Elemento radiante para antena de red activa constituida por mosaicos elementales.

Una antena que comprende una pluralidad de mosaicos (61, 62, 63,

64) que forman un plano de antena, comprendiendo cada uno de dichos mosaicos una pluralidad de elementos (20) radiantes, comprendiendo cada elemento radiante una loseta (12) superior metálica dispuesta por encima de una loseta (11) inferior metálica, estando separadas las dos losetas por una capa (16) que las aísla eléctricamente, estando alimentada la loseta (11) inferior con corriente eléctrica

estando la antena caracterizada porque cada elemento (20) radiante comprende un marco (10) conductor dispuesto paralelamente al plano de antena y que enmarca las dos losetas (11, 12) de dicho elemento, estando acopladas electromagnéticamente las dos dichas losetas a través de la abertura de dicho marco cuyo cuerpo comprende una cara posterior S1 de pequeña sección dispuesta del lado de la loseta (11) inferior y una cara delantera S2 de sección mayor, siendo S2 superior a S1, estando dispuesta dicha cara delantera del lado de la loseta (12) superior, de manera que amplíe el campo angular de barrido de un haz en un plano ortogonal al plano de antena.

Elemento radiante para antena de red activa constituida por mosaicos elementales

La presente invención se refiere a un elemento radiante mono o bipolarización para antena de red activa constituida por mosaicos yuxtapuestos. Se aplica particularmente en el campo de las antenas de redes activas constituidas por 5 mosaicos elementales.

En la presente solicitud, una arquitectura de antena de red activa se denomina de tipo "mosaico" si los componentes activos, particularmente sus amplificadores y sus desfasadores, se disponen en unos planos paralelos al plano radiante, de manera que se obtenga una antena de profundidad reducida orientable mecánicamente o que se puede instalar sobre la superficie de un portador.

Los elementos radiantes de una antena de ese tipo de red pueden reagruparse en subredes de 2" elementos radiantes (en la que n es un entero positivo), denominados "mosaicos elementales". En efecto, la malla de la red, es decir la distancia entre el centro de los 2 elementos radiantes vecinos, generalmente a una distancia XI2 para una antena de barrido electrónico (en la que X designa la longitud de onda del haz de ondas radiado), es demasiado pequeña para implantar los componentes necesarios para un control individual de los elementos radiantes. Los 15 elementos radiantes de un mosaico elemental se disponen en línea (o columna) perpendicularmente al plano de barrido de la antena y conectados a un distribuidor constituido por divisores de Wilkinson de volumen reducido cuya entrada se conecta a una vía activa de la antena. Se dispone de ese modo de la superficie de 2, 4 u 8 elementos radiantes para implantar los componentes activos y pasivos necesarios para constituir una vía activa. La malla de la red debe sin embargo ser ampliada, hasta aproximadamente ,65-X, con el fin de obtener una superficie suficiente 2 para permitir una colocación en caja metálica de las vías activas y los juegos mecánicos indispensables para un montaje en red, mientras se mantiene compatible con el campo de barrido del haz concernido.

Desgraciadamente, una malla de red de ese tipo limita los rendimientos de apuntado de la antena, particularmente cuando se desean barridos en un plano que sigue la orientación del campo eléctrico radiado, siendo denominado este plano E en lo que sigue.

Un inconveniente principal de la disposición en red de los elementos radiantes de dimensiones relativamente grandes, es que aparecen unas direcciones ciegas, es decir unas direcciones en las que no es posible barrer el haz. Una dirección ciega está ligada al hecho de que, para una frecuencia dada y un apuntado particular, el TOE activo (Tasa de Ondas Estacionarias) a la entrada de cada uno de los elementos radiantes alcanza un valor muy elevado, siendo el coeficiente de reflexión próximo a 1. Este fenómeno, destructor para los circuitos activos de la antena, 3 corresponde a una colocación en fase de los acoplamientos entre un gran número de elementos radiantes y un elemento radiante cualquiera situado en medio de la red de elementos.

Un documento US 23/6741 A1 describe una estructura de antena de mosaicos.

La invención tiene particularmente por objeto suprimir las direcciones ciegas que se observan habitualmente en las antenas de redes activas. Para ello, la invención propone particularmente mejorar el comportamiento radioeléctrico 35 de los elementos radiantes que forman los mosaicos, con el fin de obtener unos elementos radiantes que presentan muy buenos rendimientos una vez reagrupados sobre un mosaico, tanto en términos de ancho de banda de funcionamiento como de coeficiente de reflexión activo. Con este fin, la invención tiene por objeto una antena que comprende una pluralidad de mosaicos que forman un plano de antena, comprendiendo cada uno de dichos mosaicos una pluralidad de elementos radiantes. Cada elemento radiante comprende una loseta superior metálica 4 dispuesta por encima de una loseta inferior metálica, estando separadas las dos losetas por una capa que las aísla eléctricamente. La loseta Inferior está alimentada con corriente eléctrica. Cada elemento radiante comprende un marco conductor dispuesto paralelamente al plano de antena y que enmarca las dos losetas de dicho elemento, estando acopladas electromagnéticamente las dos dichas losetas a través de la abertura de dicho marco cuyo cuerpo comprende una cara posterior de pequeña sección dispuesta del lado de la loseta inferior y una cara 45 delantera de sección mayor dispuesta del lado de la loseta superior, de manera que amplíe el campo angular de barrido de un haz en un plano ortogonal al plano de antena.

Ventajosamente, cada elemento radiante puede comprender unos elementos parásitos que forman unas bandas paralelas a los bordes de la loseta superior.

Ventajosamente, la loseta Inferior de cada elemento radiante puede estar alimentada con corriente eléctrica 5 mediante un núcleo de una línea coaxial cuya pantalla puede estar conectada a un plano de masa dispuesto bajo dicha loseta inferior del lado opuesto a la loseta superior, pudlendo comprender dicho núcleo un disco capacitivo dispuesto entre dicha loseta Inferior y dicho plano de masa.

En un modo de realización, dicha loseta Inferior puede comprender un conjunto de dos ranuras desmetalizadas, pudiendo conectarse dicho núcleo a dicha loseta inferior en una posición centrada sobre un eje de simetría de dicha 55 loseta inferior y lo más cercana a uno de sus bordes.

En otro modo de realización, dicha loseta inferior puede comprender un conjunto de cuatro ranuras desmetalizadas, pudiendo conectarse dicho núcleo a dicha loseta inferior en una posición centrada sobre un eje de simetría de dicha loseta inferior y pudiendo conectarse un núcleo de una segunda línea coaxial a dicha loseta inferior en una posición centrada sobre el otro eje de simetría de dicha loseta inferior.

Ventajosamente, los mosaicos están separados por una junta conductora. La antena puede comprender entonces ventajosamente un motivo de orificios metalizados realizados en el interior de los mosaicos siguiendo la junta conductora.

Ventajosamente, el marco puede ser de un material dieléctrico metalizado sobre toda la superficie externa del cuerpo del marco, con la excepción de una ranura dispuesta sobre la cara delantera del marco. Por ejemplo, la ranura puede tener forma de anillo.

La invención descrita anteriormente tiene incluso como ventaja principal que, comparada con los sistemas habitualmente utilizados, como por ejemplo las capas eléctricas de tipo WAIM (Wide Angle Impedance Match) viene a reducir la incidencia de la onda sobre la red, se practica sin efecto sobre el TOE activo en el eje de los elementos radiantes en la mitad de la red y no incrementa el grosor de la antena.

Surgirán otras características y ventajas de la invención con la ayuda de la descripción que sigue realizada en relación con los dibujos adjuntos que representan:

- la figura 1, un ejemplo de elementos radiantes según la técnica anterior;

- la figura 2, un ejemplo de elementos radiantes según la invención;

- la figura 3, un ejemplo de marco según la invención,

- las figuras 4a y 4b, dos ejemplos de realización de una loseta inferior según la invención;

- la figura 5, un ejemplo de realización de una loseta superior según la invención;

- las figuras 6a y 6b, un ejemplo de dispositivo según la invención para eliminar las direcciones ciegas de una antena de red activa.

En la cara delantera, un mosaico comprende una o varias líneas de elementos radiantes. En la posterior, comprende uno o varios distribuidores el circuito triplaca o de tipo "microstrip", seguido de otras capas de circuito impreso sobre las que se disponen los controles y los componentes activos y pasivos. Los circuitos se montan entre sí mediante diferentes técnicas, tanto se trate por presión, por encolado o incluso por soldadura.

La figura 1 ilustra un ejemplo de elementos radiantes según la técnica anterior. Comprende particularmente dos losetas 1 y 2 metálicas superpuestas de forma cuadrada y plateada, se denominan igualmente "patchs" según la terminología anglosajona, siendo excitada la loseta 1 inferior por un núcleo 3 de una línea coaxial conectada en la mitad de uno de sus bordes para la polarización considerada. La loseta inferior y la loseta superior 1 y 2 están grabadas sobre unos circuitos impresos 4 y 5 respectivamente, estando separados dichos circuitos impresos entre sí por una capa de aire o de espuma 6 de reducida constante dieléctrica, estando dispuesta la loseta superior 2 sobre el lado del circuito impreso 4 enfrentado a la loseta inferior 1. El circuito impreso 4 comprende en su cara opuesta a la loseta inferior 1, un plano de masa 7 conectado a la pantalla... [Seguir leyendo]

1. Una antena que comprende una pluralidad de mosaicos (61, 62, 63, 64) que forman un plano de antena, comprendiendo cada uno de dichos mosaicos una pluralidad de elementos (2) radiantes, comprendiendo cada elemento radiante una loseta (12) superior metálica dispuesta por encima de una loseta (11) inferior metálica, estando separadas las dos losetas por una capa (16) que las aísla eléctricamente, estando alimentada la loseta (11) inferior con corriente eléctrica

estando la antena caracterizada porque cada elemento (2) radiante comprende un marco (1) conductor dispuesto paralelamente al plano de antena y que enmarca las dos losetas (11, 12) de dicho elemento, estando acopladas electromagnéticamente las dos dichas losetas a través de la abertura de dicho marco cuyo cuerpo comprende una cara posterior S1 de pequeña sección dispuesta del lado de la loseta (11) inferior y una cara delantera S2 de sección mayor, siendo S2 superior a S1, estando dispuesta dicha cara delantera del lado de la loseta (12) superior, de manera que amplíe el campo angular de barrido de un haz en un plano ortogonal al plano de antena.

2. Antena según la reivindicación 1, caracterizada porque cada elemento (2) radiante puede comprender unos elementos (121, 122, 123, 124) parásitos que forman unas bandas paralelas a los bordes de la loseta (12) superior.

3. Antena según la reivindicación 1, caracterizada porque la loseta (11) inferior de cada elemento (2) radiante está alimentada con corriente eléctrica mediante un núcleo (13) de una línea coaxial cuya pantalla puede estar conectada a un plano (17) de masa dispuesto bajo dicha loseta inferior del lado opuesto a la loseta (12) superior, dicho núcleo comprende un disco (19) capacitivo dispuesto entre dicha loseta (11) inferior y dicho plano (17) de masa.

4. Antena según la reivindicación 3, caracterizada porque dicha loseta (11a) inferior comprende un conjunto (41a) de dos ranuras desmetalizadas, estando conectado dicho núcleo (13) a dicha loseta inferior en una posición (42a) centrada sobre un eje de simetría de dicha loseta inferior y lo más cercana a uno de sus bordes.

5. Antena según la reivindicación 3, caracterizada porque dicha loseta (11b) inferior comprende un conjunto (41b) de cuatro ranuras desmetalizadas, estando conectado dicho núcleo (13) a dicha loseta interioren una posición (42b) centrada sobre un eje de simetría de dicha loseta inferior y estando conectado un núcleo de una segunda línea coaxial a dicha loseta inferior en una posición (43b) centrada sobre el otro eje de simetría de dicha loseta inferior.

6. Antena según la reivindicación 1, caracterizada porque los mosaicos (61, 62, 63, 64) están separados por una junta (68) conductora.

7. Antena según la reivindicación 6, caracterizada porque comprende un motivo de orificios (67, 69) metalizados realizados en el interior de los mosaicos siguiendo la junta (68) conductora.

8. Antena según la reivindicación 1, caracterizada porque el marco (1) es de un material dieléctrico metalizado sobre toda la superficie externa del cuerpo del marco, con la excepción de una ranura (65) dispuesta sobre la cara delantera del marco.

9. Antena según la reivindicación 8, caracterizada porque la ranura (65) sobre la cara delantera del marco tiene forma de anillo.