Método para corregir en fase un sistema de antena desplegable,

comprendiendo el sistema de antena una unidad (14) de control maestra y una pluralidad de elementos (2) de antena independientes que pueden moverse relativamente hasta ubicaciones separadas deseadas, en el que cada elemento de antena está dotado de medios (4) de procesamiento de señales de RF, comprendiendo el método las etapas de: (i) determinar las posiciones relativas de los elementos (2) de antena y la unidad (14) de control maestra; (ii) transmitir una señal de referencia de fase; y (iii) determinar, al recibir la señal de referencia de fase y usando las posiciones relativas determinadas en la etapa (i), señales de corrección en fase para cada uno de la pluralidad de elementos de antena

Corrección en fase en un sistema de antena desplegable.

Esta invención se refiere a un sistema de antena desplegable, en particular aunque no exclusivamente, a la corrección en fase en un sistema de antena con disposición en fase de radar de AF que está adaptado para un despliegue rápido.

Técnica anterior

En "Deployment of a rapidly re-deployable HF radar concept", T.M. Blake, 1ª Conferencia Técnica Anual del Centro de Tecnología de Defensa (DTC) de Detección Remota Electromagnética (EMRS) 20-21 de mayo de 2004, se da a conocer un sistema de radar de onda superficial de AF tal como se muestra en la figura 1, que comprende una disposición lineal de elementos 2 de antena de recepción separados (7 metros de separación) independientes, siendo cada elemento una antena activa vertical, de 2,5 metros de largo. Cada elemento incluye un receptor 4 para procesar señales recibidas. Los elementos están conectados en una disposición en cadena margarita mediante cables 6 de enlace de datos digitales a un centro 8 de control, mostrado ubicado en una furgoneta. También se proporciona una red 9 de antenas de transmisión correspondiente. El sistema se lleva a un sitio en un estado desensamblado en la furgoneta, y entonces se ensambla rápidamente por dos técnicos colocando los elementos en el suelo en posiciones separadas, y conectándolos entre sí mediante los cables de enlace de datos.

Al colocar receptores en la base de los elementos, surgen dificultades porque los elementos han de sincronizarse en tiempo, frecuencia y fase con el fin de que el sistema de radar funcione con precisión. Además, es necesario conocer con precisión su posición unos respecto a otros, pero puesto que se colocan a mano por técnicos sin instrumentos científicos para permitir la colocación precisa, (de manera deseable hasta dentro de 0,1 metros) éste es un problema adicional.

Aunque se conocen una amplia variedad de redes de antenas de AF que comprenden una multiplicidad de elementos de antena, normalmente tales elementos se montan juntos de manera fija en un armazón u otra disposición de montaje, esto no seria adecuado para un sistema rápidamente desplegable, en particular en el que los elementos están separados por una gran distancia.

El documento US 562 3 270 da a conocer un sistema de antena con disposición en fase que compensa los desplazamientos de los elementos de antena de sus posiciones en red.

Sumario de la invención

A partir de un primer aspecto, la presente invención consiste en un método para corregir en fase un sistema de antena desplegable, comprendiendo el sistema de antena una unidad de control maestra y una pluralidad de elementos de antena independientes que pueden moverse relativamente hasta ubicaciones separadas deseadas, en el que cada elemento de antena está dotado de medios de procesamiento de señales de RF, comprendiendo el método las etapas de:

El método según este primer aspecto de la presente invención puede aplicarse en una red de antenas de transmisión o una red de antenas de recepción. En el caso de una red de antenas de recepción, en la etapa (ii), la señal de referencia de fase se transmite mediante la unidad de control maestra y, en la etapa (iii), la señal de referencia de fase se recibe mediante cada uno de la pluralidad de elementos de antena.

En una realización preferida, las señales de fase corregidas se aplican a la unidad de control maestra. Es decir, la fase de señales recibida por cada elemento de antena se corrige en fase mediante la unidad de control maestra. Sin embargo, pueden aplicarse correcciones en fase, alternativamente, mediante cada uno de los elementos de antena. De manera similar, en el caso de una red de antenas de transmisión, la unidad de control maestra puede aplicar correcciones en fase respectivas a señales antes de que se comuniquen a los elementos de antena de transmisión, o pueden aplicarse las correcciones en fase en los elementos de antena antes de la transmisión.

Realizaciones preferidas de la presente invención son particularmente aplicables a corrección en fase en una disposición de radar de onda superficial de alta frecuencia (AF) que puede volver a desplegarse rápidamente. Sin embargo, la corrección en fase mediante el método según la presente invención también puede aplicarse a otros tipos de sistemas de radar con disposición en fase y radio, incluyendo VHF, onda celeste de AF, sistemas de radiodifusión DF y sistemas de radioastronomía.

La etapa de determinar las posiciones relativas de los elementos de antena y la unidad de control maestra puede lograrse usando una cualquiera de varias técnicas diferentes. En una técnica, pueden unirse cuerdas o hileras de longitud fija entre elementos de antena separados adyacentes de modo que cuando se tira firmemente, los elementos tienen una separación predeterminada. Entonces los elementos pueden alinearse en una fila recta mediante línea visual de técnicas de vista, o posiblemente, puede emplearse un dispositivo de medición láser para la alinea- ción.

Sin embargo, en general se requiere un despliegue muy rápido de la red de antenas, particularmente en aplicaciones de radar, de modo que son deseables medios para determinar la posición del elemento que no requieran una gran habilidad por parte del operador. Por tanto, preferiblemente, pueden determinarse las posiciones relativas usando medios de radiolocalización, en los que las posiciones de los elementos de antena se determinan mediante un sistema de RF. Aunque puede aplicarse una cualquiera de varias técnicas de radiolocalización diferentes en la presente invención, se prefiere que cada elemento de antena esté dotado de un receptor de un sistema de radionavegación por satélite, conocido comúnmente como GNSS (Global Navigation Satellite Systems, sistemas globales de navegación por satélite), incluyendo GPS, GLONASS y Galileo. Esto puede proporcionar el grado requerido de precisión de localización, y no requiere la instalación de un equipo costoso para radiolocalización en la unidad de control maestra del sistema de antena.

Es importante que un sistema de radar con disposición en fase debe tener sincronización en fase precisa de cada elemento de antena, con todas las fuentes de error de fase compensadas. Existen dos fuentes importantes de error de fase: en primer lugar los que surgen de imprecisiones de colocación de elementos de antena; y en segundo lugar existen discrepancias de fase que surgen en receptores/transmisores, principalmente error de fase en osciladores locales, pero también cambios de fase que se producen en elementos de RF tales como amplificadores, filtradores, en la trayectoria de procesamiento de la señal de RF.

Según la presente invención, los errores de fase que surgen de la colocación de los elementos de antena se evitan mediante el conocimiento de su ubicación relativa, por ejemplo a través del uso de un sistema de radionavegación por satélite. Con respecto a los errores de fase que surgen en receptores/transmisores, existen diversas maneras de compensar los mismos. Por ejemplo puede llevarse a cabo un procedimiento de calibración previa en cada receptor/transmisor, y como resultado pueden introducirse ajustes de fase. Alternativamente puede usarse un procedimiento remoto o telemétrico. Por tanto, cuando se conocen las longitudes exactas del cable hasta cada elemento, es posible determinar la longitud de la trayectoria eléctrica hasta cada elemento. Cada elemento pueden devolver señales de referencia transmitidas a lo largo de los cables mediante, y pueden inspeccionarse para determinar variaciones respecto a la fase esperada. Entonces pueden aplicarse ajustes de fase.

Preferiblemente, para evitar la necesidad de conocer exactamente las longitudes de cable, se disponen medios para corrección en fase empleados en la presente invención, en el caso de una red de antenas de recepción, para generar y para transmitir una señal de referencia de fase en una unidad de control maestra, señal que se detecta mediante un receptor en cada elemento de...

1. Método para corregir en fase un sistema de antena desplegable, comprendiendo el sistema de antena una unidad (14) de control maestra y una pluralidad de elementos (2) de antena independientes que pueden moverse relativamente hasta ubicaciones separadas deseadas, en el que cada elemento de antena está dotado de medios (4) de procesamiento de señales de RF, comprendiendo el método las etapas de:

2. Método según la reivindicación 1, en el que, en la etapa

3. Método según la reivindicación 2, en el que las señales de corrección en fase se aplican en la unidad de control maestra.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de antena desplegable es un sistema de antena con disposición en fase de radar de onda superficial de AF desplegable.

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa (iii) comprende, para cada uno de la pluralidad de elementos de antena, comparar la fase recibida de la señal de referencia de fase con un valor de fase esperado determinado por el elemento de antena usando las posiciones relativas de la unidad de control maestra y el elemento de antena determinado en la etapa (i) para determinar de ese modo la señal de corrección en fase para el elemento de antena.

6. Sistema de antena con disposición en fase desplegable, que comprende una unidad (14) de control maestra y una pluralidad de elementos (2) de antena independientes que pueden moverse relativamente hasta posiciones separadas deseadas, teniendo cada elemento de antena medios (4) de procesamiento de señales de RF respectivos; comprendiendo además el sistema medios para corregir en fase el sistema de antena, siendo dichos medios operables:

7. Sistema según la reivindicación 6, en el que el sistema de antena es un sistema de antena con disposición en fase de radar de onda superficial de AF desplegable.

8. Sistema según la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en el que los elementos de antena están interconectados mediante un enlace de datos con la unidad de control maestra.

9. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que cada elemento de antena incluye un receptor de un sistema de radionavegación por satélite para su uso en la etapa (i) en la determinación de la ubicación del elemento de antena respectivo.

10. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, que tiene medios de corrección en fase que comprenden: en la unidad de control maestra, un transmisor, y en cada uno de la pluralidad de elementos de antena, un receptor, estando dispuestos los medios de corrección en fase para transmitir una señal de referencia de fase que puede detectarse por cada uno de la pluralidad de elementos de antena; y medios para comparar la señal de referencia de fase recibida en cada elemento de antena con un valor de fase esperado respectivo determinado a partir de las posiciones relativas de la unidad de control maestra y el elemento de antena.

11. Método de corrección en fase del sistema de antena en un sistema de antena de recepción con disposición en fase desplegable, que comprende una pluralidad de elementos (2) de antena independientes que pueden moverse relativamente hasta posiciones separadas deseadas, incluyendo cada elemento de antena un receptor (10) respectivo para recibir señales de radio, e incluyendo el sistema una unidad (14) de control maestra que comprende las etapas:

12. Método según la reivindicación 11, en el que cada dicha señal de corrección en fase se aplica en dicha unidad de control maestra.

13. Método de corrección en fase del sistema de antena en un sistema de antena de transmisión con disposición en fase desplegable, que comprende una pluralidad de elementos (2) de antena independientes que pueden moverse relativamente hasta posiciones separadas deseadas, incluyendo cada elemento de antena un transmisor respectivo para transmitir señales de radio, e incluyendo el sistema una unidad (14) de control maestra, que comprende las etapas: