Bocina de antena con rejilla corrugada.

Guía de onda que comprende un tramo (12) en forma de bocina, una entrada (13), una abertura

(14) y una rejilla (21) dispuesta cerca de la abertura (14), estando al menos una onda electromagnética de polarización lineal adaptada para propagarse entre la entrada (13) y la abertura (14) según un primer eje (z), comprendiendo la rejilla (21) un marco (210) que rodea un conjunto de láminas (211-213) que se extienden longitudinalmente y de forma continua desde un primer lado corto (250a) del marco hasta un segundo lado corto (250b) del marco, de tal modo que forma un filtro de polarización lineal que atenúa la componente de polarización cruzada del campo eléctrico de la onda electromagnética, siendo dicha componente de polarización cruzada ortogonal a un segundo eje (y) ortogonal al primer eje (z), estando la guía de onda (20) caracterizada porque las láminas (211-213) comprenden unas corrugaciones (22) dimensionadas y situadas de tal modo que refuerzan la atenuación de dicha componente de polarización cruzada.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13165474.

Solicitante: THALES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

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

Inventor/es: JUDASZ,THIERRY, Martin,Olivier, JARDIN,MICHAËL, LABOURDETTE,CLAUDE, BENOIST,BRUNO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Combinaciones de elementos activos primarios de antenas... > H01Q19/02 (Detalles)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Cuernos o bocas de guía de onda; Antenas de ranura;... > H01Q13/02 (Cuernos de guía de ondas)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Dispositivos para la reflexión, refracción, difracción... > H01Q15/24 (Dispositivos polarizantes; Filtros de polarización (H01Q 15/12, H01Q 15/22 tiene prioridad))

PDF original: ES-2483892_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Bocina de antena con rejilla corrugada

La Invención se refiere a una bocina que Irradia una onda radioeléctrica, procedente de una guía de onda de entrada, que comprende una rejilla dispuesta en la abertura de la bocina. Esta se aplica, en particular, al campo de las antenas con reflector. La Invención también se refiere a una antena de satélite provista de esta bocina.

Tradlclonalmente, una antena de emisión y de recepción de una onda electromagnética se puede realizar asociando una gula de onda a un elemento radiante que puede, por ejemplo, adoptar la forma de una bocina. Una gula de onda en forma de bocina, llamado más simplemente bocina, presenta una sección transversal (p. ej. perpendicular a la dirección de propagación de la onda) rectangular que crece de forma progresiva hacia la abertura. Dicha gula de onda permite favorecer la propagación, en su eje longitudinal, de una onda electromagnética polarizada en un eje ortogonal al eje longitudinal de la bocina. El campo eléctrico de la onda electromagnética se puede descomponer en una componente paralela a los lados de menor tamaño de la abertura, y en una componente paralela a los lados de mayor tamaño de la abertura. La primera componente se llama componente principal o componente de copolarización. La otra componente se llama componente de polarización cruzada. En el marco de algunas aplicaciones, es conveniente reducir al máximo la amplitud de la componente de polarización cruzada. Una solución consiste en disponer una rejilla en la abertura de la bocina. Una rejilla se fabrica por lo general de un material metálico, por ejemplo de aluminio. Está formada por un conjunto de láminas dispuestas en paralelo a los lados de mayor tamaño de la abertura de la gula de onda. La rejilla permite que la componente de copolarización la atraviese y que se filtre la componente de polarización de una onda electromagnética. Para una bocina relativamente directiva, por ejemplo con una ganancia superior a 25 dBi, equipada con una rejilla, se puede obtener una componente de polarización cruzada cuya amplitud es de aproximadamente entre 40 y 45 dB por debajo de la amplitud de la componente de copolarización. Sin embargo, la eficacia del filtrado se reduce manifiestamente e incluso por completo cuando la bocina es menos directiva. Este es en particular el caso para las bocinas de prueba que se utilizan para las cámaras anecoicas de microondas. Igualmente, el filtrado solo es eficaz en una reducida banda de frecuencias. Con la creciente demanda de mayores rendimientos de antena, resulta útil desarrollar unas bocinas que presenten una atenuación de la componente de polarización cruzada como mínimo de 40 dB con respecto a la componente de copolarización, y en unas bandas ampliadas de frecuencias, por ejemplo del orden de entre un 40 % y un 50 %.

Los documentos US-A-3 938 159 y US-A-2 298 272 dan a conocer unas bocinas que comprenden unas rejillas y/o

unas láminas sin corrugaciones.

Un objeto de la invención es, en particular, proporcionar una bocina que presente unas propiedades mejoradas de filtrado de la componente de polarización cruzada del campo eléctrico de una onda electromagnética, a la vez en términos de amplitud de la componente de polarización cruzada y en términos de ancho de banda. Para ello, la invención tiene por objeto una guía de onda que comprende un tramo en forma de bocina, una entrada, una abertura y una rejilla dispuesta cerca de la abertura, estando adaptada al menos una onda electromagnética de polarización lineal para propagarse entre la entrada y la abertura a lo largo de un primer eje; comprendiendo la rejilla un marco que rodea un conjunto de láminas que se extienden longitudinalmente y de forma continua desde un primer lado corto del marco hasta un segundo lado corto del marco, de tal modo que se forma un filtro de polarización lineal que atenúa la componente de polarización cruzada del campo eléctrico de la onda electromagnética, siendo dicha componente de polarización cruzada ortogonal a un segundo eje ortogonal al primer eje. Las láminas comprenden unas corrugaciones dimensionadas y situadas de tal modo que se refuerza la atenuación de dicha componente de polarización cruzada.

La invención tiene en particular como ventajas que se puede adaptar a cualquier tipo de bocina, en particular a las bocinas piramidales y trifurcadas, más conocidas por la denominación anglosajona trifurcated horns. Estas bocinas son relativamente ligeras, y relativamente sencillas de diseñar y fabricar. Con respecto a una bocina corrugada, una bocina piramidal o trifurcated presenta una masa reducida aproximadamente a la mitad. Igualmente, la invención presenta la ventaja de mejorar la relación de onda estacionarla y la ganancia de la bocina.

La invención se puede utilizar en los equipos de prueba de cámaras anecoicas de microondas para de este modo poder suministrar unos resultados de medición más precisos y más fiables en los niveles de polarización cruzada y en la orientación de la polarización principal de los equipos probados. Con unos mejores niveles de polarización cruzada y gracias a la simplicidad de fabricación y a su masa favorable, también se podrá utilizar la invención para aplicaciones de antenas de satélite.

Las corrugaciones consisten, por ejemplo, en unas ranuras rectangulares abiertas en la dirección contraria a la entrada de la guía de onda.

De manera ventajosa, las corrugaciones tienen unas dimensiones que varían según su posición a lo largo de la dirección según la cual las láminas se extienden longitudinalmente entre el primer y el segundo lado corto del marco, en función de la frecuencia del campo eléctrico de la onda electromagnética que presenta localmente la mayor amplitud en las corrugaciones respectivas. De este modo, el filtrado se puede optimizar en una amplia banda de

frecuencias.

La profundidad de las ranuras es, por ejemplo, sustancialmente igual a una cuarta parte de la longitud de onda correspondiente a la frecuencia del campo eléctrico que presenta localmente la mayor amplitud en las ranuras respectivas, y que está orientado esencialmente a lo largo del segundo eje. La profundidad de las ranuras es, en otro ejemplo, sustancialmente igual a una cuarta parte de la longitud de onda correspondiente a una frecuencia de una banda de frecuencias de funcionamiento de la guía de onda, presentando la onda electromagnética emitida en dicha banda de frecuencias de funcionamiento un campo eléctrico orientado esencialmente a lo largo del segundo eje. Por otra parte, cuanto más alta es la frecuencia, más pequeña es la anchura de las ranuras. Siempre con el objetivo de optimizar el filtrado en una amplia banda de frecuencias, la separación entre las corrugaciones adyacentes en la dirección según la cual las láminas se extienden longitudinalmente es sustancialmente igual a una cuarta parte de la longitud de onda correspondiente a la frecuencia del campo eléctrico de la onda electromagnética que presenta localmente la mayor amplitud en las ranuras respectivas. La separación entre dos corrugaciones adyacentes en la dirección según la cual las láminas se extienden longitudinalmente es, en una variante, sustancialmente igual a la cuarta parte de la longitud de onda correspondiente a una frecuencia de una banda de frecuencias de funcionamiento de la guia de onda, presentando la onda electromagnética emitida en dicha banda de frecuencias de funcionamiento un campo eléctrico orientado sustancialmente a lo largo del segundo eje.

De manera ventajosa, con el objetivo de optimizar la atenuación, el marco comprende unas corrugaciones. De manera ventajosa, con el objetivo de optimizar la atenuación el marco consta de unas corrugaciones que se extienden por todo el espesor de al menos un lado del... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Guía de onda que comprende un tramo (12) en forma de bocina, una entrada (13), una abertura (14) y una rejilla (21) dispuesta cerca de la abertura (14), estando al menos una onda electromagnética de polarización lineal adaptada para propagarse entre la entrada (13) y la abertura (14) según un primer eje (z), comprendiendo la rejilla (21) un marco (210) que rodea un conjunto de láminas (211-213) que se extienden longitudinalmente y de forma continua desde un primer lado corto (250a) del marco hasta un segundo lado corto (250b) del marco, de tal modo que forma un filtro de polarización lineal que atenúa la componente de polarización cruzada del campo eléctrico de la onda electromagnética, siendo dicha componente de polarización cruzada ortogonal a un segundo eje (y) ortogonal al primer eje (z), estando la guía de onda (20) caracterizada porque las láminas (211-213) comprenden unas corrugaciones (22) dlmenslonadas y situadas de tal modo que refuerzan la atenuación de dicha componente de polarización cruzada.

2. Guía de onda de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual las corrugaciones (22) son unas ranuras rectangulares abiertas en la dirección contraria a la entrada (13) de la guía de onda (20).

3. Guía de onda de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 y 2, en la cual las corrugaciones (22) tienen unas dimensiones que varían según su posición a lo largo de la dirección según la cual las láminas se extienden longitudinalmente entre el primer y el segundo lado corto del marco, en función de la frecuencia del campo eléctrico de la onda electromagnética que presenta localmente la mayor amplitud en las corrugaciones respectivas (22).

4. Guía de onda de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 3, en la cual la profundidad (h1-h4) de las ranuras (22) es sustanclalmente Igual a una cuarta parte de la longitud de onda correspondiente a la frecuencia del campo eléctrico que presenta localmente la mayor amplitud en las ranuras respectivas (22), y que está orientado esencialmente a lo largo del segundo eje (y).

5. Guía de onda de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 3, en la cual la profundidad (h1-h4) de las ranuras (22) es sustancialmente Igual a una cuarta parte de la longitud de onda correspondiente a una frecuencia de una banda de frecuencias de funcionamiento de la guía de onda, presentando la onda electromagnética emitida en dicha banda de frecuencias de funcionamiento un campo eléctrico orientado esencialmente a lo largo del segundo eje (y).

6. Guía de onda de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, en la cual cuanto más alta es la frecuencia que presenta localmente la mayor amplitud, más reducida es la anchura (e1-e4) de las ranuras (22).

7. Guía de onda de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la cual la separación entre dos corrugaciones (22) adyacentes en la dirección según la cual las láminas se extienden longitudinalmente es sustancialmente igual a una cuarta parte de la longitud de onda que corresponde a la frecuencia del campo eléctrico de la onda electromagnética que presenta localmente la mayor amplitud en las ranuras respectivas (22).

8. Guía de onda de acuerdo con la reivindicación anterior, en la cual la separación entre dos corrugaciones (22) adyacentes en la dirección según la cual las láminas se extienden longitudinalmente es sustanclalmente Igual a la cuarta parte de la longitud de onda correspondiente a una frecuencia de una banda de frecuencias de funcionamiento de la guía de onda, presentando la onda electromagnética emitida en dicha banda de frecuencias de funcionamiento un campo eléctrico orientado sustancialmente a lo largo del segundo eje (y).

9. Guía de onda de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la cual el marco (210) comprende unas corrugaciones (22).

10. Guía de onda de acuerdo con la reivindicación anterior, en la cual el marco comprende unas corrugaciones que se extienden por todo el espesor de al menos un lado del marco en una dirección perpendicular al primer eje (z).

11. Guía de onda de acuerdo con la reivindicación anterior, en la cual el marco comprende unas corrugaciones que se extienden por todo el espesor de al menos un lado del marco a lo largo del segundo eje (y) y/o unas corrugaciones que se extienden por todo el espesor de al menos un lado del marco a lo largo de un tercer eje (x) ortogonal al primer eje (z) y al segundo eje (y).

12. Guía de onda de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la cual las corrugaciones (22) están alineadas por conjuntos (221, 222A-222B, 223A-223B, 224A-224B) a lo largo del segundo eje (y), presentando las corrugaciones (22) de un mismo conjunto las mismas dimensiones.

13. Guía de onda de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual las láminas se extienden longitudinalmente en una dirección sustancialmente paralela a un tercer eje (x) ortogonal al segundo eje (y) y ortogonal al primer eje (z).

14. Guía de onda de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual las láminas se extienden longitudinalmente en una dirección que forma, con un tercer eje (x) ortogonal al segundo eje (y) y ortogonal al primer eje (z), un ángulo comprendido entre 0,05° y 5o alrededor del primer eje (z).

15. Guía de onda de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la guía de onda está

diseñada para funcionar en una banda de frecuencias de funcionamiento, presentando las láminas una altura a lo largo de un eje z sustancialmente igual a la mitad de una longitud de onda correspondiente a una frecuencia comprendida en la banda de frecuencias de funcionamiento de la guía de onda.

16. Guía de onda de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la rejilla (21) está 5 dispuesta a una distancia no nula de la abertura (14) de la guía de onda (20) a lo largo del primer eje (z).

17. Guía de onda de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos una rejilla adicional, encontrándose las rejillas separadas de dos en dos a lo largo del primer eje (z) por una distancia comprendida entre la longitud de onda que corresponde sustancialmente a una frecuencia central de una banda de frecuencias de funcionamiento de la guía de onda (20) y la octava parte de esta longitud de onda.

18. Guía de onda de acuerdo con la reivindicación anterior, en la cual una o varias rejillas adicionales se sitúan en

paralelo a la rejilla (21) dispuesta cerca de la abertura (14).

19. Guía de onda de acuerdo con una de las reivindicaciones 17 a 18, en la cual una o varias rejillas adicionales comprenden cada una unas corrugaciones.

20. Guía de onda de acuerdo con una de las reivindicaciones 17 a 19, en la cual cada rejilla adicional es 15 sustancialmente idéntica a la rejilla (21) dispuesta cerca de la abertura (14).

21. Antena de satélite que comprende una guía de onda de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.

22. Procedimiento de prueba de un equipo de radiofrecuencia en el cual se utiliza una guía de onda de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 20.