DISPOSITIVO DE ANTENA CON ELEMENTOS ESPACIADOS DESIGUALMENTE.
Disposición de antena (10) que incluye elementos de transmisión (18) para una señal transmitida y elementos de recepción (18) para una señal recibida,
en la cual dichos elementos de antena (18) de transmisión (TX) y recepción (RX) se organizan en formaciones, en las que:
- dichas formaciones de elementos de antena de transmisión y de recepción son formaciones alternas de elementos de transmisión y de recepción, respectivamente, donde dichas formaciones alternas se separan de modo desigual,
- dichas formaciones de elementos de antena (18) de transmisión y de recepción son formaciones lineales que tienen líneas medianas nocionales y dicha separación desigual se definen entre líneas medianas respectivas de dichas formaciones lineales de elementos de antena (18) de transmisión y de recepción, y
- dichas formaciones separadas de manera desigual de elementos de antena de transmisión (TX) y de recepción (RX) incluyen por lo menos una red de elementos de recepción (RX) que tienen dos distancias diferentes (A, B) hasta dos formaciones adyacentes de elementos de transmisión (TX),
caracterizada en que,
dichas dos distancias diferentes (A, B) tienen una diferencia (A-B) de cerca de la mitad (?/2) de la longitud de onda central (?) usada para la transmisión y la recepción con la antena para producir, a nivel de dicho por lo menos una red de los elementos de recepción (RX), una interferencia destructora de dicha señal transmitida tal como se transmiten dichas dos formaciones adyacentes de los elementos de transmisión (TX)
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E06425031.
Solicitante: SIEMENS S.P.A.
Nacionalidad solicitante: Italia.
Dirección: VIALE PIERO E ALBERTO PIRELLI 10,20126 MILANO.
Inventor/es: BUOLI, CARLO, GARLASCHELLI,SIMONE PIETRO, VERZURA,STEFANO,DR.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 24 de Enero de 2006.
Fecha Concesión Europea: 4 de Noviembre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- H01Q21/06B2
Clasificación PCT:
- H01Q21/06 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01Q ANTENAS, es decir, ANTENAS DE RADIO (elementos radiantes o antenas para el calentamiento por microondas H05B 6/72). › H01Q 21/00 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). › Redes de unidades de antenas, de la misma polarización, excitadas individualmente y espaciadas entre ellas.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Fragmento de la descripción:
Dispositivo de antena con elementos espaciados desigualmente.
Campo de la invención
La invención relata dispositivos de antena y se desarrolló con especial atención a su posible aplicación en el tipo de dispositivo conocido como dispositivo de unidad de exteriores (Outdoor Device Unit ODU).
Descripción del estado anterior de la técnica
Dispositivo de antena de uso corriente (por ejemplo, en enlaces de radio terrestres, como los que apoyan las infraestructuras "fijas" de formaciones de radio móvil) tiene que tratar correctamente una serie de requisitos operacionales.
Estos requisitos incluyen la capacidad de puntería de la antena, a saber, la posibilidad de dirigir correctamente el lóbulo(s) principal del diagrama de radiación de la antena. Por lo general la puntería se realiza manualmente por un técnico experto. El dispositivo de antena (p.ej. ODU) debe tener una estructura sólida, rígida adaptada para ser orientada en la puntería deseada y retener tal puntería.
Además, las estructuras de antena actuales se componen de varios módulos (la antena apropiada, el montaje del poste, y así sucesivamente). Las antenas distribuidas se utilizan para frecuencias "bajas" (es decir 2 GHz), incluyendo un número de elementos que operan en una configuración de diversidad de espacio y no se arreglan en el mismo sustrato. Estas soluciones no son económicamente convenientes para bandas de frecuencia más altas.
En términos generales, el montaje y la instalación de una antena debe de ser un proceso simple y económico, y (especialmente en entornos urbanos), la antena debe de ser lo menos molesta posible, incluso desde un punto de vista estético.
Al mismo tiempo, el nivel de funcionamiento (p.ej. la ganancia de antena, la interferencia entre secciones del transmisor y del receptor) no debería de verse afectado desfavorablemente por cualquier tentativa de cumplir con los otros requisitos indicados anteriormente.
El documento WO-A-01/06595, después indicado con el preámbulo de la reivindicación 1, el FR-A-2 741 470 y US 2002/07090 A1 son otros ejemplos de la técnica a la que pertenece.
Objeto y resumen de la invención
El objeto de la invención es por lo tanto, proporcionar una respuesta totalmente satisfactoria a estas necesidades.
De acuerdo con la presente invención, ese objeto se alcanza por medio de un dispositivo de antena que tiene las características establecidas en la reivindicación 1.
En una realización preferente de la disposición aquí descrita permite una instalación más sencilla, por medio de una antena "inteligente" integrada en un ODU y adaptada para la gestión de la puntería automática de la antena conducida por software. Preferiblemente, la estructura relacionada es compacta, ya que incluye circuitos de radio y los elementos de antena adecuados dispuestos en la misma tarjeta de circuitos impresos. Los procedimientos de montaje relacionados pueden ser más sencillos, recurriendo, por ejemplo, a un proceso estándar SMT. El dispositivo es de tamaño reducido en general, este es particularmente el caso para frecuencias operativas superiores a 15 GHz.
Esencialmente, la realización preferente del dispositivo de antena que se describe aquí supone entre otras cosas, las ventajas siguientes:
- - el proceso de montaje de la antena se hace considerablemente más fácil, ya que resulta muy similar a un proceso estándar para el montaje de los circuitos integrados (ICs) en una tarjeta de circuitos impresos (PCB) recurriendo por ejemplo a la tecnología Surface Mounting Devices (SMD);
- - la puntería automática de antena conducida por software se hace posible por: un módulo de software conduce el proceso de conformación del haz de la antena con la posibilidad de rastrear una señal principal y minimizar los lóbulos laterales para reducir al mínimo las interferencias;
- - la fabricación de la antena resulta económicamente conveniente debido a un proceso optimizado y a la necesidad del desarrollo de un tablero único; y
- - se puede prescindir de un filtro de duplexar apropiado.
Breve descripción de los dibujos adjuntos
La invención se describirá ahora, sólo a modo de ejemplo, con referencia a las figuras adjuntas del dibujo, en donde:
- La figura 1 es una vista de un plano frontal de un dispositivo de antena según lo descrito aquí;
- La figura 2 es una vista transversal a lo largo de la línea II-II de la figura 1;
- La figura 3 es una vista ampliada de la parte de la figura 2 indicada mediante las flechas III;
- La figura 4 es representativa de la arquitectura de los elementos del dispositivo de transmisión y recepción de la antena descrita aquí;
- La Figura 5 es un diagrama de bloques funcional representativo de la disposición de antena descrita aquí;
- Las figuras 6 y 7 son diagramas de bloques de los circuitos de transmisión y recepción asociados con el dispositivo de antena descrito aquí; y
- La figura 8 detalla el despliegue de las ranuras del transmisor/receptor en los dispositivos de antena descritos aquí.
Descripción detallada de la realización preferente de la invención
Un dispositivo de antena 10 según lo descrito aquí esta esencialmente en la forma de una unidad autónoma, por ejemplo un panel plano que tiene preferentemente una forma cuadrada/rectangular. Son posibles otras formas, por ejemplo redondo, con forma de rombo con las esquinas redondeadas y así sucesivamente, pero menos preferidas.
Las dimensiones típicas para antena que funciona en la gama de 18 GHz son de cerca de 30 cm x 30 cm, mientras que el peso normal del montaje es de cerca de 2 kg, lo que lo hace muy práctico para el transporte y/o para alzarlo a los sitios de montaje.
En términos estructurales, el dispositivo de antena 10 incluye una capa central 12 asociada con una tapa de cubierta 14. La capa central 12 se compone esencialmente de una tarjeta de circuitos impresos (PCB) estándar, que tiene montados diversos componentes 16 que implementa -de un modo conocido por sí mismo- las funciones típicas de radio (por ejemplo, conversor DC, módem, procesamiento digital, y conversión IF/RF).
Los componentes 16 así se pueden montar sobre el PCB 12 (típicamente en la superficie superior del mismo, que de hecho corresponde al lado de atrás de la antena 10), recurriendo a cualquier proceso estándar conocido de la tecnología de los circuitos impresos/circuitos integrados. La Surface Mounting Technology (SMT) estándar representa una opción preferida en este momento para tal tecnología de montaje. En la figura 3, la referencia 16a designa las líneas conductoras o bandas que se extienden en la cara superior del (posiblemente multicapas) PCB 12 para proporcionar conexiones eléctricas a los circuitos 16.
La cubierta 14 se monta sobre la cara superior del PCB y se conserva sobre esto por los medios conocidos, como por ejemplo los tornillos. La cubierta 14 es normalmente de un peso ligero, de un material eléctricamente conductor y puede así proteger las emisiones electromagnéticas de los circuitos 16, mientras que también se protegen los circuitos 16 de las interferencias electromagnéticas del exterior.
Preferiblemente, la cubierta 14 incluye nichos y/o nervios, que, mientras reducen interferencia entre las funciones de microondas, también otorgan la robustez mecánica deseada en el dispositivo de antena 10. Lateralmente (por ejemplo, en el borde) de la cubierta 14, se proporcionan conectores 15 para enlaces IDU-ODU (no mostrados).
En la parte inferior del PCB 12 (que en realidad corresponde a la parte frontal de la antena 10) se proporciona una matriz de ranuras 18. En la vista ampliada de la figura 3 se muestra un número de capas de metalización 20, 22 y 24 previstos en la parte inferior del PCB 12 y asociados eléctricamente con capas aisladas 20a, 22a y 24a. Específicamente, la capa de metalización 20 es un plano de tierra para separar los elementos de antena 18 de los circuitos 16. La capa de metalización 22 esta compuesta de líneas o bandas que llevan la señal formadas para actuar como alimentadores a/de las ranuras 18 que se proporcionan en la capa 24.
Cómo se ilustra mejor en la figura 1, las ranuras 18 están dispuestas en una pluralidad de submatrices o de subconjuntos. En el ejemplo de realización mostrada aquí, se...
Reivindicaciones:
1. Disposición de antena (10) que incluye elementos de transmisión (18) para una señal transmitida y elementos de recepción (18) para una señal recibida, en la cual dichos elementos de antena (18) de transmisión (TX) y recepción (RX) se organizan en formaciones, en las que:
- dichas formaciones de elementos de antena de transmisión y de recepción son formaciones alternas de elementos de transmisión y de recepción, respectivamente, donde dichas formaciones alternas se separan de modo desigual,
- dichas formaciones de elementos de antena (18) de transmisión y de recepción son formaciones lineales que tienen líneas medianas nocionales y dicha separación desigual se definen entre líneas medianas respectivas de dichas formaciones lineales de elementos de antena (18) de transmisión y de recepción, y
- dichas formaciones separadas de manera desigual de elementos de antena de transmisión (TX) y de recepción (RX) incluyen por lo menos una red de elementos de recepción (RX) que tienen dos distancias diferentes (A, B) hasta dos formaciones adyacentes de elementos de transmisión (TX),
caracterizada en que,
dichas dos distancias diferentes (A, B) tienen una diferencia (A-B) de cerca de la mitad (?/2) de la longitud de onda central (?) usada para la transmisión y la recepción con la antena para producir, a nivel de dicho por lo menos una red de los elementos de recepción (RX), una interferencia destructora de dicha señal transmitida tal como se transmiten dichas dos formaciones adyacentes de los elementos de transmisión (TX).
2. Disposición según la reivindicación 1,
caracterizada en que,
dichos elementos de antena (18) de transmisión y de recepción están en forma de ranura.
3. Disposición según cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada en que,
dichos elementos de antena (18) de transmisión y de recepción están en forma de ranuras y dichas formaciones de elementos de antena (18) de transmisión y de recepción son formaciones lineales que se extienden ortogonalmente a la dirección de extensión de dichas ranuras (18).
4. Disposición según las reivindicaciones 1 o 3,
caracterizada en que,
dichas formaciones lineales son las columnas de al menos un matriz (18A, 18B, 18C, 18D) de dichos elementos de transmisión y de recepción (18).
5. Disposición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada en que,
dichos elementos de antena (18) se ordenan en subgrupos (18A, 18B, 18C, 18D) que tienen conjuntos respectivos asociados de circuitos de procesamiento de señales (30A, 34A, 36A, 40A; 30B, 34B, 36B, 40B; 30C, 34C, 36C, 40C; 30D, 34D, 36D, 40D) que permiten así una puntería automática de la antena (10) por medio de un procesamiento de las señales (38).
6. Disposición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada en que,
incluye una capa central (12) con la forma de una tarjeta de circuito impreso que sostiene dichos elementos de antena (18) así como los circuitos de procesamiento de señales (16) asociados con éstos.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizada en que,
dichos elementos de antena (18) y dichos circuitos asociados (16) se sitúan en los lados opuestos de dicha tarjeta de circuito impreso (12).
8. Disposición según una de las reivindicaciones 6 o 7,
caracterizada en que,
dichos circuitos asociados (16) incluyen componentes SMD montados sobre dicha tarjeta de circuito impreso (12) utilizando una tecnología de montaje en superficie (SMT).
9. Disposición según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada en que,
dichos elementos de antena (18) están previstos en forma de ranuras en una metalización (24) sobre dicha tarjeta de circuito impreso (12).
10. Disposición según una de las reivindicaciones 6 a 9,
caracterizada en que,
incluye una capa de metalización que forma un plano de tierra en dicha tarjeta de circuito impreso (12) para separar dichos elementos de antena (18) de dichos circuitos asociados (16).
11. Disposición según cualquiera de las pretensiones 6 a 10,
caracterizada en que,
incluye líneas o bandas metalizadas (22) previstas sobre dicha tarjeta de circuito impreso (12) para transportar señales con respecto a dichos elementos de antena (18).
12. Disposición según una de las reivindicaciones 6 a 10,
caracterizada en que,
incluye una unidad de desviación de fase (38) administrada por un microprocesador (34) para actuar sobre las señales transmitidas y recibidas a través de la antena desfasándolas con el fin de modificarla de un modo correspondiente los lóbulos de transmisión/recepción de la antena para efectuar una puntería de la antena apropiada.
13. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada en que,
incluye una capa central (12) que soporta dichos elementos de antena (18) así como los circuitos de procesamiento de las señales (12) asociados con éstos, dicha capa central (12) tiene una cubierta (14) asociada que actúa como un blindaje para dichos circuitos asociados (16).
14. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores,
en la forma de una unidad autónoma.
15. Disposición según las reivindicaciones anteriores,
en la forma de un tablero plano.
16. Disposición según la reivindicación 15,
caracterizada en que, dicho tablero plano tiene una forma general cuadrada o rectangular.
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