ES2362761A1 - Multiplexor de polarización cruzada. - Google Patents
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Abstract
Multiplexor de polarización cruzada.Duplica la capacidad de los enlaces de radio utilizando un diplexor de polarización vertical (1), un diplexor de polarización horizontal (2) y un módulo transductor octogonal (3) de separación de las ondas polarizadas verticalmente respecto de las polarizadas horizontalmente. Se caracteriza porque el diplexor vertical (21) y horizontal (22) están integrados en un módulo (23) formando un cuerpo monobloque que presenta una configuración específica, simplificada y de reducido coste.Esta configuración permite el empleo de un único equipo transmisor y receptor (34), lo que también representa un menor coste.
Description
Multiplexor de polarización cruzada.
La invención se refiere a un multiplexor de
polarización cruzada que tiene por objeto duplicar la capacidad de
los enlaces de radio, para lo que trabaja simultáneamente con ondas
de polarización vertical y ondas de polarización horizontal; y que
tiene por objeto obtener un multiplexor de polarización cruzada
constituido por un cuerpo monobloque que integra un diplexor de
polarización vertical, un diplexor de polarización horizontal y un
transductor octogonal (OMT) que realiza la separación de las ondas
polarizadas verticalmente respecto de las ondas polarizadas
horizontalmente, proporcionando una estructura específica
simplificada y de reducido
coste.
coste.
Por tanto, la invención se aplica al sector de
las telecomunicaciones, y más concretamente al de enlaces de
radio.
En la actualidad, los enlaces de radio, son
ampliamente utilizados para el acceso a las redes inalámbricas LAN o
estaciones base de telefonía móvil, como una solución fácil de
implementar y a un coste competitivo.
Sin embargo, el mercado de las
telecomunicaciones pide un continuo aumento de sus capacidades y a
costes más bajos.
Este incremento de las capacidades que se están
solicitando, se enfrenta con los límites de la ocupación de los
espectros, las tecnologías vigente y el coste que todo ello
conlleva.
En la actualidad se conocen tres formas para
incrementar la capacidad neta:
- 1)
- Incrementar los niveles de modulación, lo que produce problemas de linealidad y de sensibilidad frente al ruido. El límite actual está en los 256QAM.
- 2)
- Incrementar el ancho de banda, lo cual está regulado internacionalmente, y solo se permite grandes anchos de banda para enlaces de 60 a 80 GHz y a estas frecuencias las distancias de estos enlaces son inaceptablemente cortas, por lo que no es viable.
- 3)
- Duplicar la capacidad utilizando dos enlaces diferentes, operando ambos a la misma frecuencia con polarizaciones cruzadas. Esta posibilidad es poco usada por ser muy compleja y costosa. Con respecto a este tercer punto, la solución más utilizada consiste en acoplar a una sola antena dos equipos de radio transmisor y receptor, uno que trabaja con polarización vertical y otro que trabaja con polarización horizontal, por medio de un módulo transductor octogonal (OMT, Ortho Mode Trasducer) que separa las ondas de polarización vertical de las ondas de polarización horizontal.
Los dos equipos de radio transmisor y receptor,
están controlados por una única unidad de ingreso de control
conocida como IDU, que presenta una configuración muy costosa y
compleja.
Por lo tanto esta solución requiere para cada
uno de los dos terminales que conforman un enlace de radio, un IDU,
dos equipos de radio, un módulo OMT y una antena, lo que representa
un dispositivo complejo, costoso y de baja fiabilidad.
La invención duplica la capacidad de los enlaces
de radio, de acuerdo con el punto 3, usando para ello solo un único
equipo de radio transmisor y receptor con el multiplexor de
polarización cruzada incorporado y una antena, lo que elimina la
necesidad del uso de un segundo equipo de radio transmisor y
receptor, el módulo externo OMT y la unidad IDU, lo que simplifica
considerablemente la estructura de este tipo de dispositivos y
reduce considerablemente su coste.
Para conseguir los objetivos anteriormente
indicados, la invención proporciona un multiplexor de polarización
cruzada, que al igual que los previstos en el estado de la técnica
duplica la capacidad de los enlaces de radio al trabajar
simultáneamente con ondas de polarización vertical y ondas de
polarización horizontal, utilizando un diplexor de polarización
vertical, un diplexor de polarización horizontal y un transductor
octogonal (OMT), y presenta como novedad esencial que el diplexor
vertical y el diplexor horizontal están integrados con el módulo OMT
formando un cuerpo monobloque. Para ello dicho módulo OMT comprende
una guía de onda cuadrada con una estructura de aislamiento entre
las ondas de polarización vertical y las ondas de polarización
horizontal, que comprende una primera ventana de entrada y salida de
las ondas de polarización vertical mediante la cual se conecta el
módulo OMT a una segunda ventana del diplexor vertical. Además el
módulo OMT está dotado de una tercera ventana de entrada y salida de
las ondas de polarización horizontal que constituye el medio de
conexión con una cuarta ventana del diplexor horizontal. En esta
estructura la primera, segunda, tercera y cuarta ventanas son
inaccesibles desde el exterior del cuerpo monobloque lo que
proporciona una estructura compacta y de reducido coste. Además el
módulo OMT está dotado de una quinta ventana que constituye el medio
de conexión a una antena.
Tanto el diplexor vertical como el diplexor
horizontal cuentan con una sexta y una séptima ventana para su
conexión con la placa que contiene, entre otros circuitos, el
circuito transmisor y circuito receptor del equipo de radio; de
manera que dichas sexta y séptima ventanas, así como la quinta
ventana de conexión a la antena del módulo OMT, quedan situadas en
un mismo plano y constituyen el único acceso externo al cuerpo
monobloque. Dicho cuerpo monobloque se cubre mediante una cubierta
de cierre y protección que es común al módulo OMT y a los diplexores
horizontal y vertical, y presenta una configuración plana en la que
se incluye la quinta, sextas y séptimas ventanas de forma que éstas
quedan situadas en un mismo plano, permitiendo una fácil interfaz
con la placa que contiene el circuito transmisor y el receptor.
En la realización preferente de la invención, la
parte exterior de la cubierta comprende unas canalizaciones que
conforman una máscara de eliminación de las radiaciones de las ondas
milimétricas que irradia la placa que contiene el circuito
transmisor y el receptor. Para ello, dicha placa se acopla sobre la
cubierta, formando un único conjunto.
La configuración descrita proporciona un cuerpo
monobloque de estructura compacta y simplificada, cuya obtención
representa un coste muy reducido frente a los descritos en el estado
de la técnica.
La guía de onda del módulo OMT comprende la
quinta ventana de conexión con la antena en su parte superior, e
incluye unos escalones asimétricos, frente a los cuales está
dispuesta la primera ventana de entrada y salida de las ondas de
polarización vertical, y en su fondo, donde finalizan los escalones,
comprende la tercera ventana de entrada y salida de la onda de
polarización horizontal. En la configuración descrita la primera y
tercera ventanas quedan dispuestas en direcciones que forman un
ángulo de 90º para obtener el aislamiento necesario que evite
inter-influencias entre los diplexores de
polarización vertical y horizontal, consiguiendo de esta forma la
correcta transmisión y recepción de las ondas polarizadas.
Además, la tercera ventana de entrada y salida
de las ondas de polarización horizontal del módulo OMT presenta una
configuración rectangular y está conectada a una unidad adaptadora
de guía de onda de doble curva que se conecta a la cuarta ventana
del diplexor horizontal, de forma que esta conexión es inaccesible
desde el exterior lo que permite la obtención del cuerpo monobloque
compacto.
La primera ventana de entrada y salida de las
ondas de polarización vertical del módulo OMT, presenta una
configuración rectangular que es coincidente con la segunda ventana
del diplexor vertical.
Referente a la configuración de la quinta
ventana de la cubierta, cabe señalar que ésta presenta una
configuración cuadrada o circular para realizar la conexión con la
antena.
En relación con las sextas y séptimas ventanas
de la cubierta cabe señalar que pueden presentar diferentes
configuraciones, como pueden ser rectangular, cuadrada, circular o
elíptica.
Los filtros que convencionalmente incluyen los
diplexores están sintonizados en la misma banda de frecuencia, de
manera que los de un lado están sintonizados sobre la banda baja
frecuencia y los del lado opuesto sobre la banda alta frecuencia
para realizar la transmisión y la recepción o viceversa, según se
configure el equipo de radio.
A continuación para facilitar una mejor
comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante
de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con
carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de
la invención.
Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva del
estado de la técnica más próximo a la invención, que se ha
representado para establecer claramente las diferencias del estado
de la técnica frente a la inven-
ción.
ción.
Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva
explosionada del multiplexor de polarización cruzada de la
invención, en la que se representa su acoplamiento con la placa que
contiene, entre otros circuitos, el circuito transmisor y el
circuito receptor del equipo de radio.
Figura 3.- Muestra una vista según una sección
longitudinal del multiplexor de la figura anterior pero con sus
elementos montados.
Figura 4.- Muestra una vista en sección
transversal de la figura 2 sin la placa que contiene el circuito
transmisor y el receptor, con sus elementos montados.
A continuación se realiza una descripción de la
invención basada en las figuras anteriormente comentadas.
En primer lugar y con ayuda de la figura 1 se
describe el estado de la técnica actual para facilitar la
comprensión de la novedad de la invención.
La solución convencional contempla la conexión a
una sola antena y a través de un módulo OMT (3), con dos equipos de
radio que trabajan con polarizaciones cruzadas. En la figura 1 y
para facilitar la comprensión, solo se muestran los diplexores
integrados dentro de cada uno de los equipos de radio, por ser los
elementos de conexión con el exterior tanto para la recepción como
para la transmisión de las ondas de polarización vertical y de
polarización horizontal.
La solución convencional de la figura 1 muestra
un diplexor de polarización vertical (1) que pertenece al equipo de
radio que transmite y recibe las ondas polarizadas verticalmente a
través de unas ventanas (6) y (7).
También comprende un diplexor de polarización
horizontal (2) que pertenece al equipo de radio que transmite y
recibe las ondas polarizadas horizontalmente a través de unas
ventanas (4) y (5).
Ambos diplexores (1) y (2) se conectan al módulo
transductor octogonal OMT (3) que se encarga de separar las ondas
polarizadas verticalmente respecto de las ondas polarizadas
horizontalmente. Para ello el diplexor de polarización vertical está
dotado de una ventana de entrada y salida (11) que se conecta a una
ventana de entrada y salida (10) del módulo OMT (3); y el diplexor
de polarización horizontal (2) está dotado de una ventana de entrada
y salida (9) que se conecta a una ventada de entrada y salida (8)
del referido módulo OMT (3).
La configuración descrita de la figura 1, se
completa con la incorporación de una ventana de entrada y salida
(12) del módulo OMT (3) mediante la cual se efectúa la conexión a
una antena que transmite y recibe las ondas de polarización vertical
y las ondas de polarización horizontal, duplicando de esta forma la
capacidad del enlace de radio, para lo que además se precisa la
incorporación de una unidad de ingreso y de control (IDU) no
representada, que gobierna el funcionamiento de los dos equipos de
radio. Dicha solución es compleja, costosa y de baja fiabilidad.
La invención del multiplexor de polarización
cruzada, proporciona una solución de muy bajo coste, figuras 2 y 4,
que presenta la particularidad de que el diplexor de polarización
vertical (21), el diplexor de polarización vertical (22) y el módulo
OMT (23) se encuentran integrados formando un único cuerpo
monobloque.
Para ello el módulo OMT (23) comprende una guía
de onda cuadrada (24) que incluye una primera ventana de entrada y
salida (25) de las ondas de polarización vertical mediante la cual
se efectúa la conexión con el diplexor de polarización vertical (21)
través de una segunda ventana (26) incluida en el mismo.
Para realizar la conexión del módulo OMT (23)
con el diplexor horizontal (22), se prevé una unidad adaptadora de
guía de onda de doble curva (27) que conecta una tercera ventana de
entrada y salida (28) de las ondas de polarización horizontal del
módulo OMT (23) con una cuarta ventana (29) del diplexor de
polarización horizontal (22).
El módulo OMT (23) comprende cuatro escalones
asimétricos (36) a través de los cuales las ondas de polarización
horizontal, presentes en la guía de onda cuadrada (24) son dirigidas
a la tercera ventana de entrada y salida (28) hacia la unidad
adaptadora de guía de onda de doble curva (27) a través de la cual
se accede a la cuarta ventana (29) del diplexor de polarización
horizontal (22).
La segunda ventana (26) del diplexor vertical
(21) se encuentra situada frente a los escalones asimétricos (36)
para dirigir las ondas de polarización vertical al diplexor de
polarización vertical (21).
Por tanto la primera ventana (25) y la tercera
ventana (28) del módulo OMT (23) quedan dispuestos en direcciones
formando un ángulo de 90º que permite obtener el aislamiento
adecuado que evita las inter-influencias entre los
diplexores de polarización vertical (21) y horizontal (22).
La primera ventana de entrada y salida (25)
presenta una configuración rectangular y es coincidente con la
segunda ventana (26) del diplexor vertical
(21).
(21).
El cuerpo monobloque presenta superiormente una
cubierta plana (30) de cierre y protección que es común al módulo
OMT (23) y a los diplexores de polarización horizontal (22) y
vertical (21). La cubierta (30) comprende una quinta ventana (31)
que forma parte del módulo OMT (23) a través de la cual se efectúa
la conexión a la antena no representada en las figuras.
La quinta ventana (31) presenta una
configuración cuadrada o circular.
Además la cubierta (30) está dotada de unas
sextas ventanas (32) y unas séptimas ventanas (33) que forman parte
del diplexor de polarización vertical (21) y del diplexor de
polarización vertical (22) y que constituyen el medio de conexión
con la placa (34) que contiene, entre otros, el circuito de
transmisión y el de recepción del equipo de radio.
Las sextas (32) y séptimas (33) ventanas
presentan una configuración rectangular, cuadrada circular o
elíptica.
La cubierta (30) presenta una configuración
plana que permite una fácil interfaz de conexión con la placa (34)
que contiene el circuito de transmisión y el de recepción.
La configuración descrita permite la obtención
del cuerpo monobloque mediante un mecanizado desde uno solo de sus
lados y cerrado con la cubierta (30), lo que determina una gran
robustez, un coste muy reducido y una gran fiabilidad.
La cubierta (30), aparte de constituir un medio
de cierre y protección del cuerpo monobloque, sirve de protección
para las radiaciones de las ondas milimétricas que se irradian en la
placa (34). Para ello sobre la parte exterior de la cubierta (30) se
mecanizan unos huecos y canalizaciones (35) que conforman una
máscara que bloquea y elimina dichas radiaciones.
Por tanto la placa (34) que contiene el circuito
transmisor y el receptor se acopla directamente sobre la cubierta
(30) formando un único conjunto compacto y simplificado, figura
3.
La placa (34) que contiene el circuito
transmisor y receptor comprende una ventana (37) a través de la cual
se efectúa la conexión de la quinta ventana (31) con la antena.
Por tanto la estructura descrita presenta una
configuración monobloque compacta en la que únicamente se requiere
el uso de un único equipo de radio transmisor y receptor para poder
trabajar simultáneamente con ondas de polarización vertical y ondas
de polarización horizontal, duplicando la capacidad de los enlaces
de radio, simplificando la estructura de la instalación, reduciendo
el coste de forma muy significativa y aumentando la fiabilidad del
enlace.
Claims (11)
1. Multiplexor de polarización cruzada, que
duplica la capacidad de los enlaces de radio al trabajar
simultáneamente con ondas de polarización vertical y ondas de
polarización horizontal utilizando un diplexor de polarización
vertical (1), un diplexor de polarización horizontal (2) y un módulo
transductor octogonal (OMT) (3) de separación de las ondas
polarizadas verticalmente respecto de las ondas polarizadas
horizontalmente; se caracteriza porque el diplexor vertical
(21) y el diplexor horizontal (22) están integrados con el módulo
(OMT) (23) formando un cuerpo monobloque, para lo que el módulo OMT
(23) comprende una guía de onda cuadrada con una estructura de
aislamiento entre las ondas de polarización vertical y las ondas de
polarización horizontal, que incluye una primera ventana de entrada
y salida (25) de las ondas de polarización vertical de conexión con
una segunda ventana (26) del diplexor de polarización vertical (21),
y que incluye una tercera ventana de entrada y salida (28) de las
ondas de polarización horizontal de conexión con una cuarta ventana
(29) del diplexor de polarización horizontal (22); siendo la primera
(25), segunda (26), tercera (28) y cuarta (29) ventanas inaccesibles
desde el exterior del cuerpo monobloque; y contando el módulo OMT
(23) con una quinta ventana (31) de conexión a una antena.
2. Multiplexor de polarización cruzada, según
reivindicación 1, caracterizado porque el diplexor de
polarización vertical (21) y el diplexor de polarización horizontal
(22) están conectados a una única placa (34) que contiene, el
circuito transmisor y el circuito receptor, para lo que cada uno de
dichos diplexores (21, 22) cuenta con una sexta ventana (32) y una
séptima ventana (33) de conexión a la placa (34) que contiene el
circuito transmisor y el receptor; estando dichas sexta y séptima
ventanas (32, 33), así como la quinta ventana (31) de conexión a la
antena del módulo OMT (23), dispuestas en un mismo plano y
constituyen el único acceso externo al cuerpo monobloque.
3. Multiplexor de polarización cruzada, según
reivindicación 2, caracterizado porque el cuerpo monobloque
está dotado de una cubierta (30) de cierre y protección, común al
módulo OMT (23) y a los diplexores vertical (21) y horizontal (22);
comprendiendo dicha cubierta (30) la quinta ventana (31) del módulo
OMT (23) de conexión a la antena y las sextas (32) y séptimas
ventana (33) de entrada y salida de cada uno de los diplexores de
polarización vertical (21) y horizontal (22), para conexión a la
placa (34) que contiene el circuito transmisor y el receptor.
4. Multiplexor de polarización cruzada, según
reivindicación 3, caracterizado porque la parte exterior de
la cubierta (30) comprende unas canalizaciones (35) de conformado de
una máscara de eliminación de las radiaciones milimétricas
irradiadas por la placa (34) que contiene el circuito transmisor y
el receptor; y de manera que la cubierta (30) está acoplada sobre
dicha placa (34) formando un único conjunto.
5. Multiplexor de polarización cruzada, según
reivindicación 1, caracterizado porque la guía de onda
cuadrada (24) del módulo OMT (23) comprende en su parte superior la
quinta ventana (31) de conexión con la antena, e incluye unos
escalones asimétricos (36), frente a los cuales está dispuesta la
primera ventana de entrada y salida (25) de las ondas de
polarización vertical, y en su fondo, donde finalizan los escalones
asimétricos (36), comprende la tercera ventana de entrada y salida
(28) de la onda de polarización horizontal; estando dichas primera y
tercera ventanas (25, 28) dispuestas en direcciones que forman un
ángulo de 90º para obtener el aislamiento que evite
inter-influencias entre los diplexores de
polarización vertical (21) y horizontal (22).
6. Multiplexor de polarización cruzada, según
reivindicación 5, caracterizado porque la tercera ventana de
entrada y salida (28) de las ondas de polarización horizontal del
módulo OMT (23) es rectangular y está conectada a una unidad
adaptadora de guía de onda de doble curva (27) que se conecta a la
cuarta ventana (29) del diplexor de polarización horizontal (22);
siendo esta conexión inaccesible desde el exterior del cuerpo
monobloque.
7. Multiplexor de polarización cruzada, según
reivindicación 6, caracterizado porque la primera ventana de
entrada y salida (25) de las ondas de polarización vertical del
módulo OMT (23) es rectangular y es coincidente con la segunda
ventana (26) del diplexor de polarización vertical (21).
8. Multiplexor de polarización cruzada, según
reivindicación 3, caracterizado porque la quinta ventana (31)
de la cubierta (30) presenta una configuración seleccionada entre
cuadrada y circular para la conexión con la antena.
9. Multiplexor de polarización cruzada, según
reivindicación 3, caracterizado porque las sextas y séptimas
ventanas (32, 33) de la cubierta (30) presentan una configuración
seleccionada entre rectangular, cuadrada, circular y elíptica.
10. Multiplexor de polarización cruzada, según
reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque la cubierta (30)
presenta una configuración plana de manera que la quinta, sextas y
séptimas ventanas (31, 32 y 33) estén en un mismo plano.
11. Multiplexor de polarización cruzada, según
reivindicación 1, caracterizado porque los filtros
convencionales de banda baja y los de banda alta del diplexor de
polarización vertical (21) y horizontal (22) están sintonizados en
las mismas bandas de frecuencia.
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