ES2264248T3 - Panel de antena activa de estructura multicapa. - Google Patents
Panel de antena activa de estructura multicapa.Info
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Abstract
Panel de antena activa que presenta un plano principal y que comprende una red de n elementos radiantes (2i) y un repartidor (3) de m haces de estructura multicapa destinado a alimentar los n elementos radiantes, comprendiendo el repartidor (3) primeras capas denominadas de formación (6) destinadas a soportar medios de formación de los haces, y segundas capas (8a, 8b) denominadas de conexión destinadas a soportar primeros medios de conexión eléctricos de las primeras capas entre sí y segundos medios de conexión eléctricos con los elementos radiantes, caracterizado porque: - las capas de formación (6) se extienden, sensiblemente, perpendiculares al plano principal de la antena; - las capas de formación (6) y las capas de conexión (8) están ensambladas por moldeo de tal modo que el repartidor de haces (3) constituye un monobloque; - los elementos radiantes (2i) están conectados directamente a los segundos medios de conexión (7b).
Description
Panel de antena activa de estructura
multicapa.
La invención se refiere a un panel de antena
activa de estructura multicapa.
Esta se refiere, especialmente, pero de manera
no limitativa, a los sistemas de antena activa para satélite
destinados a gestionar uno o varios haces por un solo panel de
elementos radiantes, por intermedio de un repartidor de haces de
estructura multicapa.
Estos sistemas de antena activa para satélite
requieren complejidades cada vez mayores en términos, especialmente,
de número de haces (m) gestionados por el único panel radiante (n
elementos radiantes). La complejidad y las misiones del repartidor
de haz se encuentran, entonces, incrementadas, puesto que ahora hay
que asegurar, por una parte, la división de potencia m x 1 hacia m
x n y, por otra, la recombinación m x n hacia 1 x n:
- -
- el enrutamiento se hace entonces más denso y, por tanto, más difícil, especialmente, para asegurar los caminos eléctricos a todas las señales; las pérdidas aumentan inevitablemente;
- -
- la presencia de varios haces obliga a gestionar la ley (amplitud; fase) de iluminación de cada pincel en el seno mismo del repartidor, entre las funciones de división y de recombinación, considerándose, entonces, necesaria la integración de chips (atenuador; desfasador) en el repartidor.
Finalmente, el inevitable aumento de frecuencia
hace cada vez más inaplicables las técnicas y tecnologías empleadas
tradicionalmente para poner en práctica los repartidores de antena
activa.
Actualmente, las tecnologías de multicapa
orgánica, denominadas PCB (Print Circuit Board), son aquéllas que
mejor responden al problema del repartidor de haces. Sin embargo,
éstas se muestran más o menos inadaptadas en ciertas condiciones,
tales como:
- -
- en el momento en que la frecuencia de utilización sobrepasa de 20 Ghz. En este caso, las técnicas multicapa de interconexión RF utilizables en esta tecnología (especialmente, agujero metalizado) están limitadas por el estado de la técnica actual;
- -
- para la integración de chips en el interior mismo del repartidor, puesto que el procedimiento de realización multicapa PCB (laminado, presión, termofusión) es, generalmente, incompatible con cualquier componente de relieve que se desee insertar en la multicapa. Este inconveniente obliga a transferir los chips al exterior del repartidor.
Finalmente, estos repartidores están construidos
de acuerdo con un modelo de apilamiento horizontal de las capas
(paralelamente al plano de la antena), que crea importantes
limitaciones en las características (generalmente banda estrecha) y
en el volumen de la interconexión con los elementos radiantes,
dispuestos entonces perpendicularmente al repartidor.
En efecto, esta interconexión solamente puede
realizarse a nivel de los tramos del circuito, lo que constituye un
gran inconveniente para un repartidor "horizontal": el aumento
de las pérdidas para encaminar las señales hacia los tramos es
redhibitorio, y la densidad de enrutamiento en los tramos muy poco
espaciosos no aporta ninguna ganancia de simplicidad con respecto a
otras soluciones.
Así pues, la invención pretende paliar los
inconvenientes anteriormente citados.
Esta, por tanto, tiene por objeto un panel de
antena activa que permita sin dificultad la integración de los
chips en el seno mismo del repartidor.
Además, ésta tiene por objeto un panel de este
tipo cuyo volumen en términos de interconexiones y de circuitos sea
reducido con respecto a las soluciones de la técnica anterior.
Con este objeto, la invención propone un panel
de antena activa que presenta un plano principal y que comprende
una red de n elementos radiantes y un repartidor de m haces de
estructura multicapa destinado a alimentar los n elementos
radiantes, comprendiendo el repartidor primeras capas denominadas de
formación destinadas a soportar medios de formación de los haces, y
segundas capas denominadas de conexión destinadas a soportar
primeros medios de conexión eléctricos de las primeras capas entre
sí y segundos medios de conexión eléctricos con los elementos
radiantes.
De acuerdo con la invención:
- -
- las capas de formación se extienden sensiblemente perpendiculares al plano principal de la antena;
- -
- las capas de formación y las capas de conexión están ensambladas por moldeo de tal modo que el repartidor de haces constituye un monobloque;
- -
- los elementos radiantes están conectados directamente con los segundos medios de conexión.
Esta topología multicapa vertical de tecnología
moldeada permite la reutilización de la interconexión tridimensional
RF coplanaria por una de las capas de conexión, única técnica de
realización conocida actualmente de transición tridimensional y de
banda ancha. Ésta permite, así, prever un amplio panel de
aplicaciones sin variación de conceptos, ni de tecnologías.
De acuerdo con un modo de realización, el
monobloque es un paralelepípedo plano, extendiéndose las capas de
conexión, sensiblemente, paralelas al plano de la antena y
comprendiendo una capa de conexión delantera que comprende los
segundos medios de conexión y una capa de conexión trasera que
comprende los primeros medios de conexión, estando desplazados los
elementos radiantes directamente en la citada capa de conexión
delantera.
Así, la zona de interconexión tridimensional RF
de los tramos de las soluciones "horizontales" se transfiere
hacia las capas de conexión delantera y trasera del repartidor,
siendo estas capas mucho más espaciosas:
El enrutamiento de interconexión tridimensional
RF se hace entonces simple y más fácil de optimizar. Además, se
dispone de la misma superficie que en multicapa horizontal para
efectuar el encaminamiento de las señales;
Otras características de la invención se
explican en la descripción que sigue de un modo de realización dado
únicamente a título de ejemplo, refiriéndose a las figuras
anejas.
La figura 1a es una representación esquemática
en perspectiva de un panel de antena activa de acuerdo con la
invención en el cual los elementos radiantes no están
desplazados.
La figura 1b es una representación esquemática
en perspectiva del panel de antena activa de la figura 1a en el
cual los elementos radiantes están desplazados.
La figura 2a es una representación esquemática
en despiece ordenado y más detallada del panel de antena activa de
las figuras 1a y 1b.
La figura 2b es una representación esquemática
del panel de la figura 2a después del moldeo de las diferentes
capas.
Las figuras 3a, b y c son representaciones
esquemáticas de las diferentes capas de formación de un panel de
antena activa de acuerdo con la invención.
Las figuras 4a y b son representaciones
esquemáticas de diferentes modos de realización de las capas de
conexión de un panel de antena activa de acuerdo con la
invención.
La figura 5 es un esquema eléctrico de las
diferentes funciones puestas en práctica en el repartidor de haces
de un panel de antena de acuerdo con la invención.
El panel 1 de antena activa comprende una red de
elementos radiantes 2 y un repartidor de haces 3.
En el ejemplo de realización representado, la
red de elementos radiantes 2 comprende 64 elementos radiantes 2i
repartidos en una matriz de 8x8. Estos elementos radiantes 2i están
realizados en una tecnología tridimensional conocida por el experto
en la técnica. Ésta, por tanto, no será descrita en detalle.
El repartidor de haces 3 está destinado a
alimentar los elementos radiantes 2i a partir de m haces, siendo m
un número entero superior o igual a 1. En el ejemplo de realización
representado en la figura 2a, m es igual a 6.
Para alimentar los elementos radiantes 2i, el
repartidor de haces 3 pone en práctica las funciones siguientes:
- -
- división de potencia de las m fuentes de señal RF (no representadas);
- -
- tratamiento en fase y en amplitud de la potencia dividida de manera que se genere, a nivel de los elementos radiantes 2i, el desapuntamiento deseado; y
- -
- recombinación después del tratamiento en fase y en amplitud de manera que se alimenten los elementos radiantes 2i para obtener el citado desapuntamiento deseado.
Estas funciones se realizan por intermedio de
medios de formación que comprenden medios de división de potencia
5a eventualmente de varios niveles, medios de tratamiento en fase y
en amplitud 5b y medios de recombinación 5c, eventualmente de
varios niveles. Estos medios de formación son soportados por
primeras capas denominadas de formación 6.
El repartidor 3 realiza, además, las funciones
de conexión eléctrica siguientes:
- -
- conexión de los medios de división de potencia 5a con las fuentes de señales RF;
- -
- conexión de los diferentes niveles de división de potencia entre sí;
- -
- conexión de los medios de división de potencia 5a con los medios de tratamiento 5b;
- -
- conexión de los medios de tratamiento 5b con los medios de recombinación 5c;
- -
- conexión de los diferentes niveles de recombinación entre sí; y
- -
- conexión de los medios de recombinación 5c con los elementos radiantes 2i.
Estas funciones de conexión se realizan por
medios de conexión que comprenden:
- -
- primeros medios de conexión 7a que realizan las conexiones de los medios de división de potencia 5a con las fuentes de señales RF, las conexiones de los diferentes niveles de división de potencia entre sí y las conexiones de los medios de división de potencia 5a con los medios de tratamiento 5b, y
- -
- segundos medios de conexiones 7b que realizan las conexiones de los medios de tratamiento 5b con los medios de recombinación 5c, las conexiones de los distintos niveles de recombinación entre sí y las conexiones de los medios de recombinación 5c con los elementos radiantes 2i.
Estos medios de conexión son soportados por
segundas capas denominadas de conexión 8.
De acuerdo con la invención, las capas de
formación 6 y las capas de conexión 8 se ensamblan por moldeo de
tal modo que el repartidor de haces constituye un monobloque 9,
extendiéndose las capas de formación 6, sensiblemente,
perpendiculares al plano principal P de la antena.
En el modo de realización representado, el
monobloque 9 es un paralelepípedo plano que presenta dos caras
grandes 10 y 11 cuya superficie corresponde a la superficie de la
matriz de los elementos radiantes 2i.
En esta configuración, las capas de conexión 8
comprenden una capa de conexión delantera 8a que comprende los
segundos medios de conexión 7b y una capa de conexión trasera 8b que
comprende los primeros medios de conexión 7a, estando desplazados
los elementos radiantes 2i directamente en la capa de conexión
delantera 8a.
Naturalmente, los diferentes medios de formación
5a, 5b, 5c pueden realizarse con la ayuda de cualquier tecnología
accesible para el experto en la técnica, tal como, por ejemplo, la
tecnología multicapa PCB (Print Circuit Board) de
hiperfrecuencia.
Lo mismo ocurre con los circuitos de conexión 7a
y 7b.
Claims (2)
1. Panel de antena activa que presenta un plano
principal y que comprende una red de n elementos radiantes (2i) y
un repartidor (3) de m haces de estructura multicapa destinado a
alimentar los n elementos radiantes, comprendiendo el repartidor
(3) primeras capas denominadas de formación (6) destinadas a
soportar medios de formación de los haces, y segundas capas (8a,
8b) denominadas de conexión destinadas a soportar primeros medios
de conexión eléctricos de las primeras capas entre sí y segundos
medios de conexión eléctricos con los elementos radiantes,
caracterizado porque:
- las capas de formación (6) se extienden,
sensiblemente, perpendiculares al plano principal de la antena;
- las capas de formación (6) y las capas de
conexión (8) están ensambladas por moldeo de tal modo que el
repartidor de haces (3) constituye un monobloque;
- los elementos radiantes (2i) están conectados
directamente a los segundos medios de conexión (7b).
2. Panel de antena activa de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque el monobloque es un
paralelepípedo plano, extendiéndose las capas de conexión (8),
sensiblemente, paralelas al plano de la antena y comprendiendo una
capa de conexión delantera que comprende los segundos medios de
conexión (7b) y una capa de conexión trasera que comprende los
primeros medios de conexión (7a), estando desplazados los elementos
radiantes directamente en la capa de conexión delantera.
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