DISPOSITIVO DESFASADOR RECONFIGURABLE DE RADIOFRECUENCIA PARA BANDA KU.
Dispositivo desfasador reconfigurable de radiofrecuencia para banda Ku,
de dos puertas y con desfase controlado por tensión, que comprende un acoplador híbrido (10) de cuatro puertas, de 3dB y 90º, con una puerta de entrada RF A y una puerta de salida RF D, en el cual se conectan cada una de las puertas intermedias B y C, con un circuito sintonizador (11) de sintonía variable de tipo circuito impreso, con tramos de línea de alta impedancia, en sustitución de elementos concentrados, obteniendo un desfase entre 0º y 300º controlable electrónicamente
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200802212.
Solicitante: UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID.
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: MADRID.
Inventor/es: SIERRA CASTAER,MANUEL, PADILLA DE LA TORRE,PABLO, FERNANDEZ GONZALEZ,JOSE MANUEL, MUOZ ACEVEDO,ALFONSO.
Fecha de Solicitud: 24 de Julio de 2008.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 11 de Febrero de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- H01P1/185 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01P GUIAS DE ONDAS; RESONADORES, LINEAS, U OTROS DISPOSITIVOS DEL TIPO DE GUIA DE ONDAS (que funcionan con frecuencias ópticas G02B). › H01P 1/00 Dispositivos auxiliares (dispositivos de acoplamiento del tipo guía de ondas H01P 5/00). › que utilizan un diodo o un tubo de descarga lleno de gas.
Clasificación PCT:
- H01P1/185 H01P 1/00 […] › que utilizan un diodo o un tubo de descarga lleno de gas.
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Fragmento de la descripción:
Dispositivo desfasador reconfigurable de radiofrecuencia para banda Ku.
Sector técnico
El sector tecnológico al que pertenece la presente invención se corresponde con el sector de tecnología de radiofrecuencia: Comunicación vía satélite, Comunicaciones móviles, componentes para dispositivos para comunicación en productos aeronáuticos, etc. En particular, el dispositivo sería industrialmente aplicable en el caso de empresas dedicadas a la elaboración de dispositivos de RF para integración en sistemas de telecomunicación.
Antecedentes de la invención
Son conocidos los sistemas desfasadores de señal utilizados generalmente en circuitos de radiofrecuencia, sistemas de transmisión y recepción y en la elaboración de antenas. Dichos dispositivos desfasadores introducen un cierto retardo en la señal de RF, debido generalmente a la "longitud eléctrica" del circuito (longitud del circuito en relación a la longitud de onda de la señal de RF). Los modos de realizar un desfasador de este tipo son diversos, y tecnológicamente bien resueltos para frecuencias hasta los 4 GHz. Para frecuencias más altas (en especial el margen de frecuencias que nos ocupa: microondas) existen limitaciones tecnológicas que hacen inviables algunos de estos modos de realización. A continuación se detallan algunos de los distintos modos de desarrollo de este tipo de dispositivos, haciendo especial hincapié en el modo de desarrollo escogido y desarrollado en la presente invención, con las variaciones oportunas.
Las aplicaciones más importantes de estos dispositivos se han centrado tradicionalmente en la elaboración de sistemas radiantes reconfigurables, para radioenlaces entre estaciones terrenas, Comunicación vía satélite, RADAR, etc.
No se conocen dispositivos como el desarrollado en la banda de frecuencias Ku y con las características posteriormente descritas.
Existen una serie de limitaciones y complejidades existentes en la elaboración de dispositivos electrónicamente reconfigurables de tipo desfasador en microondas (en el caso que nos ocupa, para banda Ku). Otra limitación existente en la elaboración de este tipo de dispositivos son las dimensiones del dispositivo, debido al escaso espacio disponible para la integración de este tipo de dispositivos en sistemas transmisores o receptores de radiofrecuencia (la longitud de onda de 2 mm para el vacío, a 15GHz, da idea de las dimensiones disponibles para este tipo de dispositivos).
El presente dispositivo supone una mejora en coste, funcionalidad, diseño y prestaciones con respecto a otros dispositivos existentes en la misma banda de frecuencias de trabajo.
Descripción de la invención
La invención se refiere a un dispositivo desfasador reconfigurable de radiofrecuencia para banda Ku, de dos puertas y con desfase controlado por tensión, de acuerdo con la reivindicación 1. Realizaciones preferidas de dicho dispositivo se definen en las reivindicaciones dependientes.
El dispositivo comprende un acoplador híbrido de cuatro puertas, de 3dB y 90º, con una puerta de entrada RF A y una puerta de salida RF D, en el cual se conectan cada una de las puertas intermedias B y C, con un circuito sintonizador de sintonía variable de tipo circuito impreso, con tramos de línea de alta impedancia, en sustitución de elementos concentrados, obteniendo un desfase entre 0º y 300º controlable electrónicamente.
El dispositivo está preferiblemente realizado en cualquiera de las siguientes tecnologías: microstrip, stripline, coplanar. Está preferentemente desarrollado en estructura impresa sobre sustratos comerciales de teflón, fabricable mediante procesos fotolitográficos de bajo coste.
El circuito sintonizador comprende:
- una capacidad de desacoplo, conectada a la puerta intermedia correspondiente (B,C) del acoplador híbrido;
- una línea de transmisión intermedia conectada en serie con la capacidad de desacoplo;
- una inductancia del circuito LC, inductancia equivalente mediante línea de alta impedancia, conectado en serie con la línea de transmisión intermedia;
- una línea de circuito abierto conectada en serie con dicha inductancia;
- un circuito de choque y un varactor, conectados entre la línea de transmisión intermedia y la inductancia del circuito LC.
Breve descripción de los dibujos
Para completar la descripción de la invención que nos ocupa y con la intención de favorecer la comprensión del funcionamiento y de los fundamentos de trabajo del dispositivo, se adjuntan una serie de dibujos descriptivos.
La Figura 1 representa el modelo completo del dispositivo objeto de la presente descripción.
La Figura 2 muestra el diagrama de flujo de señal en el dispositivo completo.
Descripción de una realización preferida
Para la descripción de la invención, distinguiremos dos bloques dentro del diseño del desfasador:
Bloque B1
Circuitería impresa
Uño de los elementos esenciales del desfasador que nos ocupa es lo que en tecnología de radiofrecuencia se conoce como "Acoplador híbrido de 3 dB y 90º" con ciertas modificaciones ya que de las cuatro puertas que genéricamente presenta un dispositivo convencional de este tipo dos de ellas se verán modificadas por el circuito de control y no serán accesibles desde el exterior del dispositivo desfasador desarrollado. Así mismo, el diseño convencional de este tipo de dispositivos híbridos de cuatro puertas se verá afectado por la dimensión máxima admisible para el dispositivo final, lo que implicará serias modificaciones en las dimensiones del diseño dispositivo híbrido, ya que el dispositivo no funcionará de modo convencional, sino como elemento constitutivo de un dispositivo final de dos puertas.
Bloque B2
Circuitería activa
Una línea de transmisión convencional presenta un comportamiento L-C distribuido (en realidad LR-CG en un modelo más aproximado), como se refleja ampliamente en la literatura al respecto. La combinación...
Reivindicaciones:
1. Dispositivo desfasador reconfigurable de radiofrecuencia para banda Ku, de dos puertas y con desfase controlado por tensión, caracterizado porque comprende un acoplador híbrido (10) de cuatro puertas, de 3dB y 90º, con una puerta de entrada RF A y una puerta de salida RF D, en el cual se conectan cada una de las puertas intermedias B y C, con un circuito sintonizador (11) de sintonía variable de tipo circuito impreso, con tramos de línea de alta impedancia, en sustitución de elementos concentrados, obteniendo un desfase entre 0º y 300º controlable electrónicamente.
2. Dispositivo desfasador reconfigurable de radiofrecuencia para banda Ku según la reivindicación 1, caracterizado porque está realizado en cualquiera de las siguientes tecnologías: microstrip, stripline, coplanar.
3. Dispositivo desfasador reconfigurable de radiofrecuencia para banda Ku según la reivindicación 3, caracterizado porque está desarrollado en estructura impresa sobre sustratos comerciales de teflón, fabricable mediante procesos fotolitográficos de bajo coste.
4. Dispositivo desfasador reconfigurable de radiofrecuencia para banda Ku según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el circuito sintonizador 11 comprende:
- una capacidad de desacoplo (1), conectada a la puerta intermedia correspondiente (B,C) del acoplador híbrido (10);
- una línea de transmisión intermedia (6) conectada en serie con la capacidad de desacoplo (1);
- una inductancia (4) del circuito LC, inductancia equivalente mediante línea de alta impedancia; conectado en serie con la línea de transmisión intermedia (6);
- una línea de circuito abierto (3) conectada en serie con dicha inductancia (4);
- un circuito de choque (2) y un varactor (5), conectados entre la línea de transmisión intermedia (6) y la inductancia (4) del circuito LC.
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