Unidad de correlación de guía de ondas y procedimiento para su fabricación.

Unidad de correlación de guía de ondas, que comprende:

una primera placa de guía de ondas (102) que comprende un primer acoplador de entrada (106a) para recibiruna primera señal (A) y una pluralidad de primeros acopladores de salida (107a,

108a, 109a);

una segunda placa de guía de ondas (101) que comprende un segundo acoplador de entrada (106b) para recibiruna segunda señal (B) y una pluralidad de segundos acopladores de salida (107b, 108b, 109b), presentandodicha primera y segunda placas de guía de ondas (102, 101) la misma configuración de distribución,comprendiendo dicha primera y segunda placas de guía de ondas (102, 101), respectivamente, un primer ysegundo filtros de guía de ondas (110a, 110b), estando acoplado dicho primer filtro de guía de ondas (110a) adicho primer acoplador de entrada (106a) y estando acoplado dicho segundo filtro de guía de ondas (110b) adicho segundo acoplador de entrada (106b),

una placa de acoplamiento central (103) dispuesta entre la primera y segunda placas de guía de ondas (102,101) con el fin de formar una estructura apilada con la primera placa de guía de ondas (102) y la segunda placade guía de ondas (101),

un primer acoplador híbrido (114) acoplado a dicho primer acoplador de entrada (106a) a través de dicho primerfiltro de guía de ondas (110a) y configurado para recibir una porción (A0) de dicha primera señal (A), un segundoacoplador híbrido (115) acoplado a dicho segundo acoplador de entrada (106b) a través de dicho segundo filtrode guía de ondas (110b) y configurado para recibir una porción (B0) de dicha segunda señal (B), proporcionandodichos primer y segundo acopladores híbridos (114, 115) una primera y segunda partes (A1, A2; B1, B2) de dichasporciones (A0, B0) de la primera y segunda señales (A, B), respectivamente.

Unidad de correlación de guía de ondas y procedimiento para su fabricación.

Campo de la presente invención La presente invención se refiere en general al procesado de señales de alta frecuencia, tales como microondas, y más particularmente se refiere a la correlación de dos señales de entrada con alta precisión.

En muchos campos de la tecnología y la investigación, se requiere frecuentemente la correlación entre dos señales de alta frecuencia, en donde la relación señal/ruido puede ser muy pequeña. Aunque se pueden aplicar técnicas típicas de procesado de la señal, incluyendo la cuantificación de señales de entrada y el posterior procesado por medio de algoritmos apropiados, para determinar la correlación entre dos señales de entrada, puede resultar muy difícil de lograr un alto nivel de precisión para un ancho de banda en el intervalo de longitudes de onda de milímetros debido a la gran cantidad de datos que pueden tenerse que procesar y a los errores de cuantificación implicados. Por lo tanto, en aplicaciones que requieren la investigación del estado de polarización, en particular de microondas, de la onda de dispersión procedente de un cuerpo o escenario, o cualesquiera otras aplicaciones de polarimetría, puede resultar ventajoso un procesado analógico de las señales de alta frecuencia, especialmente cuando se requiere una detección en tiempo real. Un ejemplo ilustrativo de la determinación de la correlación entre dos señales de entrada puede ser la medición y la determinación de la polarización de la radiación de fondo cósmico de microondas, la cual puede aportar información valiosa con respecto a los primeros estados del universo. No obstante, aunque la polarización del fondo cósmico de microondas es extremadamente importante, la misma es bastante débil y, por lo tanto, su medición requiere polarímetros de alta precisión en el régimen tanto de las microondas como de las ondas milimétricas. Por tanto, la señal extremadamente débil de polarización del fondo cósmico de microondas requiere instrumentos que están configurados para reducir señales sistemáticas y espurias además de una alta estabilidad en las mediciones, con el fin de permitir tiempos de integración largos y buenas sensibilidades instantáneas. Por ejemplo, los radiómetros portados en globos para observaciones de polarización del cielo son un experimento diseñado para medir la emisión linealmente polarizada del fondo cósmico de microondas. El diseño de este experimento se basa en los radiopolarímetros en el intervalo de entre 30 y 90 GHz y está optimizado para reducir efectos sistemáticos y para presentar una alta pureza en las mediciones de parámetros de Stokes Q y U. En este experimento, las dos polarizaciones circulares que son recogidas por una bocina de alimentación se extraen por medio de un polarizador y un transductor orto-modo (OMT) . Después de la amplificación efectuada por HEMT, las señales resultantes se correlacionan mediante una unidad de correlación para obtener simultáneamente el parámetro Q y U, que vienen dados por la parte real e imaginaria del producto entre el vector campo eléctrico polarizado con orientación a la derecha y el conjugado complejo del vector campo eléctrico polarizado con orientación a la izquierda. Con el fin de obtener la precisión requerida para proporcionar los parámetros Q y U incluso para la relación señal/ruido extremadamente baja en el caso de medir la fracción polarizada de la radiación de fondo cósmico de microondas, se requiere una unidad de correlación que funcione a altas frecuencias sin conversión de frecuencia y que simultáneamente proporcione la magnitud y fase de los productos AB basándose en una unidad de guía de ondas. En los documentos US nº 5.155.456 y EP-A-0 322 739 se pueden encontrar ejemplos de unidades de correlación del tipo dado a conocer arriba.

Es por lo tanto un objetivo de la presente invención proporcionar una técnica que permite la determinación de la magnitud y la fase del producto AB* de dos señales de entrada de alta frecuencia A y B, basándose en una unidad de guía de ondas sin introducir indebidamente un componente no deseado de la radiación no polarizada en los valores de los parámetros Q y U.

Según un aspecto de la presente invención, el objetivo se alcanza mediante un ejemplo de guía de ondas de una pila de dos placas de guías de onda con una configuración de distribución idéntica incluido en el documento EP 0274859, comprendiendo la unidad una primera placa de guía de ondas que comprende un primer acoplador de entrada para recibir una primera señal y que además comprende una pluralidad de primeros acopladores de salida. Por otra parte, la unidad de correlación de guía de ondas comprende además una segunda placa de guía de ondas que comprende un segundo acoplador de entrada para recibir una segunda señal y que además comprende una pluralidad de segundos acopladores de salida, en donde la primera y la segunda placas de guía de ondas tienen la misma configuración de distribución. Por otra parte, se dispone una capa de acoplamiento central entre la primera y la segunda placas de guía de ondas con el fin de formar una estructura apilada con la primera placa de guía de ondas y la segunda placa de guía de ondas.

De este modo, tal como se ha especificado anteriormente, el ejemplo de guía de ondas inventivo de una pila de dos placas de guías de onda con una configuración de distribución idéntica se puede encontrar en el documento EP 0274859, estando configurada la unidad como una pila de dos placas de guía de ondas con una capa de acoplamiento central intermedia, en donde las dos placas de guía de ondas tienen una configuración de distribución idéntica, proporcionando así un alto grado de simetría que puede resultar altamente ventajoso en la fabricación de las placas de guía de ondas y en el procesado de la señal para reducir significativamente, debido al alto grado de “rechazo de modo común”, cualquier “contaminación” que se puede introducir en las señales de salida obtenidas a partir de la primera y la segunda señales después de pasar a través de la unidad de correlación de guía de ondas.

En otra forma de realización ventajosa, la primera y segunda placas de guía de ondas comprenden, respectivamente, un primer y un segundo filtros de guía de ondas, en donde el primer filtro de guía de ondas está acoplado al primer acoplador de entrada y el segundo filtro de guía de ondas está acoplado al segundo acoplador de entrada.

Consecuentemente, además de configurarse para correlacionar las dos señales de entrada, el primer y el segundo filtros de guía de ondas pueden proporcionar la posibilidad de definir de manera precisa la banda de medición rechazando eficazmente cualesquiera señales dentro de la banda de rechazo definida por los filtros de guía de ondas. Por tanto, se puede mejorar significativamente la eficiencia del proceso de correlación real.

En otra forma de realización preferida, la unidad de correlación de guía de ondas comprende además un primer acoplador direccional y un segundo acoplador direccional, en donde el primer y el segundo acopladores direccionales están acoplados, respectivamente, a uno del segundo y el primer acopladores de salida, y están configurados además para proporcionar una primera y una segunda señales de monitorización que son indicativas de la primera y la segunda señales.

Por tanto, se pueden monitorizar los niveles de señal correspondientes a la primera y la segunda señales, por ejemplo proporcionando un dispositivo detector apropiado, tal como diodos que presenten una característica cuadrática, mientras que la parte restante de la primera y segunda señales se puede procesar por medio de la unidad de correlación sin una interacción indebida con las señales de monitorización respectivas.

En otra forma de realización ventajosa, la unidad de correlación de guía de ondas comprende además un primer acoplador híbrido configurado para recibir una porción de la primera señal y un segundo acoplador híbrido configurado para recibir una porción de la segunda señal, en donde el primer y el segundo acopladores híbridos proporcionan, cada uno de ellos, una primera y una segunda parte de las porciones de la primera y la segunda señales, respectivamente, para un procesado adicional en la unidad de correlación. Por ejemplo, el primer y el segundo acopladores híbridos pueden recibir aquellas porciones de la primera y la segunda señales que se obtienen después de la separación de las señales de monitorización respectivas. Debido a la provisión de acopladores direccionales proporcionados como acopladores híbridos, en lugar de, por ejemplo, divisores de potencia tal como... [Seguir leyendo]

1. Unidad de correlación de guía de ondas, que comprende:

una primera placa de guía de ondas (102) que comprende un primer acoplador de entrada (106a) para recibir una primera señal (A) y una pluralidad de primeros acopladores de salida (107a, 108a, 109a) ;

una segunda placa de guía de ondas (101) que comprende un segundo acoplador de entrada (106b) para recibir una segunda señal (B) y una pluralidad de segundos acopladores de salida (107b, 108b, 109b) , presentando dicha primera y segunda placas de guía de ondas (102, 101) la misma configuración de distribución,

comprendiendo dicha primera y segunda placas de guía de ondas (102, 101) , respectivamente, un primer y segundo filtros de guía de ondas (110a, 110b) , estando acoplado dicho primer filtro de guía de ondas (110a) a dicho primer acoplador de entrada (106a) y estando acoplado dicho segundo filtro de guía de ondas (110b) a dicho segundo acoplador de entrada (106b) ,

una placa de acoplamiento central (103) dispuesta entre la primera y segunda placas de guía de ondas (102, 101) con el fin de formar una estructura apilada con la primera placa de guía de ondas (102) y la segunda placa de guía de ondas (101) ,

un primer acoplador híbrido (114) acoplado a dicho primer acoplador de entrada (106a) a través de dicho primer filtro de guía de ondas (110a) y configurado para recibir una porción (A0) de dicha primera señal (A) , un segundo acoplador híbrido (115) acoplado a dicho segundo acoplador de entrada (106b) a través de dicho segundo filtro de guía de ondas (110b) y configurado para recibir una porción (B0) de dicha segunda señal (B) , proporcionando dichos primer y segundo acopladores híbridos (114, 115) una primera y segunda partes (A1, A2; B1, B2) de dichas porciones (A0, B0) de la primera y segunda señales (A, B) , respectivamente,

un tercer acoplador híbrido (112) configurado para recibir dichas primeras partes (A1, B1) de dichas porciones (A0, B0) de la primera y segunda señales (A, B) ,

un desfasador (116) configurado para recibir la segunda parte (B2) de dicha porción (B0) de la segunda señal (B) y para proporcionar un desplazamiento de fase diferencial de 90º,

un cuarto acoplador híbrido (113) configurado para recibir dicha segunda parte (B2) , desplazada en fase (B3) , de dicha porción (B0) de la segunda señal (B) y la segunda parte (A2) , no desplazada en fase (A3) , de dicha porción (A0) de la primera señal (A) ,

estando formado dicho primer acoplador híbrido (114) por:

- una porción de guía de ondas lineal en la primera placa de guía de ondas (102) ,

- una porción correspondiente de guía de ondas lineal en la segunda placa de guía de ondas (101) y

- unas aberturas rectangulares correspondientes en el plano H formadas en la placa de acoplamiento central (103) ,

estando formado dicho segundo acoplador híbrido (115) por:

- una rama prevista en dicha primera placa de guía de ondas (102) ,

- una rama correspondiente prevista en dicha segunda placa de guía de ondas (101) y

- unas aberturas de acoplamiento correspondientes en la placa de acoplamiento central (103) ,

estando formado dicho tercer acoplador híbrido (112) por:

- una porción, proporcionada en dicha primera placa de guía de ondas (102) y conectada a dicho primer acoplador híbrido (114) a través de una conexión con forma de C,

- una porción correspondiente prevista en dicha segunda placa de guía de ondas (101) y conectada a la rama correspondiente de dicho segundo acoplador híbrido (115) en dicha segunda placa de guía de ondas (101) por una conexión con forma de C, y

- unas aberturas rectangulares correspondientes en la placa de acoplamiento central (103) ;

estando formado dicho desfasador (116) por:

- una sección de guía de ondas prevista en dicha primera placa de guía de ondas (102) y conectada directamente a dicho segundo acoplador híbrido (115) ,

- una cascada de tetones del plano H en forma de aberturas rectangulares en la segunda placa de guía de ondas (101) , y

- un patrón correspondiente de aberturas de acoplamiento previsto en la placa de acoplamiento central (103) ,

estando formado dicho cuarto acoplador híbrido (113) por:

- una rama prevista en la primera placa de guía de ondas (102) y que termina en la porción de acoplamiento de salida (108a) de la primera placa de guía de ondas (102) ,

- una rama correspondiente prevista en la segunda placa de guía de ondas (101) y que termina en la porción de acoplamiento de salida (108b) de la segunda placa de guía de ondas (101) , y

- unas aberturas rectangulares correspondientes en la placa de acoplamiento central (103) ,

siendo dichos filtros de guía de ondas (110a, 110b) , dichos acopladores híbridos (112, 113, 114, 115) y dicho desfasador (116) obtenidos por medio de la interacción de dicha misma configuración de distribución de dicha primera (102) y segunda placas de guía de ondas (101) con dicha placa de acoplamiento central (103) cuando se ensamblan en la estructura de apilamiento,

estando la porción de dicho tercer acoplador híbrido (112) incluida en dicha primera placa de guía de ondas (102) conectada a un acoplador de salida (109a) de dicha pluralidad de primeros acopladores de salida para proporcionar como salida una señal (C3) proporcional a una suma de la primera señal (A) y la segunda señal (B) ,

estando dicho tercer acoplador híbrido (112) conectado también a un acoplador de salida (109b) de dicha pluralidad de segundos acopladores de salida para proporcionar como salida una señal (C4) proporcional a una diferencia de la primera señal (A) y la segunda señal (B) ,

terminando una de las ramas de dicho cuarto acoplador híbrido (113) en un acoplador de salida (108a) de dicha pluralidad de primeros acopladores de salida para proporcionar como salida una señal (C1) proporcional a una suma entre la segunda señal (B) multiplicada por la unidad imaginaria y la primera señal (A) ,

terminando la otra rama de dicho cuarto acoplador híbrido (113) en un acoplador de salida (108b) de dicha pluralidad de segundos acopladores de salida para proporcionar como salida una señal (C2) proporcional a una diferencia entre la primera señal (A) y la segunda señal (B) , multiplicada esta última por la unidad imaginaria.

2. Unidad de correlación de guía de ondas según la reivindicación 1, que comprende además:

- un primer amplificador diferencial (151) acoplado a los acopladores de salida (109a, 109b) conectados a dicho tercer acoplador híbrido (112) a través de unos diodos (153) correspondientes que presentan una característica cuadrática para proporcionar el parámetro de Stokes Q como salida;

- un segundo amplificador diferencial (152) acoplado a los acopladores de salida (108a, 108b) conectados a dicho cuarto acoplador híbrido (11b) a través de unos diodos (154) correspondientes que presentan una característica cuadrática para proporcionar el parámetro de Stokes U como salida.

3. Unidad de correlación de guía de ondas según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en la que una orientación espacial en dicha estructura apilada de dicha primera placa de guía de ondas (102) es idéntica a una orientación espacial de dicha segunda placa de guía de ondas (101) excepto por una rotación de 180 grados.

4. Unidad de correlación de guía de ondas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en en la que cada una de una pluralidad de secciones de guía de ondas en dicha primera y segunda placas de guía de ondas comprende una sección transversal rectangular.

5. Unidad de correlación de guía de ondas de la reivindicación 4, en la que dichas secciones de guía de ondas están dispuestas en una pluralidad de niveles en un plano E definido por dicha primera y segunda placas de guía de ondas.

6. Unidad de correlación de guía de ondas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además una primera placa de recubrimiento (105) fijada a dicha primera placa de guía de ondas (102) y una segunda placa de cubrición (104) fijada a dicha segunda placa de guía de ondas (101) , presentando dicha primera placa de cubrición (105) formadas sobre ella unas pestañas conectadas a dicho primer acoplador de entrada (106a) y dicha pluralidad de primeros acopladores de salida, y presentando dicha segunda placa de cubrición (104) formadas sobre ella unas pestañas conectadas a dicho segundo acoplador de entrada (106b) y dicha pluralidad de segundos acopladores de salida.

7. Unidad de correlación de guía de ondas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende además una pluralidad de orificios pasantes (120) que se extienden por lo menos a través de dichas primera y segunda placas de guía de ondas y dicha capa de acoplamiento central (103) para fijar una posición relativa de la primera y segunda placas de guía de ondas y la capa de acoplamiento central (103) unas con respecto a otras.

8. Unidad de correlación de guía de ondas según la reivindicación 7, en la que dicha pluralidad de orificios pasantes está dispuesta en cada una de dichas primera y segunda placas de guía de ondas de una manera simétrica con respecto a un eje de simetría (121) definido en cada una de entre la primera y segunda placas de guía de ondas.

9. Unidad de correlación de guía de ondas según la reivindicación 3 y 8, en la que dicho eje de simetría es paralelo a un eje (S) de rotación de dicha rotación de 180 grados.

10. Unidad de correlación de guía de ondas según la reivindicación 1, en la que cada uno de dichos filtros de guía de ondas está compuesto por una cascada de discontinuidades del plano E (122) . 15

11. Unidad de correlación de guía de ondas según la reivindicación 1, en la que dicho primer y segundo acopladores híbridos comprenden, cada uno de ellos, una carga adaptada (118, 117) formada íntegramente con dichas primera y segunda placas de guía de ondas.