Transductor ortomodo de guía de ondas.

Transductor ortomodo de guía de ondas, que comprende:

- una unión (1) que presenta una guía de ondas principal (10) y cuatro guías de ondas auxiliares 5 (11 a 14) dispuestas a lo largo de los dos ejes principales ortogonales (AA',

BB') de la unión (1) y que define cuatro cuadrantes (I, II, III, IV);

- una red de combinación que comprende

• dos T mágicas (30), presentando cada una de las cuales un puerto Ε (33), dos puertos comunes opuestos (31), y un puerto H (32);

• una unión en T de plano H (40) que presenta un puerto Σ (42) y dos puertos comunes opuestos (41); y

• una unión en T de plano E (50) que presenta un puerto Δ (52) y dos puertos comunes opuestos (51); estando dichas T mágicas adaptadas para su utilización como combinador de potencia o divisor de potencia, caracterizado porque:

• dos guías de ondas auxiliares (11 a 12), que definen un primer cuadrante (I), están conectadas respectivamente a los puertos comunes (31) de una de las T mágicas (30) y las otras dos guías de ondas secundarias (13 a 14), que definen un segundo cuadrante (II) opuesto al primer (I), están conectadas a los puertos comunes (31) de la otra T mágica (30);

y porque

• los puertos E (33) de cada T mágica (30) están conectados a los puertos comunes (41) de la unión en T de plano H (40); y los puertos H (32) de cada T mágica (30) están conectados a los puertos comunes (51) de la unión en T de plano E (50);

de manera que:

cuando las uniones en T (40, 50) se utilizan como divisor de potencia, el transductor separa hacia el puerto Σ (42) y el puerto Δ (52) de las uniones en T, respectivamente, dos señales polarizadas ortogonalmente que entran en dicha guía de ondas principal (10), y recíprocamente, cuando las uniones en T (40, 50) se utilizan como combinador de potencia, dos señales que entran respectivamente en el puerto Σ (42) y el puerto Δ (52) de las uniones en T se combinan con las polarizaciones ortogonales en dicha guía de ondas principal (10).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09305099.

Solicitante: CENTRE NATIONAL D'ETUDES SPATIALES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 2, PLACE MAURICE QUENTIN 75001 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: Fonseca,Nelson.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01P1/161 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). › que funcionan según dos modos ortogonales independientes, p. ej. transductores ortomodos.

PDF original: ES-2379756_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Transductor ortomodo de guía de ondas.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a líneas de transmisión de ondas utilizadas como red de alimentación para antenas y en particular se refiere a una red de alimentación conocida como transductor ortomodo, que se utiliza para combinar/separar dos polarizaciones ortogonales.

Antecedentes de la invención

Los transductores ortomodo (OMT) son de gran interés en diversas aplicaciones, dado que permiten la combinación o separación de dos señales polarizadas ortogonalmente.

En telecomunicaciones, por ejemplo, mediante dicho tipo de componentes el ancho de banda disponible se utiliza de modo eficiente. En aplicaciones de radar, se pueden utilizar dichos componentes para separar las señales transmitidas y recibidas, siempre y cuando estén polarizadas ortogonalmente entre sí.

Dichos componentes resultan asimismo de interés en montajes de mediciones, por ejemplo para sistemas de medición en campo compacto, sistemas de medición en campo lejano o sistemas de medición en campo cercano, ya que es posible medir simultáneamente dos polarizaciones lineales ortogonales.

Se pone de manifiesto que una base muy conveniente para el diseño de un OMT con tecnología de guía de ondas constituye una unión en cruz (turnstile) , ya que este componente presenta una banda ancha para la gestión de alta potencia.

La figura 1 representa una unión en cruz convencional.

Dicha unión comprende una guía de ondas circular principal 10 y cuatro guías de onda rectangulares secundarias 11-14, dispuestas en un plano común a lo largo del eje principal ortogonal AA', BB' de la unión. La unión en cruz 1 se puede apreciar como la superposición de los divisores de potencia de plano H rotados 90 grados.

Utilizándose como una red de alimentación de una antena, la guía de ondas circular principal 10 se conecta al puerto de la antena.

En función de la aplicación de la antena (para transmisión o recepción) , dicha guía de ondas circular principal 10 se considera una salida o una entrada y conforme a ello el OMT combina o separa las polarizaciones ortogonales.

En aras de la simplicidad de la descripción siguiente, se asume que el OMT se utiliza para separar dos polarizaciones lineales ortogonales recibidas por una antena.

Una señal de radiofrecuencia que comprende un modo polarizado vertical 20v y un modo polarizado horizontal 20H entra en la guía de ondas circular principal 10 de la unión conforme a la orientación definida por el eje principal AA', BB' de la unión 1.

El campo polarizado verticalmente 20v se divide en dos señales parciales en contraposición de fase 21a y 21b, que abandonan la unión por dos puertos opuestos 11 y 13, respectivamente. Similarmente, el campo polarizado horizontalmente 20H se divide en dos señales parciales en contraposición de fase 21a y 21b, que abandonan la unión por los otros dos puertos opuestos 12 y 14, respectivamente.

Mediante esta unión, un campo electromagnético polarizado lineal se dirige de modo natural hacia las guías de ondas rectangulares 11-14 que presentan la misma dirección axial.

A continuación, es preciso que cada par de guías de ondas opuestas se recombine mediante un divisor de potencia/combinador. Sin embargo, debido a la geometría particular de la unión en cruz, el acoplamiento cruzado de trayectorias radioeléctricas ocasiona que habitualmente se utilice una red geométrica de grandes dimensiones y no simétrica, como la descrita en el documento "A Turnstile Junction Waveguide Ortomode Transducer", A. Navarrini et al., IEEE Transactions on Microwave Theor y and Techniques.

La última característica puede tener impacto en el rendimiento en términos de ancho de banda, así como en la generación de modos de orden superior.

Ya se conocen algunas soluciones para superar dichos inconvenientes.

La patente US nº 7.330.088 describe una solución reduciendo la sección transversal de la guía de ondas, lo que

conlleva un diseño simétrico muy compacto. Sin embargo, es conocido que la reducción de la sección transversal limita la gestión de la potencia, lo que es muy relevante para las aplicaciones de telecomunicaciones, dado que la tendencia actual es incrementar la potencia transmitida por la antena.

En el documento WO 2008/008702 se describe una solución adicional. En el diseño descrito se utilizan cuatro T mágicas a fin de suprimir los acoplamientos cruzados de las trayectorias radioeléctricas. Sin embargo, este diseño conlleva una red de combinación que requiere tres componentes por trayectoria radioeléctrica, en comparación con el único componente necesario de los diseños anteriores. Por consiguiente, las pérdidas de inserción pueden aumentar y la sensibilidad a la precisión de la fabricación puede ser superior.

Sumario de la invención

El objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un transductor ortomodo para una guía de ondas que requiera un número reducido de elementos y ofrezca un buen rendimiento, en particular en términos de gestión de la potencia y de generación de modos de orden superior.

Conforme a un primer aspecto, la presente invención se refiere a un transductor ortomodo para una guía de ondas, que comprende: una unión que presenta una guía de ondas principal y cuatro guías de ondas auxiliares dispuestas a lo largo de los dos ejes principales ortogonales de la unión y definiendo cuatro cuadrantes; una red de combinación que comprende: dos T mágicas, cada una de las cuales comprende un puerto E, dos puertos comunes opuestos, así como un puerto H; una unión en T de plano H con un puerto L y dos puertos comunes opuestos; y una unión en T de plano E con un puerto f y dos puertos comunes opuestos.

El transductor ortomodo para una guía de ondas según la presente invención se caracteriza: porque dos guías de ondas auxiliares, que definen un primer cuadrante, se conectan respectivamente a los puertos comunes de una de las T mágicas y las otras dos guías de ondas secundarias, que definen un segundo cuadrante opuesto al primero, se conectan a los puertos comunes de la otra T mágica; y porque las uniones en T se utilizan para conectarse a puertos similares de T mágicas (puertos E o H) ; de modo que el transductor separa dos señales polarizadas ortogonalmente que entren en dicha guía de ondas principal hacia dos salidas distintas, y recíprocamente dos señales que entren respectivamente por el puerto L y por el puerto f de las uniones en T se combinan con polarizaciones ortogonales en dicha guía de ondas principal.

En el transductor ortomodo para una guía de ondas según la presente invención, las uniones en T se utilizan en particular para conectarse a puertos similares de T mágicas (es decir, puertos E o H) .

Entonces, los dos puertos de plano H de las T mágicas se conectan a través de una unión en T de plano E, mientras que los dos puertos de plano E de las mismas T mágicas se conectan a través de una unión en T de plano H.

Mediante la presente invención, es posible obtener un transductor ortomodo para una guía de ondas con una estructura compacta y sin acoplamientos cruzados, y requiere únicamente dos componentes por trayectoria radioeléctrica.

El transductor ortomodo para una guía de ondas según la presente invención es menos sensible a los modos de orden superior debido a su topología simétrica de acceso.

En combinación con una unión en cruz, el transductor ortomodo para una guía de ondas según la presente invención presenta un valor umbral alto de gestión de potencia, en comparación con otros transductores ortomodo compactos para una guía de ondas del estado de la técnica.

El transductor ortomodo para una guía de ondas según la presente invención se revela como una solución de compromiso en complejidad y rendimiento entre todas las soluciones ya conocidas.

Los puertos E de todas las T mágicas se pueden conectar a los puertos comunes de la unión en T de plano H; y los puertos H de todas las T mágicas se pueden conectar a los puertos comunes de la unión en T de plano E.

La sección transversal de la guía de ondas principal puede ser circular, cuadrada u octogonal.

Las guías de onda auxiliares pueden constituir guías de onda rectangulares cuyo lado de más longitud sea ortogonal al eje... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Transductor ortomodo de guía de ondas, que comprende:

- una unión (1) que presenta una guía de ondas principal (10) y cuatro guías de ondas auxiliares (11 a 14) dispuestas a lo largo de los dos ejes principales ortogonales (AA', BB') de la unión (1) y que define cuatro cuadrantes (I, II, III, IV) ;

- una red de combinación que comprende

o dos T mágicas (30) , presentando cada una de las cuales un puerto E (33) , dos puertos comunes opuestos (31) , y un puerto H (32) ;

o una unión en T de plano H (40) que presenta un puerto L (42) y dos puertos comunes opuestos (41) ; y

o una unión en T de plano E (50) que presenta un puerto f (52) y dos puertos comunes opuestos (51) ;

estando dichas T mágicas adaptadas para su utilización como combinador de potencia o divisor de potencia, caracterizado porque:

o dos guías de ondas auxiliares (11 a 12) , que definen un primer cuadrante (I) , están conectadas respectivamente a los puertos comunes (31) de una de las T mágicas (30) y las otras dos guías de ondas secundarias (13 a 14) , que definen un segundo cuadrante (II) opuesto al primer (I) , están conectadas a los puertos comunes (31) de la otra T mágica (30) ; y porque

o los puertos E (33) de cada T mágica (30) están conectados a los puertos comunes (41) de la unión en T de plano H (40) ; y los puertos H (32) de cada T mágica (30) están conectados a los puertos comunes (51) de la unión en T de plano E (50) ;

de manera que:

cuando las uniones en T (40, 50) se utilizan como divisor de potencia, el transductor separa hacia el puerto L (42) y el puerto f (52) de las uniones en T, respectivamente, dos señales polarizadas ortogonalmente que entran en dicha guía de ondas principal (10) , y recíprocamente, cuando las uniones en T (40, 50) se utilizan como combinador de potencia, dos señales que entran respectivamente en el puerto L (42) y el puerto f (52) de las uniones en T se combinan con las polarizaciones ortogonales en dicha guía de ondas principal (10) .

2. Transductor ortomodo de guía de ondas según la reivindicación 1, en el que la guía de ondas principal (10) presenta una sección transversal circular, cuadrada u octogonal.

3. Transductor ortomodo de guía de ondas según la reivindicación 1, en el que las guías de ondas auxiliares (11 a 14) son

- las guías de ondas rectangulares con el lado más largo ortogonal al eje longitudinal de la guía de ondas principal (10) , siendo la unión (1) una unión en cruz; o

- las guías de ondas rectangulares con el lado más largo paralelo al eje longitudinal de la guía de ondas principal (10) .

4. Transductor ortomodo de guía de ondas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho transductor está adaptado para recibir/transmitir una señal de radiofrecuencia que comprende dos campos electromagnéticos polarizados linealmente ortogonales con una orientación girada de 45º con respecto al eje principal (AA', BB') de la unión (1) .

5. Transductor ortomodo de guía de ondas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la red de combinación comprende un acoplador de 3 dB para transformar las dos polarizaciones lineales ortogonales en dos polarizaciones circulares ortogonales.

6. Transductor ortomodo de guía de ondas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la unión está concebida para transmitir/recibir bandas de alta frecuencia a través de un puerto opuesto al puerto principal (30) de la guía de ondas principal, acoplando mientras una banda de frecuencia inferior hacia la red de combinación de dicho transductor ortomodo de guía de ondas.

7. Procedimiento para separar dos campos electromagnéticos polarizados linealmente ortogonales (30V y 30H) mediante el transductor ortomodo de guía de ondas según las reivindicaciones 1 a 7, comprendiendo el

procedimiento las etapas siguientes:

- entrar en la guía de ondas principal con una orientación de 45º con respecto al eje principal (AA', BB') de la unión

(1) ; 5

- dirigir las dos señales polarizadas ortogonalmente que entran en los puertos comunes de las T mágicas hacia distintas salidas de las T mágicas;

- salir de la red de combinación a través de las uniones en T respectivas, el combinador de potencia del plano H 10 para la polarización vertical y el combinador de potencia del plano E para la polarización horizontal.

8. Procedimiento para combinar dos señales como polarizaciones lineales ortogonales en una misma guía de ondas principal (10) mediante el transductor ortomodo de guía de ondas según las reivindicaciones 1 a 6, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:

- entrada de las señales de radiofrecuencia en dichas uniones en T (40, 50) ;

- la salida de la señal con dos polarizaciones lineales ortogonales por la guía de ondas principal, una por señal que

entra en cada unión en T, con una orientación de 45º con respecto al eje principal (AA', BB') de la unión (1) . 20

9. Dispositivo de antena que comprende un transductor ortomodo de guía de ondas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

10. Dispositivo de antena multibanda que comprende por lo menos una unión ortomodo de guía de ondas según la 25 reivindicación 6.


 

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