ES2588062T3 - Elemento transceptor para un sistema de antenas activo, controlado electrónicamente - Google Patents

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ES2588062T3 ES13765280.6T ES13765280T ES2588062T3 ES 2588062 T3 ES2588062 T3 ES 2588062T3 ES 13765280 T ES13765280 T ES 13765280T ES 2588062 T3 ES2588062 T3 ES 2588062T3
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Abstract

Elemento transceptor (SE) para un sistema de antenas activo (ASys) controlado electrónicamente, comprendiendo el elemento transceptor (SE) una trayectoria de emisión (SP), una trayectoria de recepción (EP) así como conmutadores unipolares (U1, U2, U3) con una conexión media común (UM1, UM2, UM3) y dos conexiones (UA1_1, UA1_2; UA2_1, UA2_2; UA3_1, UA3_2) para la conmutación entre la trayectoria de emisión (SP) y la trayectoria de recepción (EP), en el que varios reguladores de la amplitud (AS1,..,N) y varios reguladores de las fases (PS1,..,N) están dispuestos entre las conexiones medias comunes (UM1, UM2) de un primero y un segundo de los conmutadores unipolares (U1, U2), caracterizado por que están presentes conmutadores alternativos múltiples unipolares (MW1, MW2) con una conexión media común (MMW1, MMW2) y con un número N de conexiones (A1,..,N, B1,..,N), en el que la conexión media común (UM1, UM2) del primero o bien del segundo conmutador unipolar (U1, U2) está conectada con la conexión media común (MMW1, MMW2) de un primero o bien de un segundo conmutador alternativo múltiple unipolar (MW1, MW2) y entre cada conexión (A1,..,N, B1,..,N) está conectado el número N de conexiones (A1,..,N, B1,..,N) del primero (MW1) y del segundo conmutador alternativo múltiple (MW2), respectivamente, de uno de los reguladores de amplitud (AS1,..,N) y de uno de los reguladores de fases (PS1,..,N).

Description

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DESCRIPCION
Elemento transceptor para un sistema de antenas activo, controlado electronicamente
La invencion se refiere a un elemento transceptor para un sistema de antenas activo, controlado electronicamente segun las caractensticas de la reivindicacion 1 de la patente.
Los sistemas de antenas controlados electronicamente estan constituidos, en principio, por los tres subsistemas:
A. red de distribucion y de agrupacion-HF (designada tambien como red de alimentacion-HF),
B. modulos activos de emision, recepcion o modulos activos de emision / recepcion combinados, llamados tambien modulos-T/R, dispuestos entre las salidas en el lado de la antena de la red de alimentacion-HF y los elementos de antenas, asf como
C. los elementos de antenas, que ocupan conjuntamente una apertura comun de la antena.
Un sistema de antenas tfpico de este tipo contiene una pluralidad de elementos de rayos de emision y/o recepcion dispuestos de forma lineal o de matriz, que solamente tienen una distancia reducida entre sf, tipicamente una distancia de aproximadamente X/2, en la que X es la longitud de ondas de emision / recepcion. En cada uno de estos elementos de emision y/o recepcion esta acoplado directamente un modulo transceptor.
Un modulo transceptor contiene, en general, una trayectoria de emision con un amplificador de emision-HF (llamado tambien amplificador de potencia) asf como una trayectoria de recepcion, que contiene al menos un amplificador silencioso. Ademas, en el modulo transceptor estan presentes al menos conmutadores transceptores asf como un regulador de amplitud y de fases.
Los reguladores de amplitud y de fases sirven, por una parte, para compensar las tolerancias de fabricacion electricas presentes entre los modulos transceptores individuales y, por otra parte, para el ajuste predeterminable de las diferencias de amplitudes y de fases para los umbrales de emision y/o recepcion en elementos de rayos de emision/recepcion vecinos conectados con los modulos de emision/recepcion. De esta manera es posible un ajuste electrico y/o una articulacion espacial del diagrama de direccion de emision/recepcion.
En los sistemas de antenas conocidos es un problema que los reguladores de amplitudes y fases solamente pueden trabajar de una manera fiable y efectiva solamente dentro de una banda de frecuencia limitada predeterminada. Fuera de la banda de frecuencia, a la que esta adaptado el regulador de amplitudes y fases de un modulo transceptor, no es posible ninguna evaluacion conveniente de la senal. Un cambio de la banda de frecuencia no es posible en un sistema de antenas con modulos transceptores montados fijos.
El documento DE 696 30 512 T2 describe un amplificador de potencia conmutable para la transmision de senales- HF con dos frecuencias diferentes y dos potencias de salida diferentes a traves de la sincronizacion temporal de cuatro conmutadores. A tal fin, estan previstos dos conmutadores unipolares, cuyas conexiones medias estan conectadas entre sf a traves de otros dos conmutadores unipolares.
Se conoce a partir del documento EP 0 762 541 A2 un elemento transceptor, que trabaja en el plano-HF y que se emplea en antenas de grupos controladas electronicamente por fases. El elemento transceptor presenta una trayectoria de emision, una trayectoria de recepcion asf como dos conmutadores unipolares con una conexion media comun y dos conexiones para la conmutacion entre la trayectoria de emision y la trayectoria de recepcion. Ademas, el elemento de emision / recepcion comprende un conmutador multiple, un regulador de amplitud y un regulador de fases.
El documento US 5.446.464 publica un elemento transceptor con una trayectoria de emision, una trayectoria de recepcion con dos conmutadores unipolares, cuyas conexiones medias estan conectadas a traves de un regulador de la amplitud y un regulador de fases. La banda de frecuencia del elemento transceptor esta limitada a dos zonas de frecuencia de banda estrecha de 5-6GHz o bien 9,5-10,5GHz.
El cometido de la invencion es indicar un modulo transceptor, con el que es posible conseguir, mas alla de una banda de frecuencia de anchura discrecional, una evaluacion fiable y efectiva de la senal.
Este cometido se soluciona con un sistema transceptor segun las caractensticas del objeto de la reivindicacion vigente 1 de la patente. Otras configuraciones ventajosas de la invencion son objeto de las reivindicaciones dependientes.
El elemento transceptor segun la invencion para un sistema de antenas activo, controlado electronicamente, comprende una trayectoria de emision, una trayectoria de recepcion asf como conmutadores unipolares con una conexion media comun y dos conexiones para la conmutacion entre la trayectoria de emision y la trayectoria de recepcion, en la que varios reguladores de la amplitud y varios reguladores de fases estan dispuestos entre las
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conexiones medias comunes de un primero y de un segundo conmutador unipolar. Los conmutadores unipolares se designan tambien como conmutadores alternativos unipolares o bien Single Pole Double Throw (SPDT).
La invencion se caracteriza por que estan presentes conmutadores alternativos multiples unipolares con una conexion media comun y con un numero N de conexiones Ai,..,n y, en el que la conexion media comun del primero o bien del segundo conmutador unipolar esta conectada con la conexion media comun de un primero o bien de un segundo conmutador alternativo multiple unipolar y entre cada conexion Ai,..,n o bien Bi,..,n esta conectado el numero N de conexiones del primero y del segundo conmutador alternativo multiple, respectivamente, de uno de los reguladores de amplitud ASi,..,n y de uno de los reguladores de fases PSi,..,n.
Los reguladores de amplitud ASi,..,n y regulador de fases PSi,..,n forman en este caso, respectivamente, parejas regulares de amplitudes y de fases, que pueden ser activados por los dos conmutadores alternativos multiples unipolares. De acuerdo con el caso de aplicacion de un sistema de antenas, se pueden utilizar las propiedades de una pareja discrecional individual de reguladores de amplitud y de fases.
En una forma de realizacion de la invencion, el primero y el segundo conmutador alternativo multiple unipolar estan conectados de tal forma que la conmutacion del primero y del segundo conmutador alternativo multiple unipolar se realiza de forma sincronizada con el regulador de amplitud ASi,..,n y el regulador de fases PSi,..,n. De esta manera se garantiza que durante una conmutacion del primero y del segundo conmutador alternativo multiple unipolar, cada conmutador alternativo multiple se conmute, respectivamente, a la misma pareja de regulares de amplitud y de fases. A tal fin, esta previsto de manera conveniente un circuito de control.
En otra forma de realizacion de la invencion, los reguladores de amplitud ASi,..,n y reguladores de fases PSi,..,n entre las conexiones Ai,..,n y Bi,..,n del primero y del segundo conmutador alternativo multiple estan sintonizados, respectivamente, a diferentes bandas de frecuencia. De manera conveniente, las parejas de reguladores de amplitud y de fases pueden estar sintonizadas, por ejemplo, a la banda L, S, C, X, Ku, K o Ka o bandas parciales de ellas o combinacion de las bandas y/o bandas parciales mencionadas anteriormente. Evidentemente, las parejas de reguladores de amplitud y de fases pueden estar adaptadas tambien a bandas de frecuencias, que se encuentran fuera de las bandas de frecuencias mencionadas. De esta manera es posible indicar un sistema de antenas multi- banda.
En otra forma de realizacion de la invencion, el numero N de las conexiones Ai,..,n y Bi,..,n del primero y del segundo conmutador alterno multiple unipolar es 2, 3, 4, 5, 6 o 7. De manera conveniente, el numero N de las conexiones Ai,..,n y Bi,..,n del primero y del segundo conmutador alterno multiple unipolar es 4, es decir, N=4, de manera que se emplea un conmutador multiples cuadruple (Single Pole Double Throw, SP4T) conocido a partir del estado de la tecnica. Los conmutadores Sp4T conocidos a partir del estado de la tecnica presentan perdidas reducidas.
El sistema de antenas segun la invencion se caracteriza por que la distancia de los elementos transceptores es inferior a 772, siendo X la longitud de las ondas de aquella banda con la frecuencia maxima, que se utiliza en uno de los elementos transceptores. Esto significa que en un sistema de antenas, por ejemplo, con dos conmutadores alternativos multiples -SP4T y parejas de reguladores de amplitud y de fases sintonizadas a la banda S, C, X y Ku, la distancia de los elementos transceptores individuales en el sistema de antenas se ajusta a la frecuencia maxima en la banda-Ku.
En una forma de realizacion del sistema de antenas segun la invencion, esta presente un aparato de control para la activacion del primero y del segundo conmutador alternativo multiple unipolar. De esta manera se garantiza que en el caso de una conmutacion del primero y del segundo conmutador alternativo multiple unipolar, cada conmutador alternativo multiple se conmute, respectivamente, a la misma pareja de reguladores de amplitud y de fases.
En otra forma de realizacion del sistema de antenas segun la invencion, esta presente un aparato de control para la activacion de los conmutadores unipolares para la conmutacion entre la trayectoria de emision y la trayectoria de recepcion.
En otra forma de realizacion del sistema de antenas segun la invencion, esta presente un aparato de control para la activacion de las parejas de reguladores de amplitud y de reguladores de fases para el ajuste de la amplitud o bien de la fase deseadas en cada caso.
Por lo demas, se explica en detalle la invencion con la ayuda de dibujos. En este caso:
La figura 1 muestra una estructura esquematica de un modulo transceptor segun el estado de la tecnica.
La figura 2 muestra una estructura esquematica de un sistema de antenas con un modulo transceptor segun la invencion en una forma de realizacion preferida.
En los dibujos, los mismos componentes y las mismas funciones estan designados con los mismos signos de referencia, respectivamente.
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La figura 1 muestra una estructura esquematica de un modulo transceptor SE segun el estado de la tecnica. El modulo transceptor SE del sistema de antenas ASys presenta una entrada E para un receptor (no representado) y una S para un emisor (no representado). Ademas, esta presente una conexion M, que conduce a la mezcladora descendente y ascendente, respectivamente (no representada).
El modulo transceptor SE presenta tres conmutadores unipolares U1, U2, U3. Por medio de este conmutador unipolar U1, U2, U3 se puede conmutar en el modulo transceptor SE entre una trayectoria de emision SP y una trayectoria de recepcion EP. Cada conmutador unipolar U1, U2, U3, presenta, respectivamente, una conexion media comun UM1, uM2, UM3. Ademas, cada conmutador unipolar U1, U2, U3 presenta dos conexiones UA1_1, UA1_2; UA2_1, UA2_2; UA3_1, UA3_2, por medio de las cuales se puede conectar la entrada E a traves de la trayectoria de entrada EP con la conexion M o bien la entrada S a traves de la trayectoria de emision SP con la conexion M.
Ademas, esta presente un aparato de control SG, que activa los conmutadores unipolares U1, U2, U3 a traves de la lmea de senales SL1, SL2, AL3.
En la figura 1 se muestra de forma ejemplar la variante, en la que la entrada E, es decir, el receptor, esta conectada a traves de la trayectoria de recepcion EP con la conexion Sv. A tal fin, el primer conmutador unipolar U1 esta configurado de tal forma que la conexion UA1_1 esta conectada con la conexion media comun uMl del primer conmutador unipolar U1. Ademas, la conexion UA2_2 esta conectada con la conexion media comun uM2 del segundo conmutador unipolar U2. Por ultimo, la conexion UA1_2 esta conectada con la conexion media comun UM3 del tercer conmutador unipolar U3. La conexion media comun UM3 del tercer conmutador unipolar U3 con la conexion M.
Entre la conexion media comun UM1 del primer conmutador unipolar U1 y la conexion media comun UM2 del segundo conmutador unipolar U2 estan conectados el regulador de amplitud AS y el regulador de fases PS. De manera conveniente, el regulador de amplitud AS y el regulador de fases PS estan conectados en un circuito en serie entre las conexiones medias comunes UM1, UM2 del primer conmutador unipolar U1 y el segundo conmutador unipolar U2.
El aparato de control SG esta conectado a traves de la lmea de control SL4 con la pareja de reguladores de amplitudes y de fases AS, PS para el ajuste de la amplitud y la fase.
El regulador de amplitud AS y el regulador de fases PS estan preajustados normalmente a una banda de frecuencia determinada, por ejemplo la banda-X. De esta manera, el modulo transceptor SE puede trabajar tambien solo dentro de esta banda de frecuencia preajustada.
La figura 2 muestra un sistema de antenas con un modulo transceptor SE segun la invencion en una forma de realizacion ejemplar preferida, en el que entre la conexion media comun UM1 del primer conmutador unipolar U1 y la conexion media comun UM2 del segundo conmutador unipolar U2 estan conectados dos conmutadores alternativos multiples unipolares MW1, MW2, por ejemplo, con 4 conexiones A1, A2, A3, A4 o bien B1, B2, B3, B4. El primer conmutador alternativo multiple unipolar MW1 presenta una conexion media comun MMW1, que es conmutable a una de las conexiones A1, A2, A3, A4. De la misma manera el segundo conmutador alternativo multiple unipolar MW2 presenta una conexion media comun MMW2, que es conmutable a una de las conexiones B1, B2, B3, B4.
Entre las conexiones A1, A2, A3, A4 y B1, B2, B3, B4 del primero y del segundo conmutadores alternativos multiples unipolares MW1, MW2 esta conectada, respectivamente, una pareja de reguladores de amplitud y de fases AS1, PS1; AS2; PS2; AS3; PS3; AS4, PS4, de manera conveniente en serie, respectivamente.
Por ejemplo, en la figura 2, en el primer conmutador alternativo multiple unipolar MW1, la conexion media comun MMW1 esta conectada en la conexion A2 y esta conmutada a esta y en el segundo conmutador alternativo multiple unipolar MW2 la conexion media comun MMW2 esta conmutada a la conexion B2 y esta conectada con esta. Los dos conmutadores alternativos multiples unipolares MW1, MW2 deben estar conectados de manera conveniente de tal forma que entre las dos conexiones medias comunes MMW1, MMW2 del primero y de segundo conmutador alternativo multiple unipolar MW1, MW2 esta conectada siempre una pareja de regulares de amplitud y de fases AS1, PS1; AS2; PS2; AS3; PS3; AS4, PS4 coherente.
En el ejemplo de realizacion representado en la figura 2, la primera pareja de reguladores de amplitud y de fases AS1, PS1 esta sintonizada, por ejemplo, a la banda-S, la segunda pareja de reguladores de amplitud y de fases AS2, PS2 esta sintonizada a la banda-C, la tercera pareja de reguladores de amplitud y de fases AS3; PS3 esta sintonizada a la banda-X y la cuarta pareja de reguladores de amplitud y de fases AS4, PS4 esta sintonizada a la banda-Ku. Evidentemente, tambien es concebible cualquier otra banda de frecuencia. Ademas, la invencion no esta limitada a la utilizacion de cuatro parejas de reguladores de amplitud y de fases, sino que pueden ser mas o menos.
El sistema de antenas representado en la figura 2 presenta un aparato de control SG, que esta conectado con el primero y el segundo conmutador alternativo multiple unipolar MW1, MW2 a traves de lmeas de control SL 4, SL 5. A
traves de las lmeas SL1, SL2, SL3, el aparato de control SG esta conectado con los conmutadores unipolares U1, U2, U3. A traves de la lmea de control multiple SLA, el aparato de control SG esta conectado con cada una de las parejas de reguladores de amplitud y de fases AS1, PS1; As2; PS2; AS3; PS3; AS4, PS4.
Por medio del aparato de control SG es posible activar los dos conmutadores alternativos multiples unipolares MW1, 5 MW2 asf como los tres conmutadores unipolares U1, U2, U3, y las parejas de reguladores de amplitud y de fases AS1, PS1; AS2; PS2; AS3; PS3; AS4, PS4, de tal manera que segun el caso de aplicacion, se puede conmutar entre las parejas de reguladores de amplitud y de fases individuales, entre los estados de amplitud y de fases y entre la trayectoria de recepcion y de emision, respectivamente.
El aparato de control SG comprende varios circuitos de control (no representados), en los que esta presente un 10 circuito de control para la activacion los dos conmutadores alternativos multiples unipolares MWl, MW2, un circuito en serie para la activacion de los tres conmutadores unipolares U1, U2, U3 y un circuito de control para la activacion de las parejas de reguladores de amplitud y de fases AS1, PS1; AS2; PS2; As3; PS3; AS4, PS4.

Claims (6)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. - Elemento transceptor (SE) para un sistema de antenas activo (ASys) controlado electronicamente, comprendiendo el elemento transceptor (SE) una trayectoria de emision (SP), una trayectoria de recepcion (EP) asf como conmutadores unipolares (U1, U2, U3) con una conexion media comun (UM1, UM2, UM3) y dos conexiones (UA1_1, UA1_2; UA2_1, UA2_2; UA3_1, UA3_2) para la conmutacion entre la trayectoria de emision (SP) y la trayectoria de recepcion (EP), en el que varios reguladores de la amplitud (ASi,..,n) y varios reguladores de las fases (pSi,..,n) estan dispuestos entre las conexiones medias comunes (UM1, UM2) de un primero y un segundo de los conmutadores unipolares (U1, U2), caracterizado por que estan presentes conmutadores alternativos multiples unipolares (MW1, MW2) con una conexion media comun (MMW1, MMW2) y con un numero N de conexiones (Ai,..,n, Bi,..,n), en el que la conexion media comun (UM1, UM2) del primero o bien del segundo conmutador unipolar (U1, U2) esta conectada con la conexion media comun (MMW1, mMW2) de un primero o bien de un segundo conmutador alternativo multiple unipolar (MW1, MW2) y entre cada conexion (Ai,..,n, Bi,..,n) esta conectado el numero N de conexiones (Ai,..,n, Bi,..,n) del primero (MW1) y del segundo conmutador alternativo multiple (MW2), respectivamente, de uno de los reguladores de amplitud (ASi,..,n) y de uno de los reguladores de fases (pSi,..,n).
  2. 2. - Elemento transceptor (SE) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el primero (MW1) y el segundo conmutador alternativo multiple (MW2) estan conectados de tal forma que la conmutacion del primero (MW1) y del segundo conmutador alternativo multiple unipolar (MW2) se realiza de forma sincronizada sobre el regulador de amplitud (ASi,..,n) y el regulador de fases (PSi,..,n).
  3. 3. -Elemento transceptor (SE) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los reguladores de amplitud (ASi,..,n) y los reguladores de fases (PSi,..,n) entre las conexiones (Ai,..,n, Bi,..,n) estan sintonizados, respectivamente, a diferentes bandas de frecuencia, en particular banda L, S, C, X, Ku, K o Ka o bandas parciales de ellas o combinacion de las bandas y/o bandas parciales mencionadas anteriormente.
  4. 4. - Elemento transceptor (SE) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el numero N de las conexiones (Ai n, Bi n) del primero (MW1) y del segundo conmutador alternativo multiple unipolar (MW2) es 2, 3, 4, 5, 6 o 7.
  5. 5. - Sistema de antenas (ASys) con varios elementos transceptores (SE) de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado por que la distancia de los elementos transceptores (SE) es inferior a X/2, siendo X la longitud de las ondas de aquella banda con la frecuencia maxima, que se utiliza en uno de los elementos transceptores (SE).
  6. 6. - Sistema de antenas segun la reivindicacion 5, caracterizado por que estan presentes un aparato de control (SG) para la activacion del primero (MW1) y del segundo conmutador alternativo multiple unipolar (MW2), el conmutador unipolar (U1, U2, U3) y el regulador de amplitud (ASi,..,n) y el regulador de fases (PSi,..,n).
ES13765280.6T 2012-08-16 2013-07-13 Elemento transceptor para un sistema de antenas activo, controlado electrónicamente Active ES2588062T3 (es)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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