Sistema de antena plana con acceso directo en guía de ondas.

Sistema de antena plana (10) que comprende por lo menos una subred de elementos radiantes (a1-a4) dispuesta sobre una cara de un sustrato superpuesto a un plano de masa (5),

estando cada subred constituida por una pluralidad de elementos radiantes (3) aptos para ser alimentados por una línea de alimentación de subred (b1-b4) a la cual están conectados, estando una hendidura (F1-F4) practicada en el plano de masa (5) frente a cada línea de alimentación de subred (b1-b4), comprendiendo el sistema además una línea de transmisión de energía (G) dispuesta con respecto al plano de masa de manera que se realice un acoplamiento electromagnético por hendidura entre dicha línea de transmisión de energía y cada una de las líneas de alimentación de subred, estando el sistema caracterizado porque la línea de transmisión de energía está dispuesta para extenderse en oblicuo con respecto a las líneas de alimentación de subredes.

Sistema de antena plana con acceso directo en guía de ondas.

El campo de la invención es de las antenas de telecomunicación, y más particularmente el de las antenas para haces hertzianos (antenas FH) .

La invención se refiere más precisamente a una antena plana para haces hertzianos alimentada por una guía de ondas.

Las antenas parabólicas se utilizan habitualmente para los haces hertzianos. Una guía de ondas rectangular está conectada generalmente a un cofre desplazado en la parte posterior de la antena parabólica para realizar el acceso radioeléctrico de la antena. Se ha representado de forma esquemática en la figura 1a una antena parabólica 1 conectada a una guía de ondas G.

Con superficie equivalente, las antenas planas son conocidas por ser globalmente tan eficaces como las antenas parabólicas. Las antenas planas están además caracterizadas por su compacidad y su baja exposición al viento (en particular debido a un pequeño espesor) y tienden así a ser preferidas a las antenas parabólicas.

Una ventaja de la tecnología impresa explotada en el marco de la antena plana es su buena capacidad de adaptación a las conexiones coaxiales, por ejemplo las del tipo SMA-3, 5 mm. Tal como está representado esquemáticamente en la figura 1b, es posible de esta manera conectar una antena plana 2 provista de un conector coaxial a una guía de ondas G por medio de una transición guía-coaxial TGC.

De manera clásicamente conocida, y como está representado en la figura 2, la antena plana 2 comprende una red de elementos radiantes integrados en el sustrato dieléctrico de la antena.

La antena 2 comprende más precisamente un conjunto de subredes lineales a1-a4 paralelas entre sí, estando cada subred lineal a1- a4 constituida por un conjunto de elementos radiantes 3. Cada uno de los elementos radiantes está constituido típicamente por una superficie cuadrada conductora de la cual una esquina está conectada a una línea de alimentación de subred b1- b4 (típicamente en forma de una línea microcinta) .

La figura 2 representa más precisamente un ejemplo de realización de la alimentación de una antena plana 2 por medio de una transición guía-coaxial TGC. Con este fin, una línea de alimentación L (típicamente una línea microcinta) alimentada por la guía de ondas por medio de la transición guía-coaxial TGC está dispuesta transversalmente a las subredes lineales a1-a4. Esta línea de alimentación L permite así alimentar las líneas de alimentación de subredes y por consiguiente los elementos radiantes del conjunto de las subredes.

La solución de la figura 2 no es sin embargo totalmente satisfactoria.

La conexión coaxial efectivamente es frágil y sensible a los cortes galvánicos. Además la línea de alimentación microcinta L presenta unas pérdidas lineales importantes, generalmente superiores a las pérdidas de la guía de ondas.

Es conocido, por ejemplo a partir del documento US nº 6.509.874, practicar una hendidura en el plano de masa frente a cada línea de alimentación de subred y disponer una guía de ondas, en forma de un canal practicado en la superficie de un cuerpo metálico, con respecto al plano de masa de manera que dicha guía se extienda perpendicularmente a las subredes. Se realiza de esta manera un acoplamiento electromagnético por hendidura entre dicha guía de ondas y cada una de las líneas de alimentación de subred.

Sin embargo, con dicha disposición ortogonal, las subredes son alimentadas en oposición de fase (cada 180º) . Resulta entonces necesario prever unos medios para compensar los +/- 180º de desfasado.

El documento US nº 6.509.874 muestra así (véase en particular la figura 3b) un alimentación de la subredes por unas hendiduras en oposición de fase, y una corrección de fase realizada desplazando las filas de elementos radiantes a lo largo de la línea de alimentación en una longitud eléctrica de +/- 180º.

Otra solución para la corrección de fase se presenta en el documento US nº 6.313.807 y consiste en alimentar cada red por uno u otro lado de la guía de ondas.

La invención tiene por objetivo proponer una antena plana FH que no adolezca de los inconvenientes relacionados con la utilización de una transición guía coaxial, permitiendo al mismo tiempo una alimentación equifase de todos los elementos radiantes de una misma subred.

Con este fin, la invención propone un sistema de antena plana que comprende por lo menos una subred de elementos radiantes dispuesta sobre una cara de un sustrato superpuesto a un plano de masa, estando cada subred constituida por una pluralidad de elementos radiantes aptos para ser alimentados por una línea de alimentación de subred a la que están conectados, estando una hendidura practicada en el plano de masa frente a cada línea de alimentación de subred, comprendiendo el sistema además una línea de transmisión de energía dispuesta con respecto al plano de masa de manera que se realice un acoplamiento electromagnético por hendidura entre dicha línea de transmisión de energía y cada una de las líneas de alimentación de subred, estando el sistema caracterizado porque la línea de trasmisión de energía está dispuesta para extenderse en oblicuo con respecto a las líneas de alimentación de subredes.

Algunos aspectos preferidos, pero no limitativos, de este sistema son los siguientes:

- la línea de transmisión de energía es una guía de ondas rectangular de la cual una cara está aplicada contra el plano de masa, y unas hendiduras de radiación de onda están practicadas en dicha cara de la guía de ondas de manera que las hendiduras del plano de masa y las hendiduras de la guía de ondas estén superpuestas;

- la línea de transmisión de energía es una guía de ondas que tiene una forma de U en sección, y dicha guía de ondas está dispuesta de manera que el plano de masa cierre el espacio de la guía de ondas;

- la línea de transmisión de energía es una línea triplaca que comprende una línea conductora intercalada entre dos planos de masa de línea triplaca, estando unas hendiduras de radiación de onda practicadas en el de los planos de masa de línea triplaca que esta aplicado contra dicho plano de masa de manera que las hendiduras del plano de masa y las hendiduras de la línea triplaca estén superpuestas;

- la línea de transmisión de energía es una línea triplaca que comprende una línea conductora intercalada entre dos planos de masa de línea triplaca, y uno de los planos de masa de la línea triplaca está confundido con dicho plano de masa;

- el sistema comprende una pluralidad de subredes lineales paralelas entre sí y las hendiduras practicadas en el plano de masa están posicionadas verticalmente a las líneas de alimentación;

- las hendiduras practicadas en la línea de transmisión son unas entallas practicadas en oblicuo en la longitud de la línea retransmisión;

- en el sistema, el posicionado de cada línea de alimentación con respecto a la hendidura correspondiente se realiza de manera que se controle el porcentaje de acoplamiento entre la línea de transmisión de energía y dicha línea de alimentación;

- cada línea de alimentación de subred comprende unos medios de ponderación de las amplitudes de radiación de los elementos radiantes de la subred;

- los medios de ponderación comprenden unos transformadores de impedancia intercalados entre los elementos radiantes,

- el tamaño de los elementos radiantes de una subred está ponderado de manera que se realice una ponderación de las amplitudes de radiación de dichos elementos radiantes;

- la ponderación del tamaño de un elemento radiante en forma de una superficie conductora consiste en reducir una de las dimensiones características de dicha superficie; y

- la línea de alimentación de una subred de elementos radiantes es una línea microcinta.

Otros aspectos, objetivos y ventajas de la presente invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la lectura de la descripción detallada siguiente de formas de realización preferidas de ésta, dada a título de ejemplo no limitativo, y haciendo referencia a los planos adjuntos, en los que, además de las figuras 1a, 1b y 2 ya comentadas:

- la figura 1c representa de manera esquemática una antena plana que dispone de un acceso directo en guía de ondas;

- la figura 3 representa un modo de realización posible de un sistema de antena plana;

- las figuras 4a y 4b ilustran diferentes maneras de realizar una ponderación de amplitudes de los elementos... [Seguir leyendo]

1. Sistema de antena plana (10) que comprende por lo menos una subred de elementos radiantes (a1-a4) dispuesta sobre una cara de un sustrato superpuesto a un plano de masa (5) , estando cada subred constituida por una 5 pluralidad de elementos radiantes (3) aptos para ser alimentados por una línea de alimentación de subred (b1-b4) a la cual están conectados, estando una hendidura (F1-F4) practicada en el plano de masa (5) frente a cada línea de alimentación de subred (b1-b4) , comprendiendo el sistema además una línea de transmisión de energía (G) dispuesta con respecto al plano de masa de manera que se realice un acoplamiento electromagnético por hendidura entre dicha línea de transmisión de energía y cada una de las líneas de alimentación de subred, estando el sistema caracterizado porque la línea de transmisión de energía está dispuesta para extenderse en oblicuo con respecto a las líneas de alimentación de subredes.

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la línea transmisión de energía es una guía de ondas rectangular (G) de la cual una cara está aplicada contra el plano de masa (5) , y porque unas hendiduras de radiación de onda están practicadas en dicha cara de la guía de ondas de manera que las hendiduras del plano de masa y las hendiduras de la guía de ondas estén superpuestas.

3. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la línea de transmisión de energía es una guía de ondas que tiene una forma de U en sección, y porque dicha guía de ondas está dispuesta de manera que el plano de masa 20 (5) cierre el espacio de la guía de ondas.

4. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la línea de trasmisión de energía es una línea triplaca que comprende una línea conductora intercalada entre dos planos de masa de línea triplaca, estando unas hendiduras de radiación de onda practicadas en aquél de los planos de masa de línea triplaca que está aplicado contra dicho plano de masa de manera que las hendiduras del plano de masa (5) y las hendiduras de la línea triplaca estén superpuestas.

5. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la línea de transmisión de energía es una línea triplaca que comprende una línea conductora intercalada entre dos planos de masa de línea triplaca, y porque uno de los 30 planos de masa de la línea triplaca está confundido con dicho plano de masa (5) .

6. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una pluralidad de subredes lineales paralelas entre sí, y porque las hendiduras (F1-F4) practicadas en el plano de masa (5) están posicionadas verticalmente a las líneas de alimentación.

7. Sistema según la reivindicación anterior, en combinación con la reivindicación 2 o 4, caracterizado porque las hendiduras practicadas en la línea de transmisión son unas entallas practicadas en oblicuo en la longitud de la línea de transmisión.

8. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el posicionado de cada línea de alimentación con respecto a la hendidura correspondiente se realiza de manera que se controle el porcentaje de acoplamiento entre la línea de transmisión elegida y dicha línea de alimentación.

9. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada línea de alimentación de 45 subred (b1-b4) comprende unos medios de ponderación de las amplitudes de radiación de los elementos radiantes (3) de la subred.

10. Sistema según la reivindicación anterior, caracterizado porque los medios de ponderación comprenden unos transformadores de impedancia (T) intercalados entre los elementos radiantes (3) . 50

11. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se pondera el tamaño de los elementos radiantes (3) de una subred (b1-b4) de manera que se realice una ponderación de las amplitudes de radiación de dichos elementos radiantes.

55 12. Sistema según la reivindicación anterior, caracterizado porque la ponderación del tamaño de un elemento radiante en forma de una superficie conductora consiste en traducir una de las dimensiones características de dicha superficie.

13. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la línea de alimentación de una 60 subred de elementos radiantes es una línea microcinta.