Conjunto de alimentación de antena.

Un conjunto de alimentacion de antena (15) que incluye al menos dos cadenas de alimentación (12)que tienen,

cada una, un eje de alimentación longitudinal, estando las cadenas de alimentación dispuestasadyacentes entre si en una dirección lateral, estando cada cadena de alimentación adaptada para transmitir o recibirradiación electromagnetica entre ella misma y un reflector (34, 45) de la antena a lo largo del eje de alimentaciónlongitudinal de la misma mediante un elennento transmisor/receptor (7, 8), manteniendose las cadenas dealimentación en relación fija entre si mediante una primera y segunda montura (5, 6) separadas axialmente,extendiendose las cadenas de alimentación axialmente desde la segunda montura pasando por la primera monturahacia el reflector con los elementos transmisores/receptores estando posicionados entre la primera montura y elreflector caracterizado porque, la primera montura tiene un menor coeficiente de dilatacion termica en la direcciónlateral que la segunda montura para reducir el movimiento de traslación de cada elemento transmisor/receptor en ladirección lateral provocado por el cambio de temperatura del conjunto.

Conjunto de alimentación de antena

Esta invención se refiere a conjuntos de alimentación de antena, en particular pero no exclusivamente a aquellos usados para comunicaciones por satélite y especialmente a errores de puntería de un haz para una antena provocados por fluctuaciones de temperatura en el conjunto de alimentación.

En las antenas de comunicaciones en satélites, ha sido muy dificil durante mucho tiempo evitar los errores de puntería de un haz para la antena debidos a fluctuaciones de temperatura del satélite. Estas fluctuaciones de temperatura SOn provocadas principalmente por el movimiento del satélite dentro y fuera de la radiación solar. Un ejemplo particular de que esto ocurre es el de los satélites geoestacionarios. Estos orbitan alrededor de la Tierra y entran y salen de la radiación solar mientras lo hacen. Dichos cambios de temperatura son típicamente del orden de cien grados Celsius y afectan a todo el satélite pero en particular a cualesquiera apéndices externos en el satélite.

Una antena de satélite de comunicaciones es alimentada mediante radiación electromagnética transmitida al reflector desde un plano focal de una alimentación comprendida en un conjunto de alimentación. El conjunto de alimentación típicamente comprende una red de cadenas de alimentación alargadas dispuestas adyacentes entre sí. Cada una dirigirá radiación electromagnética, por ejemplo microondas, a una parte diferente de la antena, con lo cual la antena dirigirá un haz de radiación correspondiente a una zona predeterminada de la superficie de la Tierra, por ejemplo para proporcionar cobertura televisiva o de telefonía móvil a un país particular. Cada cadena de alimentación, que transmite/recibe una señal polarizada doble, habitualmente comprende una bocina de alimentación cónica en el extremo más cercano al reflector que conduce a un polarizador de ondas y a continuación, en el extremo más alejado del reflector, un transductor ortomodo (OMT) . Las bocinas de alimentación se disponen típicamente en una red de bocinas agrupadas muy cerca conjuntamente. Esta disposición permite que los haces transmitidos a la Tierra desde la antena en el satélite den una cobertura sustancialmente ininterrumpida de esa parte de la superficie de la Tierra visible desde el satélite. Como alternativa, las zonas discretas seleccionadas de la superficie de la Tierra pueden fijarse como objetivo para cobertura, por ejemplo, seleccionándose Portugal para cobertura de telecomunicaciones pero no España.

Para satélites geoestacionarios a una distancia de aproximadamente 35.000 kilómetros de la superficie de la Tierra, incluso un cambio minúsculo en la posición relativa de una bocina de alimentación con respecto a la antena puede causar un movimiento significativo de un patrón de haz que alcanza la superficie de la Tierra desde esa bocina de alimentación. Por ejemplo, un movimiento lateral de la bocina de alimentación debido a un cambio de temperatura en el conjunto de bocina de alimentación puede causar un desvío del haz de 0, 01 grados que puede dar un movimiento de la posición del haz en la superficie de la Tierra de 6 kilómetros. Por lo tanto, se apreciará que dichos conjuntos de alimentación pueden ser extremadamente sensibles a cambios posicionales debido a la dilatación o contracción térmica de monturas para las cadenas de alimentación.

El documento US 4090203 describe un conjunto de alimentación de antena y una antena reflectora.

Por razones de ahorro de peso, las cadenas de alimentación están montadas a menudo en una estructura de aleación de aluminio. Sin embargo, este material tiene un coeficiente de dilatación térmica relativamente alto y el movimiento lateral de las bocinas de alimentación unas con respecto de otras cuando el conjunto es sometido a un gran cambio de temperatura puede volverse inaceptable debido a cambios en la cobertura del haz. Con una antena de alimentación única por haz (SFB) en particular, un movimiento del haz de 6 kilómetros en la superficie de la Tierra puede marcar una diferencia significativa, ya sea si una zona esté cubierta por la señal en su totalidad o si la zona recibe una señal de suficiente potencia. Por ejemplo, podría mover parte de una gran ciudad, que estaba suscrita a cobertura de telecomunicaciones, fuera de la cobertura del haz.

Cuando se aplican requisitos de baja distorsión al satélite, la montura para las cadenas de alimentación puede estar fabricada de materiales de baja distorsión, por ejemplo, plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP) o Invar. Sin embargo, estos materiales son caros de usar y, en el caso del Invar, pesados, teniendo el Invar una gravedad específica de 8, 0. Los CFRP pueden fabricarse para formar una estructura de alta proporción de resistencia/rigidez con respecto a masa pero tiene una mala conductividad térmica, lo que provoca que la refrigeración del conjunto de alimentación sea más difícil. Además, la fabricación con interfaces mecánicas empernadas o de otro tipo, puede ser problemática para este material.

Es un objeto de la invención proporcionar un conjunto de alimentación para una antena que supere algunas de las dificultades asociadas con la técnica anterior.

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un conjunto de alimentación de antena que incluye al menos dos cadenas de alimentación que tienen, cada una, un eje de alimentación longitudinal, estando las cadenas de alimentación dispuestas adyacentes entre sí en una dirección lateral, estando cada cadena de alimentación adaptada para transmitir o recibir radiación electromagnética entre sí misma y un reflector de la antena a lo largo del eje de alimentación longitudinal de la misma mediante un elemento transmisor/receptor, manteniéndose las cadenas de alimentación en relación fija unas con respecto de otras mediante una primera y una segunda montura separadas axial mente, extendiéndose las cadenas de alimentación axialmente desde la segunda montura pasada la primera montura hacia el reflector con los elementos transmisores/receptores estando situados entre la primera montura y el reflector, teniendo la primera montura un menor coeficiente de dilatación térmica en la dirección lateral que en la segunda montura para reducir el movimiento de traslación de cada elemento transmisor/receptor en la dirección lateral, provocado por el cambio de temperatura del conjunto.

Se apreciará que, si el conjunto se somete a un aumento o descenso de temperatura, la primera montura se expandirá o se contraerá, respectivamente, en una dirección generalmente perpendicular al eje de alimentación de una cadena de alimentación en una cantidad proporcional a su coeficiente de dilatación térmica. Análogamente, la segunda montura se expandirá o se contraerá en una cantidad mayor, dado que tiene un mayor coeficiente de dilatación térmica. Dado que cada cadena de alimentación es una estructura rígida, cualquier elemento de la cadena de alimentación que se proyecte desde la primera montura hacia el reflector de la antena será forzado a moverse, en la dirección generalmente perpendicular mencionada anteriormente, en una cantidad menor que cualquier punto en

o entre las primera y segunda monturas, debido a la geometría de la disposición. Esta geometría es tal como se ilustra en las figuras 1 y 2.

Los elementos transmisores/receptores son típicamente bocinas de alimentación que tienen generalmente forma cónica, para aplicaciones de microondas. Las bocinas pueden estar internamente escalonadas o tener una forma cónica compuesta y pueden estar perfiladas internamente para optimizar el rendimiento eléctrico. La parte del elemento cuyo posicionamiento lateral es crítico es normalmente una abertura definida por un borde de la bocina de alimentación. Como alternativa, un centro de fase para la bocina de alimentación, habitualmente situado una pequeña cantidad axialmente hacia dentro desde el borde de la bocina de alimentación, puede considerarse como una parte crítica del elemento transmisor/receptor. Por lo tanto la frase "elemento transmisor/receptor" debe interpretarse como esa parte del elemento transmisor/receptor para la que se considera que el posicionamiento lateral es crítico.

La geometría más deseable para el conjunto de alimentación es donde la parte crítica del elemento transmisor/receptor no es desviada lateralmente en absoluto con el cambio de temperatura del conjunto. Para que esto ocurra la relación entre el coeficiente de dilatación térmica (U1) de la primera montura y el coeficiente... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto de alimentación de antena (15) que incluye al menos dos cadenas de alimentación (12) que tienen, cada una, un eje de alimentación longitudinal, estando las cadenas de alimentación dispuestas adyacentes entre sí en una dirección lateral, estando cada cadena de alimentación adaptada para transmitir o recibir radiación electromagnética entre ella misma y un reflector (34, 45) de la antena a lo largo del eje de alimentación longitudinal de la misma mediante un elemento transmisor/receptor (7, 8) , manteniéndose las cadenas de alimentación en relación fija entre sí mediante una primera y segunda montura (5, 6) separadas axial mente, extendiéndose las cadenas de alimentación axialmente desde la segunda montura pasando por la primera montura hacia el reflector con los elementos transmisores/receptores estando posicionados entre la primera montura y el reflector caracterizado porque, la primera montura tiene un menor coeficiente de dilatación térmica en la dirección lateral que la segunda montura para reducir el movimiento de traslación de cada elemento transmisor/receptor en la dirección lateral provocado por el cambio de temperatura del conjunto.

2. Un conjunto según la reivindicación 1, en el que la relación entre el coeficiente de dilatación térmica U1 de la primera montura y el coeficiente de dilatación térmica U2 de la segunda montura viene dada por la ecuación

a a

_1 = __en la que a es la distancia axial desde el elemento transmisor/receptor hasta la primera montura y b es

a+b

a2

la separación axial de la primera y segunda montura.

3. Un conjunto según la reivindicación 1 ó 2, en el que cada montura incluye un panel (5, 6) dispuesto generalmente perpendicular al eje de alimentación de cada cadena de alimentación, definiendo el panel las aberturas (20, 24) a través de las cuales se extiende cada cadena de alimentación.

4. Un conjunto según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que la primera montura comprende titanio y la segunda montura comprende aluminio.

5. Un conjunto según la reivindicación 4, en el que la relación de una distancia axial desde el elemento transmisor/receptor hasta la primera montura y una separación axial de la primera y segunda montura es 1 : 2.

6. Un conjunto según cualquier reivindicación anterior, en el que cada cadena de alimentación comprende una bocina de alimentación (7, 8) en un extremo de la misma situado el mas cercano del reflector, durante el uso, un transductor orto modo, OMT, en un según extremo y un elemento de polarización de ondas que se extiende entre la bocina de alimentación y el OMT.

7. Un conjunto según cualquier reivindicación anterior y dependiente de la reivindicación 3, en el que la montura incluye una brida (21) que puede fijarse a la cadena de alimentación y adaptada para acoplarse a una pared que define dicha abertura en el panel.

8. Un conjunto según la reivindicación 7, en el que la brida define un ajuste perfecto con dicha pared de la abertura con lo cual permite ubicar de forma precisa la cadena de alimentación en el panel.

9. Un conjunto según cualquier reivindicación anterior, en el que la segunda montura comprende un panel (6) e incluye un soporte (25, 26) que conecta la cadena de alimentación al panel y en el que el soporte permite una tolerancia limitada en el posicionamiento relativo del panel y la cadena de alimentación.

10. Un conjunto según cualquier reivindicación anterior que depende de la reivindicación 6, que comprende una red de cadenas de alimentación que tienen las bocinas de alimentación de las mismas dispuestas estrechamente adyacentes entre sí.

11. Un conjunto según cualquier reivindicación anterior, en el que los ejes de alimentación se intersecan entre sí.

12. Un conjunto según la reivindicación 11, en el que los ejes de alimentación se intersecan entre sí en una región del reflector de la antena.

13. Un conjunto de antena de comunicaciones (15) que incluye un conjunto de alimentación de antena según cualquier reivindicación anterior.

14. Un conjunto de antena de comunicaciones según la reivindicación 13, que incluye equipo electrónico de enlace ascendente/descendente para la comunicación por satélite con la Tierra.

15. Un satélite de comunicaciones (47) que incorpora un conjunto de antena de comunicaciones según la reivindicación 13 ó 14.