Antena de V-UHF de banda muy ancha.

Sistema de antena de banda ancha que puede radiar o recibir unas señales de radiofrecuencia en una banda defrecuencias dada,

que comprende al menos dos elementos (11, 12) radiantes sensiblemente colinealescaracterizado porque cada uno de los dos elementos (11, 12) radia en una banda de frecuencias, funcionando elprimer elemento (11) radiante en la banda de frecuencias Fhinf a Fhsup, funcionando el segundo elemento (12)radiante en la banda de Fminf a Fmsup, y porque el primer elemento (11) radiante y el segundo elemento (12)radiante están adaptados para que a las frecuencias bisagra entre dos elementos adyacentes, estos dos elementosparticipen en la radiación, comprendiendo el sistema un tercer elemento (13) radiante que funciona en la banda defrecuencias de Fbinf a Fbsup, siendo la frecuencia Fbsup superior o igual a la frecuencia Fminf, y siendo lafrecuencia Fmsup superior o igual a la frecuencia Fhinf, estando conectados los elementos (11, 12, 13) radiantes auna red (14) de alimentación que comprende una entrada (15) y tres salidas (16, 17, 18) conectadasrespectivamente a los elementos (11, 12, 13) mediante tres líneas (21, 22, 23) de transmisión, comprendiendo la red(14) de alimentación al menos un filtro (28) paso banda, un duplexor (29) cuyo reparto dúplex corresponde a labanda del filtro (28) y un híbrido 3dB (27) divisor de potencia.

Antena de V-UHF de banda muy ancha La invención se refiere a un sistema de antena de banda muy ancha que funcionan en emisión como en recepción sin traspaso de adaptación. Está destinado, por ejemplo, a la banda de frecuencias que varía de 30 a 512 MHz, desde la VHF, muy altas frecuencias (en anglosajón Ver y High Frequencies) hasta la UHF, ultra altas frecuencias (Ultra High Frequencies) .

Esta banda engloba, en particular, las bandas clásicas: la banda FM-VHF usual, o VHF de modulación de frecuencia de 30 a 88 MHz (o en anglosajón VHF – Frequency Modulation) , la banda VHF-AM o VHF de modulación de amplitud de 100 a 160 MHz (o en anglosajón VHF – Amplitude Modulation) y la banda UHF-AM de 225 a 400 MHz (UHF – Amplitude Modulation) .

Las estaciones Emisor-Receptor (E/R) modernas son susceptibles de funcionar en todas las bandas de frecuencias que varían de 30 a 512 MHz. Por el contrario, los sistemas de antenas existentes que se les asocian, en particular aquellos destinados a estar instalados sobre unos móviles, no aseguran un funcionamiento óptimo más que para sub-bandas de frecuencia, por ejemplo, la banda VHF-FM (30-88 MHz) o la banda VHF-AM (100-160 MHz) o incluso la banda UHF-AM (225-400 MHz) . Debido a este hecho, la explotación de estos emisores/receptores necesita la implementación de varias antenas y un dispositivo de conmutación para seleccionar la antena mejor adaptada.

Los sistemas de antena de banda muy ancha que permitan cubrir sin discontinuidad toda la banda de 30 a 512 MHz existen ya para otros sistemas que explotan la radiofrecuencias, por ejemplo los sistemas de antena de radiocomunicación a bordo de aeronaves, los sistemas de antenas de escucha y de interferencia en guerra electrónica, etc. No obstante estas antenas presentan algunos inconvenientes que las convierten en inadaptadas para una utilización sobre un móvil terrestre. En efecto, presentan o bien una eficacia demasiado reducida para el alcance de radio solicitado para los enlaces suelo-suelo, caso de las antenas a bordo de las aeronaves, o bien un volumen incompatible con las dimensiones del vehículo.

Las realizaciones de antena que cubren una banda de frecuencias que alcanzan la década y que tienen un volumen reducido son numerosas. Por ejemplo las patentes US 4 443 803, US 4 466 003 o US 4 958 164 describen unas estructuras de ese tipo. Sin embargo, estas estructuras se basan todas en la contribución de elementos resistivos para ampliar artificialmente la banda pasante de la antena. Debido a este hecho, una gran parte de la energía de radiofrecuencia RF no es radiada por la antena, sino que es transformada en calor en el interior de ésta. El rendimiento de estos tipos de antena se comprueba por lo tanto que es muy reducido. Otro defecto de las estructuras radiantes descritas en las patentes mencionadas anteriormente es su mal diagrama de radiación en las frecuencias altas.

Las patentes DE 3 826 777 o FR 2 758 012 proponen unas estructuras denominadas multi-banda, que cubren varias bandas de frecuencia y que no presentan los defectos anteriormente enunciados. Sin embargo, las bandas de frecuencia cubiertas por estos tipos de antenas deben estar imperativamente separadas.

La patente US 6 177 911 divulga una antena destinada a ser utilizada en una estación de base utilizada para la radio móvil. La antena está formada por varios elementos que funcionan en los mismos intervalos de frecuencia. La idea de la presente invención es proponer una antena única susceptible de funcionar sin discontinuidad en al menos toda la banda de frecuencias de 30 a 512 MHz, o bien en más de una década, y que tenga unas dimensiones tales que pueda ser instalada en la colocación y lugar de una antena de radio comunicación VHF-FM clásica, es decir que tenga la forma de un látigo mientras presenta un rendimiento suficiente para garantizar unos alcance radioeléctricos al menos equivalentes a los de los equipos existentes. Una representación de una antena de ese tipo se esquematiza en la figura 1. El látigo tiene una altura por ejemplo del orden de 3 metros.

La invención se refiere a un sistema de antena de banda ancha que puedan radiar o recibir unas señales de radiofrecuencia en una banda de frecuencias dada, que comprende al menos dos elementos radiantes sensiblemente colineales. Se caracteriza porque cada uno de los dos elementos radia en una banda de frecuencias, funcionando un primer elemento radiante en la banda de frecuencias [Fhinf, Fhsup], funcionando un segundo elemento radiante en la banda [Fminf, Fmsup], y porque el primer elemento radiante y el segundo elemento radiante están adaptados para que, en las frecuencias bisagra, estos dos elementos participan en la radiación, comprendido el sistema un tercer elemento radiante que funciona en la banda de frecuencias [Fbinf, Fbsup], la frecuencia Fbsup es, por ejemplo, superior o igual a la frecuencia Fminf, y la frecuencia Fmsup es por ejemplo superior o igual a la frecuencia Fhinf, los elementos radiantes están conectados a una red de alimentación que comprende una entrada y tres salidas conectadas respectivamente al primer, segundo y tercer elementos mediante tres líneas de transmisión, la red de alimentación comprende al menos un filtro paso banda, un duplexor cuyo intervalo dúplex corresponde a la banda del filtro y un híbrido de 3dB divisor de potencia.

La antena según la invención presenta particularmente las siguientes ventajas:

○ Presenta una ganancia superior a los sistemas de antena conocidos, de igual volumen y que cubran el mismo intervalo de frecuencias.

○ Permite disponer de una antena única, de banda muy ancha, que cubre sin discontinuidad más de una década, particular de 30 a 512 MHz, y esto con un rendimiento y una ganancia superior a las antenas conocidas que tenga la misma banda de frecuencias de funcionamiento.

Otras características y ventajas de la presente invención surgirán mejor con la lectura de la descripción dada a continuación de un ejemplo de realización con unas figuras adjuntas que representan:

○ la figura 1 el esquema de una antena según la invención,

○ la figura 2 el esquema sinóptico y el principio de funcionamiento de una antena de este tipo,

○ las figuras 3a y 3b un ejemplo detallado de realización de antena,

○ la figura 4 un detalle de realización del dispositivo de alimentación y de su conexión con la antena.

La figura 1 representa un ejemplo de antena A instalada en un vehículo V. Esta antena está constituida por ejemplo por un elemento 1 radiante que se presenta bajo la forma de un látigo, de una base 2 que permite fijar la antena sobre el vehículo portador y que comprende normalmente una red de alimentación que permite transferir la máxima potencia del emisor/receptor hacia el conjunto 1 radiante. Con el fin de proteger la antena de los impactos accidentales contra unos obstáculos, se intercala un elemento 3 flexible en su base. Éste elemento flexible conocido para el experto en la materia no será detallado por razones de simplificación.

La figura 2 presenta el esquema sinóptico del principio de funcionamiento de una antena según la invención, que funciona en la banda de 30 a 512 MHz. Los valores de esta banda se dan a título ilustrativo y en ningún caso limitativo. La antena A comprende por ejemplo:

○ un conjunto 1 radiante constituido por dos dipolos 11 y 12 colineales y por un monopolo 13,

○ una red 14 de alimentación que tiene una entrada 15 y tres salidas 16, 17, 18 que están conectadas respectivamente a los dipolos 11, 12 y al monopolo 13 mediante tres líneas de transmisión, respectivamente 21, 22, 23.

El primer dipolo 11 colocado en la cima del conjunto 1 radiante está concebido para funcionar en la parte alta [Fhinf a Fhsup] de la banda útil, para este ejemplo de 200 a 512 MHz. Para facilitar la comprensión de la invención, el circuito de adaptación y los artificios de ampliación de la banda pasante conocidos para experto en la materia para adaptar este dipolo a la banda 200 a 512 MHz no se detallan.

El segundo dipolo 12 colocado por debajo del primer dipolo 11, cubre la banda adyacente [Fminf a Fmsup] de 100 a 200 MHz. Por la misma razón, su circuito de adaptación no se describe.

El monopolo 13 situado en la parte baja de la antena (por debajo de los otros dos) asegura el funcionamiento en la banda baja [Fbinf a Fbsup] de 30 a 100 MHz. La elección de una estructura del tipo monopolo se puede sustituir por una estructura bipolar. El monopolo permite particularmente obtener un tamaño de antena limitado.

La red 14 de alimentación tiene como función particularmente dirigir:

○ las señales... [Seguir leyendo]

1. Sistema de antena de banda ancha que puede radiar o recibir unas señales de radiofrecuencia en una banda de frecuencias dada, que comprende al menos dos elementos (11, 12) radiantes sensiblemente colineales caracterizado porque cada uno de los dos elementos (11, 12) radia en una banda de frecuencias, funcionando el 5 primer elemento (11) radiante en la banda de frecuencias Fhinf a Fhsup, funcionando el segundo elemento (12) radiante en la banda de Fminf a Fmsup, y porque el primer elemento (11) radiante y el segundo elemento (12) radiante están adaptados para que a las frecuencias bisagra entre dos elementos adyacentes, estos dos elementos participen en la radiación, comprendiendo el sistema un tercer elemento (13) radiante que funciona en la banda de frecuencias de Fbinf a Fbsup, siendo la frecuencia Fbsup superior o igual a la frecuencia Fminf, y siendo la frecuencia Fmsup superior o igual a la frecuencia Fhinf, estando conectados los elementos (11, 12, 13) radiantes a una red (14) de alimentación que comprende una entrada (15) y tres salidas (16, 17, 18) conectadas respectivamente a los elementos (11, 12, 13) mediante tres líneas (21, 22, 23) de transmisión, comprendiendo la red

(14) de alimentación al menos un filtro (28) paso banda, un duplexor (29) cuyo reparto dúplex corresponde a la banda del filtro (28) y un híbrido 3dB (27) divisor de potencia.

2. Sistema de antena según la reivindicación 1, caracterizado porque las longitudes de las líneas (21, 22, 23) de transmisión se eligen de manera tal que las señales de RF a las frecuencias Fhinf a Fmsup alimentan en fase al primer y al segundo elemento (11, 12) radiante y porque las señales de RF a las frecuencias Fminf a Fbsup alimentan en fase al segundo y al tercer elemento (12, 13) radiante.

3. Sistema de antena según la reivindicación 2, caracterizado porque a las frecuencias Fhinf a Fmsup el primer 20 elemento (11) radiante radia en semionda.

4. Sistema de antena según la reivindicación 2, caracterizado porque a las frecuencias Fminf a Fbsup el segundo elemento (12) radiante radia en semionda.

5. Sistema de antena según la reivindicación 2, caracterizado porque el segundo elemento (12) radiante radia en onda completa para Fhinf a Fmsup y el tercer elemento (13) radia en onda completa para Fminf a Fbsup.

6. Sistema de antena según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer y el segundo elementos (11, 12) radiantes son unos dipolos y el tercer elemento (13) radiante es un monopolo.