Antena con uso compartido de fuentes y procedimiento de elaboración de una antena con uso compartido de fuentes para la elaboración de haces múltiples.

Antena con uso compartido de fuentes para la elaboración de haces múltiples,

que comprende una multitud de fuentes elementales idénticas y separadas por un paso (P) constante, caracterizada porque:

- las fuentes (1 a 22, 63, 64, 65, 80, 81, 82) elementales se asocian en subredes (1 a 7, 4 a 10) idénticas alrededor de una fuente (7, 5, 64, 81) elemental central, iluminando cada subred (1 a 7, 4 a 10) un reflector (90), estando las fuentes elementales de cada subred acopladas en fase entre sí mediante acoplamiento electromagnético;

- y porque dos subredes (1 a 7, 4 a 10) sucesivas comprenden al menos de una fuente (4, 5, 6, 7) elemental en común y están separadas por una distancia que corresponde a un número de paso (P) predeterminado superior o igual a uno.

Antena con uso compartido de fuentes y procedimiento de elaboración de una antena con uso compartido de fuentes para la elaboración de haces múltiples La presente invención se refiere a una antena con uso compartido de fuentes y a un procedimiento de elaboración de una antena con uso compartido de fuentes para la elaboración de haces múltiples. Esta se aplica, en particular, al campo de las telecomunicaciones por satélite.

En el marco de las telecomunicaciones por satélite, las necesidades de los operadores evolucionan hacia terminales cada vez más pequeños, de tamaño A4 o A5, o unos terminales de tipo PDA (en inglés: Personal Digital Assistance)

o unos teléfonos para llegar a los usuarios en modo ambulante.

Numerosas demandas se refieren también a la evolución de los sistemas existentes para aplicaciones de internet o de alta velocidad.

Para realizar estas misiones, las arquitecturas de antenas son cada vez más complejas, constan de un gran número de fuentes asociadas a numerosos amplificadores para garantizar la elaboración de un centenar o de varios centenares de haces cada vez más estrechos y garantizar una cobertura a escala continental o mundial. La formación de los haces se realiza bien con una red de formación de haces BFN (en inglés: Beam Forming Network) digital instalado a bordo del satélite, bien a través de un dispositivo de formación de haces localizado en tierra GBBF (en inglés: Ground Based Beam Forming) .

Para aplicaciones en banda estrecha y para las bandas de frecuencias bajas inferiores a 10 GHz, tales como las bandas L o S, es difícil multiplicar el número de antenas debido a su gran tamaño, en general entre 9 y 15 m, e incluso 20 m, de diámetro para los reflectores desplegables. En este caso, es habitual utilizar una o dos antenas activas situadas delante de los reflectores, realizándose la formación de haces bien a bordo de manera analógica o digital, o bien mediante un dispositivo en tierra.

Para aplicaciones de banda ancha y para las bandas de frecuencias altas superiores a 10 GHz, las técnicas de digitalización están limitadas en la capacidad de tratamiento de la banda a bordo, en la complejidad y la viabilidad tecnológica de la red de formación de haces BFN y sobre todo en el consumo excesivo de energía al nivel de la carga útil. Por lo general, la carga útil se configura de manera pasiva con una estructura según la cual una fuente corresponde a un haz particular. Por razones de tensiones de aislamiento entre haces y de rendimiento de ganancia, esto implica una multiplicación del número de antenas en el satélite en función del escenario de reutilización de frecuencias de un punto a otro. Este escenario se llama código de tres cuatro colores y necesita, en general, una antena por sub-banda de frecuencias, o color, utilizada.

Es habitual realizar una síntesis de haces con una red de fuentes elementales situada en el foco de un reflector parabólico y reutilizando unas fuentes de un punto a otro, tal como se describe en particular en las patentes EP 0340429 y EP 0333166. Estas arquitecturas permiten la utilización de antenas compactas con una baja relación F/D, siendo F la distancia focal y D el diámetro del reflector, y apretar los haces, pero provocan fuertes aberraciones en el caso de funcionamiento en desenfoque.

También es habitual realizar estructuras radiantes que constan de un conjunto de fuentes elementales acopladas entre sí mediante radiaciones electromagnéticas y que permiten irradiar unas ondas en fase, tal como se describe en particular en las patentes EP 0899814 y EP 0617480. A estas estructuras las excita una fuente elemental alimentada por una señal de excitación de tipo radio frecuencia procedente de un canal de la carga útil del satélite.

La presente invención tiene como objetivo resolver los problemas de los sistemas de formación de haces conocidos y proponer una antena con uso compartido de fuentes que permita elaborar un gran número de haces estrechos de forma simple, sin utilizar circuitos complejos de formación de haces, garantizando los haces un posicionamiento de los puntos sin agujeros de cobertura, presentando los puntos unas relaciones C/I productivas, siendo la relación C/I la relación entre la señal C útil y las señales I interferentes.

Para ello, la invención tiene por objeto una antena con uso compartido de fuentes para la elaboración de haces múltiples, que consta de una multitud de fuentes elementales idénticas y separadas por un paso constante, caracterizada porque:

- las fuentes elementales se asocian en subredes idénticas alrededor de una fuente elemental central, cada subred ilumina un reflector, estando las fuentes elementales de cada subred acopladas en fase entre sí mediante acoplamiento electromagnético; -y porque dos subredes sucesivas constan al menos de una fuente elemental en común y están desplazadas por una distancia correspondiente a un número de paso predeterminado superior o igual a uno.

De manera ventajosa, cada subred consta de una única fuente de excitación.

De acuerdo con una forma de realización de la invención, la fuente de excitación es la fuente elemental central de cada subred.

De acuerdo con una forma de realización, las fuentes elementales son unos parches metálicos depositados sobre una primera cara de un sustrato dieléctrico que consta de una segunda cara opuesta, paralela a la primera cara y montada sobre un plano metálico que forma un plano de masa, y la fuente excitadora está montada sobre la segunda cara del dieléctrico, a la derecha de la fuente elemental central de cada subred. La fuente excitadora puede constar de una ranura de excitación grabada en el plano de masa a la derecha de la fuente elemental central de cada subred.

De acuerdo con otra forma de realización de la invención, las fuentes elementales son unas antenas dieléctricas.

La invención también se refiere a un procedimiento de elaboración de una antena con uso compartido de fuentes de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores para la elaboración de haces múltiples, constando la antena de una multitud de fuentes elementales idénticas y separadas por un paso constante, caracterizado porque consta de las siguientes etapas:

- seleccionar un diámetro D de reflector parabólico; 15 -seleccionar un tipo de fuente elemental;

- dimensionar y realizar una subred de varias fuentes elementales alrededor de una fuente central, iluminando la subred dicho reflector y estando destinado a sintetizar un haz que tiene una abertura angular predeterminada, estando las fuentes de la subred acopladas en fase entre sí mediante acoplamiento electromagnético;

- seleccionar un número de paso de separación entre dos subredes sucesivas, siendo el número de paso superior 20 o igual a uno y de tal modo que las dos subredes sucesivas consten al menos de una fuente elemental en común; -determinar una distancia focal F del reflector parabólico; -calcular la abertura angular de los haces correspondientes a las elecciones realizadas en las etapas anteriores y comparar el rendimiento teórico de la antena con el rendimiento deseado.

De manera ventajosa, si el rendimiento teórico no se corresponde con el rendimiento deseado, el procedimiento consiste además en modificar las dimensiones del reflector hacia un valor más grande de la relación F/D, en aumentar las dimensiones de la subred, y por lo tanto su directividad, de manera proporcional a la distancia focal del reflector y en recalcular los nuevos rendimientos teóricos de la antena con estas nuevas dimensiones.

Se mostrarán con claridad otras particularidades y ventajas de la invención en la descripción que viene a 30 continuación, dada a título de ejemplo meramente ilustrativo y no limitativo, en referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, que representan:

- figura 1: un esquema de un ejemplo de cobertura obtenida con una configuración de una cincuentena de puntos, de acuerdo con la invención; -figuras 2a, 2b, 2c: unos esquemas de tres ejemplos de configuración de fuentes de malla hexagonal, de acuerdo 35 con la invención: -figuras 3a y 3b: unos esquemas de dos ejemplos de configuración de fuentes de malla rectangular, de acuerdo con la invención; -figura 4: un ejemplo de diagrama de radiación teórica obtenida con una subred que consta de siete fuentes distribuidas en una malla hexagonal, de acuerdo con la invención; 40 -figura 5: un ejemplo de cobertura de Europa con una configuración de red focal de 43 haces que corresponden a 43 puntos, de acuerdo con la invención; -figura 6: un primer ejemplo de excitación de una subred que consta de varias fuentes elementales de tipo parche, de acuerdo con la invención; -figuras... [Seguir leyendo]

1. Antena con uso compartido de fuentes para la elaboración de haces múltiples, que comprende una multitud de fuentes elementales idénticas y separadas por un paso (P) constante, caracterizada porque:

- las fuentes (1 a 22, 63, 64, 65, 80, 81, 82) elementales se asocian en subredes (1 a 7, 4 a 10) idénticas alrededor de una fuente (7, 5, 64, 81) elemental central, iluminando cada subred (1 a 7, 4 a 10) un reflector (90) , estando las fuentes elementales de cada subred acopladas en fase entre sí mediante acoplamiento electromagnético; -y porque dos subredes (1 a 7, 4 a 10) sucesivas comprenden al menos de una fuente (4, 5, 6, 7) elemental en común y están separadas por una distancia que corresponde a un número de paso (P) predeterminado superior o igual a uno.

2. Antena de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque cada subred comprende una única fuente (60, 81) de excitación.

3. Antena de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque la fuente de excitación es la fuente (81) elemental central de cada subred.

4. Antena de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque las fuentes elementales son unos parches (63, 64, 65) metálicos depositados sobre una primera cara de un sustrato (66) dieléctrico que comprende una segunda cara (61) opuesta, paralela a la primera cara (66) y montada sobre un plano (67) metálico que forma un plano de masa.

5. Antena de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque las fuentes elementales son unos parches (63, 64, 65) metálicos depositados sobre una primera cara de un sustrato (66) dieléctrico que comprende una segunda cara (61) opuesta paralela a la primera cara (66) y montada sobre un plano (67) metálico que forma un plano de masa y porque la fuente (60) excitadora está montada sobre la segunda cara (61) del dieléctrico, a la derecha de la fuente (64) elemental central de cada subred.

6. Antena de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque las fuentes elementales son unas antenas (80, 81, 82) dieléctricas.

7. Procedimiento de elaboración de una antena con uso compartido de fuentes de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores para la elaboración de haces múltiples, comprendiendo la antena de una multitud de fuentes elementales idénticas y separadas por un paso (P) constante, caracterizado porque comprende de las siguientes etapas:

- elegir un diámetro D de reflector (90) parabólico; -elegir un tipo de fuente elemental; -dimensionar y realizar una subred de varias fuentes (1 a 7) elementales alrededor de una fuente (7) central, iluminando la subred dicho reflector y estando destinado a sintetizar un haz (30) que tiene una abertura angular predeterminada, estando las fuentes de la subred acopladas en fase entre sí mediante acoplamiento electromagnético; -elegir un número de paso (P) de separación entre dos subredes sucesivas, siendo el número de paso superior o igual a uno y de tal modo que las dos subredes sucesivas consten al menos de una fuente (7, 5) elemental en común; -determinar una distancia F focal del reflector parabólico (90) ; -calcular la abertura angular de los haces correspondientes a las elecciones realizadas en las etapas anteriores y comparar el rendimiento teórico de la antena con el rendimiento deseado.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque consiste, además, si el rendimiento teórico no se corresponde con el rendimiento deseado, en modificar las dimensiones del reflector hacia un valor más grande de la relación F/D, en aumentar las dimensiones de la subred, y por lo tanto su directividad, de manera proporcional a la distancia focal del reflector y en volver a calcular el nuevo rendimiento teórico de la antena con estas nuevas dimensiones.