Antena de grupo, de banda ancha, controlada electricamente.

Antena de grupo, de banda ancha, controlada eléctricamente (1) que comprende una serie de elementos deantena (3) dispuestos en un plano común (2) y conectados a una unidad de alimentación (18),

comprendiendo cadaelemento de antena (3) un cuerpo simétrico en rotación (4) dispuesto sobre un plano de tierra (2) que es común avarios elementos de antena, siendo el eje de rotación (5) del cuerpo (4) esencialmente perpendicular al plano detierra (2), estando rodeado cada cuerpo simétrico de rotación (4) por ranuras (21, 22) en el plano de tierra, formandodichas ranuras canales alrededor de cada elemento de antena que funciona como circuito abierto, dándose salida aun primer cuerpo simétrico en rotación con respecto a un segundo cuerpo simétrico en rotación adyacente por un doble conductor, uno de cuyos conductores está fijado al primer cuerpo simétrico en rotación y el otro conductor estáfijado al segundo cuerpo simétrico en rotación, estando dotados los cuerpos simétricos en rotación (3) de superficiesenvolventes metálicas, caracterizada porque la superficie de cada cuerpo simétrico en rotación (3) tiene una formaque converge hacia el eje de rotación (5) para una distancia creciente con respecto al plano de tierra (2) y que cadacuerpo simétrico en rotación (3) tiene secciones transversales circulares a través del eje de rotación (5) a lo largo deleje de rotación.

Antena de grupo, de banda ancha, controlada eléctricamente

La presente invención se refiere a una antena de grupo, de banda ancha, controlada eléctricamente, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Una antena de grupo del tipo especificado en el preámbulo que tiene alimentación similar de los elementos de antena incluido se conoce anteriormente por el documento US 5 459 471 A.

Las antenas de grupo de banda ancha controlada eléctricamente con una anchura de banda instantánea superior a una octava, son un componente muy importante, entre otras cosas, en sistemas de telecomunicación militar y radar multifunción. En la actualidad existen solamente unos pocos elementos de antena de banda ancha adecuados para antenas de grupo de banda ancha controladas eléctricamente. Estos elementos de antena tienen una serie de desventajas.

Un tipo conocido de antena de grupo de banda ancha utiliza elementos de antena que tienen la designación de “Tapered Slot” (ranura cónica) . Ver en relación con ello el documento IEEE Transactions on antenas and propagation, volumen 48, no. 11, noviembre 2000, páginas 1707-1708, Experimental results of 114-element dualpolarized endfire tapered-slot phased arrays. En general, para antenas de grupo de banda ancha controladas eléctricamente, de tipo conocido, los elementos de antena son complicados y su fabricación es difícil y por lo tanto cara. Esto es aplicable en particular para antenas de grupo con dos polarizaciones ortogonales. Además, frecuentemente es difícil conectar los elementos de antena a una unidad de microondas situada por debajo.

Con respecto a las antenas de grupo con elementos de antena de tipo “Tapered slot” se pueden mencionar en particular dificultades en conseguir contacto eléctrico entre los elementos adyacentes de antena, lo que es importante para la función eléctrica. Esto es aplicable en particular para alta frecuencia dado que la distancia del elemento es pequeña. Por ejemplo, la distancia del elemento es solamente de 8, 5 mm aproximadamente a una frecuencia de 18 GHz. Otras dificultades tienen lugar en la conexión de los elementos de antena a una red lobular situada por debajo o a unidades de microondas situadas por debajo. Además, existe el peligro de que se produzcan resonancias electromagnéticas en los elementos de antena. Estas resonancias pueden dificultar considerablemente las características eléctricas de los elementos de antena.

El objetivo de la presente invención consiste en lograr una antena de grupo que no tenga las desventajas anteriores de las antenas de grupo de banda ancha conocidas. El objeto de la invención se consigue por medio de una antena de grupo que tiene las características adicionales de la parte caracterizante de la reivindicación 1.

Por medio de esta invención se consigue una antena de grupo y elementos de antena que son simples y económicos de fabricar. La instalación de los elementos de antena es simple y los elementos de antena adyacentes no requieren ser soldados entre sí. Los elementos de antena consisten en metal. De esta manera se evitan los problemas asociados con sustratos dieléctricos que son usados normalmente en antenas de grupo. Los problemas asociados a sustratos dieléctricos incluyen pérdidas, ondas superficiales y resonancias.

El plano de tierra de la antena de grupo está dotado de rebajes en forma de ranuras que separan los elementos de antena entre sí y funcionan eléctricamente como circuitos abiertos. Por medio de la introducción de estas ranuras en el plano de tierra se puede conseguir la separación de los elementos de antena de manera simple, mientras que al mismo tiempo la producción de las ranuras requiere solamente tecnología de fabricación simple y se puede llevar a cabo, por ejemplo, por fresado.

De acuerdo con una realización ventajosa de la antena de grupo según la invención, los elementos de antena están conectados al plano de tierra por medio de una conexión que puede ser desmontada, tal como una conexión de tornillo. La realización permite que los elementos de antena sean desmontados fácilmente, lo que facilita la sustitución de elementos de antena defectuosos. En vez de eliminar un conjunto completo de elementos de antena, en los casos más favorables es suficiente desatornillar y sustituir un único elemento de antena. Como resultado de la forma simétrica de los elementos de la antena, la instalación se hace más fácil dado que el elemento de antena puede ser atornillado o dispuesto en cualquier posición de rotación.

De acuerdo con otra realización ventajosa, un manguito separador es incorporado en cada elemento de antena en la transición entre el cuerpo simétrico en rotación y el plano de tierra. El manguito separador está adecuadamente dotado, como mínimo, de un casquillo de cable con la primera abertura alineada en dirección radial del manguito separador y una segunda abertura alineada paralelamente con el eje de simetría del cuerpo y el manguito. La incorporación de un manguito separador facilita el acoplamiento de los elementos de antena a una red de formación de lóbulos o unidades de microondas dispuestas por debajo del plano de tierra. Al mismo tiempo, dado que el cuerpo simétrico en rotación del elemento de antena es instalado sobre el plano de tierra por medio de un movimiento de rotación, los cables incorporados y el manguito separador se pueden mantener fijos con respecto al plano de tierra.

De acuerdo con otra realización ventajosa, el plano de tierra está dotado de dos casquillos de cable para cada elemento de antena. De acuerdo con la invención, cada uno de los casquillos de cable es asignado a un conductor doble, por ejemplo, un cable coaxial, uno de cuyos conductores está fijado al elemento de antena y el otro conductor está fijado a un elemento de antena adyacente. La disposición de los casquillos de cables y del procedimiento de fijación de los cables proporciona a la antena de grupo una construcción lógica y permite la simple fijación de la antena en una unidad de alimentación, tal como una serie de unidades de microondas. La antena según la invención hace posible una conexión íntima a unidades de microondas y, de acuerdo con una realización, la unidad de alimentación comprende una o varias unidades de microondas que forman el plano de tierra común de los elementos de antena. De esta forma se reducen las pérdidas de potencia que se presentan en contactos coaxiales y contactos de conexión al mismo tiempo que los costes de los contactos coaxiales y cables coaxiales desaparecen o se reducen considerablemente. Además, una conexión íntima a las unidades de microondas ahorra espacio.

Los elementos de antena pueden ser dispuestos en una serie de configuraciones de rejilla distintas. Dos configuraciones de rejilla interesantes a este respecto pueden ser la rejilla rectangular o la rejilla triangular.

De acuerdo con un dimensionado adecuado de la antena de grupo, dos elementos de antena adyacentes son dispuestos con una cierta distancia entre centros, que es esencialmente la mitad de la longitud de onda para la frecuencia de trabajo más elevada de la antena de grupo. Esto facilita a la antena de grupo una forma compacta óptima sin hacer la antena más compleja en su diseño.

El cuerpo simétrico en rotación de los elementos de antena puede adoptar una serie de formas distintas, tales como, por ejemplo, paraboloide circular o forma cónica.

De acuerdo con una realización, el cuerpo simétrico en rotación del elemento de antena consiste principalmente en aluminio. La elección del aluminio como conductor proporciona al elemento de antena un peso reducido. Otra realización del elemento de antena, según la invención, que permite reducir el peso, consiste en hacer hueco el cuerpo simétrico en rotación.

Un elemento de antena fabricado de manera estable y fácil, de acuerdo con la invención, se caracteriza porque el cuerpo simétrico en rotación consiste en un material metálico homogéneo. El elemento de antena puede ser fabricado por torneado y la homogeneidad contribuye a la estabilidad del elemento de antena.

La invención se describirá a continuación haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 muestra esquemáticamente, de acuerdo con la sección 1A-1A de la figura 2, una vista lateral en sección de una parte de una antena de grupo, de acuerdo con una realización.

La figura 2 muestra una vista superior esquemática de una realización... [Seguir leyendo]

1. Antena de grupo, de banda ancha, controlada eléctricamente (1) que comprende una serie de elementos de antena (3) dispuestos en un plano común (2) y conectados a una unidad de alimentación (18) , comprendiendo cada elemento de antena (3) un cuerpo simétrico en rotación (4) dispuesto sobre un plano de tierra (2) que es común a varios elementos de antena, siendo el eje de rotación (5) del cuerpo (4) esencialmente perpendicular al plano de tierra (2) , estando rodeado cada cuerpo simétrico de rotación (4) por ranuras (21, 22) en el plano de tierra, formando dichas ranuras canales alrededor de cada elemento de antena que funciona como circuito abierto, dándose salida a un primer cuerpo simétrico en rotación con respecto a un segundo cuerpo simétrico en rotación adyacente por un doble conductor, uno de cuyos conductores está fijado al primer cuerpo simétrico en rotación y el otro conductor está fijado al segundo cuerpo simétrico en rotación, estando dotados los cuerpos simétricos en rotación (3) de superficies envolventes metálicas, caracterizada porque la superficie de cada cuerpo simétrico en rotación (3) tiene una forma que converge hacia el eje de rotación (5) para una distancia creciente con respecto al plano de tierra (2) y que cada cuerpo simétrico en rotación (3) tiene secciones transversales circulares a través del eje de rotación (5) a lo largo del eje de rotación.

2. Antena de grupo, según la reivindicación 1, caracterizada porque los elementos (3) de la antena están conectados al plano de tierra (2) por medio de una conexión (9, 10) que puede ser desmontada.

3. Antena de grupo, según la reivindicación 2, caracterizada porque la conexión que puede ser desmontada es una conexión de tornillo (9, 10) .

4. Antena de grupo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque un manguito separador (11) está incorporado en cada elemento de antena (3) en la transición entre el cuerpo simétrico de rotación (4) y el plano de tierra (2) .

5. Antena de grupo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el plano de tierra (2) está dotado de dos alojamientos (13, 14) para cables, para cada elemento de antena (3) , cada uno de los cuales recibe un conductor doble (17) .

6. Antena de grupo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los elementos de antena (3) están situados en una rejilla rectangular.

7. Antena de grupo, según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizada porque los elementos de antena (3) están situados en una rejilla triangular.

8. Antena de grupo, según las reivindicaciones 4 y 5, caracterizada porque cada uno de los casquillos separadores

(11) comprende dos alojamientos (13, 14) para cables.

9. Antena de grupo, según la reivindicación 8, caracterizada porque cada casquillo separador (11) está dotado de alojamientos (13, 14) para cables que tienen una primera lectura (14) alineada en dirección radial del casquillo separador y una segunda abertura (15) alineada paralelamente con el eje de simetría del cuerpo (4) y el casquillo (11) .

10. Antena de grupo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dos elementos adyacentes de antena (3) están dispuestos con una distancia entre centros que es esencialmente la mitad de una longitud de onda para la frecuencia de trabajo más elevada de la antena de grupo.

11. Antena de grupo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la unidad de alimentación (18) comprende una o varias unidades de microondas (19, 20) que forman el plano de tierra común (2) de los elementos de antena.

12. Antena de grupo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada uno de los cuerpos (4) simétricos en rotación está conformado esencialmente en forma de cono (figura 3b) .

13. Antena de grupo, según cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizada porque cada uno de los cuerpos simétricos en rotación (4) está conformado esencialmente como paraboloide circular (figura 5a) .

14. Antena de grupo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada cuerpo simétrico en rotación (4) está formado principalmente en aluminio.

15. Antena de grupo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada uno de los cuerpos (4) simétricos en rotación es hueco.

16. Antena de grupo, según cualquiera de las reivindicaciones 1-14, caracterizada porque cada uno de los cuerpos simétricos en rotación (4) está formado por material metálico homogéneo.