ES2320410T3 - Dispositivo para la transmision de señales electromagneticas a traves de una estructura que incluye modulos organizados para la obtencion de una redundancia en dos por uno. - Google Patents

Abstract

Dispositivo destinado a permitir la transmisión de señales electromagnéticas a través de una estructura que incluye módulos funcionales organizados para que se obtenga una redundancia de tipo dos por uno, en el caso de señales que se transmiten por medio de guías de ondas electromagnéticas, que incluye una guía de ondas (6) en un extremo que forma entrada (IN) de la cual se reciben las señales destinadas a ser aplicadas a uno u otro de dos módulos funcionales (1, 1'') organizados para permitir la obtención de una redundancia en dos por uno, estando esta guía de ondas cuyo otro extremo está en cortocircuito equipada con dos órganos (8, 8'') de captación de campo eléctrico que están previstos cada uno para alimentar uno de los módulos y que están dispuestos respectivamente a distancias del extremo en cortocircuito de la guía de ondas que son iguales a un cuarto o a un múltiplo impar del cuarto de la longitud de onda de las señales transmitidas por esta guía, estando cada módulo además unido por una salida (O1 u O1'') a un elemento de recombinación (12), de tipo conmutador unipolar o combinador, que transmite después del dispositivo las señales que provienen de uno y/o del otro de los dos módulos, caracterizado porque se inserta un filtro selectivo (11) en la guía de ondas que divide en dos cavidades en la parte de esta guía que está obturada por un elemento de cortocircuito (7).

Description

Dispositivo para la transmisión de señales electromagnéticas a través de una estructura que incluye módulos organizados para la obtención de una redundancia en dos por uno.

La invención se refiere a un dispositivo destinado a permitir la transmisión de señales electromagnéticas a través de una estructura que incluye módulos funcionales organizados para que se obtenga una redundancia de tipo dos por uno.

Este dispositivo está destinado a integrarse en los equipos de un sistema en el que se transmiten señales por medio de guías de ondas electromagnéticas y, por ejemplo, en equipos de comunicación previstos para ser embarcados a bordo de satélites. Por guías de ondas electromagnéticas, debe entenderse aquí tanto las guías de ondas propiamente dichas como los enlaces materiales propagativos funcionalmente equivalentes y, por ejemplo, las líneas de microcintas.

Por motivos de seguridad, los equipos que están destinados a equipar dichos satélites incluyen módulos que están duplicados, de manera que pueda remediarse una avería que afecte al funcionamiento de un módulo funcional por puesta en funcionamiento de un módulo idéntico o similar que lo duplica.

Dicha redundancia, llamada de tipo dos por uno, se aplica clásicamente a diversos módulos incluidos en un equipo y, por ejemplo, a módulos amplificadores que permiten actuar en las señales que se transmiten por medio de las guías de ondas.

La fig. 1 presenta un ejemplo esquemático de un dispositivo conocido compuesto por módulos funcionales idénticos que permiten obtener una redundancia en dos por uno. Este dispositivo está previsto para un equipo en el que se transmiten señales por medio de guías de ondas electromagnéticas. El dispositivo presentado incluye dos módulos idénticos, referidos como 1 y 1', que están constituidos, por ejemplo, cada uno por un amplificador y que están montados en el dispositivo, para poder recibir una señal, por ejemplo una señal de hiperfrecuencia. Esta señal les es suministrada en una entrada del dispositivo que se refiere como IN y que se supone prevista para comunicar con los dos módulos del equipo, no representado aquí, que los incluye.

Cada uno de los dos módulos 1 y 1' se dispone para poder suministrar una señal idéntica en una salida referida como OUT del dispositivo, en el equipo, a partir de la señal que ha recibido en la entrada IN.

Se inserta un conmutador 2 entre la entrada IN y una entrada I1 o I1' propia de cada uno de los módulos. Este conmutador es clásicamente un conmutador unipolar, designado habitualmente por el acrónimo SPDT (single pole double throw). Permite comunicar la entrada IN con una u otra de las entradas I1 e I1', en función de la colocación selectiva que se le impone. Los módulos 1 y 1' disponen cada uno de una salida de señal O1 u O1' que se comunica con la salida OUT del dispositivo por medio de un acoplador. Este acoplador es, por ejemplo, un conmutador unipolar 3, montado en inverso con respecto al conmutador 2, de manera que permita el establecimiento de un enlace en la salida OUT con una u otra de las dos salidas O1, O1', según la colocación selectiva que se le impone.

La fig. 2 presenta una variante conocida del dispositivo presentado en la fig. 1. Esta variante de dispositivo se diferencia de la anterior en que incluye un montaje de Wilkinson que sustituye un combinador 4 por el conmutador unipolar previsto anteriormente entre las salidas de los módulos duplicados 1, 1' y la salida OUT del dispositivo. Como se conoce, este combinador 4 incluye una resistencia 5 insertada entre las salidas respectivas O1 y O1' de los módulos 1 y 1'.

El documento GB-1.507.147 describe un dispositivo destinado a permitir la transmisión de señales electromagnéticas a través de una estructura que incluye módulos funcionales para obtener una redundancia de tipo dos por uno.

En uno y otro caso, los dispositivos presentados permiten la transmisión de señales electromagnéticas a través de una estructura, que incluye módulos funcionales organizados para que se obtenga una redundancia de tipo dos por uno, estando previsto que las señales se transmitan por medio de guías de ondas electromagnéticas. Estos dispositivos presentan el inconveniente de ser voluminosos, en particular cuando las longitudes de onda de las señales son relativamente grandes en la gama de longitudes de onda pretendida. Además, la presencia de dos conmutadores o de un conmutador y un combinador, además de los módulos, hace más compleja la incorporación en una misma estructura de estos módulos. Esto complica también las operaciones de prueba de los dispositivos así realizados. Esto constituye un inconveniente importante, en particular, en el caso de dispositivos destinados a equipos embarcados a bordo de satélites, en los que el lugar está medido y en los que se busca la sencillez de las soluciones aportadas, con el fin de que se obtenga una fiabilidad máxima. La invención propone, por tanto, un dispositivo destinado a permitir la transmisión de señales electromagnéticas, a través de una estructura que incluye módulos funcionales organizados para que se obtenga una redundancia de tipo dos por uno, en el caso de señales que se transmiten por medio de guías de ondas electromagnéticas.

Según una característica de la invención, este dispositivo incluye una guía de ondas en un extremo que forma una entrada de la cual se reciben las señales destinadas a ser aplicadas a uno o el otro de los dos módulos funcionales que se organizan para permitir la obtención de una redundancia en dos por uno, estando el otro extremo de esta guía de ondas en cortocircuito. La guía de ondas está equipada además con dos órganos de captación de campo eléctrico que están previstos cada uno para alimentar uno de los módulos y que están dispuestos respectivamente a distancias del extremo en cortocircuito que son iguales a un cuarto o a un múltiplo impar de un cuarto de la longitud de onda de las señales recibidas. Cada uno de los dos módulos está unido además mediante una salida a un acoplador, de tipo conmutador unipolar o combinador, encargado de transmitir, después del dispositivo, las señales que provienen de uno y/o del otro de los dos módulos.

Se inserta un filtro selectivo en la guía de ondas que se divide en dos cavidades, en la parte de esta guía que está obturada por un elemento de cortocircuito, y este filtro es susceptible de ser de tipo línea de aletas.

Según una forma de realización de la invención, los dos órganos de captación son émbolos que tienen barras conductoras que penetran en el interior de la guía de ondas por orificios dispuestos en la pared de esta guía. Estas barras son coplanares y están situadas respectivamente a distancias del extremo en cortocircuito de la guía de ondas que corresponden a un cuarto de la longitud de onda \lambda de las señales electromagnéticas, que transmite la guía de ondas, y a un múltiplo impar de este cuarto de longitud de onda.

Según una forma preferida de realización, la distancia entre los órganos de captación a lo largo de la guía de ondas es igual a la mitad de la longitud de onda de las señales electromagnéticas transmitidas por la guía.

Según una forma de realización del dispositivo según la invención, los módulos que incluye el dispositivo están realizados en un mismo sustrato, en el que se unen mediante enlaces de microbandas a las barras de los émbolos de los órganos de captación del dispositivo.

La invención, sus características y sus ventajas se precisan en la descripción que sigue en relación con las figuras enumeradas a continuación.

Las fig. 1 y 2 corresponden a representaciones de dos dispositivos conocidos en los que módulos funcionales de una estructura de equipo permiten que se obtenga una redundancia en dos por uno;

la fig. 3 presenta un ejemplo de dispositivo según la invención.

El dispositivo según la invención está destinado a permitir la transmisión de señales electromagnéticas que se le transmiten en un extremo de entrada IN de una guía 6 de ondas, representado en corte transversal en la fig. 3, hacia uno u otro de dos módulos funcionales 1 y 1'. Estos módulos son, por ejemplo, amplificadores, como ya se ha supuesto anteriormente. El extremo de la guía 6 de ondas, que está en oposición a su entrada IN, se supone puesto en cortocircuito de manera en sí misma conocida por medio de un elemento 7 que va a obturar este extremo. Según la invención, se prevén dos órganos de captación de campo eléctrico 8 y 8' para poder transmitir por separado a cada uno de los módulos 1 y 1', transmitiéndose las señales electromagnéticas a la guía 6 de ondas, por medio de su entrada IN. Estos órganos de captación están previstos para evitar el empleo de un conmutador unipolar antes de los módulos 1 y 1' para recibir las señales electromagnéticas que aparecen en la entrada IN. En una forma preferida de realización, se prevé una transición guía-microcinta para la transmisión a cada módulo de las señales que llegan a la guía a través de su entrada IN. Los órganos de captación 8 y 8' son aquí émbolos realizados idénticamente en la forma de barras conductoras que penetran en el interior de la guía 6 de ondas a través de orificios dispuestos en la pared de esta guía de ondas. Las barras de los émbolos se inmovilizan respectivamente por perlas de vidrio 9 y 9' que se fijan a la pared y que mantienen una barra cada una.

La barra de un primero de los órganos de captación, en este caso la del órgano 8, se coloca, por medio de la perla que la lleva, a una distancia determinada de la superficie interior S del elemento de cortocircuito 7 que va a obturar la guía de ondas. Esta distancia determinada se elige preferentemente igual a un cuarto de la longitud de onda \lambda de las señales electromagnéticas que la guía de ondas debe transmitir al módulo considerado, es decir, en la ocurrencia en el módulo 1'. Finalmente se prevé que pueda hacerse ajustable en función de la aplicación que se equipará. Este ajuste se obtiene, por ejemplo, por acción en una capacidad variable prevista en el nivel de un filtro introducido en la guía de ondas en proximidad con el extremo de esta guía que está en cortocircuito.

Dicha distancia determinada puede también elegirse entre los múltiplos impares de \lambda/4, sin embargo, se elige preferentemente la distancia más reducida por motivos de compacidad del dispositivo.

La barra del segundo de los órganos de captación, en este caso la del órgano 8, se supone aquí colocada en un mismo plano que la barra del órgano de captación 8' y a una distancia de la superficie S que corresponde a un múltiplo impar de \lambda/4, siendo elegido también este múltiplo como el menor posible y, por tanto, igual a 3 por el motivo de compacidad ya indicado anteriormente. La distancia entre los órganos de captación a lo largo de la guía de ondas es igual entonces a la mitad de la longitud de onda de las señales electromagnéticas transmitidas por la guía.

En dichas condiciones, los dos órganos de captación son aptos para capturar el campo eléctrico presente en la guía de ondas a un nivel en el que este campo es máximo.

Dos interfaces de microondas 10, 10' que son, por ejemplo, de tipo MIC (microwave integrated circuit) se insertan respectivamente cada una entre uno de los órganos de captación 8 y 8' y uno de los módulos 1 ó 1' que este órgano alimenta con señales. Se supone aquí que las interfaces son interfaces MIC (microwave integrated circuit) y los módulos son, por ejemplo, amplificadores de bajo ruido designados habitualmente por el acrónimo LNA (low noise amplifier). Estos amplificadores están unidos aquí por enlaces de microbandas 14, 14' a las barras de los émbolos de los órganos de captación. El conjunto se realiza preferentemente en un mismo sustrato 13 que permite un montaje simultáneo de los amplificadores y que favorece su prueba en paralelo. Se obtiene una ganancia importante en materia de volumen del dispositivo que incluye un conjunto semejante.

En funcionamiento nominal, uno de los amplificadores 1 ó 1' está activado, mientras que el otro se mantiene apagado. La presencia del amplificador apagado no debe perturbar el campo en la guía 6 de ondas y esto puede asegurarse insertando un conmutador simple entre al menos una de las perlas de vidrio y uno de los dos amplificadores 1, 1', por ejemplo, en la interfaz 10 ó 10' correspondiente. También es posible cuantificar y corregir la influencia mutua de los dos amplificadores 1 y 1', para que las señales que llegan a la entrada IN de la guía de ondas lleguen en totalidad a aquel de los amplificadores que está entonces activo. Entonces es posible obtener un funcionamiento con un mínimo de pérdidas.

En caso de avería del amplificador activo, se prevé activar el amplificador hasta entonces en reposo, después de la supresión de la alimentación del amplificador averiado.

Cada uno de los amplificadores dispone de una salida independiente, referida como O1 para el amplificador 1 y O1' para el amplificador 1'. Las señales de salida producidas respectivamente por uno u otro de estos amplificadores se aplican, por ejemplo, a un elemento de recombinación 12, por ejemplo un conmutador unipolar de doble vía hacia una vía, que corresponde funcionalmente al conmutador 3 mencionado en relación con la fig. 1. Este elemento de recombinación, no representado, puede ser también un combinador correspondiente funcionalmente al combinador 4 evocado en relación con la fig. 2.

Se plantea también insertar un filtro 11 en la parte de guía de ondas que cierra el elemento de cortocircuito 7, para hacer selectivo el dispositivo así realizado. El filtro 11 es, por ejemplo, un filtro, de tipo línea de aletas, cuya longitud eléctrica es equivalente a (2N + 1)\lambda/4. Está realizado en un sustrato plano que divide en dos cavidades el tramo de guía de ondas en el que se extiende longitudinalmente. Dicha forma de realización permite obtener altos coeficientes de sobretensión y, en consecuencia, bajas pérdidas.

Claims (5)

1. Dispositivo destinado a permitir la transmisión de señales electromagnéticas a través de una estructura que incluye módulos funcionales organizados para que se obtenga una redundancia de tipo dos por uno, en el caso de señales que se transmiten por medio de guías de ondas electromagnéticas, que incluye una guía de ondas (6) en un extremo que forma entrada (IN) de la cual se reciben las señales destinadas a ser aplicadas a uno u otro de dos módulos funcionales (1, 1') organizados para permitir la obtención de una redundancia en dos por uno, estando esta guía de ondas cuyo otro extremo está en cortocircuito equipada con dos órganos (8, 8') de captación de campo eléctrico que están previstos cada uno para alimentar uno de los módulos y que están dispuestos respectivamente a distancias del extremo en cortocircuito de la guía de ondas que son iguales a un cuarto o a un múltiplo impar del cuarto de la longitud de onda de las señales transmitidas por esta guía, estando cada módulo además unido por una salida (O1 u O1') a un elemento de recombinación (12), de tipo conmutador unipolar o combinador, que transmite después del dispositivo las señales que provienen de uno y/o del otro de los dos módulos, caracterizado porque se inserta un filtro selectivo (11) en la guía de ondas que divide en dos cavidades en la parte de esta guía que está obturada por un elemento de cortocircuito (7).

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el que los dos órganos de captación son émbolos que tienen barras conductoras que penetran en el interior de la guía de ondas mediante orificios dispuestos en la pared de esta guía, siendo estas barras coplanares y situadas respectivamente a distancias del extremo en cortocircuito de la guía de ondas que corresponden al cuarto de la longitud de onda \lambda de las señales electromagnéticas que transmite la guía de ondas y a un múltiplo impar de este cuarto de longitud de onda.

3. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 1, 2, en el que la distancia entre los órganos de captación a lo largo de la guía de ondas es igual a la mitad de la longitud de onda de las señales electromagnéticas transmitidas por esta guía.

4. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el que el filtro, introducido en la parte de guía de ondas que está obturada por un elemento de cortocircuito, es un filtro de tipo línea de aletas.

5. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los módulos (1, 1') se realizan simultáneamente en un mismo sustrato (13) en el que se unen mediante enlaces de microbandas (14, 14') a las barras de los émbolos de los órganos de captación.