ES2619616T3

ES2619616T3 - Sonda de campo

Info

Publication number: ES2619616T3
Application number: ES11810251.6T
Authority: ES
Inventors: Jason Galluppi
Original assignee: Amplifier Research Corp
Current assignee: Amplifier Research Corp
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2017-06-26
Anticipated expiration: 2031-07-19
Also published as: US20120019426A1; EP2596548B1; KR20130048734A; KR101423523B1; CN103004016A; EP2596548A1; JP5466792B2; JP2013535899A; EP2596548A4; WO2012012378A1; US8305282B2; CN103004016B

Abstract

Sonda de campo de radiofrecuencia que comprende: un tallo (12) hueco que tiene un primer y un segundo extremos opuestos, el tallo que es alargado a lo largo de un eje de tallo; una carcasa (14) de RF trasparente hueca conectada a, y situada adyacente, el primer extremo del tallo; una carcasa (16) electrónica conectada a, y situada adyacente, el segundo extremo del tallo con lo que la carcasa electrónica está separada de la carcasa de RF trasparente; un conjunto de tres dipolos (86, 88) dispuestos dentro de la carcasa de RF transparente, cada dipolo que tiene dos elementos que se extienden en direcciones opuestas a lo largo de una línea desde un punto de alimentación central, los puntos de alimentación de los tres dipolos que están situados respectivamente en los centros de las bases de un triángulo equilátero al cual es perpendicular el eje de tallo; y tres líneas (104, 106) de alimentación alargadas conectada respectivamente a los puntos de alimentación de los dipolos y que se extienden a lo largo de una dirección de elongación a través del tallo hueco en paralelo al eje de tallo; en donde: la línea a lo largo de la cual se extienden los elementos de cada dipolo desde el punto de alimentación del dipolo se dispone a un ángulo de 54,7 grados con respecto a la dirección de elongación de la línea de alimentación de dipolo; la línea a lo largo de la cual se extienden los elementos de cada dipolo es ortogonal a un plano imaginario con respecto al cual son paralelas las líneas a lo largo de las cuales se extienden los otros dos dipolos; los elementos de cada dipolo y la línea de alimentación conectada al punto de alimentación del mismo están formados como elementos resistivos de película delgada en una placa (84) de circuito común.

Description

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DESCRIPCION

Sonda de campo CAMPO DE LA INVENCION

Esta invencion se refiere a sondas de campo para su uso en la medicion de campos electromagneticos en aplicaciones de alta frecuencia, y mas particularmente a una sonda de campo mejorada para su uso en mediciones de campo electrico.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Las sondas de campo son utilizadas para evaluar el rendimiento de muchos tipos diferentes de equipos de radiofrecuencia, y son tambien componentes esenciales de sistemas de ensayo de inmunidad radiada para su utilizacion en asegurar que la electrica y la electronica y los sistemas en productos tales como automoviles no son afectados de forma adversa por campos de dispersion tales como transmisiones de radio y television, pulsos de radar, senales de telefonos moviles, campos de red electrica, y otros tipos de campos electromagneticos.

Varios tipos diferentes de sondas de campo son utilizados en las aplicaciones mencionadas anteriormente. Estas incluyen sondas cubicas, sondas esfericas, y denominadas “sondas de tallo”. Una sonda cubica tfpica incluye tres elementos de deteccion mutuamente perpendiculares que se extienden desde tres caras de una carcasa con forma de cubo que contiene una circuitena electronica. Una sonda esferica es similar a la sonda cubica, pero la forma esferica de la carcasa de la electronica ayuda a evitar que la orientacion de la sonda afecte a las mediciones de campo. En las sondas de tallo, los detectores estan dispuestos en una carcasa de RF transparente y conectados a la circuitena electronica asociada mediante una lmea de transmision que se extiende a traves de un tubo alargado, con lo que se mantiene a la circuitena de cronica alejada de los detectores con el fin de minimizar la interferencia por los elementos electronicos con la radiacion incidente.

Un detector de sonda tfpico incluye un diodo de deteccion que envfa una senal de CC cuya amplitud corresponde a la magnitud del campo incidente en el detector. La circuitena electronica en estas sondas procesa las senales de CC, enviando una senal compuesta que representa a los componentes del campo de los ejes “X”, “Y” y “Z” como la rafz cuadrada de la suma de los cuadrados de los componentes individuales. Normalmente, la circuitena tambien puede enviar senales que representen a los componentes X, Y y Z de forma independiente. La circuitena normalmente tambien extiende el rango dinamico de la sonda, mejora la linealidad de la respuesta de la sonda, controla el muestreo, y protege contra la sobrecarga.

Con cada uno de los tres tipos de sondas, es deseable evitar el uso de cableado conductivo para suministrar senales de energfa electrica y de control a la circuitena electronica y para enviar datos desde la circuitena electronica a un equipo de monitorizacion externo. Por consiguiente, ha sido comun utilizar celdas electroqmmicas para suministrar potencia a la circuitena electronica interna de las sondas y utilizar fibras opticas para enviar datos al equipo de monitorizacion. Es tambien comun utilizar radiacion laser para suministrar potencia operativa a la circuitena electrica de la probeta, suministrando una luz laser a traves de una fibra optica a un convertidor que genera una potencia de funcionamiento de CC para la circuitena electronica.

Las sondas de campo de banda ancha, que utilizan antenas de dipolo corto formadas por tiras resistivas de pelmula delgada con diodos en serie con las tiras para convertir la RF en senales de CC, han sido descritas por Samuel Hopfer en los documentos de patente de Estados Unidos 4,207,518 concedida el 10 de junio de 1980 y 4,392,108 concedida el 5 de julio de 1983. Esta patente ha formado la base de numerosas sondas de campo electrico practicas que tienen un ancho de banda alto.

Los problemas encontrados con sondas de campo de ancho de banda convencionales del tipo mencionado anteriormente incluyen dificultades en la medida de las tensiones de CC a traves del diodo detector situado en el punto medio de un dipolo corto, la prevencion de objetos metalicos cerca de los detectores, y la prevencion de conductores para el acoplamiento de detectores a la circuitena electronica. Una conexion resistiva entre los detectores y la circuitena electrica ha sido considerada, generalmente, como la mejor solucion para los problemas planteados por los objetos metalicos y por conductores convencionales, y normalmente se han utilizado lmeas de alimentacion de carbono.

Las conexiones entre las lmeas de alimentacion y los elementos de deteccion dan lugar a dificultades de fabricacion. Es diffcil fabricar mecanicamente conexiones fiables que no afecten a la respuesta de frecuencia de la sonda.

RESUMEN DE LA INVENCION

Esta invencion entra en la categona de sondas de tallo, y comprende tres antenas de dipolo mutuamente ortogonales, conectadas a una lmea de alimentacion que se extiende a lo largo de toda la longitud a traves del tallo tubular conectando un detector de radiofrecuencia transparente que alberga una carcasa separada que contiene la

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circuitena electronica. La sonda difiere de las sondas convencionales de tres elementos en que cada uno de los dipolos y su lmea de alimentacion estan formados en una placa de circuito unitario, y las placas de circuito estan configuradas de tal manera que los tres dipolos estan muy proximos, pero no interfieren mecanicamente unos con otros.

Una sonda de campo de radiofrecuencia de acuerdo con la invencion comprende un tallo hueco, alargado a lo largo de un eje de tallo, y que tiene un primer y un segundo extremos opuestos. Una carcasa de RF transparente hueca esta conectada a, y situada adyacente, el primer extremo del tallo. Una carcasa electronica esta conectada a, y situada adyacente, el segundo extremo del tallo. Por tanto, la carcasa electronica esta separada de la carcasa de rF transparente.

Un conjunto de tres dipolos es dispuesto dentro de la carcasa de RF transparente, cada dipolo tiene dos elementos que se extienden en direcciones opuestas a lo largo de una lmea formada por un punto de alimentacion central. Los puntos de alimentacion de los tres dipolos estan situados, muy proximos unos a otros, respectivamente en los centros de las bases de un triangulo equilatero al cual es perpendicular el eje del tallo. Las tres lmeas de alimentacion alargadas estan conectadas, respectivamente, a los puntos de alimentacion de los dipolos si se extienden a lo largo de una direccion de elongacion a traves del tallo hueco en paralelo al eje del tallo. La lmea a lo largo de la cual se extienden los elementos de cada dipolo desde el punto de alimentacion del dipolo esta dispuesta en un angulo de 54,7 grados con respecto a la direccion de elongacion de la lmea de alimentacion del dipolo. La lmea a lo largo de la cual se extienden los elementos de cada dipolo es ortogonal a un plano imaginario con respecto al cual son paralelas las lmeas a lo largo de las cuales se extienden los elementos de los dos otros dipolos. Los elementos de cada dipolo y la lmea de alimentacion conectada al punto de alimentacion de los mismos estan formados como elementos resistivos de pelmula delgada en una placa de circuito comun.

En un modo de realizacion preferido de la sonda de campo el circuito incluye tres placas de circuito. Cada dipolo, y la lmea de alimentacion conectada al punto de alimentacion del mismo, estan formados como elementos resistivos de pelmula delgada en una de las tres placas de circuito. Cada placa de circuito comprende una primera parte alargada sobre la cual se forma una lmea de alimentacion. Esta primera parte alargada tiene bordes laterales alargados que se extienden paralelos a la direccion de elongacion de la primera parte alargada, y un primer y un segundo extremos opuestos separados entre sf a lo largo de la direccion de elongacion. La primera parte alargada tambien tiene un miembro en cruz en su primer extremo, en el cual se forma un dipolo. El miembro en cruz tiene forma de una tira alargada estrecha dispuesta a un angulo de 54,7 grados con respecto a la direccion de elongacion de la primera parte alargada.

Los bordes laterales de la primera parte alargada de cada una de las tres placas de circuito pueden estar dispuestos en una relacion borde con borde con los bordes laterales de las otras dos placas de circuito impreso respectivamente de manera que las primeras partes alargadas de las tres placas de circuito impreso toma la forma de las paredes laterales de un prisma triangular equilatero alargado, es decir un prisma que tiene secciones transversales triangulares equilateras transversales de su direccion de elongacion.

Una cinta adhesiva situada dentro del prisma triangular equilatero alargado puede ser utilizada para fijar la primera parte alargada a una de las tres placas de circuito en una relacion borde con borde, con las primeras partes alargadas de las otras dos placas de circuito. Una cinta adhesiva adicional situada fuera del prisma regular equilatero alargado puede ser utilizada para fijar aquellas otras dos placas de circuito en una relacion borde con borde.

En un modo de realizacion preferido, cada uno de los miembros en cruz de cada placa de circuito tiene una primera parte que se extiende formando un angulo agudo desde la primera parte alargada del mismo y una segunda parte que se extiende formando un angulo obtuso desde la primera parte alargada del mismo. La primera parte del miembro en cruz de cada placa de circuito se extiende entre la primera parte alargada, y la segunda parte del miembro en cruz, de una de las placas de circuito adyacentes.

En un modo de realizacion preferido, la carcasa de RF transparente es una esfera hueca que tiene una pared interior que incluye seis ranuras, cada ranura que recibe y ajusta estrechamente un extremo y uno de los miembros en cruz de las placas de circuito.

Cada una de las placas de circuito tiene una primera y una segunda caras opuestas, y los elementos resistivos de pelmula delgada estan dispuestos en una primera cara de cada placa de circuito con almohadillas conductoras para realizar conexiones electricas a los elementos resistivos de pelmula delgada. En un modo de realizacion, cada placa de circuito incluye una primera capa de enmascaramiento que cubre sustancialmente toda la primera cara, excepto en las posiciones de las almohadillas conductoras, para evitar que la soldadura se adhiera a las partes de las placas de circuito distintas a dichas almohadillas conductoras. Sustancialmente, toda la segunda cara de cada placa de circuito esta tambien cubierta por una capa de enmascaramiento que tiene una tension superficial sustancialmente igual a la de la primera capa de enmascaramiento.

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Se puede proporcionar un diodo de deteccion en cada dipolo, que conecta los dos elementos del mismo en el punto de alimentacion, y un circuito de derivacion que incluye elementos resistivos y capacitivos conectados a traves de dicho diodo.

Los elementos resistivos de pelmula delgada preferiblemente estan compuestos de una aleacion de mquel-cromo. Las almohadillas conductoras para hacer conexiones electricas a los elementos resistivos de pelmula delgada, estan preferiblemente formadas como una capa de cobre que cubre las porciones de los elementos resistivos de pelmula delgada. Cada una de las dos almohadillas conductoras en el punto de alimentacion de cada dipolo esta conectada a uno de los dos elementos del dipolo, y esta formada como una capa de cobre que cubre una porcion de un elemento de un dipolo. Un circuito de derivacion incluye un diodo que tiene un anodo y un catodo conectados, respectivamente, a las almohadillas conductoras.

Las almohadillas conductoras pueden tambien estar provistas en extremos de los elementos de cada dipolo separados del punto de alimentacion de los mismos, para hacer conexiones de ensayo electricas a los elementos del dipolo. Estas almohadillas consecutivas son formadas tambien como una capa de cobre que cubre porciones de los elementos resistivos de pelmula delgada.

La sonda tambien puede incluir almohadillas conductoras en una posicion sobre cada lmea de alimentacion separada del punto de alimentacion del dipolo conectado a las mismas, para la conexion de la lmea de alimentacion a la circuitena electronica dentro de la carcasa electronica.

De forma preferente, la lmea de alimentacion comprende dos trazas paralelas de pelmula delgada resistivas. Estas trazas son sustancialmente rectas a traves de toda la longitud de la lmea de alimentacion excepto para una porcion de la misma inmediatamente adyacente al punto de alimentacion del dipolo conectado a la misma. Las trazas de la porcion inmediatamente adyacente al punto de alimentacion pueden estar curvadas de manera que se encuentran con el punto de alimentacion en una direccion perpendicular a las direcciones de los elementos dipolo.

En virtud de la incorporacion de cada dipolo y de su lmea de alimentacion en una placa de circuito comun, la sonda puede ser fabricada de forma mas barata, y puede mostrar un rendimiento mejorado, particularmente mediante una respuesta de frecuencia comparativamente plana, un amplio rango de frecuencia, y una desviacion isotropica baja. Adicionalmente, el hecho de que los brazos de la placa de circuito son recibidos en ranuras formadas dentro de la carcasa de RF transparente hace posible indicar las posiciones y la orientacion de los dipolos proporcionando marcas en el exterior de la carcasa de RF transparente.

Objetos y ventajas adicionales de la invencion seran evidentes a partir de la siguiente descripcion cuando se lea junto con los dibujos.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es una vista en perspectiva de un modo de realizacion de la sonda de campo de acuerdo con la invencion;

La figura 2 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del tallo, la antena y un recinto de antena esferico de la sonda;

La figura 3 es una vista en perspectiva de una primera parte del recinto de antena esferico;

La figura 4 es una vista en perspectiva de una segunda parte del recinto de antena esferico;

La figura 5 es una vista en perspectiva en despiece ordenado, que muestra el recinto de antena, el tallo, y los componentes de un dispositivo de montaje y de un recinto de circuitena electronica en el extremo del escalon opuesto al recinto de la antena;

La figura 6 es una vista en alzado que muestra uno de los tres componentes sustancialmente identicos del dipolo de tres componentes y la lmea de alimentacion de las placas de circuito;

La figura 7 es un diagrama esquematico que muestra la lmea de alimentacion, los elementos de dipolo, los componentes electronicos discretos y la lmea de alimentacion de uno de los dipolos y la lmea de alimentacion de las placas de circuito;

La figura 8 es una vista en planta aumentada que muestra los detalles del extremo de la placa de circuito de la figura 6 opuesto al extremo en el cual esta situado el dipolo de la misma;

La figura 9 es una vista en planta aumentada que muestra detalles de un diodo en la posicion en la cual la lmea de alimentacion de la placa de circuito se encuentra con los elementos de dipolo de la misma;

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La figura 10 es una vista en alzado lateral, aumentada, que muestra los detalles del diodo de la figura 9, y un circuito de derivacion compuesto de dos condensadores y una resistencia en la posicion en la cual la lmea de alimentacion en la placa de circuito se encuentra con los elementos de dipolo de la misma;

La figura 11 es una vista en perspectiva que muestra la configuracion de las tres placas de circuito que constituyen la sonda de tres dipolos y las lmeas de alimentacion de las mismas.

DESCRIPCION DETALLADA DE LOS MODOS DE REALIZACION PREFERIDOS

La sonda de campo, tal y como se muestra en la figura 1, comprende un tallo 12 tubular que tiene una carcasa 14 de radiofrecuencia transparente, esferica, en un extremo y una carcasa 16 de circuito electronico en el extremo opuesto. La carcasa 16 de circuito electronico esta soportada en un poste 18 vertical mediante una brida 20, la cual esta configurada de manera que el eje del tallo esta dispuesto formando un angulo con respecto a un plano horizontal correspondiente al angulo entre la diagonal de un cubo y su base, es decir, aproximadamente 35,3°. La carcasa 16 de circuito electronico esta fijada a la brida 20 mediante un tornillo 22, el cual puede ser aflojado para permitir el giro de la sonda con respecto al eje del tallo. Tal y como aparecera a partir de la definicion a continuacion, los dipolos estan dispuestos a 54,7° (90° - 35,3°) con respecto al eje del tallo. Por consiguiente, cualquiera de los polos puede ser llevado a una posicion vertical girando la sonda con respecto al eje de tallo, y los tres dipolos dentro de la carcasa 14 de RF transparente pueden ser orientados con respecto a los ejes X, Y y Z perpendiculares mutuamente.

Los cables 23 son cables de fibra optica que suministran la energfa de funcionamiento y la senal de control a circuitena electronica dentro de la carcasa 16 y envfan senales de salida desde la circuitena electronica al equipo de monitorizacion externo. La energfa de funcionamiento puede ser suministrada a traves de uno de los cables por medio de un laser infrarrojo. El uso de fibras opticas minimiza la interferencia con las mediciones de campo que podnan suceder si se empleasen conductores electricos tales como cables, o lmeas de transmision coaxial, y se evita el uso de fuentes de alimentacion electroqmmicas autocontenidas, que necesitan ser reemplazadas de vez en cuando.

En la figura 2, el tallo de la carcasa de RF transparente y un conjunto de placas de circuito sobre las que se forman los dipolos y sus lmeas de alimentacion, son mostradas en una vista en despiece ordenado. La carcasa comprende dos partes 24 y 26 semiesfericas, las cuales en el montaje final encierran un conjunto 28 que consta de tres dipolos respectivamente en brazos formados en los extremos de las tres placas de circuito que tienen partes alargadas sobre las cuales se forman las lmeas de alimentacion de los dipolos. Las partes alargadas forman un prisma 30 triangular equilatero que se extiende a traves del tallo 12 hueco. El tallo 12, a su vez, se extiende a traves de un collar 32 que encaja en una cavidad 34 en la parte 26 de la carcasa semiesferica, la cavidad que es mostrada en la figura 4. El collar esta fijado al tallo, y tiene al menos una parte plana que encaja en una parte de forma plana correspondiente de la cavidad con el fin de evitar la rotacion de la carcasa 14 con respecto al tallo.

Las partes de la carcasa semiesferica pueden estar compuestas de cualquiera de los distintos materiales de RF transparentes, pero estan moldeadas preferiblemente a partir de un poliestireno espumado que tiene una alta resistencia y poros muy pequenos.

Tal y como se muestra en las figuras 3 y 4, las partes 24 y 26 de carcasa de RF transparentes tienen partes que se interconectan de forma complementaria. Un reborde 36 circular formado en una cara 38 de la semiesfera 26 tiene una brecha 46. Cuando la cara 38 de la semiesfera 26 se encuentra con la cara 40 de la semiesfera 24, el reborde 36 encaja en una cavidad 42, y un saliente 44 que se extiende hacia dentro desde la cara 40 de la semiesfera 24 encaja en la brecha 46 de la semiesfera 26 para establecer una relacion particular entre las ranuras 48, 50 y 52 (figura 3) formadas en el interior de la semiesfera 24 y ranuras 54, 56 similares (figura 4) y otra ranura similar (no mostrada en la figura 4). Las ranuras en cada semiesfera estan separadas circunferencialmente unas de otras 120° con respecto al eje longitudinal del tallo 12, y cada ranura en la semiesfera 26 esta separada circunferencialmente aproximadamente 180° desde una ranura en la semiesfera 24. Por consiguiente, un par de ranuras, respectivamente en las dos semiesferas 24 y 26 reciben los extremos de cada uno de los brazos de la matriz 28 para fijar los brazos en una relacion fija unos con respecto a otros y a la carcasa 14 esferica de RF transparente. Las ranuras 52 (figura 3) y 54 (figura 4) reciben a los extremos opuestos de uno de los brazos. La ranuras 48 (figura 3) y 56 (figura 4), de forma similar, reciben a los extremos opuestos de otro brazo de la matriz 28. La ranura 50 (figura 3) y otra ranura (no mostrada en la figura 4) reciben a los extremos opuestos de un 3er brazo. La relacion angular de las ranuras y su orientacion con respecto a los ejes del tallo se ajustan ligeramente para tener en cuenta el hecho de que los brazos de la matriz 18 estan desplazados radialmente una corta distancia desde el eje del tallo.

Tal y como se muestra en la figura 5, el extremo del tallo 12 separado de la carcasa 14 esferica de RF transparente esta conectado a la carcasa 16 de circuito electronico. Dentro de la carcasa 16 esta un modulo 58 de circuito, que esta encerrado en un recinto esferico protector compuesto de dos partes 60 y 62 semiesfericas. La parte 62 tiene aberturas 64 para conexiones de cable de fibra optica para transportar la potencia infrarroja a un convertidor incluido en el modulo 58 de circuito y para transportar senales opticas a y desde el conjunto de circuito. Una de las funciones

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de las partes 60 y 62 semiesfericas es proteger el modulo de circuito electronico del campo electrico que esta siendo medido.

Un cierre 66 extremo encaja en el extremo 68 abierto de la carcasa 16 de circuito electronico, dejando partes de las ranuras 70 en la pared lateral de la carcasa cilmdrica abiertas para el paso de los cables de fibra optica. Un tornillo 22 de bloqueo se extiende a traves de un orificio 72 en la brida 20, y a traves de una arandela 74 en un orificio 76 roscado en el cierre 66 extremo.

Tal y como se muestra en la figura 5, letras marcadas, o de forma preferible moldeadas, en el exterior de la carcasa 14 esferica indican las posiciones de los tres dipolos dentro de ella. Letras identicas son situadas adyacentes a los extremos opuestos de cada dipolo. Por tanto, la letra 78 (una “Z”) y la letra 80 (una “Y”) estan formadas en la semiesfera 26, y una letra 82 (una “X”) es formada en la semiesfera 24. Un homologo, no visible en la figura 5, es formado diametralmente opuesto a cada letra. Al aflojar el tornillo 22 y girar el conjunto consistente en las carcasas electronicas, el tallo y la carcasa de RF transparente, el dispositivo puede ser orientado de manera que cualquiera de los tres ejes X", "Y" y "Z" es horizontal o de manera que cualquiera de los tres ejes es vertical.

Las tres placas de circuito del conjunto mostrado en la figura 2 son identicas, y una de dichas placas 84 de circuito es mostrada en la figura 6. La placa de circuito es de forma preferente un laminado que tiene un hidrocarburo de vidrio reforzado y una capa dielectrica ceramica, y una capa decapada de mquel-cromo (NiCr) que forman pistas resistivas o mas tambien referidas como trazas resistivas, en una superficie de la capa dielectrica.

Tal y como se suministra inicialmente, la placa de circuito, disponible de Rogers Corporation de Chandler, Arizona, Estados Unidos comprende una capa dielectrica, una capa NiCr resistiva, y una pelmula de cobre que lo recubre. La pelmula de cobre y la capa NiCr resistivas pueden ser decapadas de forma selectiva para formar elementos resistivos y para formar almohadillas de cobre para hacer conexiones electricas a los elementos resistivos. Como una primera etapa en el proceso de decapado, un fotorresistente es aplicado a la capa de hoja de cobre. El patron de trazas resistivas y almohadillas de cobre conductoras es definido fotograficamente. Despues de la exposicion y el desarrollo de la capa fotorresistente, se retiran de forma simultanea las capas de cobre y de NiCr mediante decapado, utilizando un decapante adecuado, tal como una mezcla de cloruro de cobre y de acido clorhndrico. La capa fotorresistente restante es desplegada despues, dejando un patron compuesto de una capa de NiCr y una capa de cobre que la cubre. Una segunda capa fotorresistente es aplicada despues, y el patron de trazas resistivas se define fotograficamente. La segunda capa fotorresistente es expuesta y desarrollada, dejando el fotorresistente sobre las areas en las que la hoja de cobre permanece sobre la placa de circuito. El cobre restante es entonces retirado de forma selectiva sin retirar las capas resistivas de NiCr Aplicando una solucion decapante de amoniaco, que comprende normalmente una mezcla de cloruro de amonio, acido ortofosforico, hidroxido de amonio y cloruro cuprico. El fotorresistente restante es entonces despegado, dejando sobre la placa de circuito las trazas resistivas de NiCr deseadas y las almohadillas de conexion de hoja de cobre.

En el caso de la placa 84 de circuito en la figura 6, las trazas 86 y 88 resistivas de NiCr, formadas respectivamente en los brazos 90 y 92 de la placa de circuito, constituyen los elementos de un dipolo. Estas trazas 86 y 88 resistivas son, de forma preferente, alineadas unas con otras y se extienden en direcciones opuestas desde un punto de alimentacion central. Cada traza resistiva tiene una resistencia constante a lo largo de su longitud, con una resistividad preferida de 25 ohmios por cuadrado.

Una almohadilla 96 de cobre se forma en un extremo exterior de una traza 86 resistivas y una almohadilla 98 de cobre similar se forma en un extremo interior de la traza 86. Almohadillas 100 y 102 de cobre similares se forman respectivamente en los extremos exterior e interior de la traza 88 resistiva. Se forma una lmea de alimentacion para el dipolo mediante dos trazas 104 y 106 resistivas paralelas, las cuales se extienden a lo largo de toda la longitud de una tira 108 alargada, que se extiende desde el miembro en cruz formado por los brazos 86 y 88 a un angulo de 54,7°.

Adyacente al punto 110 de alimentacion, las trazas 104 y 106 resistivas son curvadas de manera que se encuentran con las almohadillas de cobre en un punto de alimentacion en una direccion perpendicular a la direccion a lo largo de la cual se extienden los elementos de dipolo.

Tal y como se muestra en la figura 6, y en un detalle mas grande en la figura 8, adyacentes al extremo 112 de la cinta 108 de placa de circuito separada del punto de alimentacion, las trazas 104 y 106 resistivas divergen y estan conectadas a las almohadillas 114 y 116 de cobre respectivamente. Una resistencia 118 esta conectada desde una almohadilla 114 de cobre a otra almohadilla 120 de cobre y al extremo 112 de la cinta 108. Una resistencia 122 similar esta conectada desde la almohadilla 116 a la almohadilla 124. Cables 126 y 128 soldados a las almohadillas 120 y 124 son utilizados para conectar la lmea de alimentacion a la circuitena en el modulo 58 (figura 5).

Tal y como se muestra de forma esquematica en la figura 6, en el punto 110 de alimentacion en el cual las trazas 104 y 106 resistivas que forman la lmea de alimentacion estan conectadas a los elementos 86 y 88 de dipolo, las almohadillas 98 y 102 de cobre estan conectadas mediante un diodo 130, el cual esta derivado por una serie de circuitos que constan de un condensador 132, una resistencia 134 y un condensador 136. El circuito de derivacion

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aplana la respuesta de frecuencia del circuito, evitando que la tension de CC suministrada al modulo de circuito y a los terminales 138 y 140 formen un pico en una frecuencia correspondiente a una longitud de onda igual a dos veces la longitud del dipolo, y provocando que la tension de CC permanezca comparativamente constante sobre un rango de frecuencia amplio. En el caso de un dipolo que tiene una longitud total de 5 cm (desde una almohadilla 96 a una almohadilla 100), con resistencias de elemento de dipolo de 3 KQ cada una, resistencias de lmea de alimentacion de 30 KQ cada una, resistencias 118 y 132 de 1 KQ cada una, resistencias 134 de 100 KQ y condensadores 132 y 134 de 15 pF cada uno, el circuito de derivacion puede lograr una respuesta de frecuencia relativamente plana que vana no mas de 3 dB a lo largo de un rango desde aproximadamente 8 MHz a 6 GHz.

Las figuras 9 y 10 muestran detalles de configuracion del circuito de derivacion en el punto de alimentacion. Se utiliza de forma preferente una resina epoxi conductora para realizar las conexiones electricas en el punto de alimentacion. La figura 9 no muestra la resistencia 134, pero muestra el diodo 130 y los condensadores 132 y 136, con los hilos del diodo unidos por epoxido a almohadillas en los extremos interiores de las trazas 86 y 88 resistivas. Los condensadores 132 y 136 cubren, y estan unidos por epoxido, a los hilos del diodo. Tal y como se muestra en la figura 10, la resistencia 134 cubre el diodo y esta unida por epoxido a los condensadores.

El conjunto de la cara de circuito, cuya configuracion es mostrada de forma esquematica en la figura 11, esta compuesto de tres placas de circuito identicas del tipo ilustrado en la figura 6. Las partes alargadas en las cuales se forman las lmeas de alimentacion estan dispuestas para formar un prisma 30 triangular equilatero. Los brazos en cruz que forman la matriz 28 estan dispuestos de manera que cada brazo en cruz se extiende sobre un brazo en cruz de una placa adyacente y por debajo de un brazo en cruz de la otra placa adyacente. Por tanto, la rama 92 que se extiende en direccion ascendente del brazo en cruz de la placa 84 de circuito, se extiende sobre la rama 142 que se extiende en direccion descendente del brazo en cruz de la placa 144 de circuito, mientras que la rama 90 que se extiende en direccion descendente de la placa 84 se extiende por debajo de la rama 146 que se extiende en direccion ascendente de la placa 148 de circuito.

Debido a que los dispositivos de derivacion en los puntos de alimentacion de los dipolos no pueden interferir ffsicamente unos con otros, los dipolos en los tres brazos no se pueden interceptar. Por tanto, los puntos de alimentacion estan situados en puntos intermedios de las bases del triangulo equilatero definido por las partes largas de las placas de circuito sobre las cuales se forman las lmeas de alimentacion. Sin embargo, debido a que cada uno de los dipolos es formado en una placa de circuito comun con su lmea de alimentacion, los puntos de alimentacion pueden ser situados lo suficientemente proximos unos a otros como para que no provoquen problemas serios en las mediciones de los campos no uniformes.

Debido a que los brazos en cruz estan dispuestos a angulos de 54,7 grados con respecto a las porciones largas de las placas de circuito sobre las cuales se forman las lmeas de alimentacion, y estan dispuestos en planos que intersectan unos con otros formando un angulo de 60°, la lmea a lo largo de la cual se extienden los elementos de cada dipolo es ortogonal a un plano imaginario al cual son paralelas las lmeas a lo largo de las cuales se extienden los elementos con los otros dos dipolos.

Las tres placas de circuito estan unidas preferiblemente juntas de manera que sus partes mas largas forman un prisma triangular promedio de cinta adhesiva recubierta. Una cinta 150 interior, situada dentro del prisma triangular, une los bordes laterales de la parte larga de la placa 144 respectivamente a los bordes laterales adyacentes de las placas 84 y 148, pero no cubre a los bordes de encuentro de las placas 84 y 148, permitiendo que las placas de circuito sean montadas en la configuracion mostrada en la figura 11 mediante plegado. Despues del plegado, las cintas 152 y 154 exteriores son aplicadas para completar el conjunto.

Las trazas resistivas son formadas de forma preferente sobre las caras exteriores de las placas de circuito en el conjunto mostrado en la figura 11. A excepcion de en las posiciones de las almohadillas de cobre, las caras exteriores de la placa de circuito estan cubiertas con una capa de enmascaramiento de soldadura, para evitar que la soldadura se adhiera a las placas y al material resistivo. Un material similar, y preferiblemente identico, es proporcionado en las caras opuestas de las placas de circuito, equilibrando la tension superficial de los lados opuestos de las placas de circuito con el fin de evitar el enrollamiento de las placas que resulta de variaciones de temperatura y de humedad.

El modulo electronico en la zona de campo de acuerdo con la invencion proporciona, de forma preferente, salidas independientes para cada uno de los dipolos, es decir salidas X, Y y Z, asf como una salida RSS compuesta (rafz cuadrada de la suma de los cuadrados de las salidas X, Y y Z). La sonda puede responder a frecuencias desde por debajo de 2 MHz a por encima de 60 GHz. El modulo electronico tambien incorpora, de forma preferente, varios amplificadores asociados con cada dipolo para extender el rango dinamico de la sonda de manera que pueda responder a campos E de desde 2 V/m a 1000 V/m.

En el ejemplo descrito, las trazas resistivas que forman los elementos de dipolo tienen una resistencia constante. Como una alternativa, las trazas resistivas pueden tener una resistencia conica por medio de la cual la resistencia aumenta de forma progresiva desde el punto de alimentacion hacia los extremos de los elementos de dipolo. Utilizando resistencias conicas, es posible aplanar la respuesta de frecuencia de las ondas sin el circuito de

derivacion a traves del diodo y del punto de alimentacion. La conicidad de la resistencia puede lograrse conformando los elementos del dipolo de manera que se conviertan en mas estrechos de forma progresiva, procediendo desde el punto de alimentacion hacia sus extremos exteriores. Tambien se pueden hacer ajustes a la respuesta de frecuencia mediante el uso de elementos de dipolo de resistencia conica en combinacion con un circuito de derivacion de tal 5 manera que el circuito de derivacion conste de una resistencia 134 y condensadores 132 y 136 tal y como se ha mostrado en la figura 7.

Se pueden realizar muchas otras modificaciones de los materiales, dimensiones, configuracion, y otros aspectos de la sonda de acuerdo con la invencion sin alejarse del alcance de la invencion tal y como se ha definido en las 10 siguientes reivindicaciones.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

REIVINDICACIONES

1. Sonda de campo de radiofrecuencia que comprende:

un tallo (12) hueco que tiene un primer y un segundo extremos opuestos, el tallo que es alargado a lo largo de un eje de tallo;

una carcasa (14) de RF trasparente hueca conectada a, y situada adyacente, el primer extremo del tallo;

una carcasa (16) electronica conectada a, y situada adyacente, el segundo extremo del tallo con lo que la carcasa

electronica esta separada de la carcasa de RF trasparente;

un conjunto de tres dipolos (86, 88) dispuestos dentro de la carcasa de RF transparente, cada dipolo que tiene dos elementos que se extienden en direcciones opuestas a lo largo de una lmea desde un punto de alimentacion central, los puntos de alimentacion de los tres dipolos que estan situados respectivamente en los centros de las bases de un triangulo equilatero al cual es perpendicular el eje de tallo; y

tres lmeas (104, 106) de alimentacion alargadas conectada respectivamente a los puntos de alimentacion de los dipolos y que se extienden a lo largo de una direccion de elongacion a traves del tallo hueco en paralelo al eje de tallo;

en donde:

la lmea a lo largo de la cual se extienden los elementos de cada dipolo desde el punto de alimentacion del dipolo se dispone a un angulo de 54,7 grados con respecto a la direccion de elongacion de la lmea de alimentacion de dipolo; la lmea a lo largo de la cual se extienden los elementos de cada dipolo es ortogonal a un plano imaginario con respecto al cual son paralelas las lmeas a lo largo de las cuales se extienden los otros dos dipolos; los elementos de cada dipolo y la lmea de alimentacion conectada al punto de alimentacion del mismo estan formados como elementos resistivos de pelmula delgada en una placa (84) de circuito comun.
2. Una sonda de campo de radiofrecuencia de acuerdo con la reivindicacion 1, que incluye tres placas de circuito, en las cuales cada uno de dichos dipolos y la lmea de alimentacion conectada al punto de alimentacion del mismo son formados como elementos resistivos de pelmula delgada en una de dichas tres placas de circuito, en las cuales cada una de dichas placas de circuito comprende una primera parte alargada en la cual se forma una lmea de alimentacion, dicha primera parte alargada que tiene bordes laterales alargados que se extienden paralelos a la direccion de elongacion de la primera parte alargada, y un primer y un segundo extremos opuestos separados el uno del otro a lo largo de dicha direccion de elongacion, y un miembro en cruz sobre el cual se forma un dipolo, situado en el primer extremo, el miembro en cruz que tiene la forma de una cinta alargada estrecha dispuesta formando un angulo de 54,7 grados con respecto a la direccion de elongacion de la primera parte alargada.
3. Una sonda de campo de radiofrecuencia de acuerdo con la reivindicacion 2, en la cual los bordes laterales de la primera parte alargada de cada una de las tres placas de circuito estan dispuestos en una relacion borde con borde con los bordes laterales de las otras dos placas de circuito, con lo que las primeras partes alargadas de las tres placas de circuito toman la forma de las paredes laterales de un prisma triangular equilatero alargado.
4. Una sonda de campo de radiofrecuencia de acuerdo con la reivindicacion 3, que incluye una cinta adhesiva situada dentro de dicho prisma triangular equilatero alargado y que fija la primera parte alargada de una de las tres placas de circuito en dicha relacion borde con borde con las primeras partes alargadas de las otras dos placas de circuito.
5. Una sonda de campo de radiofrecuencia de acuerdo con la reivindicacion 4, que incluye cinta adhesiva adicional situadas fuera de dicho prisma triangular equilatero alargado y que fijan dichas otras dos placas de circuito en una relacion borde con borde.
6. Una sonda de campo de radiofrecuencia de acuerdo con la reivindicacion 3, en la cual cada uno de dichos

miembros en cruz de cada placa de circuito tiene una primera parte que se extiende formando un angulo agudo

desde la primera parte alargada del mismo y una segunda parte que se extiende formando un angulo obtuso desde la primera parte alargada del mismo, y en la que la primera parte del miembro en cruz de cada placa de circuitos extiende entre la primera parte alargada, y la segunda parte del miembro en cruz, de una de dichas placas de circuito adyacente.
7. Una sonda de campo de radiofrecuencia de acuerdo con la reivindicacion 6, en la cual dicha carcasa de RF

transparente es una esfera hueca que tiene una pared interior, y en la cual dicha pared interior incluye seis ranuras, cada una de dichas ranuras que recibe y ajusta un extremo de uno de dichos miembros en cruz.
8. Una sonda de campo de radiofrecuencia de acuerdo con la reivindicacion 2, en la cual cada una de dichas

placas de circuito tiene una primera y una segunda caras opuestas, en las cuales estan dispuestos los elementos resistivos de pelmula delgada sobre la primera cara de cada placa de circuito, en los cuales cada placa de circuito incluye almohadillas conductoras sobre dicha primera cara de las mismas para hacer conexiones electricas a los

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10

15

20

25

30

35

elementos resistivos de pelmula delgada de las mismas, y una primera capa de enmascaramiento que cubre sustancialmente toda dicha primera cara de la misma, excepto en las posiciones de dichas almohadillas conductoras, para prevenir que la soldadura se adhiera a las partes de las placas de circuito diferentes a las de dichas almohadillas conductoras, y en las cuales sustancialmente toda la segunda cara de cada placa de circuito esta tambien cubierta por una segunda capa de enmascaramiento que tiene una tension superficial sustancialmente igual a la de la primera capa de enmascaramiento.
9. Una sonda de campo de radiofrecuencia de acuerdo con la reivindicacion 1, incluye un diodo de deteccion en cada dipolo, que conecta los dos elementos del mismo al punto de alimentacion.
10. Una sonda de campo de radiofrecuencia de acuerdo con la reivindicacion 9, que incluye un circuito de derivacion que incluye elementos resistivos y capacitivos conectados a traves de cada uno de dichos diodos.
11. Una sonda de campo de radiofrecuencia de acuerdo con la reivindicacion 1, en la cual los elementos resistivos de pelfcula delgada estan compuestos de una aleacion de mquel-cromo.
12. Una sonda de campo de radiofrecuencia de acuerdo con la reivindicacion 11, que incluye almohadillas conductoras para hacer conexiones electricas a dichos elementos resistivos de pelmula delgada, dichas almohadillas conductoras que estan formadas como una capa de cobre que cubre porciones de dichos elementos resistivos de pelmula delgada.
13. Una sonda de campo de radiofrecuencia de acuerdo con la reivindicacion 11, que incluye dos almohadillas conductoras en el punto de alimentacion de cada dipolo, cada una de dichas almohadillas conductoras que esta conectada a uno de dichos dos elementos de dipolo y que esta formada como una capa de cobre que cubre una porcion de un elemento de dipolo, y un circuito de derivacion que incluye un dipolo que tiene un anodo y un catodo conectados respectivamente a dichas almohadillas conductoras.
14. Una sonda de campo de radiofrecuencia de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde la lmea de alimentacion comprende dos trazas paralelas de una pelmula delgada resistivas, dichas trazas que son sustancialmente rectas a lo largo de toda la longitud de la lmea de alimentacion excepto en una porcion de la misma inmediatamente adyacente al punto de alimentacion del dipolo conectado a la misma, y las trazas de dicha porcion inmediatamente adyacentes al punto de alimentacion estan curvadas y se encuentran con el punto de alimentacion en una direccion perpendicular a las direcciones de los elementos de dipolo.
15. Una sonda de campo de radiofrecuencia de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde la resistencia de cada elemento dipolo de al menos uno de los dipolos aumenta de forma progresiva procediendo a lo largo del elemento de dipolo lejos del punto de alimentacion del mismo.