FILTRO CON STUBS EN CRUZ.

Procedimiento de realización de un filtro de hiperfrecuencia, que comprende stubs (stl a st7, sul), y que comprende la realización de una guía de ondas de hiperfrecuencias que comprende:

- una etapa de determinación de la o de las zonas (z1) críticas de la guía (gl) en las que se produce una concentración del campo eléctrico, - una etapa de realización de al menos un primer ensanchamiento (el1) de la guía de onda en la o las zonas así determinadas, dando lugar a al menos un stub - una etapa de determinación, en el al menos un stub, de zonas (z3) críticas en las que se producen concentraciones del campo eléctrico, - una etapa de realización de al menos un segundo ensanchamiento (el2 e4, e5, f2 a f7, eu1 a eu10) del al menos un stub en la o las zonas así determinadas, y caracterizado porque cada stub (st1) se presenta en forma de una cruz latina en la que los brazos horizontales perpendiculares al eje (X) del stub corresponden a dichos ensanchamientos (el2, el3)

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/055410.

Solicitante: THALES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

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

Inventor/es: SARASA,PABLO.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 1 de Junio de 2007.

Fecha Concesión Europea: 1 de Septiembre de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01P1/209 SECCION H — 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). › con uno o varios brazos de derivación o bien cavidades situadas enteramente en el exterior de la guía de ondas principal.
  • H01P3/123 H01P […] › H01P 3/00 Guía de ondas; Líneas de transmisión del tipo guía de ondas. › que presentan una sección compleja o en forma de escalón, p. ej. guías de ondas estriadas o ranuradas (H01P 3/14 tiene prioridad).

Clasificación PCT:

  • H01P1/209 H01P 1/00 […] › con uno o varios brazos de derivación o bien cavidades situadas enteramente en el exterior de la guía de ondas principal.
  • H01P3/123 H01P 3/00 […] › que presentan una sección compleja o en forma de escalón, p. ej. guías de ondas estriadas o ranuradas (H01P 3/14 tiene prioridad).

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.

FILTRO CON STUBS EN CRUZ.

Fragmento de la descripción:

La invención se refiere a una guía de ondas de hiperfrecuencias y a su procedimiento de realización, así como a su aplicación a un filtro de hiperfrecuencia y concretamente un filtro de hiperfrecuencia de potencia muy grande. Puede aplicarse más particularmente a filtros que comprenden líneas de transmisión en cortocircuito y longitudes ajustables denominadas stubs en la técnica y usadas para realizar impedancias.

La invención también se refiere a una estación de emisión/recepción de hiperfrecuencia que usa el filtro de hiperfrecuencia aplicable concretamente en el campo espacial.

ESTADO DE LA TÉCNICA

En determinados campos de aplicación, se necesitan filtros de hiperfrecuencias de potencia muy grande. Es el caso, por ejemplo, en el campo espacial en el que la potencia de emisión debe ser particularmente elevada y en el que los filtros usados deben ser eficaces a grandes potencias para disponer de una potencia de emisión máxima. Es el caso, por ejemplo, en los sistemas de transmisión directa por satélite. El satélite debe poder emitir entonces a una potencia máxima. Pero la invención es aplicable en cualquier otro campo en el que deba funcionarse a gran potencia.

Cuando se usa una guía de onda en el vacío (aplicaciones espaciales) y en el caso de guías de ondas de grandes potencias puede desencadenarse en determinadas zonas de la guía una avalancha de electrones denominada efecto multipactor.

Este efecto multipactor está provocado por una concentración del campo electromagnético que arranca electrones de las paredes de la guía. Los electrones se aceleran entonces hacia la pared opuesta de la guía. El impacto de estos electrones sobre esta pared provoca a su vez un arranque de electrones y así sucesivamente. Se asiste por tanto a un fenómeno de avalancha de electrones que degrada el rendimiento eléctrico de la guía y que puede conducir a una destrucción de la guía.

Por tanto, este fenómeno se produce concretamente en el campo espacial en el que las guías funcionan en el vacío en ausencia de moléculas de aire.

El comportamiento en potencia multipactor es la potencia máxima a la que puede usarse un componente sin desencadenar el efecto multipactor. Esta potencia umbral puede calcularse entre dos placas paralelas a partir de la siguiente ecuación:

**(Ver fórmula)**

• La tensión umbral multipactor (Vmulti) depende del tipo de material usado para la fabricación de la guía de onda, pero esta tensión siempre es proporcional al producto frecuencia-distancia crítica entre las placas (f x d).

• El VMF (“Voltage Magnification Factor” – “factor de aumento de tensión”) es la razón entre la tensión en el lugar del cálculo y la tensión a la entrada del componente. Este VMF aumenta con la concentración de campo entre las dos placas en el lugar del cálculo.

• La impedancia (Z0) depende del estándar de guía usado y de la frecuencia de trabajo (normalmente fijados por la aplicación)

Para reducir este efecto multipactor puede o bien separarse las paredes de la guía de ondas para aumentar Vmulti o bien reducir la concentración del campo eléctrico para disminuir el VMF.

Estas dos soluciones presentan problemas. Si se considera separar las paredes de la guía, se reduce el intervalo de frecuencias de funcionamiento y el dispositivo tendrá dificultades de adaptación de la guía para todas las frecuencias de gama de funcionamiento.

Para reducir la concentración del campo eléctrico en el lugar crítico, debe modificarse la topología de los dispositivos, incluso, en el caso de filtros, cambiar de tipos de filtros.

La invención tiene por objeto resolver esos problemas y proporcionar una guía de hiperfrecuencia y de los filtros de hiperfrecuencias en los que el comportamiento en potencia multipactor se ha aumentado notablemente.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere por tanto a un procedimiento de realización de una guía de ondas de hiperfrecuencias que comprende las etapas definidas en la reivindicación 1.

Ventajosamente, cada ensanchamiento está situado a una distancia λg/4 de la zona de cortocircuito del stub, siendo λg una longitud de onda guiada perteneciente a la gama de longitudes de ondas de funcionamiento del filtro.

Según una forma de realización de la invención, los brazos horizontales son de longitudes desiguales.

Según una variante de realización de la invención, al menos un brazo horizontal comprende secciones de dimensiones diferentes. La sección más próxima al eje del stub es mayor que la o las secciones más alejadas del eje del stub.

Según otra variante de realización, al menos un brazo horizontal comprende secciones de dimensiones diferentes, siendo la sección más próxima al eje del stub menor que la o las secciones más alejadas del eje del stub.

También puede preverse que la cara de extremo de cada brazo horizontal esté inclinada con respecto al eje del stub.

Según una variante de realización de la invención, también es posible prever que la cara

de extremo de cada brazo horizontal presenta una forma curva.

La invención también es aplicable a una estación de emisión/recepción de hiperfrecuencia que usa el filtro de hiperfrecuencia así descrito. Esta estación comprende entonces:

- un primer diplexor para señales de polarización horizontal y que comprende un primer filtro de recepción y un primer filtro de emisión tal como se describió anteriormente,

- un segundo diplexor para señales de polarización vertical y que comprende un segundo filtro de recepción y un segundo filtro de emisión tal como se describió anteriormente,

- un separador/combinador de modos de polarizaciones que comprende un primer acceso para las señales de polarización horizontal conectado al primer diplexor, un segundo acceso para las señales de polarización vertical conectado al segundo diplexor, y un tercer acceso conectado a un bocina de emisión/ recepción.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Los diferentes objetos y características de la invención aparecerán más claramente en la siguiente descripción y en las figuras adjuntas que representan:

- la figura 1a, una representación de una guía que permite explicar el objeto de la invención,

- la figura 1b, un ejemplo de realización de una guía según la invención,

- la figura 2, un ejemplo de realización de un filtro según la invención,

- la figura 3, un filtro de hiperfrecuencia que comprende stubs con un comportamiento en potencia multipactor baja y que presenta un riesgo de desencadenamiento del efecto multipactor,

- las figuras 4a y 4b, ejemplos de realización de un filtro de hiperfrecuencia que comprende stubs según la invención,

- las figuras 5a a 5e, diferentes formas de realización de los stubs de un filtro de hiperfrecuencia,

- las figuras 6a a 6c y 7a a 7c, variantes de realización de stubs según la invención,

- la figura 8, un ejemplo de aplicación de la invención a un emisor/receptor de hiperfrecuencia.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La figura 1a representa una guía g1 de onda que permite la propagación de una onda de hiperfrecuencia. Tal como se conoce, pueden detectarse variaciones de niveles de energía electromagnética en la guía. En la figura 1a, se han ilustrado esas variaciones de niveles de energía. Aparecen concentraciones de energía. Concretamente, en la zona z1 de la guía, un máximo cl puede ser el origen de un efecto multipactor tal como se describió anteriormente. Entonces puede tenerse un deterioro de la zona z1 de la guía.

Para remediar esto, la invención prevé por tanto identificar y localizar las zonas, tales como z1, en las que puede haber concentraciones de energía y realizar ensanchamientos de la guía en esas zonas.

La figura 1b representa por tanto un ejemplo de guía según la invención en el que las paredes de la guía g1 comprenden un ensanchamiento el1. Este ensanchamiento está realizado de tal manera que la concentración de energía en la zona z1 no puede dar lugar a un efecto multipactor.

La invención también es aplicable a la realización de filtros de hiperfrecuencias.

La figura 2 representa una...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de realización de un filtro de hiperfrecuencia, que comprende stubs (stl a st7, sul), y que comprende la realización de una guía de ondas de hiperfrecuencias que comprende:

- una etapa de determinación de la o de las zonas (z1) críticas de la guía (gl) en las que se produce una concentración del campo eléctrico, -una etapa de realización de al menos un primer ensanchamiento (el1) de la guía de onda en la o las zonas así determinadas, dando lugar a al menos un stub -una etapa de determinación, en el al menos un stub, de zonas (z3) críticas en las que se producen concentraciones del campo eléctrico, -una etapa de realización de al menos un segundo ensanchamiento (el2 e4, e5, f2 a f7, eu1 a eu10) del al menos un stub en la o las zonas así determinadas, y

caracterizado porque cada stub (st1) se presenta en forma de una cruz latina en la que los brazos horizontales perpendiculares al eje (X) del stub corresponden a dichos ensanchamientos (el2, el3).

2. Procedimiento de realización según la reivindicación 1, caracterizado porque cada segundo ensanchamiento está situado a una distancia λg/4 de la zona de cortocircuito (cc1) del stub, siendo λg una longitud de onda guiada que pertenece a la gama de longitudes de ondas de funcionamiento del filtro.

3. Filtro de hiperfrecuencia obtenido aplicando el procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los brazos horizontales son de longitudes desiguales.

4. Filtro de hiperfrecuencia obtenido aplicando el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, o según la reivindicación 3 caracterizado porque al menos un brazo horizontal comprende secciones (eu3, eu'3, eu4, eu'4) de dimensiones diferentes, siendo la sección (eu3, eu4) más próxima al eje del stub mayor que la o las secciones (eu'3, eu'4) más alejadas del eje del stub.

5. Filtro de hiperfrecuencia obtenido aplicando el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, o según las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque al menos un brazo horizontal comprende secciones (eu5, eu'5, eu6, eu'6) de dimensiones diferentes, siendo la sección (eu5, eu6) más próxima al eje del stub menor que la o las secciones (eu'5, eu'6) más alejadas del eje del stub.

6. Filtro de hiperfrecuencia obtenido aplicando el procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la cara (fa9, fa10) de extremo de cada brazo horizontal está inclinada con respecto al eje del stub.

7. Filtro de hiperfrecuencia obtenido aplicando el procedimiento según la reivindicación 1, 8 caracterizado porque la cara (fall) de extremo de cada brazo horizontal (eu11) presenta una forma curva. 8. Estación de emisión/recepción de hiperfrecuencia que aplica el filtro de hiperfrecuencia obtenido aplicando el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, o 5 según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizada porque comprende: - un primer diplexor (DXH) para señales de polarización horizontal y que comprende un primer filtro (FiRxH) de recepción y un primer filtro (FiTxH) de emisión según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, - un segundo diplexor (DHV) para señales de polarización vertical y que comprende 10 un segundo filtro (FiRxV) de recepción y un segundo filtro (FiTxV) de emisión según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, - un separador/combinador de modos de polarizaciones que comprende un primer acceso (e1) para las señales de polarización horizontal conectado al primer diplexor (DXH), un segundo acceso (e2) para las señales de polarización vertical conectado al 15 segundo diplexor (DXV), y un tercer acceso (e3) conectado a una bocina (CO) de emisión/recepción.

 

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