ES2280158T3 - Estructura de antena e instalacion. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de antena que comprende: una estructura de antena (10) con una pluralidad de elementos (12) de antena y, una pluralidad de amplificadores (14) de potencia, estando acoplado operativamente cada amplificador de potencia a uno de los citados elementos de antena y estando montado en proximidad adyacente al elemento de antena asociado, de manera que no se produzca una pérdida de potencia apreciable entre el amplificador de potencia y el elemento de antena asociado; comprendiendo cada amplificador de potencia citado un chip amplificador de potencia lineal, de baja potencia, bajo coste por vatio; un primer transceptor de RF (62, 80) configurado para montarse en una estructura (42) de torre / soporte con la estructura (10) de antena, y acoplado operativamente a cada uno de los citados elementos (12) de antena de la estructura de antena para recibir señales de RF entrantes de cada uno de los elementos (12) de antena de la citada pluralidad y para transmitir señales de salida de RF a la pluralidad de amplificadores (14) de potencia; y un segundo transceptor (60, 84) de RF configurado para montarse adyacente a una porción base de la estructura (42) de torre / soporte y que está acoplado al primer transceptor (62, 80) de RF, en el que algunos de los elementos de antena son elementos de transmisión y algunos son elementos de recepción y que comprende, además, al menos un amplificador de bajo ruido construido en la citada antena para recibir y amplificar señales desde al menos uno de los citados elementos de antena, estando los citados elementos de antena de recepción en un primer conjunto lineal y estando los citados elementos de antena de transmisión en un segundo conjunto lineal separado y paralelo al citado primer conjunto lineal que se caracteriza porque la estructura de antena resultante incluye un elemento (160) de banda central conductor eléctrico, situado entre los conjuntos lineales primero y segundo, y los citados elementos de antena están dispuestos no centrados en un plano del terreno (155).
Description
Estructura de antena e instalación.
Esta invención está orientada a una estructura
de antena novedosa e incluye un conjunto de antena que tiene un
chip amplificador de potencia que está acoplado operativamente y en
estrecha proximidad a cada elemento de antena en el conjunto de
antena. Esta invención también se refiere a estructuras y sistemas
de antena novedosos, incluyendo un conjunto de antena para
operaciones de transmisión (Tx) y de recepción (Rx).
En equipos de comunicaciones tales como el
servicio de comunicaciones celulares y personales (PCS), así como
en los sistemas de distribución multipunto multicanal (MMDS) y
sistemas de distribución multipunto local (LMDS), ha sido
convencional recibir y retransmitir señales de usuarios o abonados
utilizando antenas montadas en las partes superiores de torres o de
otras estructuras. Otros sistemas de comunicaciones, tales como
bucle local inalámbrico (WLL), radio móvil especializada (SMR) y
redes de área local inalámbricas (WLAN) tienen infraestructuras de
transmisión de señales para recibir y transmitir comunicaciones
entre usuarios o abonados del sistema, que también puede utilizar
distintas formas de antenas y de transceptores.
Todos estos sistemas de comunicaciones requieren
la amplificación de las señales que está siendo trasmitidas y
recibidas por las antenas. Con este propósito, hasta el momento se
ha llevado a la práctica la utilización de amplificadores de
potencia lineales convencionales, en los que el coste de
proporcionar la amplificación necesaria típicamente se encuentra
entre 100 dólares americanos y 300 dólares americanos por vatio en
dólares americanos de 1998. En el caso de sistemas de
comunicaciones que utilizan torres u otras estructuras, a menudo se
coloca gran parte de la estructura en la parte inferior de la torre
o en otra estructura con cables coaxiales relativamente largos que
se conectan a los elementos de antena montados en la torre. Las
pérdidas de potencia experimentadas en los cables pueden necesitar
algún incremento en la amplificación de potencia que típicamente
esta proporcionada en la infraestructura a nivel de suelo o estación
base, con lo cual se incrementa adicionalmente el coste con los
costes típicos indicados anteriores por unidad o coste por
vatio.
Además, los sistemas de amplificación de
potencia convencionales de este tipo generalmente requieren una
circuitería adicional considerable para alcanzar la linealidad o
comportamiento lineal del sistema de comunicaciones. Por ejemplo,
en un sistema amplificador lineal convencional, la linealidad del
sistema total se puede mejorar añadiendo circuitos de
realimentación y circuitos de predistorsión para compensar las no
linealidades a nivel del chip amplificador, para incrementar la
linealidad efectiva del sistema amplificador. Puesto que los
sistemas están activados a niveles de energía más altos, se debe
diseñar e implantar una circuitería relativamente compleja que
compense la linealidad decreciente cuando se incrementa la salida de
potencia.
Los niveles de potencia de salida en las
aplicaciones de infraestructuras (estación base) en muchos de los
sistemas de comunicaciones anteriores típicamente son superiores a
diez vatios, y a menudo hasta de cientos de vatios, lo cual produce
un requisito de potencia isotrópica efectiva (ERIP) relativamente
alta. Por ejemplo, en una estación base típica con una salida de
potencia de veinte vatios (al nivel del suelo), la potencia
suministrada a la antena menos las pérdidas de los cables, es
aproximadamente de diez vatios. En este caso, la mitad de la
potencia ha sido consumida en pérdidas/calor en los cables. Tales
sistemas requieren componentes de amplificador lineal complejos en
cascada en circuitos de potencia elevada para alcanzar la linealidad
requerida a la potencia de salida más alta. Típicamente, para tales
sistemas amplificadores de potencia elevada, se deben utilizar
combinadores adicionales de potencia
elevada.
elevada.
Toda esta circuitería adicional para conseguir
la linealidad de los sistemas completos, que se requiere en
sistemas de potencia de salida relativamente elevada, resulta en los
costes por unidad/vatio que se han mencionado más arriba (entre 100
\textdollar y 300 \textdollar).
La presente invención propone distribuir la
potencia a través de elementos (conjunto) de antena múltiples para
alcanzar un nivel de potencia inferior por elemento de antena y
utilizar la tecnología de amplificación de potencia con un nivel de
coste mucho más bajo (por unidad/por vatio).
El documento WO 98 39851 A se refiere a sistemas
de comunicaciones celulares. Se proporciona una estación base para
las comunicaciones inalámbricas celulares basada en una estructura
modular que incluye una pluralidad de módulos radiantes activos
situados en una posición de antena deseada. Un módulo radiante
activo reemplaza un amplificador de potencia lineal multi portador,
cables de alta potencia, diplexores y antenas súper lineales de
banda ancha, y amplificadores de bajo ruido, que son todos
reemplazados por un módulo radiante activo. El módulo radiante
activo está montado en un mástil y comprende un amplificador de baja
potencia, un elemento radiante (dipolo o placa) y un elemento
receptor correspondiente. El módulo radiante activo ejecuta la
amplificación a nivel bajo y combina la potencia en el aire,
utiliza dos antenas de banda estrecha para transmitir y recibir,
reduciendo de esta manera la linealización y los requisitos
estructurales de las antenas, y amplifica la señal recibida en el
terminal de antena sin pérdida adicional. Los cables que conectan el
módulo radiante activo y un subsistema de transceptor base son
simples y no son sensibles a las pérdidas, y se pueden extender como
sea necesario. Una fuente de energía del módulo radiante activo
suministra preferiblemente todos los requisitos de energía de CC de
los amplificadores de transmisor y de receptores, e incluye todos
los medios de protección necesarios para un dispositivo montado en
la parte superior de la torre. La fuente de alimentación del módulo
radiante activo preferiblemente está montada en la parte superior de
la torre de la antena. Se muestran otros conjuntos posibles
diferentes, tales como un conjunto vertical, un conjunto plano y un
conjunto circular.
Es el objetivo de la presente invención
proporcionar un sistema de antena mejorado y un procedimiento
correspondiente para construir un sistema de antena.
Este objetivo se alcanza con el objeto del
asunto de las reivindicaciones independientes.
Realizaciones preferentes se definen en las
reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con un aspecto preferentes de la
invención, se utilizan chips amplificadores de potencia, de potencia
relativamente baja y de costo relativamente bajo por vatio en una
región lineal de potencia relativamente baja en una aplicación de
infraestructura. Con el fin de utilizar tales chips de potencia
relativamente baja y de costo bajo por vatio, la presente invención
propone la utilización de un conjunto de antena en el cual se
utiliza un chip amplificador de potencia relativamente baja en
conexión con cada elemento de antena del conjunto para conseguir la
potencia de salida total deseada del conjunto.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, un
dispositivo de antena distribuida comprende una pluralidad de
elementos de antena de transmisión, una pluralidad de elementos de
antena de recepción y una pluralidad de amplificadores de potencia,
estando acoplado operativamente uno de los citados amplificadores de
potencia a cada uno de los elementos de antena de transmisión
citados y está montado en posición cercana adyacente al elemento de
antena de transmisión asociado, de manera que no se produzca una
pérdida apreciable de potencia entre el amplificador de potencia y
el elemento de antena asociado, comprendiendo al menos uno de los
citados amplificadores de potencia un amplificador de bajo ruido y
estando construido en el citado dispositivo de antena distribuida
para recibir y amplificar señales desde al menos uno de los citados
elementos de antena de recepción, comprendiendo cada uno de los
citados amplificadores de potencia un chip amplificador de potencia
lineal, de potencia relativamente baja, y de coste relativamente
bajo por vatio,
De acuerdo con lo anterior, un chip amplificador
de potencia relativamente baja utilizado típicamente para
aplicaciones en equipos terminales y remotos (por ejemplo, un micro
teléfono o un equipo de usuario/abonado) se puede utilizar en las
aplicaciones de infraestructuras (por ejemplo, estación base). De
acuerdo con la invención, se elimina la necesidad de circuitería de
corrección de distorsiones y otros circuitos de realimentación
relativamente caros y similares utilizados para ejecuciones lineales
en sistemas de potencia relativamente elevada. El rendimiento
lineal se consigue utilizando los chips de potencia relativamente
baja dentro de su rango de salida lineal. Esto es, la invención
propone evitar la sobre-activación de los chips o
requerir operaciones próximas al nivel de saturación, para evitar
el requisito de circuitería adicional cara y compleja para compensar
la linealidad reducida. Los chips amplificadores de potencia
utilizados en la presente invención en el rango lineal típicamente
tienen una potencia de salida baja de un vatio o menos. Además, la
invención propone instalar un chip amplificador de potencia de este
tipo en el punto de alimentación de cada elemento de un conjunto de
antena multi elementos. De esta manera, la potencia de salida del
sistema de antena en su totalidad se puede multiplicar por el número
de elementos utilizados en el conjunto mientras se mantiene la
linealidad.
Además, la presente invención no requiere
combinadores de potencia elevada relativamente caros puesto que las
señales se combinan en el espacio libre (en el campo lejano) en la
posición remota o terminal por medio de ondas electromagnéticas. De
esta manera, el sistema propuesto utiliza una combinación de
potencia baja evitando los costos de combinación convencionales.
Además, en las aplicaciones de torre, el sistema de la invención
elimina los problemas de pérdida de potencia asociados a los cables
relativamente largos que conectan convencionalmente los
amplificadores en el equipo de la estación base con el equipo de
antena montado en la torre, es decir, eliminando las preocupaciones
normales de pérdidas de potencia en el cable y contribuyendo a unos
requisitos de menor potencia en los elementos de antena. De esta
manera, colocando los amplificadores cercanos a los elementos de
antena, se consigue la amplificación después de las pérdidas del
cable o de otras líneas de transmisión que normalmente se
experimenta en tales sistemas. Esto puede disminuir adicionalmente
la necesidad de cables especiales de pérdida baja, reduciendo
adicionalmente los costes generales de sistema.
En los dibujos:
la figura 1 es un esquema simplificado de un
conjunto de antena de transmisión que utiliza chips/módulos
amplificadores de potencia;
la figura 2 es un esquema similar a la figura 1,
se muestra una realización alternativa;
la figura 3 es un diagrama de bloques de un
conjunto o sistema de antena;
la figura 4 es un diagrama de bloques de una
estación base de un sistema de comunicaciones que utiliza una torre
u otra estructura de soporte y se utiliza un sistema de antena de
acuerdo con la invención;
la figura 5 es un diagrama de bloques de una
estación base para un sistema de distribución multipunto local
(LMDS) que utiliza el sistema de antena de la invención;
la figura 6 es un diagrama de bloques de un
sistema inalámbrico LAN que utiliza un sistema de antena de acuerdo
con la invención;
Las figuras 7 y 8 son diagramas de bloques de
dos tipos de estaciones base de comunicaciones en el edificio que
utilizan un sistema de antena de acuerdo con la invención;
la figura 9 es un diagrama de bloques de un
sistema de antena de transmisión/recepción de acuerdo con una forma
de la invención;
la figura 10 es un diagrama de bloques de un
sistema de antena de transmisión/recepción de acuerdo con otra
forma de la invención;
la figura 11 es un diagrama de bloques de un
sistema de antena de transmisión/recepción que incluye una banda
central de acuerdo con otra forma de la invención;
la Figura 12 es un diagrama de bloques del
sistema de antena que utiliza elementos de transmisión y recepción
en un conjunto lineal de acuerdo con otro aspecto de la
invención;
la figura 13 es un diagrama de bloques de un
sistema de antena que utiliza elementos de un conjunto de antena en
una configuración en capas con líneas de alimentación de micro
bandas para funciones respectivas de transmisión y recepción
orientadas en direcciones ortogonales una con la otra;
la figura 14 es una vista en sección parcial de
un elemento de antena de capas múltiples que se puede utilizar en
la disposición de la figura 13;
Las figuras 15 y 16 muestran varias
configuraciones para dirigir entradas y salidas de RF desde una
antena de transmisión/recepción tal como la antena de las figuras
13 y 14;
las figuras 17 y 18 son diagramas de bloques que
muestran dos realizaciones de un sistema de antena activa de
transmisión/recepción con disposiciones alternativas respectivas de
diplexores y amplificadores de potencia.
Haciendo referencia a continuación a los
dibujos, e inicialmente a las figuras 1 y 2, se muestran dos
ejemplos de un conjunto 10, 10a de antena con múltiples elementos
de antena de acuerdo con la invención. El conjunto 10, 10a de
antena de las figuras 1 y 2 se diferencian en la configuración de la
estructura de alimentación utilizada, ilustrando la figura 11 a la
estructura de alimentación común en paralelo e ilustrando la figura
2 a una estructura de alimentación común en serie. En otros
aspectos, los dos conjuntos de antena 10, 10a son sustancialmente
idénticos. Cada uno de los conjuntos 10, 10a incluyen una pluralidad
de elementos 12 de antena que pueden comprender elementos de antena
monopolo, dipolo o micro bandas/placa. Se pueden utilizar otros
tipos de elementos de antena para formar los conjuntos 10, 10a sin
separarse de la invención.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, un
elemento amplificador 14 está acoplado operativamente a la
alimentación de cada elemento 12 de antena y está montado en
proximidad cercana al elemento 12 de antena asociado. En una
realización, los elementos amplificadores 14 se montan
suficientemente cercanos a cada elemento de antena de manera que no
se produzcan pérdidas apreciables entre la salida del amplificador y
la entrada del elemento de antena, como podría ser el caso si los
amplificadores se acoplasen a los elementos de antena por medio de
un tramo de cable o similar. Por ejemplo, los amplificadores 14 de
potencia puede situarse en el punto de alimentación de cada
elemento de antena. En una realización, los elementos amplificadores
14 comprenden componentes de chip de circuito integrado lineal de
potencia relativamente baja, tales como chips de circuito integrado
de micro onda monolítica (MMIC). Éstos chips pueden comprender chips
fabricados por el procedimiento de fabricación de transistores de
heterounión de arseniuro de galio (GaAs). Sin embargo, la
fabricación de proceso de silicio o la fabricación de proceso CMOS
también se podría utilizar para formar estos chips.
Algunos ejemplos de los chips amplificadores de
potencia MMIC son los siguientes:
- 1.
- Amplificador de potencia lineal RF Microdispositivos PCS RF 2125P, RF 2125, RF 2126 o RF 2146, RF Micro Devices, Inc., 7625 Thorndike Road, Greensboro, NC 27409, o 7341-D W. Friendly Ave., Greensboro, NC 27410;
- 2.
- Amplificador de potencia de suministro único RF IC Pacific Monolithics PM 2112, Pacific Monolithics, In., 1308 Moffett Park Orive, Sunyvale, CA;
- 3.
- Amplificador de potencia doble Siemens CGY191, CGY180 or CGY181, GaAs MMIC, Siemens AG, 1301 Avenue of the Americas, New York, NY;
- 4.
- Stanford Microdevices SMM-208, SMM-210 or SXT-124, Stanford Microdevices, 522 Almanor Avenue, Sunnyvale, CA;
- 5.
- Motorola MRFIC1817 or MRFIC1818, Motorola Inc., 505 Barton Springs Road, Richardson, Tx;
- 6.
- Hewlett Parckard HPMX-3003, Hewlett Packard Inc., 933 East Campbell Road, Richardson, Tx;
- 7.
- Anadigics AWT1922,Anadigics, 35 Technology Drie, Warren NJ 07059; 8. SEI Ltd. P0501913H, 1, Taya-cho, Sakae-ku, Yokohama, Japan; y
- 9.
- Celeritek CFK2062-P3, CCS1930 or CFK2162-P3, Célentele, 3236 Scott Blvd., Sanata Clara, CA 95054.
En los conjuntos de antena de las figuras 1 y 2,
se puede ajustar la puesta en fase de los conjuntos seleccionando o
especificando la separación (d) de elemento a elemento y/o variando
la longitud de la línea en la alimentación común. El ajuste del
coeficiente de amplitud del conjunto se puede conseguir por medio de
la utilización de atenuadores antes o después de los amplificadores
de potencia 14, como se muestra la figura 3.
Haciendo referencia a continuación a la figura
3, un sistema de antena de acuerdo con invención y que utiliza un
conjunto de antena del tipo que se muestra ya sea en la figura 1 o
la figura 2, esta indicado generalmente por medio del número de
referencia 20. El sistema 20 de antena incluye una pluralidad de
elementos 12 de antena y chips 14 amplificadores de potencia
asociados como se ha descrito más arriba con referencia a las
figuras 1 y 2. También hay circuitos 22 atenuadores adecuados
acoplados operativamente en circuitos en serie con los
amplificadores 14 de potencia. Los circuitos 22 atenuadores puede
estar interpuestos ya sea antes o después del amplificador 14 de
potencia; sin embargo, la figura 3 los ilustra en la entrada de cada
amplificador 14 de potencia. Una red 24 de divisor de potencia y de
puesta en fase alimenta todos los amplificadores 14 de potencia y
sus circuitos 22 atenuadores conectados en serie asociados. Una
entrada 26 de RF se alimenta en esta red 24 de divisor de potencia y
de puesta en fase.
Haciendo referencia a la figura 4, una
instalación del sistema de antena que utiliza el sistema 20 de
antena de la figura 3 generalmente está indicado por medio del
número de referencia 40. La figura 4 ilustra una configuración de
estación base o de infraestructura para un sistema de comunicaciones
tal como un sistema celular, un sistema de comunicaciones
personales PCS o un sistema de distribución multi punto multi canal
(MMDS). La estructura o conjunto 20 de antena de la figura 3 está
montada en la parte superior de una torre u otra estructura 42 de
soporte. Una te de derivación 44 de CC separa las señales recibidas
a través del cable coaxial 46 en potencia de CC y componentes de RF
y de manera consecuente recibe las señales de RF entrantes del
sistema 20 de antena y suministra las mismas a la línea coaxial o
cable 46 que acopla los componentes montados en la torre a los
componentes basados en el suelo. Los componentes basados en el suelo
pueden incluir una fuente de energía 48 de CC y una entrada/salida
50 de RF de un transmisor/receptor (no mostrado) que puede estar
situado en una posición de equipos remota y por lo tanto no se
muestra en la figura 4. Una te 52 de derivación de CC similar
recibe el suministro de CC y la entrada de RF y los acopla a la
línea coaxial 46, y de manera consecuente suministra las señales
recibidas de la estructura 20 de antena a la entrada/salida 50 de
RF.
La Figura 5 ilustra un sistema de distribución
multipunto local (LMDS) que utiliza la estructura o sistema 20 de
antena como se ha descrito más arriba. De manera similar a la
instalación de la figura 4, la estación de la figura 5 monta el
sistema 20 de antena en la parte superior de una estructura 42 de
torre/soporte. También, un cable coaxial 46, por ejemplo un cable
coaxial de RF para transportar trasmisiones de RF se desplaza entre
la parte superior de la estructura de torre/soporte y el equipo
basado en la tierra. El equipo basado en la tierra puede incluir un
transceptor 60 de RF que tiene una entrada de RF de un transmisor.
Otro transceptor 62 de RF está situado en la parte superior de la
torre e intercambia señales de RF con la estructura o sistema 20 de
antena. Una fuente de alimentación tal como una fuente 48 de CC
también está provista para el sistema 20 de antena, y está situada
en la parte superior de la torre 22 en la realización que se muestra
en la figura 6.
Las figuras 7 y 8 ilustran ejemplos de la
utilización de la estructura o sistema 20 de antena de la invención
en conexión con aplicaciones de comunicaciones en el edificio. En la
figura 7, tes de derivación de CC respectivas 70 y 72 están
conectadas por un cable coaxial 74 de RF. La te 70 de derivación de
CC está situada adyacente al sistema 20 de antena y tiene líneas
respectivas de RF y CC acopladas operativamente a ella . La segunda
te 72 de derivación de CC está acoplada a una entrada/salida de RF
desde un transmisor/receptor a una fuente adecuada 48 de CC. Las
tes de derivación de CC y la fuente de CC funcionan en conjunto con
el sistema 20 de antena y con un transmisor/receptor remoto (no
mostrado) de la misma manera que se ha descrito en la presente
memoria descriptiva y con anterioridad con referencia al sistema de
la figura 4.
En la figura 8, el sistema 20 de antena recibe
una línea de RF de un receptor/transmisor 80 de RF de fibra que
está acoplado por medio de un cable 82 de fibra óptica a un segundo
transceptor 84 de fibra de RF que está situado remotamente respecto
a la antena y al primer transceptor 80. Una fuente de CC u otra
fuente de alimentación para la antena puede estar situada ya sea
remotamente, como se ilustra en la figura 8, o adyacente al sistema
20 de antena, si se desea. La fuente 48 de CC está provista en una
línea separada acoplada operativamente al sistema 20 de antena, de
la misma forma que se ilustra, por ejemplo, en la instalación de la
figura 6.
Lo que se ha mostrado y descrito en la presente
memoria descriptiva es un conjunto de antena novedoso que utiliza
chips o módulos amplificadores de potencia en las alimentaciones de
los elementos de antena de conjunto individuales, e instalaciones
novedosas que utilizan un sistema de antena de este tipo.
Haciendo referencia a continuación al resto de
las figuras 9 - 18, las distintas realizaciones en la invención que
se muestran tienen un número de características, tres de las cuales
se resumen más abajo:
1) utilización de dos diferentes elementos
(grupos) de placas; una de transmisión y una de recepción. Esto
produce un aislamiento de señal de RF sustancial (un aislamiento
superior a 20 dB, a las frecuencias PCS, simplemente separando las
placas horizontalmente 101,6 mm) sin requerir la utilización de un
diplexor de frecuencia en cada elemento (placa) de antena. Esta
técnica se puede utilizar virtualmente en cualquier tipo de elemento
de antena (dipolo, monopolo, micro banda/placa, etc.).
En algunas realizaciones del sistema de antena
distribuida, se utiliza una colección de elementos (M elementos
verticales de Tx 12 y M elementos verticales Rx 30) como se muestra
en las figuras 9, 10 y 11. Las figuras 9 y 10 muestra los
elementos en una estructura de alimentación común en serie, para
ambas Tx y Rx. Se hace notar que puede ser también una estructura
de alimentación común en paralelo (no mostrada); o la Tx en una
estructura de alimentación común en paralelo y los elementos de
recepción en una estructura de alimentación en serie (o
viceversa).
2) utilización de un circuito o dispositivo
amplificador de bajo ruido (LNA) "incorporado"; esto es,
construido directamente en la antena para el lado de recepción
(Rx). La figura 9 muestra el LNA 140 después de que los elementos
30 de antena se sumen por medio de la estructura de alimentación
común en serie 26 (o en paralelo). La figura 10 muestra los
dispositivos LNA 140 (dispositivos discretos) en la salida Rx de
cada elemento (placa) antes de que se sumen las RF.
El dispositivo LNA 140 en la antena de Rx reduce
la figura de ruido del sistema completo (NF), e incrementa la
sensibilidad del sistema a la señal emitida por la radio remota. Por
lo tanto, esto ayuda a incrementar el rango de la conexión del
enlace de recepción (enlace ascendente).
El uso similar de los dispositivos 14 de chips
amplificadores de potencia (PA) en los elementos de transmisión (Tx)
se ha discutido más arriba.
3) utilización de un diplexor 150 de frecuencia
de baja potencia (mostrado en las figuras 9 y 10). En los sistemas
dispuestos en las partes superiores de torres convencionales (tales
como los "Reforzadores de Celdas"), puesto que la potencia
suministrada a la antena (en la entrada) es RF de alta potencia, se
debe utilizar un diplexor 36 de frecuencia de alta potencia (en el
interior del Reforzador de Celdas, en la parte superior de la
torre). En este sistema, puesto que la potencia de RF suministrada a
la antena (Tx) es baja (típicamente menor de 100 milivatios), se
puede utilizar un diplexor 150 de baja potencia.
Adicionalmente, en un sistema convencional, el
aislamiento del diplexor típicamente se requiere que sea superior a
60 dB; a menudo un aislamiento de hasta 80 o 90 dB entre las
señales de enlace ascendente y de enlace descendente.
Puesto que la salida de energía del sistema, en
cada placa, es una potencia baja (típicamente menor de 1 - 2 vatios)
y puesto que se ha conseguido el aislamiento (espacial) por medio de
la separación de las placas, los requisitos de aislamiento del
diplexor son mucho menores.
En cada una de realizaciones ilustradas en la
presente memoria descriptiva, debería utilizarse un filtro de
rechazo de transmisión final (no mostrado) en el trayecto de
recepción. Ese filtro puede estar construido dentro o en cada LNA si
así se desea; o puede estar acoplado en el circuito delante de o en
cada LNA.
Haciendo referencia a continuación a la figura
11, esta realización utiliza elementos (conjuntos) de antena
separados, uno para transmitir, 12, y uno para recibir, 30, por
ejemplo, una pluralidad de elementos 12 (conjuntos) de transmisión
y una pluralidad de elementos 30 (conjuntos) de recepción. Los
elementos pueden ser dipolos, monopolos, elementos (placas) de
micro bandas, o cualquier otro elemento de antena de radiación. El
elemento (conjunto) de transmisión utilizará una alimentación común
separada (no mostrada) del conjunto de elementos de recepción. Cada
conjunto (de transmisión 30 y de recepción 12) se muestra en una
columna vertical separada; para conformar haces de altura
estrechas. Esto también se puede realizar la misma manera para dos
filas horizontales de conjuntos (no mostrados); de esta manera se
conforman los haces acimutales estrechos.
La separación (espacial) de los elementos de
esta forma incrementa el aislamiento entre las bandas de antena de
transmisión y de recepción. Esto actúa de una manera similar al uso
de un diplexor de frecuencia acoplado a un único elemento de
transmisión/recepción. La separación de más de media longitud de
onda típicamente asegura un aislamiento mayor de 10 dB.
El plano posterior/reflector 155 puede ser un
plano de suelo, un plano de suelo plegado segmentado linealmente o
en tramos, o un panel deflector curvado (para dipolos). En cualquier
caso, se puede colocar una o más bandas conductoras 160
(parásitas), tales como una pieza de metal, sobre el plano posterior
para asegurar que los patronos de radiación de elemento de
transmisión y recepción sean simétricos uno con el otro, en el plano
acimutal, o en el plano ortogonal al conjunto. La figura 11 ilustra
una realización en la cual se utiliza una única banda central 160
con este propósito y se describe más adelante. Sin embargo, también
se podrían utilizar múltiples bandas, por ejemplo, sobre más bandas
en ambos lados de los elementos de antena Tx, Rx respectivos. Esto
se puede hacer para los elementos de antena (Tx, Rx) orientados en
un conjunto horizontal (no mostrado); es decir, asegurando la
simetría en el plano de elevación. Para los elementos de antena (Tx,
Rx) que no están centrados en el plano 155 de suelo, como se
muestra en la figura 11, los patronos de radiación resultantes
típicamente son no simétricos; esto es, los haces tienden a ser
oblicuos alejándose del punto central acimutal. La banda central
160 (metálica) "tira" del haz patrón de radiación en cada
conjunto, retornando hacia el centro. Está banda 160 puede ser un
metal sólido (aluminio, cobre, ...); en el caso de elementos de
antena de dipolo o una simple banda de cobre en el caso de los
elementos de antena de micro/placa. En cualquier caso, la banda
central 160 puede estar conectada al suelo o puede ser flotante, es,
no conectada al suelo. Además, la banda central 160 (o barra)
incrementa adicionalmente el aislamiento entre los elementos de los
elementos/conjuntos de antena de transmisión y recepción.
Los elementos de antena respectivos Tx y Rx
pueden estar polarizados ortogonalmente uno en relación con el otro
para conseguir incluso un aislamiento adicional. Esto se puede hacer
teniendo los elementos de recepción 30 en una polarización
horizontal, y a los elementos de transmisión 12 en una polarización
vertical, o viceversa. De manera similar, esto se puede conseguir
operando los elementos recepción 30 en una polarización oblicua de
45º (derecha) y los elementos de transmisión 12 en una polarización
oblicua de 45º (izquierda), o viceversa.
La separación vertical de los elementos 12 en el
conjunto de transmisión se elige para alcanzar el haz patrón
deseado, y en consideración a la cantidad de acoplamiento mutuo que
se puede tolerar entre los elementos 12 (en el conjunto de
transmisión). Los elementos 30 de recepción están separados
verticalmente por consideraciones similares. Los elementos 30 de
recepción puede estar separados verticalmente de manera diferente de
los elementos 12 de transmisión; sin embargo, las alimentaciones
mutuas deben ser compensadas para asegurar un haz patrón de
recepción similar al haz patrón de transmisión, en la(s)
banda(s) de frecuencia deseada(s). La puesta en fase
de la alimentación común de recepción normalmente será ligeramente
compensada para asegurar un patrón similar al conjunto de
transmisión.
La mayor parte de las antenas celulares/PCS
existentes utilizan el mismo elemento o conjunto de antena para
trasmitir y para recibir. La disposición típica tiene un cable RF
que se lleva a la antena, que utiliza una estructura de
alimentación común paralela; de esta manera, todos los trayectos de
alimentación y los elementos manejan ambas señales de transmisión y
recepción. Por lo tanto, en estos tipos de sistemas no hay necesidad
de separar los elementos en funcionalidades separadas de
transmisión y de recepción. Las características de este enfoque
son:
a) se utiliza un único elemento (o conjunto) de
antena único (1) para ambas operaciones Tx y Rx.
b) no hay limitación o restricción en la
configuración geométrica.
c) una (1) única estructura de alimentación
común para ambas operaciones Tx y Rx
d) el elemento se polariza en el mismo plano en
ambos Tx y Rx.
En (c) y (d) hay algunos casos (es decir,
antenas polarizadas duales) que utilizan antenas polarizadas
cruzadas (literalmente dos estructuras o subelementos de antena, en
el mismo elemento) con la funcionalidad Tx con su propio sub
elemento y estructura de alimentación común, y funcionalidad Rx con
su propio sub elemento y es una estructura de alimentación común
separada.
En la figura 11, se divide las funcionalidades
de transmisión y de recepción en elementos separados de antena de
transmisión y recepción, para permitir la separación de las
distintas bandas (transmisión y recepción). Esto proporciona un
aislamiento adicional entre las bandas, que en el caso del trayecto
de recepción ayuda a atenuar (reducir el nivel de potencia de las
señales en la banda de transmisión) antes de la amplificación. De
manera similar, en los trayectos de transmisión, solamente se
amplifica (potencia) las señales de transmisión utilizando los
componentes activos (amplificadores de potencia) antes de alimentar
la señal amplificada a los elementos de antena de transmisión.
Como se ha mencionado más arriba, la banda
central ayuda a corregir los haces para que no se dirijan hacia
fuera. En un único conjunto de columna, donde los mismos elementos
se utilizan para la transmisión y para la recepción, el conjunto
sería colocado de manera similar en el centro de la antena (plano de
suelo) (véase por ejemplo la figura 12 que se describe más
adelante). De esta manera, el haz acimutal estaría centrado
(simétrico) ortogonal al plano del suelo. Sin embargo, utilizando
conjuntos verticales adyacentes (uno para Tx y uno para Rx), los
haces se hacen asimétricos y se dirigen hacia fuera unos pocos
grados. La colocación de una banda central parásita entre los dos
conjuntos "tira" de cada banda retornándola hacia el centro.
Por supuesto, esto se puede modelar para determinar la anchura de
banda correcta y las posiciones y localizaciones de los conjuntos
verticales, para centrar de manera precisa cada haz.
Las características de este enfoque son:
- a)
- se utilizan dos (2) elementos (o conjuntos) de elementos antena diferentes, uno para Tx y el otro para Rx.
- b)
- la configuración geométrica se separa, y se colocan los elementos de Tx y Rx en posiciones adyacentes (como se muestra la figura 11).
- c)
- se utilizan dos estructuras de alimentación común separadas, una para Tx y una para Rx
- d)
- cada elemento se puede polarizar en el mismo plano, o se puede construir una disposición en la que se proporciona una polarización dada a los elementos Tx, y los elementos Rx están todos en una polarización ortogonal.
La realización de la figura 12 utiliza dos
elementos de antena separados, uno para trasmitir 12 y uno para
recibir 30, o una pluralidad de elementos (conjunto) de transmisión
y pluralidad de elementos (conjunto) de recepción. Los elementos
puede ser dipolos, monopolos, elementos de micro bandas (placa), o
cualquier otro elemento de antena radiante. El conjunto de elemento
de transmisión utiliza una alimentación común separada del conjunto
de elementos de recepción. Sin embargo, todos los elementos se
encuentran en una única columna vertical, para el conformado del
haz en el plano de elevación. Esta disposición también se puede
utilizar en una única fila horizontal (no mostrada), para el
conformado del haz en el conjunto acimutal. Este procedimiento
asegura haces altamente simétricos (centrados), en el plano
acimutal, para una columna (de elementos); y en el plano de
elevación, para una fila (de elementos).
Los elementos de antena individuales Tx y Rx en
la figura 12 pueden estar polarizados ortogonalmente entre sí para
que conseguir incluso un aislamiento adicional. Esto se puede hacer
disponiendo las placas de recepción 30, (o elementos en el conjunto
de recepción) con polarización horizontal, y las placas de
transmisión 12 (o elementos) con una polarización vertical, o
viceversa. De manera similar, esto se puede conseguir operando los
elementos de recepción con una polarización oblicua de 45º (derecha)
y los elementos de transmisión con una polarización oblicua de 45º
(izquierda), o viceversa.
Esta técnica permite la colocación de todos los
elementos en una única línea central. Esto produce acimutales
simétricos (centrados), y reduce la anchura de la antena requerida.
Sin embargo, también incrementa el acoplamiento mutuo entre los
elementos de antena, puesto que los mismos debe estar empaquetados
apretadamente, para no crear lóbulos de elevación ambiguos.
Las características de este enfoque son:
- a)
- se utilizan dos (2) elementos (o conjuntos) de antena diferentes; uno para Tx y uno para Rx.
- b)
- la configuración geométrica es adyacente, colocación colineal.
- c)
- se utilizan dos (2) estructuras de alimentación común separadas, una para Tx y una para Rx.
- d)
- cada elemento está polarizados en el mismo plano, o los elementos Tx están todos en una polarización dada, y los elementos Rx están todos en una polarización ortogonal.
La realización de la figura 13 utiliza un único
elemento (o conjunto) de antena para ambas funciones de transmisión
y recepción. En este caso, se utiliza un elemento de placa (micro
banda) de antena. El elemento 170 de placa se crea por medio de la
utilización de una placa de circuito impreso multi elemento (de
capas) con capas dieléctricas 183, 185, 187 (véase la figura 14).
Las antenas puede ser alimentadas ya sea con una sonda coaxial (no
mostrada) o con sondas acopladas con aberturas o con micro líneas
conductoras 180, 182. Para la función de recepción, la micro línea
conductora 182 de alimentación está orientada ortogonal a la línea
conductora de alimentación (sonda) 180 para la función de
transmisión.
Los elementos se pueden disponer en cascada, en
un conjunto, como se muestra en la figura 13, con propósitos de
conformación del haz. La entrada RF 190 se dirige hacia los
elementos de radiación por medio de una alimentación común separada
de la salida 192de RF (en la alimentación común de recepción),
terminando en un punto "A". Se hace notar que cualquiera o
ambas alimentaciones comunes 180, 182 pueden ser estructuras de
alimentación común en paralelo o en serie.
El diagrama de la figura 13 muestra que el
trayecto de recepción de RF se suma en una alimentación común en
serie, terminando en un punto "A" (192) precedido por un
amplificador de bajo ruido (LNA). Sin embargo, los amplificadores
de bajo ruido (LNA) se pueden utilizar directamente en la salida de
cada una de las alimentaciones de recepción (no mostradas en la
figura 13) con anterioridad a la suma, de manera similar a lo que se
muestra en la figura 4, como se ha discutido más arriba.
El aislamiento de transmisión y recepción de RF
se consigue por medio de derivaciones de polarización ortogonal del
mismo elemento (placa) de antena, como se ha mostrado y descrito más
arriba con referencia las figuras 13 y 14. La figura 14 indica, en
sección transversal, la configuración general en capas de cada
elemento 170 de la figura 13. Las alimentaciones respectivas 180,
182 está separadas por una capa dieléctrica 183. Otra capa
dieléctrica 185 separa la alimentación 182 de un plano 186 de suelo,
mientras que todavía otra capa dieléctrica adicional separa el plano
186 de suelo de un elemento radiante o "placa" 188.
Ese concepto utiliza la misma posición física de
antena para ambas funcionalidades (Tx y Rx). Se puede utilizar un
único elemento de placa (o dipolo de polarización cruzada) como
elemento de antena, con dos alimentaciones distintas (una para Tx y
la otra para Rx en polarización ortogonal). Los dos elementos de
antena (Tx y Rx) están polarizados ortogonalmente, puesto que ocupan
el mismo espacio físico.
Las características de este enfoque son:
- a)
- un (1) elemento (o conjunto) de antena único, utilizado para ambos Tx y Rx.
- b)
- No construcción sobre la configuración geométrica.
- c)
- Se utilizan dos (2) estructuras de alimentación común separadas, una para Tx y una para Rx.
- d)
- Cada elemento contiene dos (2) subelementos, con polarización cruzada (ortogonal) entre sí.
Las realizaciones de las figuras 15 - 16
muestran dos (2) maneras para dirigir la entrada y la salida de RF
desde la antena activa Tx/Rx, a la estación base.
La figura 15 muestra la energía de salida de RF
en el punto 192 (de la figura 8) y la energía de entrada de RF, que
se va al punto 190 (de la figura 13), como dos cables
distintivamente diferentes 194,196. Estos cables puede ser cables
coaxiales, o cables de fibra óptica (con convertidores RF/analógicos
a fibra en los puntos "A" y "B"). Esta disposición no
requiere un diplexor de frecuencia en el sistema de antena (parte
superior de la torre). Además, no requiere un diplexor de
frecuencia (utilizado para separar las energías de la banda de
transmisión de la banda de recepción de RF) en la estación base.
La figura 16 muestra el caso en el que la
energía de salida de RF (desde el conjunto de recepción) y la
energía de entrada de RF (que se dirige al conjunto de transmisión)
están diplexadas entre sí (por medio del diplexor 100 de
frecuencia) dentro del sistema de antena de manera que un cable
único 198 se desplace desde la torre (no mostrada) a la estación
base 104. De esta manera, la entrada/salida a la estación base 104
es por medio de un único cable coaxial (o cable de fibra óptica,
con convertidor óptico RF/analógico a fibra). Este sistema requiere
otro diplexor 102 de frecuencia en la estación base 104.
Las figuras 17 y 18 muestran otra disposición
que se puede utilizar como un sistema de antena activa de
transmisión/recepción. El conjunto comprende una pluralidad de
elementos 110 de antena (dipolos, monopolos, placas de micro banda,
...) con un diplexor 112 de frecuencia unido directamente al
alimentación del elemento de antena de cada elemento.
En la figura 17, la energía de entrada de RF
(modo de transmisión) se divide y se dirige a cada elemento, por
medio de una estructura 115 de alimentación común en serie (que
puede ser una micro banda, línea conductora, o cable coaxial) pero
que también puede ser una estructura de alimentación común paralela
(no mostrada). Antes de cada diplexor 112 hay un chip o módulo (PA)
amplificador de potencia 114. La salida de RF (modo de recepción)
se suma en una estructura 116 de alimentación común separada, que es
amplificada por un único LNA 120, antes del punto "A", la
salida 122 de RF.
En la figura 18, hay un LNA 120 en la salida de
cada diplexor 112, para cada elemento (conjunto) 110 de antena.
Cada uno de estos es entonces sumado en la alimentación común 125
(en serie o en paralelo) y dirigidos al punto "A", la salida
122 de RF.
Las disposiciones de las figuras 17 y 18 pueden
utilizar cualquiera de las dos conexiones (descritas en las figuras
15 y 16) para conectarse a la estación base 104 (equipo de
transceptor).
Lo que se ha mostrado y descrito en la presente
memoria descriptiva es un conjunto de antena novedoso que utiliza
chips o módulos de amplificador de potencia en la alimentación de
los elementos de antena o conjunto individuales, e instalaciones
novedosas que utilizan un sistema de antena de este tipo.
Aunque se han descrito e ilustrado realizaciones
y aplicaciones particulares de la presente invención, se debe
entender que la invención no está limitada a la construcción y las
composiciones precisas mostradas en la presente memoria
descriptiva, y que varias modificaciones, cambios y variaciones
serán evidentes por las descripciones que anteceden, y que se deben
entender que forman parte de la invención siempre que se encuentren
en el alcance de la invención como se define en las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (41)
1. Un sistema de antena que comprende:
una estructura de antena (10) con una pluralidad
de elementos (12) de antena y,
una pluralidad de amplificadores (14) de
potencia, estando acoplado operativamente cada amplificador de
potencia a uno de los citados elementos de antena y estando montado
en proximidad adyacente al elemento de antena asociado, de manera
que no se produzca una pérdida de potencia apreciable entre el
amplificador de potencia y el elemento de antena asociado;
comprendiendo cada amplificador de potencia
citado un chip amplificador de potencia lineal, de baja potencia,
bajo coste por vatio;
un primer transceptor de RF (62, 80) configurado
para montarse en una estructura (42) de torre/soporte con la
estructura (10) de antena, y acoplado operativamente a cada uno de
los citados elementos (12) de antena de la estructura de antena
para recibir señales de RF entrantes de cada uno de los elementos
(12) de antena de la citada pluralidad y para transmitir señales de
salida de RF a la pluralidad de amplificadores (14) de potencia;
y
un segundo transceptor (60, 84) de RF
configurado para montarse adyacente a una porción base de la
estructura (42) de torre/soporte y que está acoplado al primer
transceptor (62, 80) de RF,
en el que algunos de los elementos de antena son
elementos de transmisión y algunos son elementos de recepción y que
comprende, además, al menos un amplificador de bajo ruido construido
en la citada antena para recibir y amplificar señales desde al
menos uno de los citados elementos de antena,
estando los citados elementos de antena de
recepción en un primer conjunto lineal y estando los citados
elementos de antena de transmisión en un segundo conjunto lineal
separado y paralelo al citado primer conjunto lineal
que se caracteriza porque
la estructura de antena resultante incluye un
elemento (160) de banda central conductor eléctrico, situado entre
los conjuntos lineales primero y segundo, y
los citados elementos de antena están dispuestos
no centrados en un plano del terreno (155).
2. El sistema de antena de la reivindicación 1,
en el que cada elemento de antena es un dipolo.
3. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
en el que cada antena es un monopolo.
4. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
en el que cada elemento de antena es un elemento de antena
microtira/placa.
5. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
que incluye además un circuito atenuador (22) acoplado
operativamente en serie con cada amplificador de potencia para
ajustar los coeficientes de amplitud del conjunto.
6. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
que incluye además un divisor (24) de potencia y una red de puesta
en fase acoplados operativamente a todos los citados amplificadores
(14) de potencia.
7. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
en el que los citados elementos de antena y los citados
amplificadores de potencia están acoplados a una estructura de
alimentación, y en el que al menos una de entre la separación de
elemento de antena a elemento de antena y la longitud de línea en
la estructura de alimentación se selecciona para tener una puesta en
fase deseada del conjunto.
8. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
que incluye además una te de derivación de CC configurada para
montarse sobre la citada estructura de torre/soporte y acoplada
operativamente a cada estructura de antena citada.
9. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
que incluye además una línea coaxial acoplada operativamente a la
citada te de derivación de CC y que se desplaza hasta una segunda
te de derivación de CC basada en el terreno, configurada para
situarse en posición adyacente a una porción base de la citada
estructura de torre/soporte, estando acoplada operativamente la
citada segunda te de derivación de CC a una fuente de CC y al
segundo transceptor de RF.
10. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
que incluye además un enlace inalámbrico acoplado entre el citado
primer receptor de RF y el segundo receptor de RF.
11. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
en el que el primer transceptor es un transceptor de fibra RF
acoplado operativamente a la citada estructura de antena,
el segundo transceptor es un transceptor de
fibra RF,
que además comprende un cable óptico de fibra
que acopla los dos transceptores de fibra RF.
12. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
incluyendo una pluralidad de amplificadores de bajo ruido, estando
cada uno de ellos acoplado operativamente a uno de los citados
elementos de antena de recepción.
13. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
en el que un único amplificador de bajo ruido está acoplado
operativamente a una salida sumada de todos los citados elementos de
antena de recepción.
14. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
que incluye además un diplexor de frecuencia de baja potencia
acoplado operativamente con todos los citados amplificadores de
potencia y con el al menos un amplificador de bajo ruido para
acoplar un único cable de RF a todos los citados elementos de antena
de transmisión y recepción.
15. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
en el que un único cable de transmisión de RF está acoplado a todos
los citados amplificadores de potencia para transportar las señales
que van a ser transmitidas al citado dispositivo de antena y un
único cable de recepción de RF está acoplado al citado al menos un
amplificador de bajo ruido para transportar las señales recibidas
desde el citado dispositivo de antena.
16. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
en el que los citados elementos de antena de recepción, los citados
elementos de antena de trasmisión y los citados elementos de banda
central están todos montados en un plano posterior común.
17. El sistema de antena de la Reivindicación
16, en el que todos los citados amplificadores de potencia también
están montados en el citado plano posterior.
18. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
en el que los citados elementos de antena de transmisión y los
citados elementos de antena de recepción están dispuestos en una
agrupación lineal en orden alternante.
19. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
en el que los citados elementos de antena de transmisión están
polarizados en una polarización y los elementos de antena de
recepción están polarizados ortogonalmente a la polarización de los
citados elementos de antena de trasmisión.
20. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
en el que los citados elementos de antena de transmisión están
separados de acuerdo con un haz patrón dado y no más de una cantidad
dada de acoplamiento mutuo, y en el que los citados elementos de
antena de recepción están separados de acuerdo con un haz patrón
dado y no más de una cantidad dada de acoplamiento mutuo.
21. El sistema de antena de la Reivindicación
20, que incluye además una estructura de alimentación común de
transmisión acoplada operativamente a los citados elementos de
antena de transmisión y una estructura de alimentación común de
recepción acoplada operativamente a los citados elementos de antena
de recepción, y en el que una o ambas de las citadas estructuras de
alimentación común se ajustan para hacer que el haz patrón de
transmisión y el haz patrón de recepción sean similares.
22. El sistema de antena de la Reivindicación 1,
en el que una única agrupación de elementos de antena de placa
funciona como ambos elementos de antena de transmisión y de
recepción de los citados elementos de antena, y que incluye además
una línea conductora de alimentación de transmisión y una línea
conductora de alimentación de recepción acopladas a cada uno de los
citados elementos de antena de placa, estando orientadas la citada
línea conductora de alimentación de transmisión y la citada línea
conductora de alimentación de recepción ortogonalmente entre sí, al
menos en una región en las que están acopladas a cada uno de los
citados elementos de placa.
23. Un procedimiento para construir un sistema
de antena, que comprende:
disponer una pluralidad elementos (12) de antena
en un conjunto (10) de antena en una antena; y
acoplar operativamente cada uno de una
pluralidad de amplificadores (14) de potencia, comprendiendo cada
uno de ellos un chip amplificador de potencia lineal de baja
potencia, bajo coste por vatio, a un elemento (12) de antena de la
citada pluralidad de elementos (12) de antena, estando montado cada
amplificador de potencia en proximidad adyacente al elemento de
antena asociado respectivo, de manera que no se produzca pérdida de
potencia apreciable entre ellos.
situar un primer transceptor (62, 80) en una
estructura (42) de torre/soporte con el conjunto de antena para
recibir señales entrantes de RF de cada uno de la citada pluralidad
de elementos (12) de antena y para transmitir señales salientes de
RF a la pluralidad de amplificadores (14) de potencia;
acoplar operativamente el primer transceptor
(62, 80) al conjunto de antena;
\newpage
montar un segundo transceptor (60, 84) de RF
adyacente a una porción base de la estructura (42) de
torre/soporte;
acoplar el primer transceptor (62, 80) al
segundo transceptor (60, 84);
configurar algunos de los elementos de antena
como elementos de transmisión y algunos como elementos de recepción
y proporcionar al menos un amplificador de bajo ruido construido en
la antena para recibir y amplificar señales desde al menos uno de
los citados elementos de antena de recepción,
disponer los citados elementos de antena de
recepción en un primer conjunto lineal y disponer los citados
elementos de antena de transmisión en un segundo conjunto lineal
separado y paralelo al citado primer conjunto lineal,
que se caracteriza por
situar un elemento (160) de banda central
conductor eléctrico entre los conjuntos lineales primero y segundo,
y
disponer los citados elementos de antena no
centrados en un plano (155) del terreno.
24. El procedimiento de la reivindicación 23,
que incluye además ajustar los coeficientes de amplitud del
conjunto acoplando un circuito atenuador en serie con cada
amplificador de potencia.
25. El procedimiento de la Reivindicación 23,
que incluye además acoplar un divisor de potencia y una red de
puesta en fase a todos los citados amplificadores de potencia.
26. El procedimiento de la Reivindicación 27,
que incluye además acoplar los citados elementos de antena y los
citados amplificadores de potencia a una estructura de alimentación,
y seleccionar al menos una de entre la separación de elemento de
antena a elemento antena y la longitud de línea en la estructura de
alimentación para obtener una puesta en fase deseada del
conjunto.
27. El procedimiento de la Reivindicación 23,
que incluye además montar una te derivación de CC sobre la citada
estructura de torre/soporte y acoplar operativamente la citada te
derivación de CC al citado conjunto de antena.
28. El procedimiento de la Reivindicación 23,
que incluye además acoplar una línea coaxial desde la citada te de
derivación de CC a una segunda te de derivación de CC basada en el
suelo adyacente a una porción base de la citada estructura de
torre/soporte, y acoplar la citada segunda te de derivación de CC a
una fuente de alimentación de CC y al segundo transceptor de
RF.
29. El procedimiento de la Reivindicación 23,
que incluye además acoplar el primer transceptor de RF y el citado
segundo transceptor de RF entre sí utilizando un enlace inalámbrico
y un cable para conducir las comunicaciones entre el citado primer
transceptor de RF y el citado segundo transceptor de RF.
30. El procedimiento de la Reivindicación 23,
en el que los transceptores son transceptores de fibra RF y que
comprende además:
acoplar un cable óptico de fibra entre el citado
primer transceptor de fibra RF y el citado segundo transceptor de
fibra RF.
31. El procedimiento de la Reivindicación 25,
en el que se proporciona una pluralidad de amplificadores de bajo
ruido, estando acoplado cada uno de ellos operativamente a uno de
los citados elementos de antena de recepción.
32. El sistema de antena de la Reivindicación
25, que incluye además sumar las salidas de todos los citados
elementos de antena de recepción y acoplar la salida sumada a un
único amplificador de baja potencia.
33. El procedimiento de la Reivindicación 25,
que incluye además acoplar un diplexor de frecuencia de baja
potencia a todos los citados amplificadores de potencia y acoplar un
único cable RF a todos los citados elementos de antena de
transmisión y de recepción por medio del citado diplexor.
34. El procedimiento de la Reivindicación 25,
que incluye además acoplar un único cable de transmisión de RF a
todos los citados amplificadores de potencia para transportar
señales que van a ser transmitidas a los citados elementos de
antena de transmisión y acoplar un único cable de RF de recepción al
citado al menos un amplificador de bajo ruido para transportar las
señales recibidas de los citados elementos de antena de
recepción.
35. El procedimiento de la Reivindicación 25,
que incluye además montar los citados elementos de antena de
recepción, los citados elementos de antena de transmisión y los
citados elementos de tira central a un plano posterior común.
36. El procedimiento de la Reivindicación 35,
que incluye además montar todos los citados amplificadores de
potencia y el citado al menos un amplificador de bajo ruido al
citado plano posterior.
37. El procedimiento de la Reivindicación 25,
que incluye además disponer los citados elementos de antena de
trasmisión y los citados elementos de antena de recepción en un
único conjunto lineal en orden alternante.
38. El procedimiento de la Reivindicación 25,
que incluye además polarizar los citados elementos de antena de
trasmisión en una polarización y polarizar los elementos de antena
de recepción ortogonalmente a la polarización de los citados
elementos de antena de trasmisión.
39. El procedimiento de la Reivindicación 25,
que incluye además separar los citados elementos de antena de
transmisión de acuerdo con un haz patrón dado y no más de una
cantidad dada de acoplamiento mutuo, y separar los citados
elementos de antena de recepción de acuerdo con un haz patrón dado y
no más de una cantidad dada de acoplamiento mutuo.
40. El procedimiento de la Reivindicación 39,
que incluye además acoplar una estructura de alimentación común de
transmisión a los citados elementos de antena de transmisión y una
estructura de alimentación común de recepción a los citados
elementos de antena de recepción, y ajustar una o ambas de las
citadas estructuras de alimentación común para formar el haz patrón
de transmisión y el haz patrón de recepción para que sean
sustancialmente similares.
41. El procedimiento de la Reivindicación 25,
en el que un único conjunto de elementos de antena de placa
funciona como ambos de los citados elementos de antena de trasmisión
y de los citados elementos de antena de recepción, y que incluye
además acoplar una línea conductora de alimentación de transmisión y
una línea conductora de alimentación de recepción a cada uno de los
citados elementos de antena de placa, y orientar la citada línea de
alimentación de transmisión y la citada línea conductora de
alimentación de recepción ortogonalmente una con la otra, al menos
en una región en la cual están acopladas a cada uno de los citados
elementos de placa.
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