ES2905169T3 - Circuito de conmutación de lóbulos sin pérdidas para seguimiento de múltiples subconjuntos - Google Patents

Circuito de conmutación de lóbulos sin pérdidas para seguimiento de múltiples subconjuntos Download PDF

Info

Publication number
ES2905169T3
ES2905169T3 ES19203274T ES19203274T ES2905169T3 ES 2905169 T3 ES2905169 T3 ES 2905169T3 ES 19203274 T ES19203274 T ES 19203274T ES 19203274 T ES19203274 T ES 19203274T ES 2905169 T3 ES2905169 T3 ES 2905169T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
port
microwave device
microwave
output
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES19203274T
Other languages
English (en)
Inventor
William Milroy
Eugene Yum
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thinkom Solutions Inc
Original Assignee
Thinkom Solutions Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thinkom Solutions Inc filed Critical Thinkom Solutions Inc
Application granted granted Critical
Publication of ES2905169T3 publication Critical patent/ES2905169T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H03H7/40—Automatic matching of load impedance to source impedance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/40—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with phasing matrix
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/19—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port of the junction type
    • H01P5/22—Hybrid ring junctions
    • H01P5/227—90° branch line couplers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/56—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/60—Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
    • H03F3/608—Reflection amplifiers, i.e. amplifiers using a one-port amplifying element and a multiport coupler
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/18—Networks for phase shifting
    • H03H7/21—Networks for phase shifting providing two or more phase shifted output signals, e.g. n-phase output
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/24—Frequency- independent attenuators
    • H03H7/25—Frequency- independent attenuators comprising an element controlled by an electric or magnetic variable
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
    • H04B1/0458—Arrangements for matching and coupling between power amplifier and antenna or between amplifying stages

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Dispositivo de microondas multipuerto, que comprende: un primer dispositivo (40a) de microondas de tres puertos reactivo; un segundo dispositivo (40b) de microondas de tres puertos reactivo; un tercer dispositivo (40c) de microondas de tres puertos reactivo; y un dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos coincidente que tiene puertos (44a, 44b) de entrada primero y segundo y puertos de salida primero y segundo acoplados de manera comunicativa entre sí, en el que un primer puerto (40a1, 40a2, 40a3) de cada uno de los dispositivos (40a, 40b, 40c) de microondas de tres puertos primero, segundo y tercero está operativo para recibir una señal de microondas, y un primer puerto (29a) de salida y un segundo puerto (29b) de salida del dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos están operativos cada uno para emitir una señal de microondas, un segundo puerto (40a1) del primer dispositivo (40a) de microondas de tres puertos está acoplado de manera comunicativa a un segundo puerto (40b2) del segundo dispositivo (40b) de microondas de tres puertos, un segundo puerto (40c2) del tercer dispositivo (40c) de microondas de tres puertos está acoplado de manera comunicativa a un tercer puerto (40a3) del segundo dispositivo (40b) de microondas de tres puertos, un tercer puerto (40a3) del primer dispositivo (40a) de microondas de tres puertos está acoplado de manera comunicativa al primer puerto (44a) de entrada del dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos, y un tercer puerto (40c3) del tercer dispositivo (40c) de microondas de tres puertos está acoplado de manera comunicativa al segundo puerto (44b) de entrada del dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos.

Description

DESCRIPCIÓN
Circuito de conmutación de lóbulos sin pérdidas para seguimiento de múltiples subconjuntos
Campo técnico
La presente invención se refiere en general a antenas y, más particularmente, a un circuito de conmutación de lóbulos reactivo sin pérdidas para sistemas de antenas de seguimiento de múltiples subconjuntos.
Técnica anterior
Una antena con “razón de aspecto” alta tiene una anchura de haz en el plano de un eje en una dimensión larga de la abertura que es sustancialmente más estrecha que la anchura de haz en el plano del eje en una dimensión corta de la abertura. Como resultado, el elemento de posicionamiento de antena (eje con cardán) responsable de apuntar la antena en este plano presentará una mayor sensibilidad a movimientos angulares de alta velocidad del vehículo. Como consecuencia, a menudo se emplea electrónica de medición inercial altamente precisa (y normalmente cara) para permitir el apuntamiento en bucle abierto del subsistema de antena como medio de garantizar que el pico del haz siempre se apunta al objetivo pretendido.
Para sistemas de antenas dirigibles mecánicamente, particularmente los que están montados en vehículos en movimiento que carecen de dispositivos de medición inerciales sofisticados, se requieren unos medios para verificar y optimizar de manera regular una dirección de apuntamiento de la antena para garantizar que el dispositivo mantiene un seguimiento de objetivo o enlace de comunicación efectivo. Muchos sistemas de antenas basados en cardán en 2D se basan en el movimiento periódico de la antena y un nivel de potencia medido de una señal recibida desde un objetivo como medio de optimizar el apuntamiento del sistema hacia el objetivo (conocido comúnmente como sometimiento a oscilación mecánica o conmutación de lóbulos/desenfoque). En sistemas de comunicación, la indicación de intensidad de señal recibida (RSSI) es un medio de implementar una oscilación mecánica y se consigue normalmente dirigiendo la antena lejos de la última ubicación conocida del objetivo por cantidades pequeñas, normalmente el 10-20% de una anchura de haz, a una tasa periódica normalmente en el intervalo de 0,5 a 2 Hz. Entonces, se realiza una detección del nivel de señal de radiofrecuencia (RF) o frecuencia intermedia (IF) recibida desde el objetivo en puntos de medición predeterminados a lo largo del perfil de movimiento. A partir de esta información, puede estimarse de manera precisa una ubicación óptima del objetivo, con niveles de potencia iguales detectados en cada punto de medición equidistantes del último centro objetivo conocido que representa una antena que está apuntada de manera óptima.
Aunque se ha probado que la RSSI es un método asequible y eficaz de apuntar de manera precisa numerosos tipos de sistemas de antenas dirigidas mecánicamente (basadas en cardán de dos ejes o tres ejes) en movimiento y en pausa, el ejercicio frecuente de cojinetes, motores, y otro equipo de movimiento necesario para optimizar el apuntamiento de la antena hacia el objetivo pretendido (por ejemplo, un satélite) puede aumentar significativamente el desgaste sobre tal equipo móvil. Este movimiento repetido puede acortar la vida del sistema global y/o aumentar la frecuencia con la que debe realizarse el mantenimiento. Además, la pérdida de ganancia/señal asociada debido a un mal apuntamiento periódico intencional reduce el rendimiento del sistema global (ganancia de recepción). Además, en el caso de sistemas que emplean funciones tanto de transmisión como de recepción a través de una abertura de antena compartida común, a menudo es necesario deshabilitar o silenciar la función de transmisión para impedir una interferencia indeseada con satélites adyacentes (asociados con el movimiento periódico intencional de la posición de haz de transmisión junto con el haz de recepción).
Un método electrónico para realizar la conmutación de lóbulos/desenfoque de antenas es a través de la utilización de un conjunto de matriz Butler. Sin embargo, una matriz Butler es compleja en construcción, difícil de empaquetar, y tiene dificultades con el apuntamiento del haz de antena de manera transversal. Un método de electrónica más sencillo en el que la abertura se subdivide en dos mitades y se combina a través de un elemento en T mágica de 4 puertos, elemento híbrido, o acoplador similar, presenta lóbulos laterales elevados no deseados y desplazamientos de haz no ideales (asociados con la naturaleza fija y basta de la división de la abertura en dos mitades).
En vista de los defectos anteriores, existe la necesidad en la técnica de una alternativa de bajo coste, altamente fiable para proporcionar un apuntamiento de antena preciso mientras está en movimiento.
El documento US 2014/0203960 A1 da a conocer un divisor de potencia y un sistema de transceptor de radiofrecuencia. El documento US 5.717.405 da a conocer un ecualizador de fase y amplitud de cuatro puertos para la mejora de la alimentación de conjuntos de antenas de banda ancha con lóbulos laterales de suma y resta bajas. El documento EP 2685557 A2 da a conocer una antena y una estación base.
Sumario de la invención
Un sistema y un método según la presente invención proporcionan un método de baja pérdida y bajo coste de “oscilación electrónica” (conmutación de lóbulos) del haz de antena en lugar de oscilación mecánica, reduciendo de ese modo el desgaste del sistema. Más específicamente, en lugar de hacer oscilar mecánicamente un cardán/elemento de posicionamiento montado en una antena y que utiliza RSSI, un circuito de conmutación de lóbulos y un método según la invención permiten la oscilación electrónica, lo que da como resultado un movimiento mecánico pequeño o nulo consiguiendo aun así el mismo resultado. Cuando se integra con otra electrónica de RF común, el circuito de conmutación de lóbulos, en lugar de hacer oscilar mecánicamente y evitar la pérdida de recepción indeseada y transmitir errores de apuntamiento al mismo, permite un método electrónico de baja pérdida y bajo coste de optimizar el apuntamiento de antena en uno o más planos, proporcionando un control de haz superior y características de lóbulo lateral a través de una división de abertura en tres subconjuntos en comparación con enfoques electrónicos de dos subconjuntos convencionales.
Según un aspecto de la invención, un dispositivo de microondas multipuerto incluye: un primer dispositivo de microondas de tres puertos reactivo; un segundo dispositivo de microondas de tres puertos reactivo; un tercer dispositivo de microondas de tres puertos reactivo; y un dispositivo de microondas de cuatro puertos coincidente que tiene puertos de entrada primero y segundo y puertos de salida primero y segundo acoplados de manera comunicativa entre sí. Un primer puerto de cada uno de los dispositivos de microondas de tres puertos primero, segundo y tercero está operativo para recibir una señal de microondas, y un primer puerto de salida y un segundo puerto de salida del dispositivo de microondas de cuatro puertos están operativos cada uno para emitir una señal de microondas, un segundo puerto del primer dispositivo de microondas de tres puertos está acoplado de manera comunicativa a un segundo puerto del segundo dispositivo de microondas de tres puertos, y un segundo puerto del tercer dispositivo de microondas de tres puertos está acoplado de manera comunicativa a un tercer puerto del segundo dispositivo de microondas de tres puertos. Un tercer puerto del primer dispositivo de microondas de tres puertos está acoplado de manera comunicativa al primer puerto de entrada del dispositivo de microondas de cuatro puertos, y un tercer puerto del tercer dispositivo de microondas de tres puertos está acoplado de manera comunicativa al segundo puerto de entrada del dispositivo de microondas de cuatro puertos.
En una realización, cada uno de los puertos de entrada primero y segundo del dispositivo de microondas de cuatro puertos está configurado para recibir colectivamente dos relaciones de fase y amplitud expresamente diferentes entre el primer puerto de cada uno de los dispositivos de microondas de tres puertos reactivos primero, segundo y tercero.
En una realización, el dispositivo incluye subconjuntos primero, segundo y tercero dispuestos a lo largo de un plano común, en el que el primer puerto de los dispositivos de microondas de tres puertos reactivos primero, segundo y tercero está unido de manera individual a los subconjuntos primero, segundo y tercero, respectivamente.
En una realización, los dispositivos de microondas de tres puertos reactivos primero, segundo y tercero están configurados para combinar una señal de microondas recibida por cada uno de los subconjuntos primero, segundo y tercero, y cada uno de los puertos de salida primero y segundo del dispositivo de microondas de cuatro puertos está configurado para emitir dos señales de microondas expresamente diferentes, correspondiendo las señales de salida a dos respuestas de patrón de antenas antisimétricas diferentes.
En una realización, cada una de las señales de microondas que emanan de los puertos de salida primero y segundo del dispositivo de microondas de cuatro puertos se combinan de manera coherente entre sí para conseguir una respuesta de ganancia de patrón de antena simétrica.
En una realización, el dispositivo incluye: un primer circuito de compensación conectado al primer puerto de salida del dispositivo de microondas de cuatro puertos; un segundo circuito de compensación conectado al segundo puerto de salida del dispositivo de microondas de cuatro puertos, en el que los circuitos de compensación primero y segundo están configurados para sintonizar una fase y una amplitud de una señal de microondas emitida por los puertos de salida primero y segundo del dispositivo de microondas de cuatro puertos.
En una realización, cada circuito de compensación comprende uno de un amplificador de bajo ruido o un convertidor descendente en bloques de bajo ruido.
En una realización, las características de funcionamiento del amplificador de bajo ruido o el convertidor descendente en bloques de bajo ruido del primer circuito de compensación se hacen coincidir eléctricamente con las características de funcionamiento del amplificador de bajo ruido o convertidor descendente en bloques de bajo ruido del segundo circuito de compensación.
En una realización, cada circuito de compensación comprende un circuito de atenuador variable y un circuito de recorte de fase variable.
En una realización, el primer puerto de entrada y el segundo puerto de entrada del dispositivo de microondas de cuatro puertos coincidente están conectados al primer puerto de salida y el segundo puerto de salida, respectivamente, a través de una conexión dirigida, y el primer puerto de entrada y el segundo puerto de entrada están conectados indirectamente al segundo puerto de salida y al primer puerto de salida, respectivamente, a través de una conexión cruzada.
En una realización, el dispositivo incluye un circuito de conmutación que incluye una primera entrada, una segunda entrada, una tercera entrada y una salida, estando el circuito de conmutación operativo para acoplar de manera selectiva una de las entradas primera, segunda o tercera a la salida, en el que la primera entrada está conectada eléctricamente a una salida del primer circuito de compensación, la segunda entrada está conectada eléctricamente a una salida de los circuitos de compensación tanto primero como segundo, y la tercera entrada está conectada eléctricamente a una salida del segundo circuito de compensación.
En una realización, los dispositivos de microondas de tres puertos comprenden cada uno un elemento en T de guía de ondas de plano E, y el dispositivo de microondas de cuatro puertos comprende un elemento híbrido de guía de ondas de plano E.
En una realización, el dispositivo incluye una pluralidad de codos en E conectados entre los dispositivos en T de guía de ondas de plano E y el elemento híbrido de guía de ondas de plano E.
En una realización, la antena comprende una matriz de 3x3 de subconjuntos y se emplea una pluralidad de dispositivos según las reivindicaciones 1-11.
Según otro aspecto de la invención, se proporciona un método de hacer oscilar electrónicamente una señal recibida por un conjunto de antenas que tiene subconjuntos primero, segundo y tercero dispuestos en una única fija. El método incluye: usar dispositivos de microondas de tres puertos reactivos para combinar señales recibidas desde cada uno de los subconjuntos primero, segundo y tercero; dividir, a través de un dispositivo de microondas de cuatro puertos coincidente, las señales combinadas en una primera componente de señal y una segunda componente de señal diferente de la primera componente de señal; y recombinar selectivamente las señales divididas para producir un haz de antena que está orientada hacia la izquierda, orientada transversalmente u orientada hacia la derecha. En una realización, recombinar selectivamente las señales divididas incluye proporcionar las componentes de señal primera y segunda a entradas primera y segunda, respectivamente, de un dispositivo de microondas de cuatro puertos coincidente, y conmutar selectivamente entre salidas primera y segunda del dispositivo de microondas de cuatro puertos coincidente para producir la orientación hacia la izquierda, transversal o hacia la derecha del haz de antena.
En una realización, el método incluye hacer coincidir, en amplitud y fase, la primera componente de señal con la segunda componente de señal.
En una realización, el método incluye medir una señal de microondas recibida en la primera componente de señal, medir una señal de microondas recibida en la segunda componente de señal y ajustar el apuntamiento de la antena basándose en la diferencia entre las dos señales medidas cuando la diferencia supera un umbral predeterminado. Para conseguir los fines anteriores y relacionados, la invención comprende entonces las características que a continuación en el presente documento se encuentran completamente descritas y particularmente señaladas en las reivindicaciones. La siguiente descripción y los dibujos adjuntos exponen con detalle determinadas realizaciones ilustrativas de la invención. Sin embargo, estas realizaciones son indicativas de unas pocas de las diversas maneras en las que pueden emplearse los principios de la invención. Otros objetos, ventajas y características novedosas de la invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención cuando se considera junto con los dibujos.
Breve descripción de los dibujos
En los dibujos adjuntos, referencias similares indican partes o características similares.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un conjunto de antenas de razón de aspecto alta a modo de ejemplo sobre un elemento de posicionamiento de cardán de dos ejes.
La figura 2A es un diagrama esquemático de una arquitectura de antena de conjunto plana que usa un circuito de conmutación de lóbulos según la invención.
La figura 2B es una vista lateral de la antena de la figura 2A.
La figura 3A ilustra un circuito de conmutación de lóbulos a modo de ejemplo según la invención.
La figura 3B es un diagrama esquemático de la asignación de puertos para el circuito de conmutación de lóbulos de la figura 3A.
La figura 4 es un diagrama esquemático de un sistema de antena que utiliza un circuito de conmutación de lóbulos según la invención.
Las figuras 5A, 5B y 5C son gráficos que muestran patrones de recepción azimutal a 20,2 GHz, en los que una red de oscilación proporciona una separación de haz de un ancho de haz entre haces izquierdo y derecho.
La figura 6A es un gráfico que muestra pérdidas de retorno para un circuito de conmutación de lóbulos a modo de ejemplo sin el dispositivo de 4 puertos según la invención.
La figura 6B es un gráfico que muestra el aislamiento para un circuito de conmutación de lóbulos a modo de ejemplo sin el dispositivo de 4 puertos según la invención.
La figura 6C es un gráfico que muestra un desenfoque izquierdo para un circuito de conmutación de lóbulos a modo de ejemplo sin el dispositivo de 4 puertos según la invención.
La figura 6D es un gráfico que muestra un desenfoque derecho para un circuito de conmutación de lóbulos a modo de ejemplo sin el dispositivo de 4 puertos según la invención.
Descripción detallada de la invención
La tecnología existente para el apuntamiento de antenas preciso de sistemas de antenas explorados mecánicamente requiere normalmente o bien 1) obtener electrónica de medición inercial cara para detectar de manera precisa el movimiento del vehículo, 2) emplear un conjunto de matriz Butler para dirigir electrónicamente el haz de antena, o bien 3) dirigir físicamente la antena lejos del objetivo deseado para confirmar que el haz está centrado. Los dos primeros enfoques son complejos y costosos con poca mejora en la agilidad y precisión de apuntamiento, mientras que el tercer enfoque tiene limitaciones de fiabilidad/vida si se usa como los únicos o principales medios de optimización de apuntamiento y presenta una disminución de ganancia de recepción y transmisión y apuntamientos erróneos indeseables del haz de transmisión.
Un dispositivo y un método según la presente invención eliminan la necesidad de dirigir mecánicamente (hacer oscilar) la antena en el plano de conmutación de lóbulos a una tasa alta. Además, el dispositivo y el método según la invención reducen la necesidad de obtener electrónica de medición inercial cara para garantizar que la antena está apuntada apropiadamente hacia el objetivo deseado mientras que está en movimiento. Esto da como resultado una combinación óptima de coste, rendimiento y fiabilidad de sistema.
Haciendo referencia a la figura 1, se ilustra un sistema 10 de antena con cardán de dos ejes montado en un vehículo a modo de ejemplo que emplea un circuito 12 de conmutación de lóbulos según la invención. El sistema 10 de antena incluye un conjunto 13 (abertura) montado en un armazón 14, teniendo el conjunto dimensiones que tienen generalmente forma rectangular o elíptica, mediante lo cual una dimensión a lo largo de un eje 16 (azimutal) del conjunto 13 es sustancialmente más larga que una dimensión a lo largo del otro eje 18 (elevación). En la realización de la figura 1, las aberturas están dispuestas detrás de un polarizador 20 y por tanto no se observan. El equipo 22 de movimiento que incluye electrónica y motores controla el movimiento del azimut y la elevación del conjunto 13. Con referencia adicional a las figuras 2A y 2B, en una realización de este tipo es posible subdividir la abertura 13 de antena en tres subconjuntos 24a, 24b y 24c (también denominados elementos radiantes de antena) en la dimensión larga del conjunto (a lo largo del eje 16). Puede conectarse un puerto 26a, 26b, 26c de recepción de cada subconjunto 24a, 24b, 24c al circuito 12 de conmutación de lóbulos según la invención combinando partes 28a, 28b, 28c de red (por ejemplo, guías de onda, microtiras o similares). Adicionalmente, pueden conectarse dos puertos 29a, 29b de salida del circuito 12 de conmutación de lóbulos a dos circuitos de compensación coincidentes en RF para sintonizar una fase y una amplitud de la señal recibida desde los puertos 29a, 29b respectivos. Tal como se explica a continuación, los circuitos de compensación pueden incluir cada uno LNA (amplificadores de bajo ruido) o LNB (convertidores descendentes en bloques de bajo ruido), y otra electrónica de RF relacionada. Aunque la siguiente descripción de la invención se referirá a LNA, debe apreciarse que los LNA pueden reemplazarse con LNB o dispositivos similares. Tal como se muestra en la figura 2, la arquitectura de antena de tres subconjuntos también tiene una red 30a, 30b y 30c de combinación independiente (por ejemplo, guías de onda, microtiras o similares) que soporta una trayectoria de transmisión, estando cada red 30a, 30b, 30c de combinación conectada a un puerto 32a, 32b, 32c de transmisión de cada subconjunto 24a, 24b, 24c. En lugar de usar 3 subconjuntos de la misma abertura de antena integrada, también es posible conseguir resultados similares cuando se combinan 3 antenas independientes pero adyacentes (por ejemplo, parabólicas, bocinas, etc.) de manera similar.
Por consiguiente, el circuito 12 de conmutación de lóbulos a modo de ejemplo comprende un dispositivo de tres entrada/dos salidas (un dispositivo de cinco puertos). Cuando está integrado con una antena sectorizada en tres subconjuntos 24a, 24b, 24c, dos amplificadores de bajo ruido (LNA), y otros componentes de RF relacionados en la trayectoria de recepción de la antena dirigida mecánicamente, el circuito 12 de conmutación de lóbulos puede desenfocar electrónicamente el haz de recepción de la antena hacia la izquierda, la derecha o transversalmente con respecto a una antena normal por una cantidad predeterminada. Tal desenfoque del haz de antena en más de una dirección también se denomina conmutación de lóbulos, y según la presente invención, proporciona un método de bajo coste para optimizar el apuntamiento de antenas de comunicaciones en movimiento en al menos un plano de dirección.
En una realización, una porción del circuito 12 de conmutación de lóbulos según la invención puede estar compuesta solamente por componentes de guía de onda de baja pérdida que pueden integrarse juntos en una construcción de dos piezas relativamente simple. En otra realización, una porción del circuito 12 de conmutación de lóbulos puede incluir líneas de transmisión de microtira.
Con referencia a la figura 3A, se ilustra una vista desde arriba de una realización de un circuito 12 de conmutación de lóbulos pasivo que emplea componentes de guía de onda de baja pérdida. El circuito 12 de conmutación de lóbulos a modo de ejemplo de la figura 3A incluye un primer dispositivo 40a de microondas de tres puertos reactivo, un segundo dispositivo 40b de microondas de tres puertos reactivo y un tercer dispositivo 40c de microondas de tres puertos reactivo. Los dispositivos de microondas de tres puertos reactivos primero, segundo y tercero pueden ser dispositivos de tres puertos sin pérdidas. Tal como se usa en el presente documento, un dispositivo de microondas reactivo es un dispositivo en el que uno o más de los tres puertos del dispositivo no coinciden provocando, por tanto, reflexiones de señal que deben acomodarse entonces en el circuito más grande. El uso de componentes reactivos en sistemas de antena es contraintuitivo ya que las reflexiones provocadas por componentes reactivos (por ejemplo, una señal comunicada por un puerto a otro puerto se reflejará de vuelta al menos parcialmente al puerto de recepción) se consideran generalmente indeseables en sistemas de antena. Sin embargo, el dispositivo según la presente invención aprovecha ventajosamente la naturaleza reactiva de estos componentes (y las reflexiones creadas por los mismos) para crear una función de oscilación electrónica “sin pérdidas” para un sistema de antena. Esto no sería posible de otro modo si los dispositivos de 4 puertos coincidentes convencionales se empleasen solamente en el circuito.
El circuito 12 de conmutación de lóbulos incluye además un dispositivo 44 de microondas de cuatro puertos coincidente (no reactivo) que tiene puertos 44a, 44b de entrada primero y segundo y puertos 29a, 29b de salida primero y segundo acoplados de manera comunicativa entre sí. El dispositivo 44 de microondas de cuatro puertos puede ser un dispositivo híbrido que tiene puertos tanto de suma como de resta que producen un desfase diferente entre puertos. Puesto que los puertos del dispositivo de cuatro puertos se hacen coincidir, la reflexión de señales entre puertos es mínima o no existente.
Un primer puerto 40a1, 40b1, 40c1 de cada uno de los dispositivos 40a, 40b, 40c de microondas de tres puertos primero, segundo y tercero está operativo para recibir una señal de microondas, y el primer puerto 29a de salida y el segundo puerto 29b de salida del dispositivo 44 de microondas de cuatro puertos están operativos cada uno para emitir una señal de microondas correspondiente a una combinación de las señales recibidas por los primeros puertos 40a1, 40b1, 40c1. Un segundo puerto 40a2 del primer dispositivo 40a de microondas está acoplado de manera comunicativa a un segundo puerto 40b2 del segundo dispositivo 40b de microondas, y un segundo puerto 40c2 del tercer dispositivo 40c de microondas está acoplado de manera comunicativa a un tercer puerto 40b3 del segundo dispositivo 40b de microondas. Un tercer puerto 40a3 del primer dispositivo 40a de microondas está acoplado de manera comunicativa al primer puerto 44a de entrada del dispositivo 44 de microondas de cuatro puertos, y un tercer puerto 40c3 del tercer dispositivo 40c de microondas está acoplado de manera comunicativa al segundo puerto 44b de entrada del dispositivo 44 de microondas de cuatro puertos.
En la realización a modo de ejemplo, los dispositivos 40a, 40b, 40c de tres puertos primero, segundo y tercero pueden ser tres elementos en T de plano E de guía de ondas de tres puertos, y el dispositivo 44 de cuatro puertos puede ser un elemento híbrido de 90° de guía de ondas de plano E. Cuatro codos 42a, 42b, 42c, 42d en E conectan los dispositivos 40a, 40b, 40c de tres puertos al elemento híbrido de 90° de guía de ondas de plano E. El dispositivo de la figura 3A proporciona la combinación/división/recombinación de las señales desde cada uno de los tres subconjuntos 24a, 24b, 24c de antena para presentar la fase y amplitud deseadas a los dos LNA en la trayectoria de recepción.
En el caso específico del elemento híbrido de 90° de guía de ondas de plano E, dos secciones de guía de ondas paralelas están interconectadas a través de dos o más aberturas (secciones de guía de ondas de interconexión) que se conectan entre sus paredes anchas de guía de ondas opuestas. Las longitudes, espaciado y alturas de estas secciones o aberturas de interconexión se eligen con el fin de proporcionar la cancelación de sus reflexiones respectivas de tal manera que los cuatro puertos del elemento híbrido se “hacen coincidir” y proporcionar un acoplamiento de red de potencia, a través de las secciones de interconexión, del 50% de la potencia desde una guía de ondas de “entrada” hasta la guía de ondas “acoplada” adyacente. Debido a su simetría física de dos planos, los 4 puertos individuales del dispositivo híbrido tienen características de acoplamiento de microondas idénticas relacionadas con los otros tres puertos y debido a “condiciones unitarias”, la fase de la potencia “acoplada” en la guía de ondas (acoplada) adyacente relacionada con la fase de la potencia “desacoplada” en la guía de ondas de entrada es de 90°.
Los codos 42a, 42b, 42c y 42d de guía de ondas de plano E son representativos de una clase amplia de dispositivos de microondas de dos puertos en los que la energía de microondas que se desplaza en una dirección se redirige (“se curva”) hacia una segunda dirección aproximadamente ortogonal a la primera dirección. En el caso específico de un codo de guía de ondas de “plano E”, esta redirección de 90° está geométricamente en el plano del campo eléctrico (“E”) de la guía de ondas rectangular. Se emplean generalmente salientes no uniformes desde la pared ancha de las guías de ondas de interconexión en estos dispositivos con el fin de garantizar buenas propiedades de coincidencia de RF (baja reflexión).
Como estructura de 5 puertos interconectada compuesta por dispositivos de 3 puertos reactivos, una señal de microondas aislada que entra individualmente en uno cualquiera de los tres puertos 40a, 40b o 40c de entrada se acopla/cuela (indeseablemente) a cada uno de los otros dos puertos de entrada así como también se acopla (deseablemente) a cada uno de los dos puertos 44a y 44b de salida (puertos de entrada al elemento híbrido). Además, los tres de los puertos de entrada no coinciden bien individualmente (es decir son reflectores.) Sin embargo, a través de la selección preferida del espaciado físico, interconexión y detalles de acoplamiento de los dispositivos de tres puertos individuales que componen la estructura, interferencia constructiva y destructiva favorables dentro de la estructura compuesta de 5 puertos, cuando se introducen simultáneamente señales (energía recibida simultánea desde cada uno de los tres subconjuntos) en los tres puertos 40a, 40b y 40c de entrada, da como resultado las características de microondas deseadas. Específicamente, los puertos 44a y 44b de salida coinciden bien; las reflexiones de red (la superposición de reflexión aislada de uno cualquiera de los dispositivos de 3 puertos más la señal colada/acoplada desde los otros dos puertos de entrada) se cancelan de manera destructiva de tal manera que los puertos 40a, 40b y 40c de entrada coinciden de manera eficaz; la energía de “antena” de campo lejano recibida desde los subconjuntos izquierdo, intermedio y derecho cuando incide formando el ángulo del “lóbulo izquierdo/derecho” se añade de manera constructiva en los puertos 44b/44a de salida; y se añade de manera destructiva (se cancela) en puertos 44a/44b de salida.
El primer puerto 40a1, 40b1, 40c1 de los dispositivos de microondas reactivos primero, segundo y tercero pueden unirse individualmente cada uno a los subconjuntos 24a, 24b, 24c primero, segundo y tercero, respectivamente, de la antena. Una señal de microondas recibida por cada uno de los subconjuntos 24a, 24b, 24c primero, segundo y tercero se combina mediante los dispositivos 40a, 40b, 40c de microondas primero, segundo y tercero, donde las señales recibidas pueden tener al menos dos relaciones de fase y amplitud expresamente diferentes entre el primer puerto 40a1, 40b1, 40c1. Las señales combinadas se reciben de manera colectiva en cada uno de los puertos 44a, 44b de entrada primero y segundo del dispositivo 44 de microondas de cuatro puertos, y dos señales de microondas expresamente diferentes se emiten desde cada uno de los puertos 29a, 29b de salida primero y segundo del dispositivo 44 de microondas de cuatro puertos. Más particularmente, cada una de las señales de microondas que emanan de los puertos 29a, 29b de salida primero y segundo del dispositivo 44 de microondas de cuatro puertos pueden combinarse de manera coherente entre sí para conseguir una respuesta de ganancia de patrón de antena simétrica, en la que cada una de las dos señales combinadas corresponde a dos respuestas de patrón de antenas antisimétricas diferentes.
Con referencia adicional a la figura 3B, el circuito 12 de conmutación de lóbulos de la figura 3A se muestra esquemáticamente junto con asignaciones de puerto. Específicamente, el circuito 12 de conmutación de lóbulos está dividido en tres secciones, una sección de entrada (puertos 1, 2 y 3 de entrada), una sección intermedia (puertos 4 y 5 de salida) y una sección de salida (puertos 4' y 5' de salida). Las características de rendimiento del circuito de conmutación de lóbulos se explican a continuación con respecto a las asignaciones de puerto mostradas en la figura 3B.
Con referencia adicional a la figura 4, se ilustra un diagrama de bloques de un circuito 12 de conmutación de lóbulos y un conjunto de circuitos asociados según la invención. En particular, la figura 4 ilustra una arquitectura a modo de ejemplo del sistema 10 de antena de la figura 1, incluyendo la implementación del circuito 12 de conmutación de lóbulos dentro de la arquitectura 24a, 24b, 24c de antena de tres subconjuntos. Se proporciona electrónica de RF de “extremo final” para soportar la función de conmutación de lóbulos electrónica. La electrónica de RF de extremo final, que se acopla a puertos 29a, 29b de salida respectivos del dispositivo 44 de cuatro puertos, incluye un circuito amplificador de bajo ruido de dos puertos (red 48 de conmutación de lóbulos) que puede conmutar entre los dos puertos 29a, 29b de salida del circuito 12 de conmutación de lóbulos, así como tener ambos puertos 29a, 29b seleccionados al mismo tiempo.
El circuito 48 amplificador de bajo ruido incluye LNA 50a, 50b primero y segundo acoplados cada uno a una salida 29a, 29b respectiva del circuito 12 de conmutación de lóbulos. Los dos LNA 50a, 50b coinciden preferiblemente de manera estrecha en amplitud y fase entre sí para garantizar una intensidad de señal igual y se consigue la fase cuando la antena se apunta de manera precisa. La salida de cada LNA 50a, 50b se conecta a un atenuador 52a, 52b variable, que está operativo para equilibrar la amplitud de la señal desde cada LNA. La salida de cada atenuador 52a, 52b se conecta a un circuito 54a, 54b de recorte de fase variable respectivo. Un propósito de los atenuadores 52a, 52b variables y el circuito 54a, 54b de recorte de fase variables es ajustar las señales de salida respectivas desde el circuito 12 de conmutación de lóbulos tal como se proporciona por cada LNA 50a, 50b de modo que las características de funcionamiento (por ejemplo, amplitud y fase) de un LNA coinciden con las del otro LNA. El LNA 50a, el atenuador 52a, y el circuito 54a de recorte de fase forman un primer circuito de compensación, mientras que el LNA 50b, el atenuador 52b y el circuito 54b de recorte de fase forman un segundo circuito de compensación. Los circuitos de compensación primero y segundo están configurados para sintonizar una fase y una amplitud de una señal de microondas emitida por los puertos 29a, 29b de salida primero y segundo del dispositivo de microondas híbrido. Aunque normalmente se realiza en una microtira, son posibles otros medios de línea de transmisión para llevar a cabo el circuito 48 amplificador de bajo ruido.
La salida de cada circuito 54a, 54b de recorte de fase está conectada al terminal de entrada de un divisor 56a, 56b de potencia, tal como un divisor de potencia Wilkerson. Un terminal de potencia de salida de cada divisor 56a, 56b de potencia está conectado directamente a un conmutador 58, mientras que el otro terminal de potencia de salida de cada divisor 56a, 56b de potencia está conectado a un terminal de potencia de entrada respectivo de un combinador 56c de potencia. El terminal de potencia de salida del combinador 56c de potencia también está conectado al conmutador 58.
En funcionamiento, la señal recibida desde cada subconjunto 24a, 24b, 24c se proporciona al circuito 12 de conmutación de lóbulos, que combina/divide/recombina las señales recibidas y proporciona la(s) señal(es) a los LNA 50a, 50b conectados a las salidas 29a, 29b respectivas del circuito 12 de conmutación de lóbulos. Los LNA 50a, 50b respectivos, atenuadores 52a, 52b y circuitos 54a, 54b de recorte de fase amplifican y hacen coincidir las dos señales, y después proporcionan las señales a los divisores 56a, 56b de potencia, y el combinador 56c de potencia y posteriormente al conmutador 58 de polo simple y triple vía (SP3T). Cuando el conmutador 58 está en ciclo a través de sus tres estados, el puerto “O” de salida simple del conmutador 58 proporcionará una señal para cada uno de los tres haces diferentes. Más particularmente, una señal para un haz que se desenfoca a la izquierda del haz (11) principal, una señal para el haz (12) principal no desenfocado y centrado, y una señal para un haz desenfocado a la derecha del haz (13) principal se proporcionan cada una al conjunto de circuitos.
Un ángulo de desenfoque de los haces derecho e izquierdo tal como se mide desde el haz principal centrado (en transversal, es decir, la dirección de radiación principal es perpendicular al eje del conjunto y en el plano que contiene el elemento de conjunto) depende de la frecuencia de funcionamiento y tamaño del subconjunto. El ángulo está normalmente en el intervalo de uno o dos grados y es el mismo ángulo fijo para ambos haces, con muy poca variación a lo largo de la frecuencia. Basándose en esto, si la antena está desalineada con respecto al objetivo final, la intensidad de señal que viene desde el objetivo medido en cada puerto de LNA 50a, 50b será diferente, lo que proporciona una indicación de la dirección y el ángulo que se requiere el reajuste de la dirección de apuntamiento de la antena. Además, puesto que las pendientes de los haces desenfocados se comportan bien y son predecibles (véanse las figuras 5-7D), resulta relativamente directo calcular de manera determinista la corrección de apuntamiento medida requerida basándose en la intensidad de señal diferencial medida en ambos puertos. Por ejemplo, una antena mal apuntada por 0,2° en la figura 5B daría como resultado un puerto que mide 3 dB menos que el otro puerto.
Poner en ciclo al conmutador 58 a una tasa relativamente alta proporciona la capacidad de optimizar o confirmar de manera continua el apuntamiento de la antena. Basándose en esto, el movimiento mecánico del elemento de posicionamiento de cardán en el plano de conmutación de lóbulos de la antena sólo se requiere en casos en los que la intensidad de señal diferencial de las dos señales de conmutación de lóbulos supera una cantidad de umbral predeterminado. En cuanto se mide que las señales de desenfoque izquierda y derecha tienen el mismo nivel de potencia o que la cantidad diferencial está por debajo del umbral, puede suponerse entonces que la antena apunta de manera precisa en ese plano. En comparación con la oscilación mecánica, la conmutación de lóbulos electrónica según la invención es más rápida y no depende del movimiento mecánico, minimizando el desgaste sobre el equipo físico de cardán/elemento de posicionamiento.
Haciendo referencia ahora a las figuras 5A-6D, se ilustran gráficos que muestran el rendimiento del circuito 12 de conmutación de lóbulos según la presente invención. Más específicamente, las figuras 5A-5C ilustran patrones de recepción de antena teóricos a una frecuencia particular, mostrando la figura 5B una vista ampliada y mostrando la figura 5C una vista alejada. Tal como puede observarse a partir de las figuras, la suma 60 de las dos señales (la suma de los puertos 4 y 5) a partir de las salidas 29a, 29b de circuito de conmutación de lóbulos tiene un pico en 0 grados (con respecto a la normal mecánica de la abertura de antena). En cambio, la señal 62 izquierda desenfocada (puerto 4, es decir, la señal a partir de la salida 29a del circuito 12 de conmutación de lóbulos) tiene su pico a aproximadamente -0,7 grados (es decir, desplazado a la izquierda de la señal 60 sumada), mientras que la señal 64 derecha desenfocada (puerto 5, es decir, la señal a partir de la salida 29b del circuito 12 de conmutación de lóbulos) tiene su pico a aproximadamente 0,7 grados (es decir, desplazado a la derecha con respecto a la señal 60 sumada). Por tanto, el circuito 12 de conmutación de lóbulos puede proporcionar una separación de haces de 1,4 grados entre los haces izquierdo y derecho.
La separación de haces de un ancho de haz entre los haces izquierdo y derecho (lo que significa A del ancho de haz izquierdo y A del ancho de haz derecho) es muy parecida a un compromiso ideal entre expansión angular máxima y disminución de ganancia mínima en el punto de cruzamiento. El patrón de antena de suma no sólo demuestra el rendimiento de lóbulo lateral bajo tal como se indica en la figura 5C, sino que los patrones de antena desenfocada también muestran lóbulos laterales bajos de manera similar. Tal comportamiento de lóbulo lateral favorable no puede conseguirse usando técnicas de conmutación de lóbulos de dos subconjuntos tradicionales.
Las figuras 6A-6D ilustran resultados de parámetro S cuando el circuito de conmutación de lóbulos sin el elemento híbrido de 4 puertos se mide de manera independiente (sin antena ni red de conmutación de lóbulos unida).
Específicamente, la figura 6A ilustra las pérdidas de retorno para S44=S55, mientras que la figura 6B ilustra el aislamiento para S45=S54. Las figuras 6C y 6D ilustran el rendimiento de pérdida por inserción (división de potencia relativa) para desenfoque derecho y desenfoque izquierdo, respectivamente.
Las consideraciones de diseño clave para el circuito de conmutación de lóbulos compuesto incluyen: magnitudes de acoplamiento relativas (generalmente ponderadas en el centro/en sección decreciente con el fin de minimizar lóbulos laterales de patrón tanto de “suma” como “desenfocados”) y fases de acoplamiento relativas (un desfase fijo de fase de subconjunto a subconjunto con el fin de proporcionar los ángulos de desfase de desenfoque de haz deseados) entre los 3 subconjuntos; reflexiones mínimas en cada uno de los dos puertos de salida individuales; y acoplamiento mínimo (aislamiento máximo) entre los dos puertos de salida individuales.
Dado un diseño de inicio optimizado idéntico para cada uno de los componentes en T respectivos de tres puertos constituyentes (con la misma división de potencia entre la rama de entrada y cada una de las dos ramas de salida colineales, coincidiendo bien el puerto de entrada) el espaciado físico entre la línea central de cada uno de los elementos en T reactivos exteriores con respecto al elemento en T interior centrado se varía con el fin de proporcionar un compromiso equilibrado entre buenas coincidencias (reflexiones minimizadas) en cada uno de los dos puertos de salida y aislamiento máximo (mínimo acoplamiento) entre los dos puertos de salida. La fase relativa desde cada una de las dos ramas de salida entre el puerto de entrada central y el puerto exterior adyacente se ajusta para una fase equilibrada (idéntica) a través del ajuste de la referencia de fase (inserción de una guía de ondas adicional) en el puerto de entrada exterior adyacente. Como etapa final, se emplean pequeñas perturbaciones (incorporación de características de sintonización añadidas) a las ramas colineales de los dos elementos en T de tres puertos reactivos exteriores para mejorar adicionalmente la coincidencia de rama de salida y características de aislamiento.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Dispositivo de microondas multipuerto, que comprende:
    un primer dispositivo (40a) de microondas de tres puertos reactivo;
    un segundo dispositivo (40b) de microondas de tres puertos reactivo;
    un tercer dispositivo (40c) de microondas de tres puertos reactivo; y
    un dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos coincidente que tiene puertos (44a, 44b) de entrada primero y segundo y puertos de salida primero y segundo acoplados de manera comunicativa entre sí, en el que un primer puerto (40a1, 40a2, 40a3) de cada uno de los dispositivos (40a, 40b, 40c) de microondas de tres puertos primero, segundo y tercero está operativo para recibir una señal de microondas, y un primer puerto (29a) de salida y un segundo puerto (29b) de salida del dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos están operativos cada uno para emitir una señal de microondas,
    un segundo puerto (40a1) del primer dispositivo (40a) de microondas de tres puertos está acoplado de manera comunicativa a un segundo puerto (40b2) del segundo dispositivo (40b) de microondas de tres puertos,
    un segundo puerto (40c2) del tercer dispositivo (40c) de microondas de tres puertos está acoplado de manera comunicativa a un tercer puerto (40a3) del segundo dispositivo (40b) de microondas de tres puertos,
    un tercer puerto (40a3) del primer dispositivo (40a) de microondas de tres puertos está acoplado de manera comunicativa al primer puerto (44a) de entrada del dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos, y un tercer puerto (40c3) del tercer dispositivo (40c) de microondas de tres puertos está acoplado de manera comunicativa al segundo puerto (44b) de entrada del dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos.
  2. 2. Dispositivo de microondas multipuerto según la reivindicación 1, en el que cada uno de los puertos (44a, 44b) de entrada primero y segundo del dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos está configurado para recibir colectivamente dos relaciones de fase y amplitud expresamente diferentes entre el primer puerto (40a1,40a2, 40a3) de cada uno de los dispositivos (40a,40b, 40c) de microondas de tres puertos reactivos primero, segundo y tercero.
  3. 3. Dispositivo de microondas multipuerto según una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, que comprende además subconjuntos (24a, 24b, 24c) primero, segundo y tercero dispuestos a lo largo de un plano común, en el que el primer puerto (40a1, 40a2, 40a3) de los dispositivos (40a, 40b, 40c) de microondas de tres puertos reactivos primero, segundo y tercero están unidos individualmente a los subconjuntos (24a, 24b, 24c) primero, segundo y tercero, respectivamente.
  4. 4. Dispositivo de microondas multipuerto según la reivindicación 3, en el que los dispositivos (40a, 40b, 40c) de microondas de tres puertos reactivos primero, segundo y tercero están configurados para combinar una señal de microondas recibida por cada uno de los subconjuntos (24a, 24b, 24c) primero, segundo y tercero, y cada uno de los puertos (29a, 29b) de salida primero y segundo del dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos está configurado para emitir dos señales de microondas expresamente diferentes, correspondiendo las señales de salida a dos respuestas de patrón de antena antisimétricas diferentes.
  5. 5. Dispositivo de microondas multipuerto según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que comprende además:
    un primer circuito de compensación conectado al primer puerto (29a) de salida del dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos;
    un segundo circuito de compensación conectado al segundo puerto (29b) de salida del dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos,
    en el que los circuitos de compensación primero y segundo están configurados para sintonizar una fase y amplitud de una señal de microondas emitida por los puertos de salida primero y segundo del dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos.
  6. 6. Dispositivo de microondas multipuerto según la reivindicación 5, en el que cada circuito de compensación comprende un circuito de atenuador variable y un circuito de recorte de fase variable.
  7. 7. Dispositivo de microondas multipuerto según una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que el primer puerto (44a) de entrada y el segundo puerto (44b) de entrada del dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos coincidente están conectados al primer puerto (29a) de salida y el segundo puerto (29b) de salida, respectivamente, a través de una conexión dirigida, y el primer puerto (44a) de entrada y el segundo puerto (44b) de entrada están conectados indirectamente al segundo puerto (29b) de salida y el primer puerto (29a) de salida, respectivamente, a través de una conexión cruzada.
  8. 8. Dispositivo de microondas multipuerto según una cualquiera de las reivindicaciones 5-6, que comprende además un circuito de conmutación que incluye una primera entrada, una segunda entrada, una tercera entrada, y una salida, estando el circuito de conmutación operativo para acoplar selectivamente una de las entradas primera, segunda o tercera a la salida, en el que la primera entrada está conectada eléctricamente a una salida del primer circuito de compensación, la segunda entrada está conectada eléctricamente a una salida de los circuitos de compensación tanto primero como segundo, y la tercera entrada está conectada eléctricamente a una salida del segundo circuito de compensación.
  9. 9. Dispositivo de microondas multipuerto según una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que los dispositivos de microondas de tres puertos comprenden cada uno un elemento en T de guía de ondas de plano E, y el dispositivo de microondas de cuatro puertos comprende un elemento híbrido de guía de ondas de plano E.
  10. 10. Dispositivo de microondas multipuerto según la reivindicación 9, que comprende además una pluralidad de codos (42a, 42b, 42c, 42d) en E conectados entre los dispositivos en T de guía de ondas de plano E y el elemento híbrido de guía de ondas de plano E.
  11. 11. Sistema que comprende una matriz de 3x3 de subconjuntos (24a, 24b, 24c), en el que se emplea una pluralidad de dispositivos de microondas multipuerto según cualquiera de las reivindicaciones 3-10.
  12. 12. Método para hacer oscilar electrónicamente una señal recibida por un conjunto de antenas que tiene subconjuntos (24a, 24b, 24c) primera, segunda y tercera dispuestas en una única fila, comprendiendo el método:
    usar dispositivos (40a, 40b, 40c) de microondas de tres puertos reactivos para combinar señales recibidas desde cada uno de los subconjuntos (24a, 24b, 24c) primero, segundo y tercero;
    dividir, a través de un dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos coincidente, las señales combinadas en una primera componente de señal y una segunda componente de señal diferente de la primera componente de señal; y
    recombinar selectivamente las señales divididas para producir un haz de antenas que se orienta hacia la izquierda, se orienta transversalmente o se orienta hacia la derecha.
  13. 13. Método según la reivindicación 12, en el que recombinar selectivamente las señales divididas incluye proporcionar las componentes de señal primera y segunda a entradas primera y segunda, respectivamente, de un dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos coincidente, y conmutar selectivamente entre salidas (29a, 29b) primera y segunda del dispositivo (44) de microondas de cuatro puertos coincidente para producir la orientación hacia la izquierda, transversal o hacia la derecha del haz de antenas.
  14. 14. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 12-13, que comprende además hacer coincidir, en amplitud y fase, la primera componente de señal con la segunda componente de señal.
  15. 15. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 12-14, que comprende además medir una señal de microondas recibida en la primera componente de señal, medir una señal de microondas recibida en la segunda componente de señal y ajustar el apuntamiento de la antena basándose en la diferencia entre las dos señales medidas cuando la diferencia supera un umbral predeterminado.
ES19203274T 2018-10-24 2019-10-15 Circuito de conmutación de lóbulos sin pérdidas para seguimiento de múltiples subconjuntos Active ES2905169T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/169,110 US10819306B2 (en) 2018-10-24 2018-10-24 Lossless lobing circuit for multi-subarray tracking

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2905169T3 true ES2905169T3 (es) 2022-04-07

Family

ID=68281045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES19203274T Active ES2905169T3 (es) 2018-10-24 2019-10-15 Circuito de conmutación de lóbulos sin pérdidas para seguimiento de múltiples subconjuntos

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10819306B2 (es)
EP (1) EP3644442B1 (es)
CA (1) CA3057336C (es)
ES (1) ES2905169T3 (es)
IL (1) IL269874B2 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11290183B2 (en) * 2020-02-10 2022-03-29 SA Photonics, Inc. Feed-forward control of free space optical communication system based on inertial measurement unit

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4544927A (en) * 1982-11-04 1985-10-01 Sperry Corporation Wideband beamformer
US5717405A (en) * 1996-07-17 1998-02-10 Hughes Electronics Four-port phase and amplitude equalizer for feed enhancement of wideband antenna arrays with low sum and difference sidelobes
US6268828B1 (en) * 2000-01-11 2001-07-31 Metawave Communications Corporation Cylindrical antenna coherent feed system and method
US7545323B2 (en) * 2005-10-31 2009-06-09 The Boeing Company Phased array antenna systems and methods
US7737879B2 (en) * 2006-06-09 2010-06-15 Lockheed Martin Corporation Split aperture array for increased short range target coverage
WO2012103855A2 (zh) 2012-04-20 2012-08-09 华为技术有限公司 天线及基站
TWI505546B (zh) 2013-01-23 2015-10-21 Wistron Neweb Corp 功率分配器及射頻收發系統
US9444425B2 (en) * 2014-06-20 2016-09-13 Apple Inc. Electronic device with adjustable wireless circuitry
WO2017054124A1 (zh) * 2015-09-29 2017-04-06 华为技术有限公司 一种阵列天线及阵列天线的波束对准方法
WO2018145300A1 (zh) * 2017-02-10 2018-08-16 华为技术有限公司 一种天线阵列及通信设备
US10705407B2 (en) * 2017-05-08 2020-07-07 Analog Photonics LLC Speckle reduction in photonic phased arrays
US10833386B2 (en) * 2018-04-09 2020-11-10 Qorvo Us, Inc. Waveguide transitions for power-combining devices

Also Published As

Publication number Publication date
IL269874B2 (en) 2023-08-01
EP3644442A1 (en) 2020-04-29
IL269874A (en) 2020-04-30
CA3057336A1 (en) 2020-04-24
US20200136582A1 (en) 2020-04-30
CA3057336C (en) 2023-01-03
US10819306B2 (en) 2020-10-27
IL269874B1 (en) 2023-04-01
EP3644442B1 (en) 2021-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2294290T3 (es) Instalacion de calibrado para un conjunto de antenas y procedimiento para su calibrado.
US9806432B2 (en) Dual-polarized wideband radiator with single-plane stripline feed
US10256537B2 (en) Lens-enhanced phased array antenna panel
ES2937641T3 (es) Agrupación de antenas compacta que usa giro virtual de vectores de radiación
ES2747937T3 (es) Antena sectorial de doble haz y conjunto
ES2657869T3 (es) Antena de alta eficiencia y proceso de fabricación relacionado
US10135153B2 (en) Phased array antenna panel with configurable slanted antenna rows
ES2930193T3 (es) Antena reflectora multihaz para aplicaciones por satélite
US20160248157A1 (en) Low cost space-fed reconfigurable phased array for spacecraft and aircraft applications
US20090027258A1 (en) Systems and methods for antenna calibration
US9997831B2 (en) Compact wideband radio frequency antenna systems and associated methods
US11002846B2 (en) Amplitude comparison monopulse RADAR system
JP2010212895A (ja) アンテナ装置、レーダ装置
ES2994262T3 (en) Dual-polarization antenna
US20080169993A1 (en) Antenna
JP2010119045A (ja) アンテナ装置、レーダ装置
KR101105444B1 (ko) 견고한 구조의 원형 편파 턴스타일 안테나
US12316012B2 (en) Base station antennas having calibration circuit connections that provide improved in-column and/or adjacent cross-column isolation
ES2905169T3 (es) Circuito de conmutación de lóbulos sin pérdidas para seguimiento de múltiples subconjuntos
ES2907061T3 (es) Acoplador de guía de ondas direccional, red de formación de haces, y matriz de antenas que comprende dicho acoplador
US11158951B2 (en) Antipodal vivaldi antenna systems
US20220166135A1 (en) Antenna array and a phased array system with such antenna array
US20190123414A1 (en) Three-way power divider and multibeam forming circuit
ES2690578T3 (es) Antena plana de telecomunicación por satélite
JP6501981B2 (ja) アンテナ装置