ES2296620T3 - Antena multibanda. - Google Patents
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Abstract
Antena multibanda con un equipo de antenas (A) con al menos dos antenas, es decir, con una primera antena para una primera banda de frecuencias y con una segunda antena para una segunda banda de frecuencias que es más alta que la primera banda de frecuencias, con las siguientes características: - la primera antena (3) y la segunda antena (9), que pertenecen al equipo de antenas (A) están integradas entre sí y dispuestas imbricadas, - la primera antena (3) y la segunda antena (9) incluyen cada una dos semidipolos (3'', 3"; 9'', 9"; 25'', 25"), precisamente semidipolos del lado de la línea de alimentación (3", 9", 25"), que se encuentran orientados a un sistema de líneas de alimentación coaxial (17), y semidipolos exteriores (3'', 9'' 25''), que se encuentran orientados en sentido contrario al sistema de líneas de alimentación coaxial (17), - los semidipolos (3'', 3"; 9'', 9"; 25'', 25") de al menos ambas antenas (3, 9, 25) están cortocircuitados en su extremo interior contiguo uno a otro en cada caso(7'', 7") mediante un cortocircuito (11'', 11") y se extienden desde allí en distintas longitudes en función de la gama de frecuencias a transmitir, y - el sistema coaxial de líneas de alimentación (17) incluye un conductor exterior (15) y un conductor interior (19), alimentándose a través del conductor interior (19) los semidipolos exteriores (3'', 9'', 25'') y a través del conductor exterior (15) los semidipolos del lado de la línea de alimentación (3", 9", 25") caracterizado por las siguientes particularidades adicionales: - los semidipolos (3", 9", 25") del lado de alimentación de al menos ambas antenas (3, 9, 25) están configurados, al menos en el aspecto eléctrico, con forma de pote o caja, - los semidipolos exteriores (3'', 9'', 25'') de al menos ambas antenas (3, 9, 25) están configurados, al menos en el aspecto eléctrico, con forma de pote o de caja, y - los semidipolos (3'', 9'', 25''; 3", 9", 25") para transmitir la gama de frecuencias más baja en cada caso, se encuentran dentro de los semidipolos (9'', 25''; 9", 25")que están previstos para la transmisión de en cada caso la gama de frecuencias más elevada.
Description
Antena multibanda.
La invención se refiere a una antena multibanda
según el preámbulo de la reivindicación 1.
La comunicación móvil se desarrolla en gran
parte sobre la red GSM 900, es decir, en la gama de los 900 MHz.
Junto a la misma se ha establecido sobre todo en Europa también el
estándar GSM 1800, en el que pueden recibirse y emitirse señales en
la gama de los 1800 MHz.
Para tales estaciones de base multibanda se
necesitan por lo tanto equipos de antenas multibanda para emitir y
recibir en diversas gamas de frecuencias, que usualmente presentan
estructuras de dipolos, es decir, un equipo de antenas dipolares
para emitir y recibir la gama de la banda de 900 MHz y otro equipo
de antenas de dipolos para emitir y recibir en la gama de los 1800
MHz.
Por lo tanto, en la práctica se han propuesto ya
equipos de antenas multibanda, o al menos de dos bandas, a saber,
por ejemplo un equipo de antenas dipolares para transmitir en la
banda de los 900 MHz, así como para transmitir en la banda de los
1800 MHz, estando dispuestos ambos equipos de antenas dipolares uno
junto a otro. Se necesitan por lo tanto en cualquier caso para las
al menos dos bandas de frecuencias dos antenas, que debido a la
disposición espacial una junto a otra claramente se estorban y
perjudican mutuamente, ya que mutuamente se produce sombreado en el
campo de radiación. Debido a ello no puede lograrse ningún diagrama
de emisión omnidireccional.
Por lo tanto ya se ha propuesto disponer dos
equipos de antenas correspondientes, para el servicio en dos gamas
o bandas de frecuencias diferentes, uno sobre otro. Esto da lugar,
naturalmente, a una altura constructiva mayor y exige un mayor
espacio a ocupar. Además, en determinadas circunstancias se ve
también afectado el diagrama de emisión omnidireccional, al menos
levemente, debido a que la línea de conexión que conduce al equipo
de antenas más elevado ha de llevarse pasando por delante del equipo
de antenas situado más abajo.
Un sistema de antenas definidor de tipo se ha
dado a conocer por el documento
US-A-4 125 840. Esta publicación
previa describe una antena dipolar de banda ancha con varios
dipolos, que incluyen semidipolos de diferentes longitudes. Una
parte de los semidipolos están posicionados entonces en el lado que
se encuentra opuesto al sistema de líneas de alimentación y por el
contrario la otra parte de los semidipolos están dispuestos en el
lado orientado al sistema de líneas de alimentación. Los semidipolos
están compuestos por un conjunto de conductores eléctricos delgados
que están colocados sobre la superficie de envoltura cilíndrica o
cónica de un tubo de plástico cilíndrico. En cada caso varios
semidipolos pertenecen entonces a un grupo y presentan
esencialmente la misma longitud física. Los conductores que
pertenecen a distintos grupos presentan esencialmente distintas
longitudes, con lo que la antena puede emitir y/o recibir en
distintas frecuencias. Los semidipolos son alimentados entonces en
cada caso por sus lados interiores que se encuentran tendidos
orientados uno a otro, es decir, los semidipolos que sobresalen del
sistema de líneas de alimentación a través de un conductor interior
y los semidipolos que se encuentran orientados hacia el sistema de
líneas de alimentación a través del conductor exterior de un
sistema de líneas de alimentación coaxial.
Por la publicación "LIBBY LESTER L.:
"Diseño de antenas de TV de amplio espectro de banda dual",
COMMUNICATIONS, junio 1948 (1948-06), páginas
12-31, XP002145672" se toma como conocida
igualmente una antena dipolar de banda ancha en la que en el
equilibrado de un dipolo los semidipolos previstos para una banda de
frecuencias inferior sobresalen sobre los que emiten en una banda
dipolar más elevada.
Finalmente se describe también en el documento
US-A-5 521 608 una antena multibanda
coplanar que incluye varios dipolos en orientación vertical que se
encuentran tendidos decalados uno respecto a otro alrededor de un
sistema de mástil en dirección perimetral. En la dirección
longitudinal del mástil se encuentran tendidos decalados dipolos de
distinta longitud, que emiten en distintas bandas de
frecuencias.
Es tarea de la presente invención lograr un
equipo de antenas de dos bandas o multibanda mejorado respecto a lo
anterior.
Esta tarea se resuelve en el marco de la
invención según las particularidades indicadas en la reivindicación
1. Ventajosos perfeccionamientos de la invención se indican en las
reivindicaciones subordinadas.
La presente invención logra, respecto al estado
de la técnica, de manera sorprendente, un equipo de antenas
totalmente novedoso, de la máxima compacidad, que puede operar en
dos bandas de frecuencias. Caso necesario, puede ampliarse este
equipo de antenas también hasta una antena multibanda que incluye
más de dos bandas de frecuencias.
En el marco de la invención se prevé
precisamente que el equipo de antenas dipolar para la primera banda
de frecuencias y el equipo dipolar para la banda de frecuencias, de
las que al menos existe una más, y que se encuentra decalada
respecto a la anterior, se encuentren dispuestos coaxialmente entre
sí y tendidos imbricados entre sí.
En el marco de la invención están configurados
para ello los semidipolos ventajosamente con forma de pote,
desviándose entre sí el diámetro del pote de los semidipolos tal que
los potes están dispuestos tendidos uno dentro de otro. La longitud
de los semidipolos depende entonces de la banda de frecuencias a
transmitir. Los semidipolos con forma de pote dimensionados con una
longitud más corta y necesarios para la gama de frecuencias más
alta, se encuentran entonces en el exterior, estando dispuestos los
semidipolos dimensionados más largos correspondientemente para la
gama de frecuencias más baja en el interior y sobresaliendo en su
longitud respecto a los semidipolos exteriores.
Los potes exteriores e interiores de los
semidipolos están conectados eléctrica y mecánicamente en sus lados
interiores con respectivos puntos de cortocircuito similares al
fondo de un pote, estando en contacto los semidipolos imbricados
entre sí con forma de pote con un conductor interior y los otros
semidipolos que se encuentran imbricados entre sí con el conductor
exterior.
La particularidad de este principio de diseño
reside en que por ejemplo los semidipolos con forma de pote que se
encuentran más en el exterior y que son adecuados para la gama de
frecuencias más alta actúan hacia el exterior como emisores
dipolares, y por el contrario hacia el interior como pote de
bloqueo, con lo que para estos emisores no son reconocibles los
semidipolos con forma de pote previstos para la gama de frecuencias
más inferior.
Por el contrario, los semidipolos con forma de
pote previstos para la banda de frecuencias más baja y dimensionados
con más longitud, actúan hacia el exterior en toda su longitud como
emisores, sin que sea efectivo en efecto de bloqueo del emisor con
forma de pote exterior para la gama de frecuencias más elevada, y
hacia el interior como pote de bloqueo, con lo que no puede
propagarse ninguna onda superficial por el conductor exterior.
En el caso de más de dos frecuencias o bandas de
frecuencias a transmitir, puede extrapolarse correspondientemente
el principio de diseño, presentando en cada caso los potes con
frecuencia más elevada, en su extensión longitudinal más corta, un
diámetro más grande y alojando imbricadamente los semidipolos con
forma de pote para la zona de frecuencias más baja, situados en
cada caso en el interior.
Este principio de diseño permite también que la
alimentación se realice centralmente mediante una conexión común o
una línea coaxial común, que ventajosamente no sirve sólo para la
alimentación, sino también a la vez para la estabilidad mecánica y
la sujeción de la antena. El tubo vertical que se encuentra
dispuesto coaxialmente configurado como conductor exterior está
unido entonces en el correspondiente punto de alimentación, es
decir, en el punto de cortocircuito de uno de los semidipolos
mecánica y eléctricamente con el mismo, conduciéndose el conductor
interior ligeramente mas allá del conductor exterior y estando unido
allí a los puntos de cortocircuito similares al fondo de un pote de
los otros semidipolos eléctrica y mecánicamente. Si el conductor
interior tiene la correspondiente rigidez, no son necesarias más
medidas adicionales que sirvan a la estabilidad. Por lo demás,
podrían estar previstas medidas adicionales que sirviesen a la
estabilidad entre los puntos de cortocircuito con forma de pote de
los semidipolos contiguos entre sí, que no serían efectivas
eléctricamente. Por lo demás, la antena completa representada en la
figura adjunta está alojada en un tubo de protección, por ejemplo un
tubo compuesto por plástico reforzado con fibra de vidrio, que
abarca el sistema de antenas de la manera más ajustada posible, con
lo que el conductor interior sólo debe sujetar y absorber el peso de
los semidipolos superiores, ya que las cargas de vuelco y los
movimientos son absorbidos por el tubo de protección.
Por la explicación se observa también que una
ventaja adicional esencial reside en que para al menos ambas, o
bien varias bandas de frecuencias del equipo de antenas, la
alimentación puede realizarse a través de sólo una única conexión
de cable coaxial.
No obstante, los semidipolos no tienen que estar
configurados forzosamente como estructuras con forma tubular, a
modo de pote en sus puntos de alimentación cortocircuitados. En
sección pueden estar configurados estos semidipolos configurados
con forma de pote con forma circular o cilíndrica, así como estar
dotados de una sección cuadrangular o incluso oval. Los mismos
tampoco tienen que estar forzosamente configurados como tubos
cerrados. También son posibles estructuras multietapa, en las que
los semidipolos similares a potes están compuestos por varios
tramos conductores individuales o elementos eléctricamente
conductores o bien están estructurados en los mismos, siempre que
estos estén cortocircuitados entre sí en su extremo de alimentación
limítrofe en cada caso con el segundo dipolo contiguo.
En particular, en el marco de la invención no
sólo es posible un equipo de antenas monobanda, sino también un
equipo de antenas multibanda, que ventajosamente incluye al menos
dos equipos de antenas que se asientan uno sobre otro, que a su vez
al menos pueden emitir en cada caso en dos bandas de frecuencia como
dos gamas de frecuencias.
En el marco de la invención esto puede
realizarse llevando el sistema coaxial de líneas de alimentación
axialmente a través del equipo de antenas que se encuentra
ventajosamente en cada caso más abajo y continuando hasta el
siguiente equipo de antenas más alto. En la línea de alimentación
sirven en cada caso los conductores eléctricos exteriores de las
líneas de alimentación coaxiales múltiples para la alimentación de
los semidipolos del equipo de antenas que se encuentra más abajo, y
por el contrario los conductores que en cambio se encuentran en el
interior de la línea coaxial (por ejemplo el conductor interior
configurado por lo general con forma de hilo y el conductor coaxial
más interior que rodea el mismo) para la alimentación eléctrica del
equipo de antenas que por el contrario se encuentra más alto con
los semidipolos allí previstos.
El principio de diseño puede extrapolarse
correspondientemente en cascada, con lo que también pueden
disponerse uno sobre otro tres o más equipos de antenas.
Esto puede realizarse ventajosamente de manera
muy favorable y efectiva utilizando un dispositivo específico de
alimentación y desacoplamiento.
La invención se describirá más en detalle a
continuación en base a ejemplos de ejecución. Al respecto muestran
en detalle:
figura 1a: un ejemplo de ejecución de una
antena de dos bandas en sección longitudinal axial esquemática
(estructura dipolar);
figura 1b: una sección longitudinal axial
esquemática a través de un ejemplo de ejecución de dos antenas de
dos bandas dispuestas una sobre otra;
figura 2: un equipo de pararrayos de banda
estrecha conocido por el estado de la técnica para una línea
coaxial;
figura 3: una representación en sección axial
esquemática de detalle para clarificar el principio de un
dispositivo de alimentación y desacoplamiento correspondiente a la
invención para alimentar una línea triax para una banda de
frecuencias;
figura 4: un perfeccionamiento correspondiente a
la invención de un dispositivo de alimentación y desacoplamiento
multibanda;
figura 5: una representación esquemática en
sección según la línea V-V en la figura 4;
figura 6: un ejemplo de ejecución evolucionado
respecto al de la figura 4;
figura 7: un ejemplo de ejecución nuevamente
evolucionado respecto a la figura 4 de un dispositivo de
desacoplamiento multibanda para la alimentación de tres frecuencias
(tres bandas de frecuencias), que se emiten o reciben a través de
dos equipos de antenas;
figura 8: un ejemplo de ejecución más
evolucionado respecto de la figura 4 para la alimentación de tres
equipos de antenas dispuestos uno sobre otro y que funcionan en dos
bandas de frecuencias, mediante una línea coaxial cuádruple; y
figura 9: una ejecución comparable con la de la
figura 4, pero sólo con conductor interior sencillo (por ejemplo
como pararrayos para un equipo de dos bandas de frecuencias).
Una antena multibanda 1 incluye según la figura
1a una primera antena 3 con dos semidipolos 3' y 3, que en el
ejemplo de ejecución mostrado están formados por un tubo cilíndrico
eléctricamente conductor. El semidipolo 3', que en la figura se
encuentra en la parte superior, está configurado al respecto con
forma de pote, es decir, cerrado con forma de pote en su extremo 7'
limítrofe con el segundo semidipolo 3''.
La longitud de estos semidipolos 3' y 3''
depende de la gama de frecuencias a transmitir y está sintonizado
en el ejemplo de ejecución mostrado para la transmisión de la gama
de bandas GSM más inferior, es decir, según el estándar de
telefonía móvil GSM para la transmisión de la gama de 900 MHz.
Para la transmisión de una segunda gama de
frecuencias, en el ejemplo de ejecución mostrado de 1800 MHz, se
prevé una segunda antena con forma dipolar, cuyos semidipolos 9' y
9'' están dimensionados con una longitud inferior, en función de la
gama de frecuencias más elevadas a transmitir, en el ejemplo de
ejecución mostrado debido a que la frecuencia de transmisión es el
doble, con una longitud de aproximadamente sólo la mitad de la de
los semidipolos 3' y 3''.
Estos semidipolos 9' y 9'' están configurados
igualmente en el ejemplo de ejecución mostrado con forma de tubo o
de cilindro, desde luego con un diámetro superior al diámetro de los
semidipolos 3' y 3'', con lo que los semidipolos de la antena 9,
con una longitud inferior, pueden alojar y abarcar en su interior
los semidipolos 3' y 3'' con una extensión longitudinal mayor.
En los respectivos extremos interiores 7' y 7''
contiguos uno a otro de los semidipolos, se encuentran,
respectivamente imbricados y asentados uno en otro, los semidipolos
3' y 9', así como 3'' y 9'', respectivamente, configurados en
conjunto con forma de pote y conectados eléctricamente entre sí de
esta manera formando respectivos cortocircuitos 11' y 11''.
En el dibujo se ha representado también que los
semidipolos inferiores 3'' y 9'' son alimentados a través de un
conductor exterior 15 de una línea de alimentación coaxial 17,
estando conducido hacia fuera el conductor interior 19 a través del
cortocircuito 11'' en el extremo 7'' del semidipolo inferior, hasta
las conexiones de cortocircuito 11' de los semidipolos superiores
3' y 9' y allí unido eléctrica y mecánicamente con el fondo con
forma de pote de estos semidipolos 3' y 9'.
\newpage
En esta estructura es posible alimentar a través
de una única conexión coaxial 21 ambas antenas dipolares 3 y 9
dispuestas imbricadas una en otra.
La forma de funcionamiento de la antena es tal
que los semidipolos previstos para la banda de frecuencias más alta
funcionan, en su extensión longitudinal más corta, como emisores
hacia el exterior, y por el contrario la parte interior de estos
semidipolos 9' y 9'' con forma de pote, funciona como pote de
bloqueo. Este efecto de pote de bloqueo garantiza que no puede
propagarse ninguna onda superficial a los semidipolos previstos con
una extensión longitudinal mayor de la segunda antena.
No obstante, para la segunda antena 3 con los
semidipolos 3', 3'', que se extienden en una longitud mayor, no es
"reconocible" o efectivo el pote de bloqueo para la frecuencia
más elevada de los semidipolos 9', 9'' exteriores con forma de tubo
o de pote, con lo que también estos semidipolos funcionan hacia el
exterior como emisores individuales. La cara inferior del
semidipolo 3'' inferior con forma de pote funciona no obstante como
pote de bloqueo. Este efecto de pote de bloqueo garantiza que no
puede propagarse ninguna onda superficial por el conductor exterior
de una línea de alimentación coaxial.
Mediante esta estructura se logra un sistema de
antenas de la máxima compacidad, que además presenta una
característica y propiedad de emisión omnidireccional óptima no
conocido hasta ahora; y todo ello con una alimentación simplificada
a través solamente de una única conexión común.
A diferencia del ejemplo de ejecución mostrado,
los semidipolos no deben forzosamente estar configurados con forma
de tubo o de pote. En vez de una sección redonda para los
semidipolos 3' a 9'', pueden considerarse también semidipolos con
ángulos (con forma n-poligonal) o también
configurados de otra forma distinta de la circular, por ejemplo
oval. Puede pensarse también en diseños para los semidipolos en los
que la superficie envolvente que va alrededor no sea forzosamente
cerrada, sino estructurada en varios elementos individuales curvados
espacialmente o incluso planares, siempre que los mismos, en sus
respectivos extremos interiores limítrofes uno con otro 7' y 7'' de
los semidipolos, en los que está formado el cortocircuito con forma
de pote 11' y 11'', respectivamente, antes mencionado, estén unidos
eléctricamente entre sí y realizados al respecto tal que se
conserve el citado efecto de bloqueo del
respectivo pote exterior respecto al pote interior, para asegurar que no puede propagarse ninguna onda superficial.
respectivo pote exterior respecto al pote interior, para asegurar que no puede propagarse ninguna onda superficial.
En el ejemplo de ejecución mostrado se indica
con línea discontinua, en la figura adjunta, que este principio de
diseño puede extenderse sin problemas a otras bandas de frecuencias.
Al respecto se indica con línea discontinua que por ejemplo podría
estar previsto de nuevo otro pote exterior para semidipolos 25' y
25'' de una tercera antena 25, que estuviese diseñado para una
frecuencia más alta aún y que por lo tanto presentase una extensión
longitudinal más corta aún. También estos semidipolos 25' y 25''
están cortocircuitados en cada caso en su extremo interior
orientado uno hacia otro con el extremo del otro semidipolo. La
parte exterior de estos semidipolos 25' y 25'' funciona para esta
frecuencia como emisor, funcionando la cara inferior respecto a los
siguientes semidipolos interiores como potes de bloqueo. Estos
potes de bloqueo son no obstante de nuevo inefectivos para los
semidipolos imbricados que se encuentran en el interior.
Contrariamente al ejemplo de ejecución de la
figura 1a, podría utilizarse, en lugar del semidipolo 3' superior
que se encuentra más en el interior, también un semidipolo no
configurado en forma de pote o de cilindro hueco o similar, es
decir, por ejemplo también un semidipolo con forma de barra, ya que
este semidipolo no ha de alojar en su interior ni otro semidipolo
ni una conexión de línea de alimentación.
Una antena multibanda según la figura 1b,
incluye un primer equipo de antenas A, que en cuanto a su estructura
se corresponde con el equipo de antenas de la figura 1a. Las
referencias utilizadas en la figura han recibido en la figura 1b
respecto al equipo de antenas A solamente la ampliación con la letra
"a".
El equipo de antenas según la figura 1b incluye
no obstante también un segundo equipo de antenas multibanda B, que
en cuanto a principio está configurado igual, habiéndose utilizado
para este segundo equipo de antenas B en las referencias la
ampliación con la letra "b", a diferencia de "a" para el
primer equipo de antenas multibanda A.
En esta estructura es posible alimentar a través
de una única conexión coaxial 21a, en la que está insertada una
línea de conexión coaxial 52 con un conductor exterior 51 y un
conductor interior 53, y la línea de alimentación 17 que de allí
parte con el conductor exterior 15a y el conductor interior 19a,
ambas antenas dipolares 3a y 9a dispuestas imbricadas una en
otra.
En una antena como la indicada según la figura
1b es por lo tanto deseable que por ejemplo pudiera alimentarse a
través de una línea coaxial triple 17, es decir, a través de una
línea coaxial interior 17a con el conductor interior 19ª y el
conductor exterior 15a, el equipo de antenas multibanda superior A y
a través de la línea coaxial exterior 17b con el conductor interior
19b y el conductor exterior 15b, el equipo de antenas inferior B.
Al respecto juega el conductor coaxial intermedio por lo tanto una
función doble, puesto que el mismo es por un lado el conductor
exterior 15a para el equipo de antenas superior A y a la vez el
conductor interior 19b para el equipo de antenas inferior B. Puesto
que evidentemente el conductor exterior 15a de la línea coaxial
interior se encuentra puesto a masa (por ejemplo mediante la unión
de conexión coaxial 21a) y este conductor exterior 15a del cable
coaxial interior 17a es a la vez el conductor interior 19b del cable
coaxial exterior 17b, esto trae como consecuencia que el conductor
interior y el conductor exterior 19b, 15b del cable coaxial exterior
17b se encuentren al mismo potencial, es decir, a masa.
Por lo tanto son necesarias medidas técnicas
adicionales que posibiliten la correspondiente alimentación para el
servicio del equipo de antenas superior e inferior A y B
respectivamente y que además permitan colocar un conductor interior
al potencial del conductor exterior.
En base a la figura 2 se muestra una solución
conocida por el estado de la técnica para una tubería coaxial 17
con un conductor interior 19 y un conductor exterior 15, que
presenta en un punto de conexión 46 una derivación SL, cuyo
conductor exterior coaxial AL está unido eléctricamente con el
conductor exterior 15 y su conductor interior IL con el conductor
interior 19 de la línea coaxial 17. En el extremo de la derivación
está cortocircuitado el conductor exterior AL con el
correspondiente conductor interior IL, mediante un cortocircuito KS
con forma de pote, a través del que por lo tanto el conductor
interior 19 está unido con el conductor exterior 15 de la línea
coaxial 17. Esto tiene lugar para una determinada frecuencia o bien
una determinada banda de frecuencias tal que la longitud eléctrica
de la derivación coaxial LS corresponde a l = \lambda/4, siendo
\lambda la longitud de onda de la correspondiente frecuencia o
bien de la correspondiente banda de frecuencias. Esto es no
obstante siempre posible en una banda estrecha para una determinada
frecuencia y con ello para una determinada longitud de onda.
Si la antena descrita en la figura 1 con un
equipo superior y uno inferior de antenas sólo debe funcionar en
una banda de frecuencias, entonces esto puede realizarse a través de
una línea coaxial múltiple común con un equipo de alimentación y
desacoplamiento correspondiente a la invención reproducido en la
figura 3.
El ejemplo de ejecución según la figura 3 se
diferencia del de la figura 2, entre otros, en que en el punto de
conexión 46 la línea coaxial 17 realiza un codo a un ángulo recto
completo, es decir, viniendo desde arriba no continúa hacia abajo,
tal como se muestra en la figura 2, sino que se lleva hacia fuera en
el punto de conexión 46 hacia la izquierda. La derivación mostrada
en la figura 2 se ha dibujado en el ejemplo de ejecución de la
figura 3 tendida en prolongación axial de la línea de conexión
coaxial que discurre hacia arriba en vertical por encima del punto
de conexión 46. Otra diferencia más reside en que el conductor
interior 19 mostrado en la figura 2 está sustituido en la figura 3
por una línea coaxial 17a.
A través de un cable coaxial 52 que conduce a
una conexión coaxial 21a con un conductor interior 53 y un conductor
exterior 51, puede establecerse sin más una conexión eléctrica con
el conductor interior 19a o bien el conductor exterior 15a de la
línea coaxial interior 17a para la alimentación del equipo de
antenas superior A, realizándose la alimentación a través de una
segunda línea de alimentación 42 con un conductor interior 43 y un
conductor exterior 41 de la línea coaxial exterior 17b
correspondientemente, a través de una conexión coaxial 21b y una
línea intermedia coaxial 62 con un conductor interior 63 y un
conductor exterior 61, para lo cual en el punto de conexión 46 en
definitiva el conductor interior 63 de la segunda línea de conexión
42 está conectado eléctricamente con el conductor interior 19b y el
conductor exterior 41 con el conductor exterior 15b de la línea de
alimentación 17b. En el sentido eléctrico significa así la línea
intermedia 62 la línea coaxial exterior de alimentación 17b con el
conductor interior 19b y el conductor exterior 15b. Si tal como en
este ejemplo de ejecución el equipo de antenas superior e inferior
A y B respectivamente mostrado sólo funcionan en una banda de
frecuencias, entonces se realiza la alimentación en el punto de
conexión 46 tal que la longitud 1 de la derivación coaxial SL o
bien del correspondiente conductor exterior AL corresponde a l =
\lambda/4 de la frecuencia de la que hablamos. Mediante el
cortocircuito KS con forma de pote, mediante el cual el conductor
exterior más exterior 15b está cortocircuitado eléctricamente con el
conductor exterior más interior 15a, se transforma en el punto de
conexión 46 en un circuito abierto. Por lo tanto puede alimentarse
el correspondiente equipo de antenas para el funcionamiento en una
banda de frecuencias con el dispositivo de alimentación y
desacoplamiento descrito en base a la figura 3.
Pero si por el contrario debe funcionar la
antena descrita en la figura 1 con dos equipos de antenas A y B
dispuestos uno sobre otro, entonces es necesario un dispositivo de
alimentación y desacoplamiento mostrado en la figura 4, que se
describirá a continuación.
Para el equipo de antenas reproducido en la
figura 1 para el funcionamiento por ejemplo en dos bandas de
frecuencias diferentes, se imbrican dos líneas coaxiales de
\lambda/4 cortocircuitadas mediante respectivos cortocircuitos
KS1 y KS2 respectivamente, sirviendo la línea de \lambda_{1}/4
exterior SL1 para la adaptación relativa a la frecuencia más
elevada (por ejemplo para la transmisión de la banda de frecuencias
de 1800 MHz, por ejemplo PCN) y la línea \lambda_{2}/4 interior
SL2 para la adaptación relativa a la frecuencia más baja, por
ejemplo de la gama de 900 MHz (por ejemplo GSM). De esta manera el
conductor exterior AL1 de la primera derivación SL1 está
cortocircuitado en el extremo de la derivación (referido al punto de
alimentación 46) con un cortocircuito KS1 radial, es decir con
forma anular o de pote, con el conductor exterior AL2 de la
derivación coaxial SL2 y el conductor exterior AL2 de la derivación
SL2 a su vez a través de otro cortocircuito KS2 radial, es decir
con forma anular o de pote, con el conductor interior 19b la línea
coaxial exterior. El conductor exterior más interior AL2 finaliza
libre cerca del punto de conexión 46.
Por lo tanto, según el ejemplo de ejecución se
alimenta a través de una primera conexión de cable coaxial 21a el
equipo de antenas superior A, siguiendo al conductor interior 53 el
conductor interior 19a y al conductor exterior 51 de la línea de
conexión 52 el conductor exterior 15a de la línea de alimentación
coaxial 17a para el equipo de antenas superior A.
A través de una segunda conexión de cable
coaxial 21b y de una siguiente línea intermedia 42 con el
correspondiente conductor exterior 41 y un conductor interior 43,
se realiza la alimentación del equipo de antenas inferior B tal que
el conductor interior 43 está unido eléctricamente con el conductor
interior 19b de la línea de alimentación coaxial 17 y el conductor
exterior 41 de la segunda línea de conexión del cable coaxial con el
conductor exterior 15b de la línea triax. En el extremo inferior
del dispositivo de alimentación y desacoplamiento se realiza
entonces mediante las derivaciones SL1, SL2, imbricadas con forma
coaxial y cortocircuitadas en cada caso por un extremo, en función
de la longitud de onda \lambda_{1}/4 y \lambda_{2}/4,
referido a ambas frecuencias a transmitir, la adaptación deseada,
encontrándose la primera línea de cortocircuito KS1 con forma de
pote aproximadamente en el centro axial referido a la longitud
eléctrica de la derivación coaxial SL2 en adaptación a las bandas
de frecuencias a transmitir, en este ejemplo de ejecución de 900 MHz
y 1800 MHz.
Ambas derivaciones de \lambda/4 descritas
cortocircuitadas SL1 y SL2 están por lo tanto conectadas en serie,
tal que los correspondientes cortocircuitos KS1 y KS2 son
transformados respecto a la correspondiente gama de frecuencias en
el punto de conexión 46 en cada caso en un circuito abierto.
En base a la figura 6 se muestra que el
principio de diseño de la línea de cortocircuito KS1 y KS2 conectada
en serie puede realizarse también en la secuencia inversa, cuando
precisamente la derivación \lambda_{2}/4 SL2 (con el conductor
exterior AL2) está dispuesta para la frecuencia más inferior situada
en el exterior y la derivación \lambda_{1}/4 SL1 (con el
conductor exterior AL1) para la frecuencia más alta está dispuesta
(concéntricamente) respecto a la primera derivación dispuesta en el
interior. Desde luego el coste del diseño para ello es algo
superior.
Como complemento a los ejemplos de ejecución
antes descritos, pueden también alimentarse o bien desacoplarse
varias líneas de \lambda/4, por ejemplo tres cortocircuitadas e
imbricadas entre sí y con ello varias bandas de frecuencias (por
ejemplo tres bandas de frecuencias).
En base a la figura 7 se ha descrito sólo el
principio de diseño para el caso de que en la correspondiente línea
de alimentación coaxial múltiple 17 deban introducirse tres bandas
de frecuencias decaladas entre sí, para lo que está prevista una
tercera unión por cortocircuito KS3 para la adaptación, partiéndose
en este ejemplo de ejecución de que el tercer cortocircuito KS3
presenta una longitud \lambda_{3}/4 para la transmisión de una
banda de frecuencias aún más alta.
En base a figura 8 se muestra un ejemplo de
ejecución de nuevo evolucionado respecto a la figura 4 para un
dispositivo de alimentación o desacoplamiento, en el que por ejemplo
como complemento al ejemplo de ejecución de la figura 1 pueden
alimentarse tres equipos de antenas dispuestos uno sobre otro
conjuntamente a través del una línea de cable coaxial múltiple 17,
funcionando las mismas en dos gamas de frecuencias. Allí se realiza
en cascada a través de dos equipos de alimentación y desacoplamiento
descritos en la figura 4 en cada caso la correspondiente adaptación
entre un conductor exterior más exterior y el correspondiente
conductor interior, que a la vez es el conductor exterior para un
siguiente conductor interior más interior. En cada una de las
etapas previstas se coloca en cada caso a través del dispositivo de
alimentación y desacoplamiento 101 o bien 103 correspondiente a la
invención ya descrito un conductor exterior con su correspondiente
conductor interior a un potencial común. El ejemplo de ejecución de
la figura 8 muestra como también este procedimiento puede ampliarse
en varias etapas con otros conductores exteriores AL1, AL2 y
cortocircuitos KS3, KS4.
En base a la figura 9 se muestra además un
equipo de alimentación y desacoplamiento para una línea coaxial
simple 17, que no obstante está dotada de una protección de
pararrayos de banda ancha, en el ejemplo de ejecución mostrado para
dos gamas de frecuencias.
El funcionamiento corresponde entonces al
ejemplo de ejecución de la figura 4, estando previsto contrariamente
al mismo, en lugar del conductor coaxial interior 17a mostrado en
la figura 4, sólo un conductor interior sencillo 15, tal que este
conductor interior puede ser realizado discurriendo sin curvatura en
dirección axial y ambas derivaciones SL1 y SL2 imbricadas y a su
vez cortocircuitadas en el extremo, derivan en ángulo recto de esta
línea coaxial 17. Respecto a la estructura y funcionamiento,
remitimos por lo demás al ejemplo de ejecución de la figura 4, que
puede transmitirse en cuanto al conductor coaxial exterior 17b
representado en la figura 4 y al conductor exterior 15b y al
conductor interior 19b, análogamente al ejemplo de ejecución de la
figura 9.
Claims (20)
-
\global\parskip0.930000\baselineskip
1. Antena multibanda con un equipo de antenas (A) con al menos dos antenas, es decir, con una primera antena para una primera banda de frecuencias y con una segunda antena para una segunda banda de frecuencias que es más alta que la primera banda de frecuencias, con las siguientes características:- -
- la primera antena (3) y la segunda antena (9), que pertenecen al equipo de antenas (A) están integradas entre sí y dispuestas imbricadas,
- -
- la primera antena (3) y la segunda antena (9) incluyen cada una dos semidipolos (3', 3''; 9', 9''; 25', 25''), precisamente semidipolos del lado de la línea de alimentación (3'', 9'', 25''), que se encuentran orientados a un sistema de líneas de alimentación coaxial (17), y semidipolos exteriores (3', 9' 25'), que se encuentran orientados en sentido contrario al sistema de líneas de alimentación coaxial (17),
- -
- los semidipolos (3', 3''; 9', 9''; 25', 25'') de al menos ambas antenas (3, 9, 25) están cortocircuitados en su extremo interior contiguo uno a otro en cada caso (7', 7'') mediante un cortocircuito (11', 11'') y se extienden desde allí en distintas longitudes en función de la gama de frecuencias a transmitir, y
- -
- el sistema coaxial de líneas de alimentación (17) incluye un conductor exterior (15) y un conductor interior (19), alimentándose a través del conductor interior (19) los semidipolos exteriores (3', 9', 25') y a través del conductor exterior (15) los semidipolos del lado de la línea de alimentación (3'', 9'', 25'')
caracterizado por las siguientes particularidades adicionales:- -
- los semidipolos (3'', 9'', 25'') del lado de alimentación de al menos ambas antenas (3, 9, 25) están configurados, al menos en el aspecto eléctrico, con forma de pote o caja,
- -
- los semidipolos exteriores (3', 9', 25') de al menos ambas antenas (3, 9, 25) están configurados, al menos en el aspecto eléctrico, con forma de pote o de caja, y
- -
- los semidipolos (3', 9', 25'; 3'', 9'', 25'') para transmitir la gama de frecuencias más baja en cada caso, se encuentran dentro de los semidipolos (9', 25'; 9'', 25'')que están previstos para la transmisión de en cada caso la gama de frecuencias más elevada.
- 2. Antena multibanda según la reivindicación 1,caracterizada porque los semidipolos (3', 9', 25'; 3'', 9'', 25'') están dispuestos coaxialmente entre sí.
- 3. Antena multibanda según una de las reivindicaciones 1 a 2,caracterizada porque los semidipolos (3', 9', 25'; 3'', 9'', 25'') están configurados en sección transversalmente respecto a la extensión longitudinal del dipolo con forma circular, angulosa, n-poligonal u oval.
- 4. Antena multibanda según una de las reivindicaciones 1 a 3,caracterizada porque los semidipolos (3', 9', 25'; 3'', 9'', 25'') con forma de pote o caja incluyen una pared de dipolo eléctricamente conductora que está cerrada en dirección perimetral.
- 5. Antena multibanda según una de las reivindicaciones 1 a 3,caracterizada porque los semidipolos (3', 9', 25'; 3'', 9'', 25'') con forma de pote o de caja incluyen una pared de dipolos eléctricamente conductora, que está estructurada en dirección perimetral en varios elementos individuales, que están cortocircuitados entre sí eléctricamente en el extremo interior (7', 7'') de los semidipolos (3', 9', 25'; 3'', 9'', 25'').
- 6. Antena multibanda según una de las reivindicaciones 1 a 5,caracterizada porque las varias antenas (3, 9, 25) están alimentadas mediante una conexión común (21).
- 7. Antena multibanda según una de las reivindicaciones 1 a 6,caracterizada porque las varias antenas (3, 9, 25) están alimentadas a través de un sistema de líneas de alimentación (17) coaxial común.
- 8. Antena multibanda según la reivindicación 7,caracterizada porque el sistema de líneas de alimentación (17) coaxial que sirve para la alimentación sirve como apoyo y sujeción mecánicos para la antena multibanda (1) y está configurado en particular como tubo autoportante.
- 9. Antena multibanda según la reivindicación 8,caracterizada porque los semidipolos (3'', 9'', 25'') alimentados a través del conductor exterior (15) están soportados y sujetos mecánicamente mediante el conductor exterior (15).
- 10. Antena multibanda según una de las reivindicaciones 1 a 9,caracterizada porque el conductor interior (19) es llevado hacia fuera sobre el conductor exterior (15) hasta las uniones por cortocircuito (11') con forma de pote de los semidipolos (3', 9', 25') que se encuentran opuestos al sistema de líneas de alimentación coaxial (17) y allí está unido eléctrica y mecánicamente con los fondos con forma de pote de estos semidipolos (3', 9').
- 11. Antena multibanda según una de las reivindicaciones 1 a 10,caracterizada por las siguientes características:
- -
- junto al equipo de antenas (A) con al menos dos antenas (3a, 9a, 25a) se prevé al menos otro equipo de antenas (B) con al menos dos antenas (3b, 9b, 25b),
- -
- los semidipolos (3'b, 3''b; 9'b, 9''b; 25'b, 25''b) están configurados con forma de pote o de caja,
- -
- el equipo de antenas (B) forma, respecto al equipo de antenas superior (A), un equipo de antenas inferior (B),
- -
- el sistema de líneas de alimentación coaxial (17) que conduce al equipo de antenas (A) está llevado parcialmente a través del equipo de antenas (B), y precisamente a través de los semidipolos que se encuentran más en el interior (3'b, 3''b) con forma de pote o caja o similares,
- -
- el sistema de líneas de alimentación (17) está configurado como línea coaxial múltiple (17a, 17b) con un conductor coaxial exterior (17b) y un conductor axial interior (17a), tal que el conductor exterior (15b) del conductor coaxial exterior (17b) de la línea coaxial múltiple (17a, 17b) está unido con los semidipolos (3''b, 9''b, 25''b) que se encuentran en el lado de la línea de alimentación del equipo de antenas (B) y un conductor interior (19b) perteneciente al conductor coaxial exterior (17b) está unido con los semidipolos exteriores (3'b, 9'b, 25'b) del equipo de antenas (B), y
- -
- el conductor exterior (15a) de la línea coaxial interior (17a) conducida hacia fuera sobre el equipo de antenas (B) de la línea coaxial múltiple (17a, 17b) está unido con los semidipolos (3''a, 9''a, 25''a) y el conductor interior (19a) de la línea coaxial interior (17a) está unido con los semidipolos exteriores (3'a, 9'a, 25'a) que se encuentran opuestos al sistema coaxial de líneas de alimentación (17) del equipo de antenas (A).
- 12. Antena multibanda según la reivindicación 11,caracterizada porque para ambos equipos de antenas (A, B) está prevista al menos una línea coaxial triple como línea de alimentación (17), formando el conductor interior (19) de la línea coaxial exterior (17b) el conductor exterior (15a) de la línea coaxial interior (17a).
- 13. Antena multibanda según la reivindicación 11 ó 12,caracterizada por las siguientes características:
- -
- se prevé para la antena multibanda con los al menos dos equipos de antenas (A, B) un equipo de alimentación o desacoplamiento para la línea coaxial múltiple (17a, 17b),
- -
- se prevén además al menos dos derivaciones coaxiales imbricadas (SL; SL1, SL2), conectadas en serie,
- -
- la longitud eléctrica de la derivación coaxial exterior (SL1 ó SL2) corresponde a \lambda_{1}/4 con una longitud de onda \lambda_{1} de la primera gama de frecuencias,
- -
- la longitud eléctrica de la derivación coaxial interior (SL2 ó SL1) corresponde a \lambda_{2}/4 con una longitud de onda \lambda_{2} de la segunda gama de frecuencias,
- -
- el conductor exterior (AL1 ó AL2) de la derivación coaxial exterior (SL1 ó SL2) está cortocircuitado en uno de sus extremos mediante un cortocircuito (KS1 ó KS2) con el conducto exterior (AL2 ó AL1) de la derivación coaxial interior (SL2 ó SL1),
- -
- el conductor exterior (AL2 ó AL1) de la derivación coaxial interior (SL2 ó SL1) está unido en uno de sus extremos mediante un cortocircuito (KS2 ó KS1) con el conductor interior (IL, 19b) de esta derivación coaxial (SL2 ó SL1),
\global\parskip1.000000\baselineskip
- -
- el conductor exterior (AL1 ó AL2) de la derivación coaxial más exterior (SL1 ó SL2) está unido con el conductor exterior (15; 15b) de la derivación múltiple (17, 17b), y
- -
- el conductor interior (IL, 19b) de la derivación más exterior (SL2 ó SL1) está unido eléctricamente en un punto de conexión (46) con el conductor interior (19; 19b) de la línea de alimentación (17, 17b).
- 14. Antena multibanda según una de las reivindicaciones 10 a 13,caracterizada porque el sistema de líneas de alimentación (17) está compuesto al menos por una línea coaxial múltiple doble (17a, 17b), estando configurado el conductor interior (IL) de la derivación interior (SL1 ó SL2) como línea de alimentación coaxial (17a), que atraviesa la unión por cortocircuito (KS2 ó KS1) entre el conductor exterior (AL2 ó AL1) y el correspondiente conductor interior (IL, 19b) de la derivación interior (SL2 ó SL1).
- 15. Antena multibanda según una de las reivindicaciones 10 a 14,caracterizada porque el conductor exterior (AL1 ó AL2) de la derivación coaxial más exterior (SL1 ó SL2) está conectado eléctricamente con el conductor exterior (15b) de la línea de alimentación coaxial exterior (17b) y el conductor interior (IL) de la derivación exterior (SL1 ó SL2), que a la vez constituye el conductor exterior (15a) de la línea de alimentación interior (17a), en un punto de conexión (46) con el conductor interior (19b) de la línea de alimentación exterior (17).
- 16. Antena multibanda según una de las reivindicaciones 10 a 15,caracterizada porque los cortocircuitos (KS1, KS2) de la derivación (SL1, SL2) están configurados con forma de pote o anillo.
- 17. Antena multibanda según una de las reivindicaciones 10 a 16,caracterizada porque la derivación de \lambda_{2}/4 (SL2) para la gama de frecuencias más baja está dispuesta exteriormente respecto a la derivación de \lambda_{1}/4 (SL1) para la gama de frecuencias más alta.
- 18. Antena multibanda según una de las reivindicaciones 10 a 16,caracterizada porque la derivación de \lambda_{1}/4 (SL1) para la gama de frecuencias más alta está dispuesta exteriormente respecto a la derivación de \lambda_{2}/4 (SL1) para la gama de frecuencias más baja.
- 19. Antena multibanda según una de las reivindicaciones 10 a 18,caracterizada porque uno o varios conductores interiores (19a, 19b), así como uno o varios conductores exteriores (15a, 15b) de una línea coaxial múltiple (17a, 17b) están situados al mismo potencial mediante el dispositivo de alimentación o desacoplamiento.
- 20. Antena multibanda según una de las reivindicaciones 10 a 19,caracterizada porque las al menos dos derivaciones (SL1, SL2) imbricadas entre sí presentan, adaptándose a las bandas de frecuencias a transmitir, una longitud eléctrica tal que el cortocircuito (KS1, KS2) previsto en el correspondiente extremo de la línea de derivación (SL1, SL2) se transforma en el punto de alimentación o conexión (46) en un circuito abierto.
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