ES2958409T3 - Surface wave antenna system - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un sistema de antena de onda superficial, que comprende al menos una antena (22) en cortocircuito eléctrica en el plano vertical, que tiene polarización vertical o elíptica y es adecuada para emitir/recibir radiación en al menos una banda de frecuencia centrada en una frecuencia central f0. asociada con una longitud de onda central λ0, estando conectada dicha antena (22) a un medio conductor (28) que tiene una superficie sustancialmente horizontal, caracterizándose el sistema de antena porque comprende además al menos una cubierta cableada (30) de longitud mayor que o igual a 0,8 λ0, conectado eléctricamente a al menos una antena (22) en el centro de la cubierta (30), y apto para irradiar al menos a la frecuencia central f0 de la antena (22). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The invention relates to a surface wave antenna system, comprising at least one antenna (22) electrically shorted in the vertical plane, having vertical or elliptical polarization and suitable for emitting/receiving radiation in at least one frequency band centered on a central frequency f0 associated with a central wavelength λ0, said antenna (22) being connected to a conductive medium (28) having a substantially horizontal surface, the antenna system being characterized in that it further comprises at least one wired sheath (30) of length greater than or equal to 0.8 λ0, electrically connected to at least one antenna (22) at the center of the sheath (30), and suitable for radiating at least at the central frequency f0 of the antenna (22). (Automatic translation with Google Translate, without legal value)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Sistema de antena de ondas de superficie Surface wave antenna system
1. Campo de la invención1. Field of invention
La invención hace referencia a un sistema de antena. En particular, la invención hace referencia a un sistema de antena de polarización vertical y/o elíptica adaptado para transmitir y/o recibir ondas de superficie en una amplia banda de frecuencias que incluye, en particular, la totalidad o parte de las frecuencias bajas, medias y altas comprendidas entre aproximadamente 30 kHz y aproximadamente 30 MHz, es decir, ondas kilométricas, hectométricas y decamétricas. The invention refers to an antenna system. In particular, the invention relates to a vertically and/or elliptically polarized antenna system adapted to transmit and/or receive surface waves in a wide frequency band including, in particular, all or part of the low frequencies, medium and high frequencies between approximately 30 kHz and approximately 30 MHz, that is, kilometer, hectometric and decametric waves.
2. Antecedentes tecnológicos2. Technological background
En la actualidad se utilizan torres radiantes de grandes dimensiones para transmitir alta potencia en las bandas de ondas hectométricas. Las desventajas de estas torres son que son caras, requieren una gran cantidad de terreno de seguridad para su instalación y son poco atractivas y discretas. No están optimizadas para la radiodifusión, en esencia, por ondas de superficie. Large radiating towers are currently used to transmit high power in the MF bands. The disadvantages of these towers are that they are expensive, require a large amount of security land to install, and are unattractive and inconspicuous. They are not optimized for broadcasting, essentially over ground waves.
Muy pocas antenas utilizan únicamente una onda de superficie como vector de propagación. Los sistemas de onda de superficie actuales utilizan antenas de tipo látigo o bicónicas, poco adecuadas para aplicaciones de radar. Very few antennas use only a ground wave as a propagation vector. Current ground wave systems use whip-type or biconical antennas, which are poorly suited for radar applications.
Las torres radiantes y, en general, todas las antenas con polarización vertical, como las antenas de tipo látigo o bicónicas, generan, en esencia, un campo de ondas espaciales (también denominado radiación ionosférica) y son caras y/o muy discretas. Radiating towers and, in general, all vertically polarized antennas, such as whip or biconical antennas, essentially generate a space wave field (also called ionospheric radiation) and are expensive and/or very discrete.
Se han propuesto soluciones para resolver estos problemas. La solicitud de patente francesa FR2965978, presentada por el solicitante, propone una solución que permite reducir de forma significativa la huella vertical de la antena, permitiendo reducir de este modo los costes de instalación y una mejora de la discreción de la antena. La antena también permite una mejora de la propagación de las ondas de superficie y una disminución de la radiación ionosférica. No obstante, la radiación ionosférica sigue siendo significativa, en particular para ángulos comprendidos entre ±[20°; 80°] en torno a la normal al plano de tierra sobre el que se coloca la antena. Esta radiación ionosférica remanente puede, en determinadas bandas de frecuencias, dar lugar a fenómenos de atenuación (fadingen inglés), en particular cuando las ondas de superficie y las ondas espaciales interfieren en la superficie terrestre, tras propagarse en medios diferentes y por caminos distintos. Solutions have been proposed to resolve these problems. The French patent application FR2965978, filed by the applicant, proposes a solution that allows the vertical footprint of the antenna to be significantly reduced, thus allowing for a reduction in installation costs and an improvement in the discreetness of the antenna. The antenna also allows an improvement in the propagation of surface waves and a decrease in ionospheric radiation. However, ionospheric radiation remains significant, particularly for angles between ±[20°; 80°] around the normal to the ground plane on which the antenna is placed. This remaining ionospheric radiation can, in certain frequency bands, give rise to fading phenomena, in particular when surface waves and space waves interfere with the Earth's surface, after propagating in different media and along different paths.
3. Objetivos de la invención3. Objectives of the invention
La invención tiene por objetivo superar al menos algunas de las desventajas de las antenas conocidas. The invention aims to overcome at least some of the disadvantages of known antennas.
En particular, la invención tiene por objetivo proporcionar, en al menos una forma de realización de la invención, un sistema de antena cuya radiación preferida sea la radiación de ondas de superficie. In particular, the invention aims to provide, in at least one embodiment of the invention, an antenna system whose preferred radiation is surface wave radiation.
La invención también tiene por objetivo proporcionar, en al menos una forma de realización, un sistema de antena con radiación ionosférica reducida. The invention also aims to provide, in at least one embodiment, an antenna system with reduced ionospheric radiation.
La invención también tiene por objetivo proporcionar, en al menos una forma de realización de la invención, un sistema de antena que sea sencillo de fabricar. The invention also aims to provide, in at least one embodiment of the invention, an antenna system that is simple to manufacture.
La invención también tiene por objetivo proporcionar, en al menos una forma de realización, un sistema de antena discreto y por tanto con una pequeña huella vertical. The invention also aims to provide, in at least one embodiment, a discrete antenna system and therefore with a small vertical footprint.
La invención también tiene por objetivo proporcionar, en al menos una forma de realización, un sistema de antena cuyo ancho de banda se pueda modificar fácilmente. The invention also aims to provide, in at least one embodiment, an antenna system whose bandwidth can be easily modified.
4. Presentación de la invención4. Presentation of the invention
Para ello, la invención hace referencia a un sistema de antena de ondas de superficie de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende: To this end, the invention refers to a surface wave antenna system according to claim 1 comprising:
- al menos una antena eléctricamente corta en el plano vertical, con polarización vertical o elíptica y adaptada para transmitir/recibir radiación en al menos una banda de frecuencias centrada en una frecuencia central fü asociada a una longitud de onda central A<ü>, estando conectada dicha antena a un medio conductor que tiene una superficie, en esencia, horizontal, - at least one antenna electrically short in the vertical plane, with vertical or elliptical polarization and adapted to transmit/receive radiation in at least one frequency band centered on a central frequency fü associated with a central wavelength A<ü>, being said antenna connected to a conductive medium that has an essentially horizontal surface,
el sistema de antena se caracteriza por que comprende, además: The antenna system is characterized in that it also includes:
- al menos una cubierta de cable con una longitud igual o superior a 0,8 Á0, unida eléctricamente al menos a una antena en el centro de la cubierta, y adaptada para irradiar al menos a la frecuencia central fü de la antena. - at least one cable sheath with a length equal to or greater than 0.8 Á0, electrically connected to at least one antenna in the center of the sheath, and adapted to radiate at least at the center frequency fü of the antenna.
Una antena eléctricamente corta en el plano vertical se define como una antena que emite radiación en una longitud de onda preferida denominada longitud de onda central Á0, y cuya huella vertical es inferior a un cuarto de la longitud de onda central. Si la antena transmite en una banda de frecuencias, la longitud de onda central corresponde a la longitud de onda asociada a la frecuencia central de la banda de frecuencias. La antena es, por ejemplo, una antena tal como la descrita en la solicitud de patente francesa FR2965978, una antena de látigo, una antena de tipo PIFA (porPlanar Inverted F-Shaped Antennaen inglés), una antena en forma de M, etc. An electrically short antenna in the vertical plane is defined as an antenna that emits radiation at a preferred wavelength called the central wavelength Á0, and whose vertical footprint is less than one quarter of the central wavelength. If the antenna transmits in a frequency band, the center wavelength corresponds to the wavelength associated with the center frequency of the frequency band. The antenna is, for example, an antenna such as that described in French patent application FR2965978, a whip antenna, a PIFA type antenna (for Planar Inverted F-Shaped Antenna in English), an M-shaped antenna, etc.
Por lo tanto, un sistema de antena de acuerdo con la invención permite la radiación preferente de ondas de superficie, así como la reducción de la radiación ionosférica de una antena gracias a la utilización de una o más cubiertas de cable, para transmitir únicamente ondas de superficie. Las cubiertas de cable se conectan eléctricamente a la antena, para que una alimentación procedente de la antena alimente también las cubiertas de cable. De esta forma, y gracias a sus dimensiones, las cubiertas de cable irradian a la frecuencia central f0 y permiten la modificación del diagrama de radiación de la antena para reducir la radiación ionosférica del sistema de antena. Las cubiertas de cable se fabrican con un cable metálico o un tubo metálico de pequeña sección. Therefore, an antenna system according to the invention allows preferential radiation of surface waves, as well as the reduction of ionospheric radiation from an antenna thanks to the use of one or more cable jackets, to transmit only surface waves. surface. The cable jackets are electrically connected to the antenna, so that a feed from the antenna also powers the cable jackets. In this way, and thanks to their dimensions, the cable covers radiate at the central frequency f0 and allow the modification of the antenna radiation pattern to reduce the ionospheric radiation of the antenna system. Cable covers are manufactured with a metal cable or a small section metal tube.
Preferiblemente, la huella vertical del sistema de antena está comprendida entre 0,05 Á0 y 0,3 Á0. Por tanto, el sistema de antena es discreto. Además, es menos sensible al viento, las explosiones, los rayos, los terremotos, etc. Preferably, the vertical footprint of the antenna system is between 0.05 Á0 and 0.3 Á0. Therefore, the antenna system is discrete. In addition, it is less sensitive to wind, explosions, lightning, earthquakes, etc.
Preferiblemente, la longitud de la cubierta de cable es inferior o igual a 2 Á0. Preferably, the length of the cable sheath is less than or equal to 2 Á0.
De forma ventajosa y de acuerdo con la invención, dicha al menos una antena se configura para transmitir/recibir radiación direccional a lo largo de una dirección de radiación, y al menos una cubierta de cable se extiende a lo largo de una dirección principal, en esencia, paralela a la dirección de radiación. Advantageously and according to the invention, said at least one antenna is configured to transmit/receive directional radiation along a radiation direction, and at least one cable sheath extends along a main direction, in essentially, parallel to the direction of radiation.
De acuerdo con este aspecto de la invención, la radiación ionosférica del sistema de antena se reduce aún más en la dirección de radiación de la antena cuando ésta es una antena direccional. In accordance with this aspect of the invention, the ionospheric radiation of the antenna system is further reduced in the direction of radiation of the antenna when the antenna is a directional antenna.
De forma ventajosa y de acuerdo con la invención, al menos una cubierta de cable se extiende a lo largo de una dirección que forma un ángulo de entre -10° y 10° con la superficie del medio conductor. Advantageously and according to the invention, at least one cable sheath extends along a direction that forms an angle of between -10° and 10° with the surface of the conductive medium.
Preferiblemente, la cubierta de cable se extiende a lo largo de una dirección, en esencia, paralela a la superficie del medio conductor. Por, en esencia, paralela se entiende un ángulo entre la dirección de cada cubierta y la superficie del medio conductor comprendido entre -5° y 5°. La cubierta de cable también puede ser estrictamente paralela a la superficie del medio conductor. Preferably, the cable jacket extends along a direction substantially parallel to the surface of the conductive medium. Parallel, in essence, means an angle between the direction of each cover and the surface of the conductive medium between -5° and 5°. The cable jacket may also be strictly parallel to the surface of the conductive medium.
De acuerdo con este aspecto de la invención, se mejoran la reducción de la radiación ionosférica y la directividad de la antena. In accordance with this aspect of the invention, the reduction of ionospheric radiation and the directivity of the antenna are improved.
De forma ventajosa, un sistema de antena de acuerdo con la invención comprende al menos dos cubiertas de cable que se extienden en diferentes direcciones principales entre sí. Advantageously, an antenna system according to the invention comprises at least two cable sheaths extending in different main directions relative to each other.
De acuerdo con este aspecto de la invención, la presencia de varias cubiertas de cable permite mejorar la reducción de la radiación ionosférica en varios azimuts. According to this aspect of the invention, the presence of several cable jackets makes it possible to improve the reduction of ionospheric radiation at various azimuths.
De forma ventajosa y de acuerdo con la invención, el medio conductor comprende un plano de masa, al que se conecta cada antena. Advantageously and according to the invention, the conductive means comprises a ground plane, to which each antenna is connected.
De acuerdo con este aspecto de la invención, la plano de masa permite mejorar la conductividad del medio conductor si ésta es demasiado baja. According to this aspect of the invention, the ground plane makes it possible to improve the conductivity of the conductive medium if it is too low.
De forma ventajosa y de acuerdo con la invención, al menos una cubierta de cable comprende al menos un elemento localizado adaptado para permitir la resonancia de dicha cubierta a una multitud de frecuencias. Advantageously and in accordance with the invention, at least one cable sheath comprises at least one localized element adapted to allow resonance of said sheath at a multitude of frequencies.
De acuerdo con este aspecto de la invención, los elementos localizados, que pueden ser elementos resistivos, capacitivos o inductivos, permiten formar circuitos abiertos (o de alta impedancia) o circuitos cerrados en la(s) cubierta(s) en función de las frecuencias de funcionamiento, formando de este modo trampas de corriente. Los elementos localizados se adaptan de este modo para obtener un sistema de antena multifrecuencia (es decir, con resonancias múltiples) por medio de dichas trampas de corriente. According to this aspect of the invention, the located elements, which can be resistive, capacitive or inductive elements, allow open (or high impedance) circuits or closed circuits to be formed in the cover(s) depending on the frequencies. of operation, thus forming current traps. The located elements are thus adapted to obtain a multi-frequency antenna system (that is, with multiple resonances) by means of said current traps.
Además, los elementos localizados también pueden permitir reproducir la resonancia RLC de la cubierta con una longitud física reducida de la cubierta, pero una longitud eléctrica equivalente. De este modo, los elementos localizados están adaptados para modificar la longitud eléctrica de la cubierta. Furthermore, localized elements may also allow the RLC resonance of the shell to be reproduced with a reduced physical length of the shell, but an equivalent electrical length. In this way, the located elements are adapted to modify the electrical length of the cover.
De forma ventajosa y de acuerdo con la invención, al menos una cubierta de cable comprende varios elementos de cable conectados entre sí para formar una cubierta superficial o una cubierta volumétrica. Advantageously and according to the invention, at least one cable sheath comprises several cable elements connected together to form a surface sheath or a volumetric sheath.
De acuerdo con este aspecto de la invención, las cubiertas superficiales o volumétricas permiten aumentar el ancho de banda del sistema de antena. De este modo, las cubiertas superficiales o volumétricas son adecuadas para su utilización con antenas de banda ancha. Los elementos de cable son, por ejemplo, cordones formados por tubos o cables metálicos. According to this aspect of the invention, the surface or volumetric covers make it possible to increase the bandwidth of the antenna system. Thus, surface or volumetric covers are suitable for use with broadband antennas. Cable elements are, for example, cords made of metal tubes or cables.
La invención también hace referencia a un sistema de antena caracterizado en combinación por todas o algunas de las características mencionadas anteriormente o a continuación. The invention also relates to an antenna system characterized in combination by all or some of the features mentioned above or below.
5. Lista de figuras5. List of figures
Otros objetivos, características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto con la lectura de la siguiente descripción, dada únicamente a título no restrictivo y que hace referencia a las figuras adjuntas en las que: Other objectives, characteristics and advantages of the invention will become apparent upon reading the following description, given solely on a non-restrictive basis and which refers to the attached figures in which:
- la figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de un sistema de antena de acuerdo con una primera forma de realización de la invención, - figure 1 is a schematic perspective view of an antenna system according to a first embodiment of the invention,
- la figura 2 es una vista esquemática en perspectiva de un sistema de antena de acuerdo con una segunda forma de realización de la invención, - figure 2 is a schematic perspective view of an antenna system according to a second embodiment of the invention,
- la figura 3 es un diagrama de radiación a lo largo del plano yOz del sistema de antena de acuerdo con la segunda forma de realización de la invención, - figure 3 is a radiation diagram along the yOz plane of the antenna system according to the second embodiment of the invention,
- la figura 4 es una vista esquemática en perspectiva de un sistema de antena de acuerdo con una tercera forma de realización de la invención, - Figure 4 is a schematic perspective view of an antenna system according to a third embodiment of the invention,
- la figura 5 es una vista esquemática en perspectiva de un sistema de antena de acuerdo con una cuarta forma de realización de la invención, - Figure 5 is a schematic perspective view of an antenna system according to a fourth embodiment of the invention,
- la figura 6 es una vista esquemática en perspectiva de un sistema de antena de acuerdo con una quinta forma de realización de la invención, - figure 6 is a schematic perspective view of an antenna system according to a fifth embodiment of the invention,
- la figura 7 es una vista esquemática en perspectiva de un sistema de antena de acuerdo con una sexta forma de realización de la invención, - Figure 7 is a schematic perspective view of an antenna system according to a sixth embodiment of the invention,
- la figura 8 es una vista esquemática en perspectiva de un sistema de antena de acuerdo con una séptima forma de realización de la invención, - figure 8 is a schematic perspective view of an antenna system according to a seventh embodiment of the invention,
- la figura 9 es un diagrama de radiación a lo largo del plano yOz del sistema de antena de acuerdo con la séptima forma de realización de la invención, - figure 9 is a radiation diagram along the yOz plane of the antenna system according to the seventh embodiment of the invention,
- la figura 10 es una vista esquemática en perspectiva de un sistema de antena de acuerdo con una octava forma de realización de la invención, - Figure 10 is a schematic perspective view of an antenna system according to an eighth embodiment of the invention,
- la figura 11 es una vista esquemática en perspectiva de un sistema de antena de acuerdo con una novena forma de realización de la invención, - Figure 11 is a schematic perspective view of an antenna system according to a ninth embodiment of the invention,
- la figura 12 es una vista esquemática en perspectiva de un sistema de antena de acuerdo con una décima forma de realización de la invención, - Figure 12 is a schematic perspective view of an antenna system according to a tenth embodiment of the invention,
- la figura 13 es una vista esquemática en perspectiva de un sistema de antena de acuerdo con una undécima forma de realización de la invención, - Figure 13 is a schematic perspective view of an antenna system according to an eleventh embodiment of the invention,
- la figura 14 es una vista esquemática en perspectiva de un sistema de antena de acuerdo con una duodécima forma de realización de la invención. - Figure 14 is a schematic perspective view of an antenna system according to a twelfth embodiment of the invention.
6. Descripción detallada de una forma de realización de la invención6. Detailed description of an embodiment of the invention
Las siguientes formas de realización son ejemplos. Aunque la descripción hace referencia a una o más formas de realización, ello no significa necesariamente que cada referencia haga referencia a la misma forma de realización o que las características se apliquen únicamente a una sola forma de realización. También se pueden combinar características simples de distintas formas de realización para obtener otras formas de realización. En las figuras, las escalas y proporciones no se respetan estrictamente a efectos de ilustración y claridad. The following embodiments are examples. Although the description refers to one or more embodiments, this does not necessarily mean that each reference refers to the same embodiment or that the features apply only to a single embodiment. Simple features of different embodiments can also be combined to obtain other embodiments. In the figures, scales and proportions are not strictly respected for the purposes of illustration and clarity.
En cada figura se utiliza un sistema de referencia ortogonal Oxyz que representa los sistemas de antenas de acuerdo con las diferentes formas de realización de la invención. In each figure, an Oxyz orthogonal reference system is used that represents the antenna systems according to the different embodiments of the invention.
Las nociones de "horizontal" y "vertical" se utilizan en relación con una antena una vez instalada, en una situación operativa, según se muestra en la figura 1. Además, un elemento es horizontal si su dirección principal es paralela al plano xOy y es vertical si su dirección principal es paralela al eje Oz. The notions of "horizontal" and "vertical" are used in relation to an antenna once installed, in an operational situation, as shown in Figure 1. Furthermore, an element is horizontal if its main direction is parallel to the xOy plane and It is vertical if its main direction is parallel to the Oz axis.
La figura 1 muestra una vista esquemática en perspectiva de un sistema de antena 20 de acuerdo con una primera forma de realización de la invención. Figure 1 shows a schematic perspective view of an antenna system 20 according to a first embodiment of the invention.
El sistema de antena 20 comprende una antena 22, en este caso una antena en forma de M que comprende un elemento radiante horizontal 24 conectado a tres elementos radiantes verticales 26a, 26b, 26c, conectados a su vez a un medio conductor 28. En esta figura y en las figuras siguientes, el medio conductor 28 se representa mediante un símbolo de masa eléctrica conectada a la tierra. El medio conductor 28 es un medio conductor imperfecto, por ejemplo, suelo (tierra, arena, etc.) o agua (mar, salina, lago, etc.). La antena se alimenta en el elemento radiante vertical 26b mediante un generador 29. The antenna system 20 comprises an antenna 22, in this case an M-shaped antenna comprising a horizontal radiating element 24 connected to three vertical radiating elements 26a, 26b, 26c, in turn connected to a conductive means 28. In this case figure and in the following figures, the conductive medium 28 is represented by an electrical mass symbol connected to the ground. The conductive medium 28 is an imperfect conductive medium, for example, soil (earth, sand, etc.) or water (sea, saline, lake, etc.). The antenna is fed into the vertical radiating element 26b by a generator 29.
El sistema de antena 20 también comprende una cubierta de cable 30 conectada eléctricamente a la antena 22 en el centro de la cubierta. Además, en esta forma de realización, la cubierta de cable 30 se conecta a la antena 22 en el centro del elemento radiante vertical 24. The antenna system 20 also comprises a cable jacket 30 electrically connected to the antenna 22 in the center of the jacket. Furthermore, in this embodiment, the cable jacket 30 is connected to the antenna 22 at the center of the vertical radiating element 24.
La cubierta de cable 30 es monofilamento (es decir, está compuesta por un único cable radiante), tiene una longitud superior a 0,8 A<ü>y se extiende en una dirección, en esencia, paralela a la superficie del medio conductor 28. The cable jacket 30 is monofilament (i.e., composed of a single radiating cable), has a length greater than 0.8 A<ü>and extends in a direction substantially parallel to the surface of the conductive medium 28 .
El medio conductor 28 tiene una conductividad eléctrica que varía en función de su composición. Por ejemplo, el mar, las salinas o los lagos salados tienen una conductividad eléctrica elevada, y la tierra y la arena tienen una conductividad eléctrica baja. De acuerdo con una forma de realización no mostrada, si la conductividad eléctrica es demasiado baja, es decir, inferior a 1 S/m, el sistema de antena 20 se complementa con un plano de masa, conectado a la antena 22, y enterrado por debajo o en la superficie del medio conductor 28. El plano de masa puede adoptar diversas formas, por ejemplo, un círculo, un polígono (regular o no), etc. El plano de masa se extiende por debajo de todo el sistema de antena 20, es decir, la proyección del sistema de antena 20 sobre el medio conductor 28 a lo largo del eje Oz está incluida en la zona ocupada por el plano de masa. The conductive medium 28 has an electrical conductivity that varies depending on its composition. For example, the sea, salt flats or salt lakes have high electrical conductivity, and soil and sand have low electrical conductivity. According to an embodiment not shown, if the electrical conductivity is too low, that is, less than 1 S/m, the antenna system 20 is supplemented with a ground plane, connected to the antenna 22, and buried by below or on the surface of the conductive medium 28. The ground plane can take various shapes, for example, a circle, a polygon (regular or not), etc. The ground plane extends below the entire antenna system 20, that is, the projection of the antenna system 20 onto the conductive means 28 along the Oz axis is included in the area occupied by the ground plane.
La figura 2 muestra de forma esquemática en perspectiva de un sistema de antena 20 de acuerdo con una segunda forma de realización de la invención. Figure 2 shows schematically in perspective of an antenna system 20 according to a second embodiment of the invention.
El sistema de antena 20 comprende una antena 22 tal como se describe en la solicitud de patente francesa FR2965978 presentada por el solicitante. El sistema de antena 20 comprende una cubierta de cable 30 conectada eléctricamente a la antena 22 en el centro de la cubierta. The antenna system 20 comprises an antenna 22 as described in French patent application FR2965978 filed by the applicant. The antenna system 20 comprises a cable jacket 30 electrically connected to the antenna 22 in the center of the jacket.
La cubierta de cable 30 es monofilamento y está compuesta por dos subfilamentos 32a, 32b de longitudes iguales, conectados en uno de sus extremos y dispuestas en un mismo plano. Los dos subfilamentos se conectan formando un ángulo, debido a la diferencia entre la altura h1 a la que se conectan los subfilamentos y la altura de los otros dos extremos de los subfilamentos. En particular, cuando las alturas h1 y h2 son iguales, el ángulo es igual a 180° y, por lo tanto, los subfilamentos están alineados y la cubierta es paralela a la superficie del medio conductor 28, como la cubierta descrita anteriormente en la primera forma de realización. The cable cover 30 is monofilament and is composed of two subfilaments 32a, 32b of equal lengths, connected at one of their ends and arranged in the same plane. The two subfilaments connect at an angle, due to the difference between the height h1 at which the subfilaments connect and the height of the other two ends of the subfilaments. In particular, when the heights h1 and h2 are equal, the angle is equal to 180° and, therefore, the subfilaments are aligned and the cover is parallel to the surface of the conductive medium 28, like the cover described above in the first form of embodiment.
La figura 3 muestra un diagrama de radiación a lo largo del plano yOz (denominado diagrama de radiación cenital) del sistema de antena de acuerdo con la segunda forma de realización de la invención, en el que la cubierta de cable tiene una longitud de 0,8 Aü, la altura h1 es igual a 0,06 Aü, la altura h2 es igual a 0,05 Aü y la longitud L de la antena es igual a 0,3 Aü. Figure 3 shows a radiation pattern along the yOz plane (called zenith radiation pattern) of the antenna system according to the second embodiment of the invention, in which the cable sheath has a length of 0. 8 Aü, the height h1 is equal to 0.06 Aü, the height h2 is equal to 0.05 Aü and the length L of the antenna is equal to 0.3 Aü.
Por lo tanto, la radiación del sistema de antena es principalmente radiación de ondas de superficie, y la radiación ionosférica del sistema de antena se reduce considerablemente en comparación con una antena 22 sin cubierta. En particular, la ganancia del sistema de antena (expresada en dB en relación con la radiación máxima del sistema de antena) está comprendida entre 0 y -5 dB para ángulos de radiación comprendidos en los intervalos [-90°, -60°] y [60°, 90°], y es inferior a -10 dB en el intervalo [-50°, 50°]. Therefore, the radiation of the antenna system is mainly surface wave radiation, and the ionospheric radiation of the antenna system is greatly reduced compared to an antenna 22 without a cover. In particular, the gain of the antenna system (expressed in dB in relation to the maximum radiation of the antenna system) is between 0 and -5 dB for radiation angles in the ranges [-90°, -60°] and [60°, 90°], and is less than -10 dB in the range [-50°, 50°].
La figura 4 muestra de forma esquemática en perspectiva de un sistema de antena 20 de acuerdo con una tercera forma de realización de la invención. Figure 4 shows schematically in perspective of an antenna system 20 according to a third embodiment of the invention.
El sistema de antena 20 comprende una antena 22 de tipo PIFA (porPlanar Inverted F-Shaped Antennaen inglés). La antena 22 está formada por dos elementos radiantes verticales 34a, 34b conectados a un elemento radiante horizontal 36. The antenna system 20 comprises a PIFA (Planar Inverted F-Shaped Antenna) type antenna 22. The antenna 22 is formed by two vertical radiating elements 34a, 34b connected to a horizontal radiating element 36.
El sistema de antena 20 comprende una cubierta de cable monofilamento 30 conectada eléctricamente a la antena 22 en el centro de la cubierta de cable 30. The antenna system 20 comprises a monofilament cable jacket 30 electrically connected to the antenna 22 in the center of the cable jacket 30.
La figura 5 muestra de forma esquemática en perspectiva de un sistema de antena 20 de acuerdo con una cuarta forma de realización de la invención. Figure 5 shows schematically in perspective of an antenna system 20 according to a fourth embodiment of the invention.
El sistema de antena 20 comprende una antena 22 de tipo látigo acortado. La antena 22 es una antena monopolo que comprende un único cable radiante, y el sistema de antena 20 comprende una cubierta de cable 30 monofilamento conectada eléctricamente a un extremo de la antena 22 en el centro de la cubierta de cable 30. The antenna system 20 comprises a shortened whip antenna 22. The antenna 22 is a monopole antenna comprising a single radiating cable, and the antenna system 20 comprises a monofilament cable jacket 30 electrically connected to one end of the antenna 22 in the center of the cable jacket 30.
Las figuras 6, 7, 8, 10 y 11 muestran de forma esquemática en perspectiva de un sistema de antena 20 de acuerdo con diferentes formas de realización que comprenden una antena 22 en forma de M tal como se ha descrito anteriormente con referencia a la primera forma de realización. Figures 6, 7, 8, 10 and 11 show schematically in perspective an antenna system 20 according to different embodiments comprising an M-shaped antenna 22 as described above with reference to the first form of embodiment.
Las figuras 6 y 7 muestran respectivamente una quinta y una sexta forma de realización de la invención, en las que la cubierta de cable 30 es monofilamento y se conecta a la antena de acuerdo con diferentes disposiciones, en particular se conecta a cualquier punto del elemento radiante horizontal 24 en la quinta forma de realización (figura 6) o a uno de los extremos del elemento radiante horizontal 24 en la sexta forma de realización (figura 7). Figures 6 and 7 respectively show a fifth and a sixth embodiment of the invention, in which the cable sheath 30 is monofilament and is connected to the antenna according to different arrangements, in particular it is connected to any point of the element. horizontal radiant 24 in the fifth embodiment (figure 6) or to one of the ends of the horizontal radiating element 24 in the sixth embodiment (figure 7).
Estas diferentes disposiciones de la cubierta de cable 30 permiten, en particular, adaptar el sistema de antena 20 a diferentes configuraciones para adaptarse a las limitaciones del entorno en el que se dispone el sistema de antena 20, teniendo las configuraciones funcionamientos idénticos. These different arrangements of the cable sheath 30 allow, in particular, the antenna system 20 to be adapted to different configurations to adapt to the limitations of the environment in which the antenna system 20 is arranged, the configurations having identical functions.
Las figuras 8, 10 y 11 muestran respectivamente una séptima, una octava y una novena forma de realización de la invención, en la que la cubierta de cable 30 es una cubierta denominada multifilamentos, que comprende varios elementos de cable, en este caso dos filamentos 38a, 38b conectados en su centro y que se extienden en direcciones diferentes para formar un ángulo a. Los filamentos tienen la misma longitud, superior a 0,8 A<ü>. Figures 8, 10 and 11 respectively show a seventh, an eighth and a ninth embodiment of the invention, in which the cable sheath 30 is a so-called multifilament sheath, comprising several cable elements, in this case two filaments 38a, 38b connected at their center and extending in different directions to form an angle a. The filaments have the same length, greater than 0.8 A<ü>.
De acuerdo con las formas de realización, la cubierta se conecta a la antena de acuerdo con diferentes disposiciones, en particular se conecta al centro del elemento radiante horizontal 24 en la séptima forma de realización (figura 8), a cualquier punto del elemento radiante horizontal 24 en la octava forma de realización (figura 10) o a uno de los extremos del elemento radiante horizontal 24 en la novena forma de realización (figura 11). According to the embodiments, the cover is connected to the antenna according to different arrangements, in particular it is connected to the center of the horizontal radiating element 24 in the seventh embodiment (Figure 8), to any point of the horizontal radiating element 24 in the eighth embodiment (Figure 10) or to one of the ends of the horizontal radiating element 24 in the ninth embodiment (Figure 11).
La figura 9 muestra un diagrama de radiación a lo largo del plano yOz (denominado diagrama de radiación cenital) del sistema de antena de acuerdo con la séptima forma de realización de la invención, en el que cada filamento de la cubierta tiene una longitud de 1,1 A<ü>, el elemento radiante horizontal 24 de la antena 22 tiene una longitud de 0,7 A<ü>y la antena tiene una altura h de 0,08 Aü. Figure 9 shows a radiation pattern along the yOz plane (called zenith radiation pattern) of the antenna system according to the seventh embodiment of the invention, in which each sheath filament has a length of 1 ,1 A<ü>, the horizontal radiating element 24 of the antenna 22 has a length of 0.7 A<ü>and the antenna has a height h of 0.08 Aü.
Por lo tanto, la radiación del sistema de antena es principalmente radiación de ondas de superficie, y la radiación ionosférica del sistema de antena se reduce considerablemente en comparación con una antena 22 sin cubierta. En particular, la ganancia del sistema de antena (expresada en dB en relación con la radiación máxima del sistema de antena) está comprendida entre 0 y -5 dB para ángulos de radiación comprendidos en los intervalos [-90°, -60°] y [60°, 90°], es inferior a -10 dB en el intervalo [-50°, 50°], e inferior a -15 dB en el intervalo [-40°, 40°]. Therefore, the radiation of the antenna system is mainly surface wave radiation, and the ionospheric radiation of the antenna system is greatly reduced compared to an antenna 22 without a cover. In particular, the gain of the antenna system (expressed in dB in relation to the maximum radiation of the antenna system) is between 0 and -5 dB for radiation angles in the ranges [-90°, -60°] and [60°, 90°], is less than -10 dB in the range [-50°, 50°], and less than -15 dB in the range [-40°, 40°].
Las figuras 12, 13 y 14 muestran esquemáticamente en perspectiva un sistema de antena 20 de acuerdo con una décima, undécima y duodécima forma de realización respectivamente. Cada sistema de antena comprende una antena 22 en forma de M de acuerdo con diferentes formas de realización particulares. Figures 12, 13 and 14 show schematically in perspective an antenna system 20 according to a tenth, eleventh and twelfth embodiment respectively. Each antenna system comprises an M-shaped antenna 22 according to different particular embodiments.
En la décima forma de realización mostrada en la figura 12, la antena 22 comprende tres elementos radiantes horizontales 24a, 24b, 24c de las mismas longitudes, cada uno conectado en sus extremos a un elemento radiante vertical y todos conectados en su centro a un único elemento radiante vertical 26b. Esta forma de realización de antena permite ampliar la banda de frecuencias de radiación de la antena. In the tenth embodiment shown in Figure 12, the antenna 22 comprises three horizontal radiating elements 24a, 24b, 24c of the same lengths, each connected at its ends to a vertical radiating element and all connected at its center to a single vertical radiating element 26b. This form of antenna embodiment allows the antenna's radiation frequency band to be expanded.
Para adaptarse a esta ampliación de la banda de frecuencias, el sistema de antena 22 comprende una cubierta de cable 30 de varios filamentos compuesta por dos filamentos 38a, 38b, tal como se ha descrito anteriormente, cuyos extremos se conectan por pares mediante conexiones de cable 40a, 40b, para formar una cubierta superficial, es decir, equivalente a una superficie radiante. Esta cubierta superficial tiene, por tanto, una banda de frecuencias de funcionamiento más amplia, en consonancia con la banda de funcionamiento más amplia de la antena 22. To accommodate this broadening of the frequency band, the antenna system 22 comprises a multi-strand cable jacket 30 composed of two strands 38a, 38b, as described above, the ends of which are connected in pairs by cable connections. 40a, 40b, to form a surface cover, that is, equivalent to a radiating surface. This surface cover therefore has a wider operating frequency band, consistent with the wider operating band of the antenna 22.
En la undécima forma de realización mostrada en la figura 13, la antena 22 comprende dos elementos radiantes horizontales 24, 124 de longitudes diferentes, cada uno conectado por sus extremos a un elemento radiante vertical y todos conectados por sus centros a un único elemento radiante vertical. Un primer elemento radiante horizontal 24 tiene una longitud adaptada para radiar a una primera frecuencia central fo (asociada a la longitud de onda Aü) y un segundo elemento horizontal 124 tiene una longitud adaptada para radiar a una segunda frecuencia central fbis (asociada a la longitud de onda Abis). Se dice que la antena tiene doble resonancia. In the eleventh embodiment shown in Figure 13, the antenna 22 comprises two horizontal radiating elements 24, 124 of different lengths, each connected at its ends to a vertical radiating element and all connected at its centers to a single vertical radiating element. . A first horizontal radiating element 24 has a length adapted to radiate at a first central frequency fo (associated with the wavelength Aü) and a second horizontal element 124 has a length adapted to radiate at a second central frequency fbis (associated with the wavelength Abis wave). The antenna is said to have double resonance.
Para adaptarse a esta doble resonancia, el sistema de antena 22 comprende una cubierta de cable 30 formada por varios filamentos, en este caso tres filamentos 38a, 38b, 38c, dispuestos en paralelo, de longitudes diferentes y conectados por sus extremos. Un primer filamento 38b es más largo que 0,8 Á0 y está adaptado para radiar a la primera frecuencia central f0, y dos segundo y tercer filamentos 38a, 38c son más largos que 0,8 Abis y están adaptados para radiar a la frecuencia central fbis. De este modo, la cubierta de cable 30 es doblemente resonante y reduce la radiación ionosférica para las frecuencias centrales f0 y fbis. To adapt to this double resonance, the antenna system 22 comprises a cable sheath 30 formed by several filaments, in this case three filaments 38a, 38b, 38c, arranged in parallel, of different lengths and connected at their ends. A first filament 38b is longer than 0.8 Á0 and is adapted to radiate at the first center frequency f0, and two second and third filaments 38a, 38c are longer than 0.8 Abs and are adapted to radiate at the center frequency fbis. In this way, the cable jacket 30 is doubly resonant and reduces ionospheric radiation for the center frequencies f0 and fbis.
En la duodécima forma de realización representada en la figura 14, la antena 22 comprende cinco elementos radiantes verticales 26a, 26b, 26c, 26d, 26e conectados al elemento radiante horizontal 24. Además, la antena 22 comprende elementos localizados 42a, 42b, 42c, 42d dispuestos en dos de los elementos radiantes verticales y en el elemento radiante horizontal 24, lo que permite la formación de trampas de corriente y/o permite modificar las longitudes eléctricas de la antena 22. Los elementos localizados pueden ser resistivos, capacitivos (condensadores) o inductivos (bobinas). Estos elementos localizados se denominan comúnmente""load" en inglés. In the twelfth embodiment shown in Figure 14, the antenna 22 comprises five vertical radiating elements 26a, 26b, 26c, 26d, 26e connected to the horizontal radiating element 24. Furthermore, the antenna 22 comprises located elements 42a, 42b, 42c, 42d arranged in two of the vertical radiating elements and in the horizontal radiating element 24, which allows the formation of current traps and/or allows modifying the electrical lengths of the antenna 22. The located elements can be resistive, capacitive (capacitors) or inductive (coils). These localized elements are commonly called "load" in English.
El sistema de antena 22 comprende dos cubiertas de múltiples filamentos 30a, 30b conectadas al elemento radiante horizontal de la antena, cada una de las cuales comprende dos filamentos. Las cubiertas comprenden además elementos localizados 42e, 42f, 42g, 42h, 42i, 42j, 42k, 421 que permiten la formación de trampas de corriente y/o permiten modificar las longitudes eléctricas de las cubiertas. The antenna system 22 comprises two multi-filament sheaths 30a, 30b connected to the horizontal radiating element of the antenna, each of which comprises two filaments. The covers further comprise localized elements 42e, 42f, 42g, 42h, 42i, 42j, 42k, 421 that allow the formation of current traps and/or allow the electrical lengths of the covers to be modified.
Los elementos localizados pueden ser resistivos (por ejemplo, una resistencia), capacitivos (por ejemplo, un condensador) o inductivos (por ejemplo, una bobina). The located elements can be resistive (for example, a resistor), capacitive (for example, a capacitor) or inductive (for example, a coil).
La invención no se limita únicamente a las formas de realización descritas. En particular, al menos una cubierta puede ser de tipo volumétrico para ampliar aún más el ancho de banda del sistema de antena, el sistema de antena puede comprender más de dos cubiertas, varias antenas, etc. The invention is not limited only to the described embodiments. In particular, at least one cover may be of volumetric type to further expand the bandwidth of the antenna system, the antenna system may comprise more than two covers, several antennas, etc.
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