacentes.

Durante el cambio de punto, la polarización circular definida para los puntos que cubren diferentes zonas geográficas puede, además, cambiar de sentido, es decir pasar de una polarización circular izquierda a una polarización circular derecha o a la inversa. En este caso, es necesario que el terminal sea capaz de modificar la polarización de la antena al mismo tiempo que realiza el cambio de punto, pudiendo realizarse esta modificación de preferencia de manera automática, sin intervención mecánica, ni humana.

Es conocido realizar una antena que consta de un panel radiante que funciona en polarización circular utilizando guías de onda metálicas rectangulares con ranuras radiantes lineales, alimentadas en fase y que funcionan en polarización lineal, estando las guías de onda asociadas a un radomo de polarización o a una rejilla polarizadora situada por delante de este panel. Sin embargo, el hecho de utilizar una estructura adicional para obtener la polarización circular no permite garantizar el cambio de polarización durante el cambio de punto.

También es conocido utilizar una antena que consta de un panel radiante que consta de una multitud de elementos radiantes compuestos por parches metálicos grabados en un sustrato multicapa y alimentados en polarización circular. Los parches están dispuestos en columnas, poniéndose en serie los parches de una misma columna. La polarización circular se obtiene excitando cada parche mediante dos señales en cuadratura de fase, es decir desfasadas 90°, y con la misma amplitud. Según el signo del desfase, la polarización circular es derecha o izquierda. Sin embargo, al estar los parches depositados sobre sustratos dieléctricos, el principal defecto de esta tecnología es su mediocre rendimiento debido a las pérdidas en los dieléctricos y en las superficies conductoras, reduciéndose el rendimiento cuando aumenta el número de parches en cada columna.

También es conocido realizar una guía de onda que consta de unos elementos radiantes dispuestos según un motivo periódico y que permite obtener una polarización circular sin utilizar una rejilla polarizadora. Cada elemento radiante está compuesto por dos ranuras radiantes en cuadratura de fase, estando las dos ranuras radiantes dispuestas en forma de V y formando un ángulo de aproximadamente 90° entre sí. Dos elementos radiantes adyacentes están separados por una distancia de aproximadamente una longitud de onda. Esta guía de onda está optimizada para funcionar en un único sentido de propagación de las ondas y, por lo tanto, en un único sentido de polarización circular. Presenta, por lo tanto, un problema de simetría de funcionamiento y unas características de radiación inaceptables para una aplicación en doble polarización circular.

El objetivo de la invención es realizar una antena para un terminal que funciona en doble polarización circular que no consta de rejilla polarizadora, que tenga un buen rendimiento, que conste de un diagrama de radiación casi idéntico en los dos sentidos de polarización circular, derecho e izquierdo, que permite un cambio de sentido de polarización sin disimetría en el funcionamiento y que pueda cambiar de un haz a otro sea cual sea el sentido de polarización de dichos haces.

Para ello, la invención se refiere a una antena plana para un terminal que funciona en doble polarización circular, que consta al menos de un panel que se extiende a lo largo de un plano XY, constando el panel de la antena de:

- una primera red de N guías de onda radiantes que consta de unos elementos radiantes con doble sentido de polarización circular, en la que N es un número entero superior a 1, constando cada guía de onda radiante de dos puertos de entrada/salida, respectivamente superior e inferior;

- una segunda red de N guías de onda de distribución respectivamente acopladas a las N guías de onda radiantes,

constando cada guía de onda de distribución de dos partes independientes, respectivamente superior e inferior;

- N conmutadores hiperfrecuencia, constando cada conmutador hiperfrecuencia de una entrada hiperfrecuencia, de una primera salida hiperfrecuencia conectada al primer puerto de entrada/salida superior de una guia de onda radiante por medio de la parte superior de una guía de onda de distribución acoplada a la guía de onda radiante y de una segunda salida hiperfrecuencia conectada al segundo puerto de entrada/salida inferior de la misma guía de onda radiante por medio de la parte inferior de la misma guía de onda de distribución acoplada a la guía de onda radiante, de una entrada de control de posición del conmutador capaz de conmutar la entrada hiperfrecuencia del conmutador en la primera o la segunda salida hiperfrecuencia en función del sentido de la polarización circular.

De manera ventajosa, cada guía de onda radiante equipada con los elementos radiantes y con los dos puertos de

entrada/salida es simétrica.

De manera ventajosa, cada guía de onda de distribución consta de al menos una pared transversal de separación de las dos partes de la guía de onda de distribución, estando la parte superior y la parte inferior de una misma guía de onda de distribución acopladas a una misma guía de onda radiante respectivamente por medio de una primera ranura de acoplamiento que constituye el puerto de entrada/salida superior y por medio de una segunda ranura de acoplamiento que constituye el puerto de entrada/salida inferior.

De preferencia, los puertos de entrada/salida superiores están situados en un extremo superior de las guías de onda radiantes y los puertos de entrada/salida inferiores están situados en un extremo inferior de las guías de onda radiantes.

De acuerdo con una primera forma de realización, los conmutadores están situados sobre el panel de la antena a la altura de los puertos de entrada/salida... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Antena plana para un terminal que funciona en doble polarización circular, que consta de al menos un panel que se extiende a lo largo de un plano XY, caracterizada porque el panel de la antena consta de:

- una primera red de N guías de onda radiantes (26) que consta de unos elementos radiantes (27) con doble sentido de polarización circular, en el que N es un número entero superior a 1, constando cada guía de onda radiante (26) de dos puertos de entrada/salida, respectivamente superior (40) e inferior (41);

- una segunda red de N guías de onda de distribución (23) respectivamente acopladas a las N guías de onda radiantes (26), constando cada guía de onda de distribución de dos partes independientes, respectivamente superior (50) e inferior (51);

- N conmutadores hiperfrecuencia (30), constando cada conmutador hiperfrecuencia (30) de una entrada hiperfrecuencia (31), de una primera salida hiperfrecuencia (34) conectada al primer puerto de entrada/salida superior (40) de una guía de onda radiante (26) por medio de la parte superior (50) de una guía de onda de distribución (23) acoplada a la guía de onda radiante (26) y de una segunda salida hiperfrecuencia (35) conectada al segundo puerto de entrada/salida inferior (41) de la misma guía de onda radiante (26) por medio de la parte inferior (51) de la misma guía de onda de distribución (23) acoplada a la guía de onda radiante (26), de una entrada de control (33) de posición (1, 2) del conmutador (30) capaz de conmutar la entrada hiperfrecuencia (31) del conmutador (30) en la primera o la segunda salida hiperfrecuencia (34, 35) en función del sentido de la polarización circular.

2. Antena plana de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque cada guía de onda radiante (26) equipada con elementos radiantes (27) y con dos puertos de entrada/salida es simétrica.

3. Antena plana de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque cada guía de onda de distribución (23) consta de al menos una pared transversal (52) de separación de las dos partes de la guía de onda de distribución (50, 51), estando la parte superior (50) y la parte inferior (51) de una misma guía de onda de distribución (23) acopladas a una misma guía de onda radiante (26) respectivamente por medio de una primera ranura de acoplamiento que constituye el puerto de entrada/salida superior (40) y por medio de una segunda ranura de acoplamiento que constituye el puerto de entrada/salida inferior (41).

4. Antena plana de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los puertos de entrada/salida superiores (40) están situados en un extremo superior (28) de las guías de onda radiantes (26) y por que los puertos de entrada/salida inferiores (41) están situados en un extremo inferior (29) de las guías de onda radiantes (26).

5. Antena plana de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los conmutadores (30) están situados sobre el panel de la antena a la altura de los puertos de entrada/salida superiores (40) de las guías de onda radiantes (26).

6. Antena plana de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los conmutadores (30) están situados sobre el panel de la antena, a la altura de una línea central L del panel de la antena, a igual distancia de los puertos de entrada/salida superiores (40) e inferiores (41) de las guías de onda radiantes (26).

7. Antena plana de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los conmutadores (30) están situados sobre el panel de la antena y escalonados unos respecto a los otros desde una línea central L del panel de la antena.

8. Antena plana de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque las dos partes superior (50) e inferior (51) de una misma guía de onda de distribución (23) son idénticas y están dispuestas simétricamente a ambos lados de la línea central L.

9. Antena plana de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque cada guía de onda de distribución (23) consta de dos paredes de separación (60, 61) dispuestas a ambos lados de la línea central L y porque cada conmutador (30) está montado en una guía de onda de distribución (23) respectiva entre las dos paredes (60, 61).

10. Antena plana de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las N guías de onda radiantes (26) forman N líneas radiantes dispuestas en paralelo unas junto a las otras, extendiéndose cada guía de onda radiante (26) a lo largo de una dirección longitudinal X, con una anchura P que corresponde al paso de la red a lo largo de una dirección Y y que tiene una sección transversal YZ rectangular.

11. Antena plana de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los elementos radiantes (27) de cada guía de onda radiante (26) están alineados, grabados periódica y regularmente separados por una misma distancia D a lo largo de la dirección longitudinal X de la guía de onda radiante (26), estando cada elemento radiante (27) compuesto por una o varias ranuras radiantes grabadas según un motivo geométrico radiante directamente en doble polarización circular.

12. Antena plana de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizada porque el motivo grabado de cada elemento radiante tiene una forma seleccionada entre un círculo, un cuadrado o una combinación de una cruz y de un cheurón simétrico.

13. Terminal aerotransportado que consta al menos de una antena plana de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 anteriores.

14. Sistema de telecomunicación por satélite que consta al menos de una antena plana de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12.