Sistema de antena de interrogador de pequeña apertura que emplea técnicas de discriminación de acimut de suma-diferencia.

Un sistema de tres antenas de bocina que comprende:

una primera antena de bocina (42);

una segunda antena de bocina de sectores(46) que se extiende desde un extremo de puerto a una apertura y alo largo de un eje longitudinal (46a), dispuesto de modo que el plano E de la segunda antena esta en el mismoplano que el plano E de la primera antena y de modo que la apertura fisica de la primera antena y la aperturafisica de la segunda antena estan en un plano comun; y

una tercera antena de bocina de sectores (44) que se extiende desde un extremo de puerto a una apertura y alo largo de un eje longitudinal (44a), dispuesto de modo que el plano E de la tercera antena estasustancialmente en el mismo plano que el plano E de la primera antena y de modo que la apertura fisica dedicha tercera antena esta en el plano comun de la primera y segunda antenas y en el que la segunda y terceraantenas estan inclinadas acercandose entre si a lo largo de la longitud de sus ejes longitudinales desde losextremos de puertos a los extremos de la apertura.

Sistema de antena de interrogador de pequeña apertura que emplea técnicas de discriminación de acimut de suma diferencia 5

Campo de la invención La presente invención se refiere a antenas de radio frecuencia (RF) y más particularmente a sistemas de antenas de red capaces de funcionar en el intervalo de frecuencias de ondas milimétricas (mmW) .

Antecedentes de la invención Como es conocido en la técnica, la identificación de combate (o CID) es el proceso de alcanzar una caracterización precisa de objetos dirigidos y detectados en un espacio de batalla. Dependiendo de la situación, tal caracterización se puede limitar a la identificación de un objeto con un identificador tal como "amigo", "enemigo" o "neutral". En otras situaciones, se puede requerir otras caracterizaciones, incluyendo, pero sin limitarse a estos, la clase, el tipo, la nacionalidad y se puede usar la configuración de la misión junto con identificadores apropiados.

Como también es sabido, tales procesos de identificación a veces se realizan a través de sistemas de identificación de combate en frecuencias de ondas milimétricas (mmW) . Tales sistemas de identificación de combate típicamente usan un sistema de antena de interrogador que incluye una antena directiva compuesta de una red de elementos de antena. Tales sistemas de antena de interrogador son relativamente grandes y pesados y de este modo no son generalmente apropiados para su uso sobre armas relativamente ligeras tales como las que se pueden transportar por un soldado. Como resultado, estos sistemas de identificación de combate típicamente se despliegan sobre tanques y otras grandes plataformas de armas de vehículos, que pueden soportar este equipo más bien grande y pesado.

Los intentos de extender la tecnología de identificación de combate a armas más ligeras (por ejemplo más ligeras que los tanques y los vehículos monitorizados) se han centrado en reducir el tamaño y el peso de las grandes redes de antenas de interrogador. Un enfoque común para reducir el tamaño y el peso de la antena de interrogador ha sido reducir el número de elementos de la antena que configuran la red de antena directiva. Un problema con este enfoque es que al reducir el número de elementos de la antena en la red, se reducen en correspondencia las dimensiones de la apertura eléctrica de la antena de red en tamaño. Esto, a su vez, conduce a mayores ángulos de discriminación de acimut que no conducen a la focalización de un objeto específico.

Las restricciones de tamaño y peso sobre los sistemas interrogadores se han convertido incluso en más de un problema en aplicaciones de transporte aéreo. Además, para las aplicaciones de transporte aéreo, se necesitan atender restricciones adicionales de implementación tales como el sitio de montaje, el peso de la aeronave y el equilibrio, y otros problemas aerodinámicos relacionados. El tamaño y el peso se deben mantener pequeños de modo que no creen demasiada carga no deseada. En algunas aplicaciones, el sistema interrogador de transporte aéreo debe ajustarse dentro de un receptáculo externo de la aeronave de unas dimensiones determinadas con provisiones de espacio limitadas. También se espera que el alcance operativo de los sistemas de interrogador de transporte aéreo sea proporcionado con el que se consigue por los sistemas de ID de combate basados en tierra. Una red de antena convencional usada para aplicaciones de tierra es una red de fragmentos transversales continua 45 multi-elementos, que tiene aproximadamente un área frontal de 17, 78 cm por 11, 25 cm o 200, 02 centímetros cuadrados (cm2) . Para las aplicaciones de transporte aéreo, se puede usar una apertura frontal que es significativamente más pequeña que la usada en las aplicaciones de tierra. Por lo tanto, para extender la identificación de combate a una multiplicidad de aplicaciones, se necesita una reducción en el tamaño y el peso de las implementaciones existentes en la técnica actual. Para aplicaciones de armas ligeras y de transporte aéreo, son deseables, sistemas de ID de combate de una pequeña apertura, directivos, de peso ligero y de un pequeño tamaño físico.

El documento EP 0 101 533 muestra una antena de radar mono-pulso consistente de cuatro antenas de bocina. El documento EP 0 651 462 muestra sistemas de antenas de haz en forma de lápiz. El documento US 2 530 694

muestra un dispositivo para guiar y aterrizar una aeronave por medio de ondas de radio del oren de decímetros.

Sumario de la invención La invención se define en las reivindicaciones, a las que se hace ahora referencia. De acuerdo con los conceptos descritos en este documento, un sistema de antena de interrogador incluye una antena de bocina piramidal y dos conjuntos de antenas de bocina inclinadas, sectorizadas. Con esta disposición particular, se proporciona una red de antena relativamente pequeña y altamente directiva, apropiadas para su uso en la identificación de combate. Las antenas de bocina piramidales y sectorizadas están dispuestas en una arquitectura de antena de suma -diferencia. El patrón de suma se establece con la antena de bocina piramidal óptima mientras que el patrón de diferencia se 65 establece con los dos conjuntos de bocinas sectorizadas e inclinadas. Los patrones de suma y diferencia se consiguen de este modo con solo tres antenas de bocina. Esto conduce a un sistema de antena de interrogador que tiene un tamaño y un peso que es significativamente reducido en comparación con los sistemas de antena de interrogador convencionales. Esta antena de interrogador de tamaño y peso reducidos también opera en las frecuencias de ondas milimétricas (mmW) en la banda de frecuencias Ka alrededor de 37 GigaHercios (GHz) . Además, los ángulos de discriminación de acimut requeridos así como el funcionamiento del alcance utilizable de este sistema de antena de interrogador de tres bocinas se mantienen usando las antenas óptimas de bocinas óptimas y sectorizadas en una arquitectura de antena de suma -diferencia. En esta combinación de las antenas de bocina (también conocidos las bocinas como radiadores) se colocan en una forma específica para conseguir las características específicas de radiación de acimut de suma y diferencia por lo que la respuesta de suma es mayor que la respuesta de diferencia solo en la región angular del eje de apuntamiento. Los lóbulos de rejilla que causarán que el patrón de diferencia encaje dentro del patrón de suma en diversos otros ángulos de acimut se suprimen de tal modo que en ángulos distintos del eje de apuntamiento, el patrón de diferencia será siempre mayor que el patrón de suma. En una realización, la antena de bocina piramidal se puede proporcionar como una antena de bocina piramidal óptima.

El uso de las antenas de bocina en oposición a los elementos de antena lineales en una configuración de red da como resultado varios lóbulos de rejilla (deseados y no deseados) en los patrones de antena resultantes que se reducen cuando se comparan con el número de lóbulos de rejilla que resultarían del uso de redes de elementos de antena lineales. La Inclinación de las bocinas sectorizadas usadas para la generación del patrón diferencia suprime además los lóbulos de rejilla que se forman en el patrón de diferencia. De este modo, el enfoque descrito en este documento niega la necesidad para el sistema de antena de interrogador de incluir una antena de guarda omnidireccional tal como las empleadas en las antenas de interrogador convencionales de mmW.

El enfoque descrito en este documento resuelve las incursiones de lóbulos de rejilla que son comunes con los interrogadores convencionales de redes de elementos lineales. Además para formar el patrón de radiación suma y

diferencia sin incursiones, el enfoque descrito en este documento resuelve la respuesta deseada del eje de apuntamiento con dos patrones de radiación donde interrogadores convencionales de redes de elementos lineales deben usar tres patrones, (es decir, la suma, la diferencia y omnidireccional) . Como el sistema de antena de interrogador de tres bocinas suprime altamente los lóbulos de rejilla, la necesidad de un patrón omnidireccional se hace discutible.

El sistema de antena de interrogador de tres bocinas descrito en este documento está previsto que tenga un tamaño y un peso que es reducido en comparación con el tamaño y el peso de los sistemas de antenas interrogadores de la técnica anterior mientras que al mismo tiempo tienen una discriminación de acimut y capacidad de alcance similares. De este modo la red de antena descrita en este documento proporciona un medio de identificación de amigo o desconocido servido por tripulación, vehículos de peso ligero y potencialmente soldados de infantería.

Los sistemas convencionales... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de tres antenas de bocina que comprende:

una primera antena de bocina (42) ; una segunda antena de bocina de sectores (46) que se extiende desde un extremo de puerto a una apertura y a lo largo de un eje longitudinal (46a) , dispuesto de modo que el plano E de la segunda antena está en el mismo plano que el plano E de la primera antena y de modo que la apertura física de la primera antena y la apertura física de la segunda antena están en un plano común; y

una tercera antena de bocina de sectores (44) que se extiende desde un extremo de puerto a una apertura y a lo largo de un eje longitudinal (44a) , dispuesto de modo que el plano E de la tercera antena está sustancialmente en el mismo plano que el plano E de la primera antena y de modo que la apertura física de dicha tercera antena está en el plano común de la primera y segunda antenas y en el que la segunda y tercera antenas están inclinadas acercándose entre sí a lo largo de la longitud de sus ejes longitudinales desde los extremos de puertos a los extremos de la apertura.

2. El sistema de la reivindicación 1 en el que dicha primera antena de bocina (42) está provista de una forma piramidal óptima.

3. Un sistema de antena de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que la primera antena de bocina (42) se usa para generar un patrón de radiación de suma y la segunda y tercera antenas de bocina de sectores (46, 44) se usan para generar un patrón de radiación de diferencia, teniendo la primera, segunda y tercera antenas de bocina (42, 44, 46) una longitud axial igual a 10λ de modo que el patrón de suma es mayor en la intensidad de señal que el patrón diferencia solo en el ángulo de acimut del eje de apuntamiento de 0 grados ± una tolerancia angular definida y limitada.

4. El sistema de la reivindicación 1 que comprende además una unión híbrida (50) que tiene un primer puerto (50a) correspondiente al puerto de diferencia, un segundo puerto (51a) acoplado a un puerto de salida de dicha segunda antena (46) y un tercer puerto (51b) acoplado a un puerto de salida de dicha tercera antena (44) en donde la señal

alimentada al puerto de diferencia de la unión hibrida (50a) se acopla a cada uno de los puertos de unión híbrida segundo y tercero (51a, 51b) con una magnitud sustancialmente igual pero sustancialmente desfasadas 180º.