ES3014251T3

ES3014251T3 - Antenna system for satellite applications

Info

Publication number: ES3014251T3
Application number: ES20727341T
Authority: ES
Inventors: Min Zhou; Erik Jørgensen
Original assignee: Ticra Fond
Current assignee: Ticra Fond
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2025-04-21
Anticipated expiration: 2040-05-27
Also published as: EP3977556A1; EP3977556B1; WO2020239865A1; EP3977556C0; US12288933B2; US20220239009A1

Abstract

Se proporciona un sistema de antena para aplicaciones satelitales. Este sistema comprende un conjunto de antenas y una estructura de alimentación. El conjunto de antenas es un conjunto pasivo configurado para presentar un primer y un segundo estado, siendo este último un primer estado desplegado. La estructura de alimentación está configurada para proporcionar un campo incidente con polarización lineal para el conjunto de antenas en el primer estado desplegado. El conjunto de antenas comprende varios elementos del conjunto, que forman una superficie de conversión de polarización configurada para convertir el campo incidente con polarización lineal en un campo polarizado circular reflejado/transmitido. El conjunto de antenas está configurado de modo que el diagrama de radiación del campo polarizado circular reflejado/transmitido se corresponda con un diagrama de radiación predeterminado, y la geometría y la posición de cada elemento del conjunto están configuradas para proporcionar dicho diagrama de radiación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de antenas para aplicaciones de satélite

Campo de la tecnología

La presente invención se refiere a sistemas de antenas para aplicaciones de satélite, particularmente a sistemas de antenas para satélites pequeños, tales como aeronaves de clase U, tales como satélites de tipo CubeSat.

Antecedentes

Los satélites han sido típicamente estructuras muy grandes y complejas que también requerían gastos significativos y grandes cohetes dedicados para lanzar los satélites al espacio.

En los últimos años, ha habido una tendencia hacia satélites más pequeños que pueden ponerse en órbita a costes más bajos ya que son más ligeros y, de esta manera, no necesitan la misma cantidad de combustible que los satélites grandes para su lanzamiento. De este modo, los satélites más pequeños a menudo pueden compartir un cohete con un satélite más grande, reduciendo la complejidad de un lanzamiento. De manera adicional, se están desarrollando instalaciones de lanzamiento específicas para estos satélites más pequeños.

Existen, sin embargo, algunos desafíos de diseño con los satélites pequeños, tales como CubeSats. La electrónica en el satélite debe ser más pequeña y existen restricciones de espacio significativas para cualquier elemento que deba entrar en el satélite. Los CubeSat se están usando cada vez más para misiones que requieren equipos de medición y sistemas electrónicos, de modo que debe desarrollarse cuidadosamente cualquier elemento del satélite para encajar dentro del satélite pequeño. Este es particularmente el caso para antenas provistas de los satélites ya que los requisitos funcionales para las antenas aumentan mientras que las restricciones de diseño de los satélites más pequeños requieren que las antenas tengan tanto una masa baja como un volumen bajo. El documento "Circularly polarised reflectarray with linearly polarised feed", de Wu Zet al.,ELECTRONICS LETTERS, IEE STEVENAGE, GB, vol. 41, n.° 7, 18 de abril de 2005 (2005-04-18) divulga una agrupación de reflexión circularmente polarizada (CP) con un alimentador linealmente polarizado. La patente estadounidense US2017/110803A1 divulga una estructura de antena de agrupación de reflexión desplegable.

Sumario

Es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema de antenas para aplicaciones de satélite en general y, particularmente, para satélites más pequeños.

Por consiguiente, en un aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de antenas para aplicaciones de satélite, comprendiendo el sistema de antenas una agrupación de antenas y una estructura de alimentación. La agrupación de antenas está configurada para tener un primer estado y un segundo estado, siendo el segundo estado un estado desplegado. La estructura de alimentación se está configurando para proporcionar un campo incidente polarizado linealmente para la agrupación de antenas en el estado desplegado. La agrupación de antenas comprende una pluralidad de elementos de agrupación, tal como una pluralidad de elementos de agrupación dispuestos en una capa de soporte. La pluralidad de elementos de agrupación forma una superficie de conversión de polarización configurada para convertir el campo incidente polarizado linealmente en un campo polarizado circular reflejado/transmitido. La agrupación de antenas puede ser una agrupación de antenas pasiva. En algunas realizaciones, el campo polarizado circular reflejado/transmitido tiene un patrón de radiación predeterminado.

La agrupación de antenas típicamente es más grande que la dimensión del satélite en el que está montado y, por tanto, la agrupación de antenas está configurada para desplegarse después del lanzamiento, por ejemplo, con paneles plegables que se despliegan una vez que el satélite está en órbita, por tanto, por ejemplo, la agrupación de antenas puede comprender paneles, y los paneles pueden mantenerse contra el lado del satélite durante el lanzamiento y desplegarse con un sistema articulado cuando está en órbita. Como el espacio dentro del satélite es extremadamente limitado, es una ventaja que la agrupación de antenas pueda guardarse fuera del satélite. También, la estructura de alimentación debe ser lo más pequeña posible. El sistema de antenas puede configurarse para montarse en, por ejemplo, un CubeSat de 6U que tiene unas dimensiones de 10x20x30 cm, un CubeSat de 12U, etc. Se prevé que el sistema de antenas pueda usarse con cualquier tipo de satélite.

El sistema de antenas puede usarse para cualquier tipo de aplicaciones de satélite que necesiten un sistema de antenas, y el sistema de antenas puede usarse para aplicaciones de medición, aplicaciones de radar, aplicaciones de radiómetro, aplicaciones de sensores, aplicaciones de comunicación, etc. El sistema de antenas puede configurarse para recibir y transmitir radiación electromagnética, particularmente en las frecuencias de radio, RF, rango, y el sistema de antenas puede configurarse para recibir o transmitir únicamente señales de RF.

En algunas realizaciones, el sistema de antenas que incluye la agrupación de antenas y la estructura de alimentación está montado para su despliegue por encima de una primera superficie del satélite, tal como una superficie superior.

Con el fin de asegurar que la agrupación de antenas pueda diseñarse para ser lo más eficiente posible y asegurar al mismo tiempo que no se dañe la agrupación de antenas durante el lanzamiento, la agrupación de antenas se proporciona típicamente en un primer estado, tal como un estado guardado, tras el lanzamiento. El primer estado puede ser un estado compacto. La agrupación de antenas puede tener un volumen global más pequeño en el primer estado que en el segundo estado. En el primer estado, la agrupación de antenas puede plegarse, tal como plegarse sobre uno o más lados del satélite, la agrupación de antenas puede formar un rollo, la agrupación de antenas puede proporcionarse dentro de un alojamiento de satélite, la agrupación de antenas puede proporcionarse en el primer estado fuera de un alojamiento de satélite, etc. El segundo estado de la agrupación de antenas es un estado desplegado. En el estado desplegado, la agrupación de antenas puede tener una forma funcional deseada.

En algunas realizaciones, la agrupación de antenas es una antena de agrupación de reflexión. En algunas realizaciones, la agrupación de antenas es una antena de agrupación de transmisión. En algunas realizaciones, la agrupación de antenas es una agrupación de antenas plana, sin embargo, se prevé que la agrupación de antenas también pueda ser en algunas realizaciones una agrupación de antenas curvadas.

En algunas realizaciones, la agrupación de antenas es una agrupación de antenas pasiva, tal como una agrupación de antenas que no está conectada eléctricamente a una fuente de alimentación. En algunas realizaciones, el sistema de antenas comprende además un transmisor y/o receptor. La agrupación de antenas puede ser una agrupación de antenas que no está conectada eléctricamente al transmisor y/o receptor. En algunas realizaciones, la agrupación de antenas y la estructura de alimentación son estructuras separadas, de modo que la agrupación de antenas y la estructura de alimentación estén separadas física y/o eléctricamente. En algunas realizaciones, la estructura de alimentación está conectada al transmisor y/o receptor.

Es una ventaja que los elementos de agrupación en la agrupación de antenas sean elementos de agrupación pasivos de modo que no se necesita fuente de alimentación para controlar y/o modificar ninguna propiedad para el elemento de agrupación de antenas. Es una ventaja adicional tener una agrupación de antenas pasiva ya que no se necesitan conexiones eléctricas entre la agrupación de antenas y un satélite en el que se monta la agrupación de antenas. De este modo, se puede implementar un mecanismo de despliegue más simple y robusto para desplegar la agrupación de antenas desde el primer estado al segundo estado. En particular, con el fin de lograr una cierta ganancia, la agrupación de antenas debe tener un tamaño significativo e inevitablemente causará deformación en el mecanismo de despliegue. Por lo tanto, es una ventaja que el mecanismo de despliegue pueda ser simple y robusto. Además, es una ventaja si el mecanismo de despliegue no necesita comprender conexiones eléctricas, por ejemplo, entre la agrupación de antenas y el transmisor/receptor de la estructura de alimentación, o para controlar los elementos de agrupación de antenas.

En algunas realizaciones, la agrupación de antenas está configurada para, al menos en el estado desplegado, estar alineada con un lado del satélite, tal como en alineación con una cara de extremo del satélite. La agrupación de antenas puede disponerse de modo que al menos un plano de la agrupación de antenas sea paralelo al lado del satélite, tal como sustancialmente paralelo, tal como paralelo /- 2 %, tal como paralelo /- 5 %, tal como paralelo /-10 % al lado del satélite, tal como a la cara de extremo del satélite.

En algunos ejemplos, se puede definir un sistema de coordenadas de modo que el primer lado del satélite, por ejemplo, una cara superior del satélite, define un plano z, y, siendo el eje y paralelo a una dirección longitudinal del satélite, y siendo el eje z paralelo a una dirección transversal del satélite. El eje x apunta lejos del plano z, y en una dirección ortogonal al plano z, y y, por tanto, una dirección que apunta lejos del primer lado del satélite, tal como en una dirección alejada de la cara superior del satélite.

La agrupación de antenas, o al menos una parte de la agrupación de antenas, puede configurarse para ser paralela al eje z, tal como sustancialmente paralela al eje z, tal como paralela al plano z, x.

En algunas realizaciones, la estructura de alimentación comprende al menos un elemento desplegable. Es una ventaja poder proporcionar también la estructura de alimentación en un primer estado y en un segundo estado, en donde el segundo estado es un estado desplegado para facilitar el guardado eficiente durante el lanzamiento. El primer estado puede ser un estado guardado. En algunas realizaciones, la estructura de alimentación, tal como el al menos un elemento desplegable de la estructura de alimentación, es un elemento plano de modo que la estructura de alimentación en el primer estado pueda guardarse a lo largo de un lado exterior de un cuerpo de satélite. En algunas realizaciones, la estructura de alimentación es plana cuando el al menos un elemento desplegable está guardado.

Se pueden usar otros tipos de alimentadores, tales como antenas de bocina de alimentación, sin embargo, tales estructuras de alimentación son difíciles de guardar de manera eficiente, tal como en el primer estado.

En algunas realizaciones, la estructura de alimentación comprende uno o más elementos radiantes, la estructura de alimentación puede comprender una agrupación de elementos radiantes, incluyendo una de una agrupación de ranuras radiantes y una agrupación de parches radiantes.

En algunas realizaciones en donde la estructura de alimentación comprende uno o más elementos radiantes, los elementos radiantes, tal como una agrupación de elementos radiantes, tal como una agrupación de ranuras radiantes, está configurado para ser excitado, por ejemplo, una guía de ondas, por una cavidad o por una cavidad metálica. En algunas realizaciones, se puede emplear un alimentador de microbandas.

En algunas realizaciones, la estructura de alimentación comprende un elemento de alimentación primario y un elemento de alimentación secundario. El al menos un elemento desplegable puede comprender el elemento de alimentación secundario.

El elemento de alimentación primario puede configurarse para excitar el elemento de alimentación secundario cuando el elemento de alimentación secundario está en el estado desplegado para proporcionar un elemento de alimentación secundario excitado. El campo incidente polarizado linealmente puede ser proporcionado tanto por el elemento de alimentación primario como por el elemento de alimentación secundario excitado.

En algunas realizaciones, el elemento de alimentación primario comprende la agrupación de elementos radiantes y el elemento de alimentación secundario comprende una superficie conductora. El elemento de alimentación primario puede comprender una conexión a una fuente de alimentación, a un transmisor y/o receptor, etc., y el elemento de alimentación secundario puede ser un elemento parásito/pasivo. El elemento de alimentación primario puede excitarse a través de una cavidad, una guía de ondas, un alimentador de microbandas, etc.

El elemento de alimentación secundario está configurado para recibir radiación desde el elemento de alimentación primario y redirigir la radiación hacia la agrupación de antenas. En algunas realizaciones, el elemento de alimentación secundario se pliega sobre el elemento de alimentación primario en el primer estado, es decir, el estado guardado. En el segundo estado, el elemento de alimentación secundario está configurado para desplegarse a fin de formar un ángulo, tal como un ángulo de apertura, con respecto al elemento de alimentación primario. El elemento de alimentación primario está configurado para proporcionarse en la primera superficie del satélite, tal como en una capa superior de la primera superficie. En algunas realizaciones, el elemento de alimentación primario se proporciona como una cavidad en la primera superficie.

El sistema de antenas está configurado para montarse en un cuerpo de satélite, tal como en un CubeSat. La mayoría de los satélites tienen superficies que son conductoras, lo que influye en el diseño de la estructura de alimentación. Tales superficies conductoras también pueden afectar el campo incidente y la distribución de campo entre la estructura de alimentación y la agrupación de antenas, particularmente, si la estructura de alimentación se proporciona eléctricamente cerca de, por ejemplo, adyacente a, la superficie de satélite, tal como a la primera superficie del satélite sobre la que está montado el sistema de antenas. En algunas realizaciones, el sistema de antenas comprende una superficie conductora que se extiende desde la estructura de alimentación hasta la agrupación de antenas.

En algunas realizaciones, el campo como se emite desde la estructura de alimentación, tal como emitido desde el elemento de alimentación primario y el elemento de alimentación secundario, se propaga a lo largo del primer lado del cuerpo de satélite para producir el campo polarizado linealmente incidente. El campo emitido puede tener un vector de polarización lineal perpendicular, tal como sustancialmente perpendicular, al primer lado del satélite, tal como una cara superior de un CubeSat. Cualquier parte del campo emitido que tenga un vector de polarización lineal en el plano del primer lado del satélite no se propagará, o la propagación será insignificante. El vector de polarización lineal que es perpendicular al primer lado del satélite incluye que el vector de polarización lineal forme un ángulo con el primer lado del satélite de 90 grados, tal como de sustancialmente 90 grados, tal como de 90 grados /- 2 %, tal como de 90 grados /- 5 %, tal como de 90 grados /-10%.

En algunas realizaciones, la estructura de alimentación se proporciona en alineación con la agrupación de antenas, tal como, por ejemplo, con al menos una parte de la agrupación de antenas, tal como con una parte central de la agrupación de antenas. El al menos un elemento desplegable de la estructura de alimentación puede configurarse para proporcionarse alineado con la agrupación de antenas, por ejemplo, con al menos una parte de la agrupación de antenas, tal como con una parte central de la agrupación de antenas, por ejemplo, en el estado desplegado. El elemento de alimentación secundario puede configurarse para proporcionarse alineado con la agrupación de antenas, por ejemplo, con al menos una parte de la agrupación de antenas, tal como con una parte central de la agrupación de antenas. En algunas realizaciones, uno o más de la estructura de alimentación, el al menos un elemento desplegable y el elemento de alimentación secundario pueden configurarse para estar alineados con la agrupación de antenas, de modo que una o más de la estructura de alimentación, el al menos un elemento desplegable y el elemento de alimentación secundario se proporcionan paralelos a la agrupación de antenas, tal como sustancialmente paralelos, tal como paralelos /- 2 %, tal como /-5 %, tal como /-10 % a la agrupación de antenas. Uno o más de la estructura de alimentación, el al menos un elemento desplegable y el elemento de alimentación secundario se proporcionan paralelos a al menos una parte central de la agrupación de antenas, tal como sustancialmente paralelos, tal como paralelos /- 2%, tal como /- 5%, tal como /- 10% a la agrupación de antenas. En algunas realizaciones, la agrupación de antenas, tal como, por ejemplo, al menos un plano de la agrupación de antenas, es paralela al eje z del sistema de coordenadas como se ha definido anteriormente. En algunas realizaciones, la estructura de alimentación, incluyendo uno cualquiera o más de la estructura de alimentación, el elemento desplegable y el elemento de alimentación secundario, se proporciona en paralelo con la agrupación de antenas.

Es una ventaja que la estructura de alimentación, incluyendo uno cualquiera o más de la estructura de alimentación, el elemento desplegable y el elemento de alimentación secundario, no necesita rotarse 45 grados con respecto a la agrupación de antenas con el fin de obtener la conversión de polarización lineal a circular, por la presente, por ejemplo, el guardado y despliegue de la estructura de alimentación es menos complejo.

En algunas realizaciones, los elementos de agrupación están configurados de modo que al menos un eje de cada elemento de agrupación esté alineado en un ángulo de 45 grados con respecto a la polarización del campo incidente. En algunas realizaciones, al menos un eje de cada elemento de agrupación puede estar alineado en un ángulo de 45 grados, tal como 45 /-5 grados, tal como 45 /-10 grados, con respecto a un lado de la agrupación de antenas, tal como con respecto a una dirección transversal de la agrupación de antenas. En algunas realizaciones, al menos un eje de cada elemento de agrupación puede estar alineado en un ángulo de 45 grados con respecto al eje x como se ha definido anteriormente.

Se ha constatado por los presentes inventores que los elementos de agrupación individuales pueden rotarse en lugar de rotar el alimentador para que la agrupación de antenas obtenga la conversión de polarización. Por tanto, se ha descubierto que rotar cada elemento de agrupación con respecto al campo incidente polarizado linealmente en lugar de rotar la estructura de alimentación o la agrupación de antenas para asegurar un ángulo de incidencia de 45 grados para el campo incidente polarizado linealmente con la agrupación de antenas permite una conversión de polarización eficiente. . Esto permite una configuración más simple ya que la estructura de alimentación puede mantenerse alineada con la agrupación de antenas. De manera adicional, mejora el rendimiento de la antena debido a un mejor uso de la abertura de la agrupación de antenas, ya que es más fácil asegurar un empaque firme de los elementos para alinearlos con los bordes de los paneles. En algunas realizaciones, la eficacia de apertura se puede mejorar.

En algunas realizaciones, la pluralidad de elementos de agrupación forma una superficie de conversión de polarización configurada para convertir el campo incidente polarizado linealmente en un campo polarizado circular reflejado/transmitido, en donde cada uno de la pluralidad de elementos de agrupación tiene al menos un eje que forma un ángulo de entre 20-65 grados, tal como entre 40-50 grados, tal como de aproximadamente 45 grados, tal como de 45 grados con la primera superficie del satélite, tal como con el eje x como se ha definido anteriormente. El uno o más de los elementos de agrupación pueden tener una geometría de elemento de agrupación que está configurada para tener al menos un eje que forma un ángulo de entre 20-65 grados, tal como entre 40-50 grados, tal como de aproximadamente 45 grados, tal como de 45 grados con respecto a la primera superficie del satélite, tal como con respecto al eje x como se ha definido anteriormente.

En algunas realizaciones, el campo incidente polarizado linealmente es un campo incidente polarizado vertical u horizontalmente, tal como un campo incidente polarizado de manera sustancialmente vertical o de manera sustancialmente horizontal, tal como un campo incidente polarizado linealmente que es un campo incidente polarizado vertical u horizontalmente /- 2 grados, tal como /- 5 grados, tal como /-10 grados.

Los elementos de agrupación pueden configurarse de modo que al menos un eje de cada elemento de agrupación esté alineado en un ángulo de 45 grados, tal como un ángulo de sustancialmente 45 grados, tal como en un ángulo de 45 grados /-2 grados, tal como /- 5 grados, tal como /- 10 grados, con respecto a la polarización del campo incidente.

En algunas realizaciones, la horizontal y la vertical se definen con respecto al primer lado del satélite. La forma del elemento de agrupación puede ajustarse de modo que se logre el desplazamiento de fase de ± 90 grados, por ejemplo, determinando una orientación del elemento de agrupación, determinando un tamaño de una o más características de elemento de agrupación (longitud, anchura), etc.

En algunas realizaciones, el campo incidente polarizado linealmente puede configurarse para tener una polarización que forme un ángulo de 90 grados con la agrupación de antenas. Los elementos de agrupación pueden estar configurados de modo que al menos un eje de cada elemento de agrupación esté alineado en un ángulo de 45 grados con respecto a la polarización del campo incidente.

Es una ventaja que la estructura de antena esté configurada en una configuración desplazada de modo que se evite la obstrucción de la estructura de alimentación.

En algunas realizaciones, la estructura de alimentación es una estructura de alimentación totalmente metálica, tal como una estructura de alimentación que tiene solo elementos metálicos, tal como una estructura de alimentación que no tiene elementos dieléctricos.

En algunas realizaciones, la estructura de alimentación puede comprender una agrupación de elementos radiantes, tal como una agrupación de ranuras, tal como una agrupación de guías de ondas, tal como una agrupación de guías de ondas ranuradas, tal como una agrupación de parches, etc.

La estructura de alimentación puede comprender una antena de ranura, tal como una antena de agrupación de ranuras. Se enfatiza que la agrupación de ranuras puede ser cualquier agrupación de ranuras radiantes, y la agrupación de ranuras puede tener una pluralidad de ranuras, tal como 2, 3, 4, 6 ranuras, etc. En algunas realizaciones, las ranuras o cavidades tienen una profundidad de 4 mm, tal como 6 mm, tal como 8 mm, tal como entre 2 mm y 10 mm. La longitud de las ranuras puede estar entre 1/4 y 3/4 de una longitud de onda, tal como aproximadamente A longitud de onda, tal como'Alongitud de onda /- 5 %, tal como'Alongitud de onda /-10 %, tal como A longitud de onda /- 15%. En algunas realizaciones, la antena de agrupación de ranuras puede ser una antena de agrupación de guía de ondas ranurada, que comprende una o más guías de ondas ranuradas. La agrupación de guías de ondas ranuradas puede comprender, por ejemplo, dos guías de ondas, teniendo cada una cuatro ranuras y teniendo cada guía de ondas un alimentador separado, tal como una guía de ondas de alimentación separada.

En algunas realizaciones, la agrupación de ranuras se alimenta usando una cavidad proporcionada detrás de la agrupación de ranuras.

A modo de ejemplo, una agrupación de ranuras que comprende un número de radiadores de ranuras, tal como por ejemplo dos, cuatro, seis, etc. radiadores de ranura puede proporcionarse en una agrupación, y la agrupación de ranuras puede excitarse usando una única ranura o cavidad, en la que el número de radiadores de ranura se ubica en la parte superior, con la única ranura para excitación ubicada en la cara inferior. Por tanto, la ranura para excitación puede proporcionarse por debajo de la agrupación de ranuras, y la ranura para excitación puede extenderse por debajo de toda la agrupación de ranuras.

En algunas realizaciones, el al menos un elemento desplegable comprende la agrupación de elementos radiantes, tal como una agrupación de ranuras, tal como una agrupación de guías de ondas radiantes, tal como una agrupación de guías de ondas ranuradas, tal como una agrupación de parches radiantes, etc. La agrupación de elementos radiantes puede excitarse desde una fuente de excitación en el al menos un elemento desplegable; la fuente de excitación puede ser cualquier fuente de excitación conocida, tal como una ranura radiante, tal como una cavidad, tal como una guía de ondas, tales como microbandas, etc.

La agrupación de ranuras puede proporcionarse en el elemento desplegable y la potencia de RF del transmisor/receptor puede transferirse a la agrupación de ranuras, por ejemplo, a través de la cavidad.

En algunas realizaciones, la estructura de alimentación comprende un alimentador primario y un alimentador secundario. El alimentador primario puede comprender una antena de alimentación, tal como, por ejemplo, la agrupación de ranuras como se ha analizado anteriormente, tal como una agrupación de guía de ondas ranurada, etc., y el alimentador secundario puede proporcionarse para reflejar el campo electromagnético emitido desde el alimentador primario hacia la agrupación de antenas. El alimentador secundario puede ser un elemento parásito o pasivo. Preferiblemente, el alimentador primario está montado en la cara superior del satélite, tal como en una posición fija. El alimentador primario puede montarse en la cara superior del satélite, de modo que quede al ras con la superficie del satélite. El alimentador secundario puede formar parte del elemento desplegable. En algunas realizaciones, el alimentador secundario forma el elemento desplegable.

Es una ventaja que el elemento de alimentación primario sea un elemento no desplegable que está configurado para la radiación de un campo electromagnético hacia el elemento de alimentación secundario cuando el elemento de alimentación secundario está en el estado desplegado. En algunas realizaciones, el elemento de alimentación secundario comprende una superficie conductora, tal como una superficie conductora plana, y el elemento de alimentación secundario puede colocarse a fin de recibir el campo electromagnético emitido desde el elemento de alimentación primario, y reflejar el campo electromagnético recibido hacia la agrupación de antenas. El campo incidente para la agrupación de antenas está formado por la radiación electromagnética emitida desde el elemento de alimentación primario y la radiación electromagnética reflejada desde el elemento de alimentación secundario.

Usar un elemento de alimentación primario que se coloca en la superficie del satélite, tal como en la primera superficie del satélite, y un elemento de alimentación secundario que es un elemento pasivo o parásito tiene la ventaja de evitar cualquier conexión eléctrica a través de un mecanismo de despliegue para el alimentador secundario. Esto simplifica significativamente el mecanismo de despliegue.

Típicamente, el elemento de alimentación secundario es un elemento plano, el elemento de alimentación secundario puede ser una placa que tiene una superficie conductora. En algunas realizaciones, el elemento de alimentación secundario comprende una superficie reflectante electromagnética, tal como una superficie reflectante electromagnética pasiva, incluyendo una superficie conductora, una agrupación de reflexión, tal como una agrupación de reflexión pasiva, etc. La placa puede ser rectangular. El elemento de alimentación secundario puede, en el estado desplegado, proporcionarse de modo que el elemento de alimentación secundario forme un ángulo, tal como un ángulo de apertura, de 50° con la superficie del satélite, tal como un ángulo, tal como un ángulo de apertura, de entre 15° y 90°, tal como entre 40° y 60°. El elemento de alimentación secundario se proporciona típicamente centrado por encima del alimentador primario. El elemento de alimentación secundario puede ser curvo, pero es una ventaja que el elemento de alimentación secundario sea plano ya que esto mejora la complejidad de almacenamiento.

La estructura de alimentación puede proporcionarse en una sección central de la primera superficie del satélite, tal como centrada con respecto a la agrupación de antenas, de modo que, por ejemplo, la estructura de alimentación se proporciona orientada hacia un centro, tal como una parte central, tal como un panel central, de la agrupación de antenas. En una realización de este tipo, el elemento de alimentación secundario se coloca de modo que una base del elemento de alimentación secundario sea paralela al centro de la agrupación de antenas, tal como sustancialmente paralela al centro de la agrupación de antenas. La base del elemento de alimentación secundario puede ser la parte del elemento de alimentación secundario que se interconecta con el primer lado del satélite.

En algunas realizaciones, la estructura de alimentación se proporciona desplazada a la sección central del primer lado del satélite, tal como desplazada con respecto a un centro de la agrupación de antenas. En un caso de este tipo, típicamente, el elemento de alimentación secundario se colocará de modo que el alimentador secundario dirija la radiación electromagnética reflejada hacia la agrupación de antenas. El elemento de alimentación secundario, tal como la base del elemento de alimentación secundario, puede formar por tanto un ángulo diferente de 0° con respecto a la agrupación de antenas, tal como un ángulo con respecto a una parte central de la agrupación de antenas, tal como un ángulo de 10°, tal como un ángulo de 15°, tal como un ángulo de entre 0° y 20°, determinándose el ángulo basándose en el desplazamiento entre un centro de la agrupación de antenas y un centro del elemento de alimentación secundario.

En algunas realizaciones, la agrupación de antenas se proporciona en uno o más paneles. La agrupación de antenas puede proporcionarse en una configuración de panel único o en una configuración de múltiples paneles.

La agrupación de antenas puede proporcionarse en una configuración de múltiples paneles y la agrupación de antenas puede proporcionarse en una pluralidad de paneles con un panel central y, por ejemplo, dos paneles laterales, en donde los paneles laterales en el estado desplegado forman un ángulo con el panel central. Cada panel de la agrupación de antenas puede comprender una capa de soporte y elementos de agrupación proporcionados en la capa de soporte.

La capa de soporte que soporta los elementos de agrupación puede comprender un material compuesto, tal como un material dieléctrico, tal como un material de PCB de Rogers. La capa de soporte puede comprender múltiples capas, tales como varias capas de materiales dieléctricos. La capa de soporte puede comprender de manera adicional una estructura de panal, proporcionando rigidez a la capa de soporte mientras reduce el peso de la capa de soporte.

En algunas realizaciones, la capa de soporte comprende una pluralidad de capas, y la pluralidad de capas puede formar una estructura intercalada. En algunas realizaciones, la pluralidad de capas se ensambla de manera simétrica, por ejemplo, tal como simétrica alrededor de un eje central. Una ventaja de tener una capa de soporte simétrica es que se reduce el riesgo de distorsiones por carga mecánica y térmica.

En algunas realizaciones, la capa de soporte comprende un material metálico y, en algunas realizaciones, la capa de soporte es un material totalmente metálico, tal como una capa de soporte formada en un solo material metálico. Los elementos de agrupación pueden formarse en el material metálico, por ejemplo, proporcionando elementos de agrupación como salientes y/o muescas en el material metálico. En algunas realizaciones, la capa de soporte puede ser una capa recubierta de metal. En algunas realizaciones, la estructura totalmente metálica no comprende ningún material dieléctrico. En algunas realizaciones, cualquier elemento activo en la estructura de alimentación es todo metálico. En algunas realizaciones, ningún elemento activo comprende un material dieléctrico.

La capa de soporte puede comprender una membrana, la capa de soporte puede comprender un dosel, la capa de soporte puede comprender una lámina, etc.

En algunas realizaciones, la agrupación de antenas comprende una capa de soporte y elementos de agrupación proporcionados en la capa de soporte. Por ejemplo, los elementos de agrupación pueden proporcionarse en una capa de cobre en un primer lado de un sustrato dieléctrico, tal como un sustrato de Rogers. Los elementos de agrupación pueden grabarse, por ejemplo, en una capa de metal en el primer lado del sustrato dieléctrico. El segundo lado, o parte trasera, del sustrato dieléctrico, puede estar cubierto por una capa de metal sólido que actúa como un plano de tierra para el campo incidente, por ejemplo, iluminando el campo incidente los elementos de agrupación. La capa metálica puede estar formada por cualquier metal adecuado, incluido el cobre, oro, plata, aluminio, etc. En algunas realizaciones, los elementos de agrupación y el plano de tierra forman una agrupación de reflexión.

Para aumentar la estabilidad mecánica de la agrupación de antenas y de cualquier panel de agrupación de antenas, el sustrato dieléctrico puede colocarse sobre un núcleo de estabilidad, tal como un núcleo de fibra, tal como un núcleo de fibra de vidrio, tal como un núcleo de fibra de carbono, etc. El núcleo de estabilidad puede tratarse con un material preimpregnado para su ensamblaje con la capa dieléctrica recubierta de metal.

Para asegurar una agrupación de antenas simétrica, se proporciona un sustrato dieléctrico adicional en el lado posterior del núcleo de estabilidad, teniendo el sustrato dieléctrico adicional una capa metálica, tal como una capa de cobre, a ambos lados.

Por tanto, en algunas realizaciones, se puede proporcionar una estructura, tal como una estructura intercalada, tal como una estructura intercalada simétrica, que tiene un núcleo de estabilidad y una capa dieléctrica en cada lado, teniendo ambas capas dieléctricas un revestimiento conductor en ambos lados, típicamente, también se proporciona un material preimpregnado entre el núcleo de estabilidad y la capa dieléctrica recubierta.

En algunas realizaciones, el grosor de la agrupación de antenas es inferior a 10 mm, tal como inferior a 5 mm, tal como inferior a 2,5 mm, tal como inferior a 2 mm. El grosor de la agrupación de antenas puede estar entre 2 mm y 5 mm, tal como entre 2 mm y 4 mm.

El sistema de antenas puede configurarse para recibir, emitir y transmitir radiación electromagnética por encima de una frecuencia de 6 GHz, tal como por encima de 8 GHz, tal como por encima de 18 GHz, tal como por encima de 27 GHz, tal como en un intervalo de frecuencia entre 6 GHz y 100 GHZ, entre 7 GHz y 100 GHz, entre 6 Ghz y 40 GHz, tal como entre 8 GHz y 40 GHz, tal como entre 18 GHz y 40 GHz, tal como entre 8 GHz y 27 GHz, tal como en la banda X de típicamente 8-12 GHz; tal como en la banda K de típicamente 18-27 GHz, tal como en la banda Ka de típicamente 27-40 GHz.

En algunas realizaciones, los elementos de agrupación se proporcionan en un primer lado de la capa de soporte y un plano de tierra puede extenderse en un segundo lado de la capa de soporte, siendo el segundo lado opuesto al primer lado. El plano de tierra forma un plano de tierra para los elementos de agrupación. El plano de tierra puede estar formado por una capa de metal, tal como una capa de cobre.

Los elementos de agrupación pueden proporcionarse en la capa de soporte usando cualquier técnica conocida. Por ejemplo, los elementos de agrupación pueden imprimirse sobre la capa de soporte, por ejemplo, cobre, o los elementos de agrupación pueden formarse en una capa de soporte conductora, tal como en una capa de soporte metálica.

Típicamente, los elementos de agrupación se distribuyen sobre la capa de soporte, y cada elemento de agrupación puede proporcionarse dentro de una celda unitaria.

Los elementos de agrupación pueden ser elementos de parche, tales como elementos de parche, tales como elementos de parche rectangulares. Los elementos de agrupación pueden ser elementos dipolares transversales. Los elementos de agrupación pueden ser elementos de tipo ranura, tales como ranuras rectangulares, tales como elementos de ranura transversal.

Los elementos de agrupación son elementos de agrupación asimétricos. El elemento de agrupación puede tener una forma asimétrica, tal como una forma que tiene asimetría en al menos un eje. Los elementos de agrupación pueden tener la forma de polígonos irregulares. Los elementos de agrupación pueden tener una forma que tenga dos o menos líneas de simetría, es decir, que no tenga más de dos líneas de simetría.

Es una ventaja usar un elemento de agrupación asimétrico, tal como un elemento de agrupación que tiene una forma asimétrica, tal como un elemento de parche que tiene asimetría en al menos un eje, ya que la conversión de polarización se realiza de manera optimizada cuando la forma es asimétrica.

En algunas realizaciones, el elemento de agrupación está formado en una sola capa, tal como en una sola capa de material proporcionada en un sustrato de soporte. Es una ventaja usar elementos de agrupación formados en sola una capa, tal como en una sola capa, ya que la complejidad y el grosor general del diseño pueden reducirse. Adicionalmente, al tener una sola capa, se mitigan los problemas con la disipación de calor en elementos de agrupación multicapa. Esto es particularmente importante para aplicaciones espaciales. Adicionalmente, en algunas realizaciones, el sustrato de soporte debe comprender la menor cantidad de capas posible y, en una realización preferida, el sustrato de soporte debe formarse en una sola capa para reducir aún más la complejidad y el grosor general del sustrato de soporte. Es una ventaja mantener también las capas de soporte lo más delgadas posible, ya que existen requisitos de guardado estrictos para dispositivos de antena en aplicaciones de satélite, tal como particularmente para CubeSats.

Típicamente, cada elemento de agrupación de la pluralidad de elementos de agrupación se caracteriza por una posición de elemento de agrupación y una geometría de elemento de agrupación.

En algunas realizaciones, cada elemento de agrupación de la pluralidad de elementos de agrupación tiene una impedancia de superficie fija.

En algunas realizaciones, cada elemento de agrupación puede tener una geometría de elemento de agrupación que se determina dependiendo de una fase del campo incidente polarizado linealmente en la posición del elemento de agrupación específico. Por ejemplo, un primer elemento de agrupación puede tener una primera geometría de elemento de agrupación que se determina en función de una fase del campo incidente polarizado linealmente en la posición del primer elemento de agrupación. Cada geometría de elemento de agrupación puede determinarse adicionalmente dependiendo de cualquier elemento de agrupación circundante y una fase del campo incidente polarizado linealmente en la posición de cada elemento de agrupación circundante. Los elementos circundantes pueden considerarse que son un número infinito de elementos de agrupación circundantes durante la determinación.

En algunas realizaciones, la geometría de elemento de agrupación está configurada para tener al menos un eje que forma un ángulo de 45° con respecto a la polarización del campo incidente. De esta manera, se puede implementar un desplazamiento de fase de 90° para convertir el campo incidente polarizado linealmente en un campo reflejado/transmitido polarizado circular. En algunas realizaciones, el campo incidente polarizado linealmente es un campo (u onda) polarizado verticalmente (u horizontalmente), tal como un campo (u onda) polarizado de manera sustancialmente vertical (u horizontal), y la geometría de elemento de agrupación está configurada para tener al menos un eje que forma un ángulo de 45° con respecto a la onda polarizada vertical u horizontalmente, tal como un ángulo de sustancialmente 45°.

La agrupación de antenas está configurada de modo que el patrón de radiación del campo polarizado circularmente reflejado/transmitido corresponda a un patrón de radiación predeterminado y en donde una geometría de elemento de agrupación y una posición de elemento de agrupación de cada uno de la pluralidad de elementos de agrupación están configuradas para proporcionar el patrón de radiación predeterminado.

En algunas realizaciones, una geometría del elemento de agrupación está configurada para controlar una respuesta de fase y/o una respuesta de polarización del elemento de agrupación en la agrupación de antenas para obtener el patrón de radiación predeterminado. En algunas realizaciones, el patrón de radiación predeterminado se caracteriza por tener una polarización circular.

En algunas realizaciones, los elementos de agrupación son elementos dipolares transversales. La geometría de cada elemento de agrupación individual se determina usando un enfoque de optimización directa en el que los parámetros de cada elemento de agrupación individual se determinan directamente para cumplir con ciertos patrones de radiación predeterminados. Esto incluye tanto la colimación del patrón de radiación como la conversión de polarización de polarización lineal a circular. Durante el diseño, el análisis se realiza usando un método de dominio espectral de momentos suponiendo periodicidad local, es decir, cada elemento de agrupación individual se analiza asumiendo que está ubicado en una agrupación infinita que consiste en elementos de agrupación idénticos. Durante el diseño, el patrón de alimentación real, incluyendo el ángulo de incidencia, se tiene en cuenta para maximizar el rendimiento de la antena. Durante el diseño, se tienen en cuenta múltiples frecuencias en las bandas de frecuencia operativas para asegurar un rendimiento óptimo dentro de las bandas operativas.

Como la agrupación de antenas y la estructura de alimentación están montadas en el satélite, la agrupación de antenas estará dentro del campo cercano de la estructura de alimentación.

En otro aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de antenas, el sistema de antenas comprende una agrupación de antenas y una estructura de alimentación. La estructura de alimentación está configurada para proporcionar un campo incidente para la agrupación de antenas y comprende un elemento de alimentación primario y un elemento de alimentación secundario. La estructura de alimentación comprende al menos un elemento desplegable. El al menos un elemento desplegable comprende el elemento de alimentación secundario. El elemento de alimentación primario puede configurarse para excitar el elemento de alimentación secundario en un estado desplegado para proporcionar un elemento de alimentación secundario excitado. El campo incidente se proporciona por el elemento de alimentación primario y por el elemento de alimentación secundario excitado. La agrupación de antenas está configurada para tener un primer estado y un segundo estado, siendo el segundo estado un estado desplegado. La agrupación de antenas puede ser cualquier agrupación de antenas, y los elementos de agrupación pueden ser elementos de agrupación activos o elementos de agrupación pasivos. La estructura de alimentación se está configurando para proporcionar un campo incidente polarizado circular, uno polarizado elíptico o uno polarizado linealmente para la agrupación de antenas en el estado desplegado. La agrupación de antenas comprende una pluralidad de elementos de agrupación dispuestos en una capa de soporte, para reflejar y/o transmitir el campo incidente.

El elemento de alimentación primario y el elemento de alimentación secundario están configurados de acuerdo con la descripción anterior para el primer aspecto de la invenciónmutatis mutandis.Por tanto, el elemento de alimentación primario puede comprender una conexión a una fuente de alimentación, a un transmisor y/o receptor, etc., y el elemento de alimentación secundario puede ser un elemento parásito/pasivo. El elemento de alimentación primario puede excitarse a través de una cavidad, tal como a través de una guía de ondas, un alimentador de microbandas, etc. El elemento de alimentación secundario puede estar configurado para recibir radiación desde el elemento de alimentación primario y redirigir la radiación hacia la agrupación de antenas. En algunas realizaciones, el elemento de alimentación secundario se pliega sobre el elemento de alimentación primario en el primer estado, es decir, el estado guardado. En el segundo estado, el elemento de alimentación secundario está configurado para desplegarse a fin de formar un ángulo, tal como un ángulo de apertura, con respecto al elemento de alimentación primario. El elemento de alimentación primario está configurado para proporcionarse en la primera superficie del satélite, tal como en una capa superior de la primera superficie. En algunas realizaciones, el elemento de alimentación primario se proporciona como una cavidad en la primera superficie.

La presente invención se refiere a los diferentes aspectos que incluyen los sistemas de antena descritos anteriormente y a continuación, y los correspondientes sistemas de antenas, sistemas, métodos, dispositivos, usos y/o medios de producto, produciendo cada uno uno o más de los beneficios y ventajas descritos en relación con el primer aspecto mencionado, y teniendo cada uno una o más realizaciones correspondientes a las realizaciones descritas en relación con el primer aspecto mencionado y/o divulgadas en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

Las características y ventajas anteriores y otras serán fácilmente evidentes para los expertos en la materia mediante la siguiente descripción detallada de realizaciones ilustrativas de las mismas con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

las figuras 1a-1e ilustran esquemáticamente diferentes perspectivas de una realización de una agrupación de antenas desplegada y una estructura de alimentación desplegada como se monta en un satélite,

las figuras 2a y 2b ilustran esquemáticamente un satélite que tiene una agrupación de antenas y una estructura de alimentación en el estado guardado y el estado desplegado,

la figura 3a muestra esquemáticamente una estructura de alimentación de agrupación de parches, y la figura 3b muestra esquemáticamente una estructura de alimentación de agrupación de ranuras,

las figuras 4a y 4b ilustran esquemáticamente la estructura de alimentación como se monta en el satélite, la figura 4c ilustra las corrientes superficiales de la estructura de alimentación,

la figura 5 ilustra esquemáticamente una capa de soporte vista desde el lateral,

la figura 6 ilustra esquemáticamente una capa de soporte con celdas unitarias,

las figuras 7a-7b ilustran esquemáticamente una agrupación de antenas y una parte expandida de la agrupación de antenas,

las figuras 8a-8e ilustran esquemáticamente diversas geometrías de elemento de agrupación,

la figura 9 ilustra una geometría de elemento de agrupación seleccionada en más detalle,

las figuras 10a-10c ilustran esquemáticamente un sistema de antenas que tiene una agrupación de antenas y una estructura de alimentación,

las figuras 11a y 11b ilustran el patrón de radiación de un sistema de antenas.

Descripción detallada de los dibujos

Las figuras 1a-1d ilustran esquemáticamente diferentes perspectivas de una realización de una agrupación 6 de antenas desplegada y una estructura 4 de alimentación desplegada como se monta en un satélite 8, tal como, por ejemplo, un CubeSat de 3U, un CubeSat de 6U, un CubeSat de 12U, etc.

El sistema 2 de antenas comprende una agrupación 6 de antenas y una estructura 4 de alimentación. La agrupación 6 de antenas está configurada para tener un primer estado y un segundo estado, siendo el segundo estado un estado desplegado como se muestra a modo de ejemplo en las figuras 1a-1d. La estructura 4 de alimentación se está configurando para proporcionar un campo incidente para la agrupación 6 de antenas en el estado desplegado. En la figura 1a, la agrupación 6 de antenas se muestra en el estado desplegado y montada en un satélite 8. La estructura 4 de alimentación está montada igualmente en el satélite. La figura 1a ilustra la agrupación 6 de antenas y la estructura 4 de alimentación montadas en un primer lado 10 del satélite. Sin embargo, se prevé que el soporte para la agrupación de antenas pueda proporcionarse también en otros lados configurando la agrupación de antenas para su despliegue por encima de la primera superficie. Un mecanismo 12, 14 de despliegue permite que la estructura de alimentación y la agrupación de antenas, respectivamente, se desplieguen desde un primer estado, tal como un estado guardado, al estado desplegado como se muestra en la figura 1a. Se ve que la estructura 4 de alimentación está desplazada con respecto a un eje central 9 de la agrupación 6 de antenas. Para asegurar que el campo incidente se dirija de manera eficiente hacia la agrupación de antenas, la estructura 4 de alimentación puede inclinarse con respecto a un eje perpendicular al eje central 9, por ejemplo, en 3-5 grados para reducir el desbordamiento. Es una ventaja poder proporcionar la estructura de alimentación desplazada con respecto al eje central, ya que los satélites, por ejemplo, la carcasa del satélite, a menudo tienen una barra estabilizadora de metal a lo largo del centro del satélite en la primera superficie. Por tanto, al permitir que la estructura 4 de alimentación se desplace del eje central 9 y, por tanto, un centro del satélite, no se necesitan modificaciones estructurales a una carcasa del satélite ya que la estructura 4 de alimentación puede proporcionarse en un rebaje o cavidad en una posición de la primera superficie en la que la carcasa del satélite no contiene barras estabilizadoras.

Se ve que la estructura de alimentación está ubicada lo más cerca posible de la parte posterior del satélite, es decir, lo más lejos posible de la agrupación de antenas, de modo que si la agrupación de antenas se proporciona en un primer extremo 11 de la primera superficie 10, la estructura 4 de alimentación está provista en un segundo extremo 13 de la primera superficie 10; estando el primer extremo y el segundo extremo opuestos entre sí.

La figura 1b muestra una vista diferente del sistema 2 de antenas de la figura 1a. Se ve que la estructura 4 de alimentación comprende un elemento 16 de alimentación primario y un elemento 17 de alimentación secundario. El elemento 16 de alimentación primario puede ser un elemento activo conectado a un transmisor/receptor (no mostrado) del satélite 8 y estar configurado para excitar el elemento 17 de alimentación secundario cuando el elemento 17 de alimentación secundario está en el estado desplegado para proporcionar un elemento de alimentación secundario excitado. El elemento 17 de alimentación secundario puede ser un elemento de alimentación pasivo. El campo incidente polarizado linealmente puede ser proporcionado tanto por el elemento 16 de alimentación primario como por el elemento 17 de alimentación secundario excitado. El elemento 16 de alimentación primario está montado al ras en una posición fija en el primer lado 10 del satélite y el elemento de alimentación secundario se coloca a fin de recibir la radiación del elemento 16 de alimentación primario de modo que el elemento 17 de alimentación secundario actúe como un subreflector para dirigir la radiación hacia la agrupación 6 de antenas, que tiene un ángulo 21 de apertura entre el elemento 17 de alimentación secundario desplegado y el elemento de alimentación primario que está montado en el primer lado del satélite.

La figura 1c muestra un sistema 2' de antenas, comprendiendo el sistema 2' de antenas una agrupación 6 de antenas proporcionada en tres paneles 7, 7' y 7". El panel central 7 y dos paneles exteriores 7' y 7". Los paneles 7, 7' y 7" pueden tener tamaños idénticos y pueden ser, por ejemplo, de 200 mm x 335 mm. Se prevé que los paneles 7, 7', 7" en otras realizaciones puedan tener diferentes tamaños. Los paneles exteriores 7', 7" están ligeramente inclinados con respecto al panel central. De este modo, el rendimiento de ancho de banda puede mejorarse, reduciendo el retardo de fase espacial del alimentador. La estructura 4 de alimentación es una estructura 4 de alimentación desplegable y, por tanto, la estructura 4 de alimentación ilustrada es el elemento desplegable 50 y la estructura 4 de alimentación está en el estado desplegado configurada para dirigir la radiación desde la estructura 4 de alimentación hacia la agrupación 6 de antenas. La estructura de alimentación es una estructura de alimentación sustancialmente plana y forma un ángulo 22 mayor que 90° con la primera superficie 10 del satélite. El ángulo 22 se selecciona de acuerdo con el tamaño del satélite, puede estar típicamente entre 100° y 120°, por ejemplo, para un CubeSat de 6U. La estructura de alimentación se pliega en el estado guardado hacia el primer lado 10 y se despliega para formar el ángulo con la primera superficie. Se ve que la estructura 4 de alimentación se proporciona centrada alrededor del eje central 9 de la agrupación 6 de antenas para asegurar que el campo incidente se dirija de manera eficiente hacia la agrupación de antenas.

En la figura 1c, el campo reflejado desde la agrupación 6 de antenas se ilustra con la flecha 18 y el campo incidente se ilustra esquemáticamente con la flecha 21. La agrupación 6 de antenas en la figura 1c es, por tanto, una agrupación de antenas de agrupación de reflexión. Como se ilustra en la figura 1c, en algunos ejemplos, se puede definir un sistema de coordenadas de modo que el primer lado del satélite, por ejemplo, una cara superior del satélite, define un plano z, y, siendo el eje y paralelo a una dirección longitudinal del satélite, y siendo el eje z paralelo a una dirección transversal del satélite. El eje x apunta lejos del plano z, y en una dirección ortogonal al plano z, y y, por tanto, una dirección que apunta lejos del primer lado del satélite, tal como en una dirección alejada de la cara superior del satélite.

La figura 1d muestra otro sistema 2" de antenas. El sistema 2" de antenas corresponde al sistema 2' de antenas ya que la agrupación de antenas comprende tres paneles 7, 7', 7" y los dos paneles exteriores 7', 7" están inclinados con respecto al panel central. La estructura de alimentación es una estructura de alimentación sustancialmente plana y forma un ángulo 22 mayor que 90° con la primera superficie 10 del satélite. El ángulo 22 está típicamente entre 100° y 120°, por ejemplo, para un CubeSat de 6U. La estructura de alimentación se pliega en el estado guardado hacia el primer lado 10 y se despliega para formar el ángulo con la primera superficie. La estructura 4 de alimentación desplegable ilustrada puede ser, por lo tanto, el elemento desplegable 50.

En la figura 1d, la flecha 21 ilustra esquemáticamente el campo incidente, y la flecha 19 ilustra el campo transmitido. La agrupación 6 de antenas en la figura 1d es, por tanto, una agrupación de antenas de agrupación de transmisión.

La figura 1e muestra en más detalle un sistema de antenas de acuerdo con la figura 1c. La agrupación 6 de antenas comprende tres paneles, un panel central 7 y dos paneles exteriores 7', 7" inclinados con respecto al panel central 7. Se muestra la estructura 6 de alimentación, y también se muestran los elementos 24 de agrupación de la agrupación 6 de antenas. Se ve que el tamaño de los elementos 24 de agrupación varía con respecto a la posición de los elementos 24 de agrupación en la agrupación 6 de antenas.

La agrupación 6 de antenas comprende una pluralidad de elementos 24 de agrupación dispuestos en una capa de soporte (no mostrada en la figura 1e), y la pluralidad de elementos 24 de agrupación puede formar una superficie de conversión de polarización configurada para convertir un campo 20 incidente polarizado linealmente en un campo 18, 19 polarizado circular reflejado/transmitido. La agrupación 6 de antenas puede ser una agrupación de antenas pasiva.

La figura 2a ilustra un cuerpo 5 de satélite que tiene una agrupación 6 de antenas y una estructura 4 de alimentación en el estado guardado. Se ve que el panel central 7 y los paneles laterales 7', 7" se pliegan sobre la parte superior del cuerpo 5 de satélite, es decir, sobre la primera superficie 10. La estructura 4 de alimentación, que es particularmente el elemento desplegable 50, se pliega en una cavidad de la primera superficie 10 debajo de los paneles 7 de agrupación de antenas. La estructura 4 de alimentación puede ser cualquier estructura de alimentación adecuada. Es ventajoso si la estructura de alimentación se puede plegar en un paquete plano cuando se guarda para permitir un primer estado compacto de la estructura de alimentación. La figura 2b ilustra la agrupación 6 de antenas desplegada. Se ve que los paneles 7, 7', 7" están articulados entre sí y montados en el cuerpo 5 de satélite a través de mecanismos 14 de despliegue. La agrupación 6 de antenas se ve montada en un primer extremo del cuerpo 5 de satélite, tal como en un primer extremo 11 del primer lado 10. El cuerpo 5 de satélite comprende una serie de barras estabilizadoras 15, que incluye una barra estabilizadora central 15'. Se ve que se forman dos cavidades en la primera superficie 10. Una primera cavidad 48 configurada para alojar el elemento desplegable, por ejemplo, 4, 17, de la estructura de alimentación, y una segunda cavidad 49 configurada para alojar el alimentador, tal como el elemento 16 de alimentación primario. La primera cavidad 48 tiene una primera profundidad y la segunda cavidad 49 tiene una segunda profundidad. Se ve que la primera cavidad 48 es menos profunda que la segunda cavidad, de modo que la primera profundidad es menor que la segunda profundidad. Se ve que la primera cavidad puede extenderse sobre la barra estabilizadora central 15' inmediatamente debajo de la primera superficie 10, mientras que la segunda cavidad 49 se proporciona entre cualquier barra estabilizadora 15, 15' del cuerpo 5 de satélite.

En la figura 3a, se ilustra una estructura 4 de alimentación que comprende una agrupación 25 de parches de 2 por 4 de microbandas sobre un sustrato dieléctrico de una sola capa. La estructura de alimentación puede configurarse para irradiar un campo polarizado lineal de cualquier forma conocida. De este modo, el campo polarizado lineal puede generarse con una única, dos o cuatro sondas por parche 26. El número de sondas por parche puede influir en la anchura de la banda de frecuencia en la que se proporciona una alimentación eficiente. Tener una única sonda por parche puede dar como resultado una banda de frecuencia estrecha de, por ejemplo, aproximadamente el 1 %, sin embargo, al aumentar el número de sondas a 2 o 4 por parche 26, el ancho de banda puede ampliarse. La estructura 4 de alimentación, como se muestra en la figura 3a, debe montarse a través de un mecanismo de despliegue, tal como una junta rotatoria, y dicho mecanismo de despliegue deberá incluir también las conexiones eléctricas.

Como alternativa, la estructura 4 de alimentación puede incluir un elemento de antena de ranura que puede alimentarse usando una cavidad o una guía de ondas, detrás del elemento de antena de ranura. Se ha constatado que el uso de un alimentador de cavidad metálica detrás de las ranuras aumenta el ancho de banda de frecuencia del sistema.

El elemento de antena de ranura puede realizarse, por ejemplo, usando dos filas, cada una con cuatro ranuras, es decir, una agrupación de 2 por 4 ranuras, estas ocho ranuras pueden alimentarse usando una cavidad separada.

En la figura 3b se muestra una estructura 16 de alimentación que proporciona un campo incidente polarizado linealmente. Se muestra una estructura 16 de alimentación primaria que comprende una agrupación 27 de ranuras fija en la que cuatro elementos 28 de antena de ranura en una configuración de dos en dos son excitados por una única cavidad 29 por debajo de los elementos 28 de antena de ranura. La cavidad 29 puede extenderse por debajo de toda la agrupación de ranuras fija. En algunos ejemplos, dos de tales estructuras de alimentación como se ilustran en la figura 3b se combinan para proporcionar un total de ocho elementos 28 de antena de ranura de radiación.

Esta estructura 16 de alimentación primaria está fijada en la primera superficie 10 y no es necesario desplegarla. En cambio, la estructura 17 de alimentación secundaria está montada por encima de la estructura de alimentación primaria, para ser iluminada por el campo emitido desde la estructura 16 de alimentación primaria. En combinación, la estructura 16 de alimentación primaria y la estructura 17 de alimentación secundaria proporcionan el campo incidente 20 para la agrupación 6 de antenas.

Se prevé que también una estructura 16 de alimentación primaria simple que tenga dos elementos de antena de ranura, tal como una agrupación de ranuras que tiene 2 ranuras en una fila, pueda usarse.

La dimensión de la estructura 16 de alimentación puede ser como se establece a continuación:

Frecuencia de corte de cavidad 6,9 GHz

Anchura de cavidad 52,0 mm

Altura de cavidad 4,0 mm

Longitud de ranura 19,56 mm

Anchura de ranura 6,0 mm

En la figura 4a, se ilustra esquemáticamente una estructura 4 de alimentación como se monta en el satélite 8. Se ve que el elemento 16 de alimentación primario incluye 2 por 1 elementos de antena de ranura para iluminar el elemento 17 de alimentación secundario. El elemento de alimentación primario está montado al ras con la primera superficie 10 en la segunda cavidad 49.

El campo producido por esta estructura de alimentación se propaga a lo largo de la superficie del cuerpo de satélite, tal como a lo largo de la primera superficie 10.

La figura 4b ilustra el satélite de la figura 4a como se ve desde arriba e incluye la agrupación 6 de antenas. En la figura 4b, se ve que la estructura 4 de alimentación, que incluye el elemento 16 de alimentación primario (a rayas) y el elemento 17 de alimentación secundario, es decir, el elemento desplegable 50, se proporciona descentrada con respecto al eje central 9 del satélite. De este modo, el elemento 16 de alimentación primario puede proporcionarse en una cavidad del cuerpo de satélite sin tener que cortar ninguna de las barras estabilizadoras 15, 15' (no mostradas). Cuando se proporciona la estructura 4 de alimentación desplazada con respecto al eje central 9 del cuerpo de satélite, la estructura 4 de alimentación también está desplazada con respecto a la agrupación 6 de antenas. Para reducir los efectos de desbordamiento del campo incidente; la estructura de alimentación, que incluye el elemento 17 de alimentación secundario se proporciona en un ángulo 51 con respecto al eje central 9 diferente de la ortogonal. Para una estructura 4 de alimentación proporcionada centrada alrededor del eje central 9, el elemento 17 de alimentación secundario formará un ángulo ortogonal 51 con respecto al eje central 9, tal como un ángulo sustancialmente ortogonal. Esto es particularmente así cuando la agrupación 6 de antenas se proporciona centrada alrededor del eje central 9. El ángulo 52 entre la agrupación 6 de antenas y la estructura 4 de alimentación también puede definirse y típicamente será de 0° cuando la estructura de alimentación no está desplazada (es decir, la estructura de alimentación y la agrupación de antenas son paralelas, tal como sustancialmente paralelas) y cambia cuando la estructura 4 de alimentación está desplazada con respecto al eje central 9 o con respecto a un centro de la agrupación de antenas.

Se prevé que la posición de la estructura 4, 16, 17 de alimentación debería determinarse con respecto a la posición de la agrupación 6 de antenas, tal como la posición de la agrupación de antenas en el estado desplegado, a fin de reducir o minimizar cualquier desbordamiento del campo emitido desde la estructura de alimentación.

La figura 4c ilustra un modelo de RF del alimentador y muestra la densidad de corriente superficial eléctrica a 8,4 GHz. Se ve que las corrientes más fuertes se localizan en el elemento 16 de alimentación primario y el elemento 17 de alimentación secundario, que en este caso es el mismo que el elemento desplegable 50. También se ve que hay una contribución desde la primera superficie 10 del satélite 8. Por tanto, en esta realización, el campo incidente resultante 20 resulta del elemento 16 de alimentación primario, el elemento 17 de alimentación secundario y la primera superficie 10.

También debe señalarse que, típicamente, la estructura 4, 16, 17 de alimentación incluye un alimentador para excitar la estructura 4, 16, 17 de alimentación de cualquier manera conocida, por tanto, también cuando se hace referencia a la estructura 4 de alimentación, tal estructura de alimentación incluye un alimentador para excitar la estructura 4 de alimentación de cualquier manera conocida, por ejemplo, a través de una microbanda, a través de un cable coaxial, etc.

La figura 5 ilustra esquemáticamente una capa de soporte vista desde el lateral. Los elementos 24 de agrupación están dispuestos en una capa 30 de soporte. Los elementos 24 de agrupación se proporcionan, por ejemplo, en una capa conductora 31, tal como cobre, proporcionada sobre un sustrato dieléctrico 32, tal como en un sustrato de Rogers. Los elementos 24 de agrupación pueden imprimirse en la superficie del sustrato dieléctrico usando cualquier proceso conocido. El otro lado del sustrato dieléctrico, es decir, la parte trasera del sustrato dieléctrico 32 está provista de una capa conductora 33, tal como una capa de cobre, para proporcionar una capa de tierra para los elementos de agrupación. Típicamente, se proporciona un núcleo 34 de estabilidad para aumentar la estabilidad mecánica de la agrupación 6 de antenas y de cualquier panel 7, 7', 7" de agrupación de antenas. El sustrato dieléctrico 32 puede colocarse sobre un núcleo 33 de estabilidad, tal como un núcleo de fibra de vidrio. El núcleo 34 de estabilidad puede tratarse con una o más capas de material preimpregnado 35 para ensamblarse con la capa dieléctrica recubierta de metal.

Para asegurar una agrupación 6 de antenas simétrica, se proporciona un sustrato dieléctrico adicional 32' en el lado posterior del núcleo 34 de estabilidad, teniendo el sustrato dieléctrico adicional 32' una capa metálica 36, tal como una capa de cobre, a ambos lados. La capa total de una agrupación de antenas de este tipo puede mantenerse a menos de 3 mm, tal como a 2,178 mm /-10 %.

En un ejemplo específico, las propiedades eléctricas de la capa de soporte son las siguientes:

En la figura 6 se ilustra esquemáticamente que una agrupación 6 de antenas tiene una pluralidad de celdas unitarias 38 distribuidas regularmente sobre la agrupación 6 de antenas. Una celda unitaria 38 de este tipo puede medir entre 9-11 mm tanto de alto como de ancho. Cada celda unitaria 38 comprende un elemento 24 de agrupación. La figura 7a ilustra un elemento 24 de agrupación específico en forma de cruz, estando los elementos 24 de agrupación distribuidos en las diferentes celdas unitarias. Como se ve, la geometría del elemento 24 de agrupación depende de la posición de la celda unitaria 38 en la agrupación 6 de antenas. La figura 7b muestra una parte expandida de la agrupación 6 de antenas. En el presente ejemplo, las celdas unitarias se muestran como cuadradas o rectangulares. La celda unitaria también puede ser poligonal, tal como hexagonal, etc.

La estructura de alimentación de, por ejemplo, la figura 3b proporciona un campo incidente polarizado linealmente que ilumina la agrupación de antenas, la agrupación de antenas enfoca la señal reflejada/transmitida y convierte simultáneamente el campo polarizado linealmente incidente en un campo reflejado/transmitido circularmente polarizado. Esto se logra, por ejemplo, utilizando elementos de agrupación que proporcionan un desplazamiento de fase relativo de ±90° entre los dos componentes lineales ortogonales del campo reflejado.

El comportamiento de fase del campo reflejado depende de la geometría de los elementos de agrupación, así como del grosor y las propiedades del material de la capa de soporte y el campo incidente en el elemento de agrupación específico.

Se puede usar una serie de elementos de agrupación diferentes, que incluye un parche rectangular rotado, como se muestra en la figura 8a, un elemento de resonancia múltiple como se muestra en la figura 8b, una cruz de banda de diferentes relaciones de longitud a grosor de banda, como se ve en las figuras 8c y 8d. Se prevé que se puedan usar muchas geometrías como el elemento de agrupación. Es ventajoso que el elemento tenga al menos un eje que tenga un ángulo de 45 grados, tal como a 45 grados /- 2 grados, tal como a 45 grados /- 5 grados con respecto a al menos otro eje del elemento de agrupación, como se ilustra en la figura 8e. El elemento 26 de agrupación puede comprender, en algunos ejemplos, un bucle, el bucle puede tener cualquier forma incluyendo, elíptica, rectangular, etc.

Como se ve, los elementos de agrupación en las figuras 8a, 8c, 8d y 8e son elementos de agrupación asimétricos. El elemento de agrupación en la figura 8 es simétrico, pero puede hacerse asimétrica si fuera necesario.

Los elementos 24 de agrupación pueden proporcionar una fase de reflexión/transmisión controlada del campo incidente. Las dimensiones geométricas de los elementos de agrupación pueden variar de celda unitaria a celda unitaria. El grosor, la longitud, la rotación, la simetría de un elemento de agrupación pueden adaptarse para asegurar que la agrupación 6 de antenas obtiene un patrón de radiación predeterminado. Al variar la geometría de los elementos de agrupación a través de la agrupación de antenas, dependiendo de las propiedades del campo incidente en un elemento de agrupación específico, no se necesita un elemento de agrupación controlado eléctricamente para controlar las propiedades del elemento de agrupación.

La agrupación de antenas es una agrupación de antenas de polarización y enfoque pasivo configurada para polarizar y enfocar una señal de RF entrante, es decir, el campo incidente.

En la figura 9, se muestra un elemento de agrupación que tiene dos dipolos cruzados 41, 42 en un ángulo 43 de 45 grados con respecto a la polarización del campo incidente. Cabe señalar que el ángulo 43 puede tener sustancialmente 45 grados, tal como un ángulo de 45 grados /- 2 grados, tal como un ángulo de 45 grados /-5 grados. Se introducen dos sistemas de coordenadas, un sistema de coordenadas xy que está alineado con los límites de celda unitaria y las coordenadas rotadas x' y' que están alineadas con las bandas, es decir, con el al menos un eje del elemento de agrupación. Se usa una celda unitaria cuadrada con período Px = Py = 11,10 mm y la anchura de las bandas, w = 3,5 mm, se maximiza para el tamaño de celda unitaria dado con el fin de lograr una respuesta de fase de reflexión menos pronunciada en función de los parámetros de longitud de dipololxyly .Iluminando los elementos de agrupación con un campo (u onda) polarizado verticalmente (u horizontalmente) y ajustando las longitudes de bandalxylyde modo que se logre el desplazamiento de fase de ± 90 grados, la onda reflejada estará polarizada circularmente hacia la derecha o hacia la izquierda. Típicamente, las longitudes de bandalxelydiferentes.

El ancho de banda de una agrupación de antenas puede depender del grosor del sustrato 32 o de la capa 30 de soporte. En la figura 9, el grosor del sustrato dieléctrico se indica h. La capa de soporte típicamente tiene un grosor inferior a 1 mm, tal como aproximadamente 0,8 mm con el fin de cumplir con los requisitos de que el grosor de agrupación de reflexión total sea inferior a 10 mm en el primer estado, tal como un estado guardado. Esto afectará al ancho de banda alcanzable y al intervalo de fase de la agrupación de reflexión.

En algunos ejemplos, la capa de soporte puede ser una capa de soporte totalmente metálica de modo que la capa de soporte no comprenda un sustrato dieléctrico. En algunos ejemplos, los elementos de agrupación están formados en una capa de metal, tal como en una capa conductora y formada usando muescas y/o salientes en el material.

Las figuras 10a-10c ilustran esquemáticamente un sistema 2 de antenas que tiene una agrupación 6 de antenas y una estructura 4 de alimentación, teniendo la estructura 4 de alimentación al menos un elemento desplegable 50. La agrupación 6 de antenas se despliega y se ve que la agrupación de antenas se proporciona en 3 paneles 7, 7', 7" que no están inclinados entre sí. Los paneles 7, 7', 7" pueden plegarse sobre el satélite para guardarse. Se ve que la estructura 4 de alimentación está desplazada con respecto al centro de la agrupación 6 de antenas y, por tanto, con respecto al eje central 9 del satélite 8, tal como el eje central 9 del primer lado 10 del satélite 8. Los elementos de agrupación tienen forma de cruces, por ejemplo, como se muestra en las figuras 7a-b, la figura 8d y en la figura 9.

En la figura 10b, el sistema 2 de antenas se muestra desde una perspectiva diferente, y la estructura 4 de alimentación puede inclinarse para formar un ángulo diferente de 0 grados con respecto a los paneles 7, 7', 7" de agrupación de antenas. La estructura 4 de alimentación comprende un elemento 16 de alimentación primario que comprende una antena 46 de ranura en forma de dos ranuras 47, 47' alimentadas por un alimentador de cavidad (no mostrado en la figura 10b). El elemento 17 de alimentación secundario comprende un elemento conductor rectangular, tal como el reflector secundario 17.

La figura 10c muestra una agrupación 6 de antenas de transmisión, como se ilustra por la transparencia de la agrupación 6 de antenas.

Las figuras 11a y 11b ilustran el patrón de radiación del sistema de antenas divulgado.

El coeficiente de reflexión de los elementos de agrupación se ha simulado en función de los parámetros de diseño del elemento de agrupación y la capa de soporte, incluyendo parámetros geométricos de los elementos de agrupación, incluyendo la forma, tamaño y grosor de los elementos de agrupación, e incluyendo, por ejemplo, un grosor de la capa de soporte para llegar a un patrón de radiación predeterminado. El rendimiento de la agrupación de antenas, en este caso, una agrupación de reflexión, se evalúa usando una estructura de alimentación como se divulga en el presente documento. Los elementos de agrupación están optimizados para operar en la banda Tx entre 8,025-8,40 GHz para una misión de observación de la Tierra (EO), o tanto en la banda Rx entre 7,145-7,19 GHz como en la banda Tx entre 8,40-8,45 GHz para una misión espacial profunda (DS). Los cálculos se llevan a cabo usando un solucionador de método de momento de dominio espectral de orden superior (SDMoM). En el solucionador, el problema periódico se formula en términos de una IE (ecuación integral) y se resuelve en el dominio espectral. La función de Green en la IE consiste en una doble suma de armónicos de Floquet. El SDMoM está configurado para manejar una pluralidad de capas dieléctricas, pero las capas de metalización deben limitarse a las interfaces entre las capas dieléctricas.

En los cálculos de elementos de agrupación, el solucionador de SDMoM (por TICRA) se usó localmente para cada que elemento de agrupación de reflexión determine las corrientes equivalentes asociadas con el elemento dado. Estas corrientes equivalentes se usaron luego para calcular el campo lejano de agrupación de reflexión. La geometría de todos los elementos de agrupación se optimizó simultáneamente a nivel global, usando un algoritmo de optimización minmax no lineal. La iluminación de la agrupación de antenas se modeló usando una estructura de alimentación como se divulga en el presente documento que se simuló usando el método de momentos de orden superior (MoM). En todas las simulaciones de agrupación de antenas, el campo lejano se evalúa con respecto a un sistema de coordenadas de salida.

Este sistema de coordenadas se define de modo que el eje z está alineado con la dirección de reflejo especular de la iluminación de alimentación por la agrupación de antenas, a una elevación de 21° desde el vector normal de los paneles de agrupación de reflexión. El eje y se dirige paralelo al cuerpo del CubeSat, y el eje x apunta lejos del CubeSat en una dirección ortogonal a los ejes y y z para lograr un sistema de coordenadas ortogonales dextrógiras.

La figura 11a muestra los resultados de simulación de banda Tx de una agrupación de reflexión como se divulga, y la figura 11b muestra los resultados de simulación de banda Rx de la misma de agrupación de reflexión. Las simulaciones se realizan usando una antena de alimentación de cavidad polarizada en y.

Se han logrado una ganancia máxima de 29,25 dB en la banda Tx de la misión EO, XPD mejor que 24,8 dB y niveles de lóbulo lateral de 15,6 dB por debajo de la ganancia en el eje. La agrupación de antenas, incluyendo la pluralidad de elementos de agrupación, se volvió a optimizar para la misión DS y los resultados se presentan en las figuras 11a y 11b. En la banda Rx (figura 11a), la ganancia máxima es de 24,62 dB, la XPD es mejor que 17,6 dB y los niveles de lóbulo lateral están 13,1 dB por debajo de la ganancia en el eje. En la banda Tx se logró una ganancia máxima de 29,63 dB, la XPD es mejor que 25,1 dB y los niveles de lóbulo lateral están 15,3 dB por debajo de la ganancia en el eje. Por tanto, se observa que el presente sistema de antenas proporciona una mejor eficiencia de apertura y un mayor rendimiento de frecuencia de banda ancha.

Números de referencia

2 sistema de antenas

4 estructura de alimentación

5 cuerpo de satélite

6 agrupación de antenas

7 panel central

7' 7" paneles exteriores, paneles laterales

8 satélite

9 eje central

10 primer lado del satélite

11 primer extremo del primer lado

13 segundo extremo del primer lado

12, 14 mecanismo de despliegue

15 barras estabilizadores

16 elemento de alimentación primario

17 elemento de alimentación secundario

18 campo reflejado

19 campo transmitido

20 campo incidente

21 ángulo de apertura

22 ángulo de estructura de alimentación

24 elementos de agrupación

25 agrupación de parches de microbandas

26 parche

27 agrupación de ranuras fija

28 elementos de antena de ranura

29 cavidad de excitación

30 capa de soporte

31 capa conductora

32, 32' sustrato dieléctrico

33 capa de tierra

34 núcleo de estabilidad

35 material preimpregnado

36 capa conductora

38 celda unitaria

41, 42 bandas cruzadas

43 ángulo entre bandas

46 antena de ranura

47, 47' ranuras

48 primera cavidad

49 segunda cavidad

50 elemento desplegable

51 primer ángulo de desplazamiento

52 segundo ángulo de desplazamiento

Aunque se han mostrado y descrito características particulares, se entenderá que no se pretende limitar la invención reivindicada, y será obvio para los expertos en la materia que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención reivindicada. La memoria descriptiva y los dibujos se deben, por consiguiente, considerar en un sentido ilustrativo más que restrictivo.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema (2) de antena para aplicaciones de satélite, comprendiendo el sistema de antenas una agrupación (6) de antenas y una estructura (4) de alimentación,

en donde la agrupación de antenas es una agrupación de antenas pasiva y está configurada para tener un primer estado y un segundo estado, siendo el segundo estado un primer estado desplegado,

estando la estructura de alimentación configurada para proporcionar un campo incidente polarizado linealmente para la agrupación de antenas en el primer estado desplegado,

comprendiendo la agrupación de antenas una pluralidad de elementos (24) de agrupación, y

en donde la pluralidad de elementos de agrupación forma una superficie de conversión de polarización configurada para convertir el campo incidente polarizado linealmente en un campo polarizado circular reflejado/transmitido.

2. Un sistema de antenas de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la agrupación de antenas está configurada de modo que el patrón de radiación del campo polarizado circular reflejado/transmitido corresponde a un patrón de radiación predeterminado y en donde una geometría de elemento de agrupación y una posición de elemento de agrupación de cada uno de la pluralidad de elementos de agrupación están configuradas para proporcionar el patrón de radiación predeterminado.

3. Un sistema de antenas de acuerdo con la reivindicación 2, en donde una geometría del elemento de agrupación está configurada para controlar una respuesta de fase y/o una respuesta de polarización del elemento de agrupación en la agrupación de antenas para obtener el patrón de radiación predeterminado.

4. Un sistema de antenas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura de alimentación comprende al menos un elemento desplegable (50).

5. Un sistema de antenas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura de alimentación comprende una agrupación de elementos radiantes, incluyendo una de una agrupación de ranuras radiantes (27) y una agrupación de parches radiantes (25).

6. Un sistema de antenas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 5, en donde la estructura de alimentación comprende un elemento (16) de alimentación primario y un elemento (17) de alimentación secundario y en donde el al menos un elemento desplegable comprende el elemento de alimentación secundario.

7. Un sistema de antenas de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el elemento de alimentación primario está configurado para excitar el elemento de alimentación secundario en un estado desplegado para proporcionar un elemento de alimentación secundario excitado, y en donde el campo incidente polarizado linealmente está proporcionado por el elemento de alimentación primario y por el elemento de alimentación secundario excitado.

8. Un sistema de antenas de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el elemento de alimentación primario comprende la agrupación de elementos radiantes y en donde el elemento de alimentación secundario comprende una superficie reflectante electromagnética, tal como una superficie reflectante electromagnética pasiva; incluyendo una superficie conductora, una agrupación de reflexión, tal como una agrupación de reflexión pasiva.

9. Un sistema de antenas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 5, en donde el al menos un elemento desplegable comprende la agrupación de elementos radiantes.

10. Un sistema de antenas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la agrupación de antenas se proporciona en uno o más paneles (7, 7', 7"), tal como en una configuración de un solo panel o en una configuración de múltiples paneles, en donde la pluralidad de elementos de agrupación están dispuestos en una capa (30) de soporte, y en donde la capa de soporte comprende un material compuesto, tal como un material dieléctrico; en donde la capa de soporte comprende un material metálico, en donde la capa de soporte es una capa totalmente metálica, en donde la capa de soporte comprende una membrana, en donde la capa de soporte comprende un dosel, en donde la capa de soporte comprende una lámina, en donde la capa de soporte comprende una estructura de panal.

11. Un sistema de antenas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sistema de antenas está configurado para recibir, para emitir y para transmitir radiación electromagnética en un intervalo de frecuencia de 6-100 GHz.

12. Un sistema de antenas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los elementos de agrupación son elementos de parche, tales como elementos de parche rectangulares, o en donde los elementos de agrupación son elementos dipolares cruzados.

13. Un sistema de antenas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada elemento de agrupación de la pluralidad de elementos de agrupación se caracteriza por una posición de elemento de agrupación y una geometría de elemento de agrupación.

14. Un sistema de antenas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde un primer elemento de agrupación tiene una primera geometría de elemento de agrupación que se determina en función de una fase del campo incidente polarizado linealmente en la posición del primer elemento de agrupación; y determinándose adicionalmente dependiendo de cualquier elemento de agrupación circundante y de una fase del campo incidente polarizado linealmente en la posición de cada elemento de agrupación circundante.

15. Un sistema de antenas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 14, en donde la geometría de elemento de agrupación está configurada para tener al menos un eje que forma un ángulo de 45° con respecto a la polarización del campo incidente.

16. Un sistema de antenas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los elementos de agrupación son elementos de agrupación asimétricos.

17. Un sistema de antenas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el campo incidente polarizado linealmente es un campo incidente polarizado vertical u horizontalmente, y en donde los elementos de agrupación están configurados de modo que al menos un eje de cada elemento de agrupación está alineado en un ángulo de 45 grados /-10 grados, con respecto a la polarización del campo incidente.