IT8447727A1 - Incrocio per linee di trasmissione coassiali di un circuito a microonde. - Google Patents
Incrocio per linee di trasmissione coassiali di un circuito a microonde.Info
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- IT8447727A1 IT8447727A1 ITRM1984A047727A IT4772784A IT8447727A1 IT 8447727 A1 IT8447727 A1 IT 8447727A1 IT RM1984A047727 A ITRM1984A047727 A IT RM1984A047727A IT 4772784 A IT4772784 A IT 4772784A IT 8447727 A1 IT8447727 A1 IT 8447727A1
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- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
- H01P3/02—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
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Description
f SIB 84663 fi
PD-83018
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: " INCROCIO PER LINEE DI TRASMISSIONE COASSIALI DI UN CIRCUITO A MICROONDE"
della ditta statunitense HUGHES AIRCRAFT COMPANY con sede a EL SEGUNDO,California, U.S.A.
o-o-o-o-o-o-o-o-o-o
RIASSUNTO
Un incrocio per un circuito a microonde formato in una piastra include linee di trasmissione coassiali di forma quadrata intersecantisi, ciascuna delle quali ? ricavata lavorando alla macchina canali nella piastra, con barre centrali di forma quadrata disposte lungo gli assi dei canali ed isolate dalle loro pareti laterali. In corrispondenza dell1intersezione, segmenti di peso ridotto delle barre passano, rispettivamente, sopra e sotto un setto situato centralmente. Il segmento di incrocio di una linea passa tra il setto ed un coperchio (non mostrato) onde fornire la struttura di una linea coassiale tra il coperchio ed il setto. Strutture di adattamento sotto forma di un giunto ad angolo in corrispondenza delle estremit? di ciascun conduttore centrale riducono la riflessione in corrispondenza della giunzione del segmento al setto con il bilanciamento della linea di trasmissione. I segmenti di cui sopra sono circa un quarto di lunghezza d'onda della frequenza delle microonde.
DESCRIZIONE
Sostrato dell'invenzione
La presente invenzione si riferisce a linee di trasmissione coassiali e, pi? in particolare, ad un gruppo di linee di trasmissione avente conduttori che sono di sezione trasversale rettangolare incrociantisiuno sull'altro entro i confini di una piastra piana dalla quale vengono fresate le linee di trasmissione .
Linee di trasmissione coassiali sono utilizzate per la tramsissione di energia a microonde. Le linee sono particolarmente utili per il fatto che / esse supportano un'onda TEM (trasversale elettroma^ gnetica) in un'ampia larghezza di banda. Un particolare impiego di linee di tramissione, in generale, si riscontra nella costruzione di satelliti che orbitano attorno alla terra per provvedere a comunicazioni tra stazioni sulla superficie della terra. Tali .satelliti portano antenne unitamente ad apparecchiature riceventi e trasmittenti accoppiate alle antenne per la ripetizione di messaggi trasmessi tra le stazioni a terra tramite il satellite.
Allo scopo di assicurare che le antenne del satellite siano puntate esattamente verso le stazioni a terra per la ricezione e trasmissione dei segnali, tra le stazioni, un'antenna ? collegata con una struttura alimentata a monopulse che fornisce segnali di errore in due coordinate, azimuth ed elevazione. Tali segnali di errore vengono utilizzati mediante circuiteria di comando per orientare esattamente l'antenna in una direzione desiderata. L'antenna pu? essere mossa fisicamente per mezzo di tale circuitera di comando o, alternativamente, nel caso di antenna con gruppo di poli in fase, pu? venire manovrata elettronicamente mediante l'applicazione di comandi di sfasamento agli sfasatori del sistema ad antenna. Nel caso di sistemi radar che pure impiegano un'alimentazione monopulse, la circuiteria di comando ha utilizzato sia cavo coassiale che guida d'onda per la trasmissione e la combinazione dei segnali a micronde dell'antenna per lo sviluppo e l'elaborazione dei segnali pilota di azimuth e di elevazione.
Tuttavia, nel caso di un satellite,, ? essenziale fabbricare i circuiti a microonde in una conformazione tale che assicuri un alto grado di affidabilit? e preveda inoltre una dimensione fisica nonch? peso relativamente piccoli per l'installazione nel satellite. Una particolare forma di struttura di circuito a microonde che ? utile nella costruzione di satelliti ha la conformazione di una piastra piana di un metallo dolce, leggero, elettricamente conduttore, come alluminio. L'alluminio viene lavorato facilmente alla macchina onde fornire i canali che servono come linee di trasmissione di microonde.
Con riguardo alla fabbricazione di linee di trasmissione coassiali, va notato che i canali sono di sezione trasversale rettangolare, preferibilmente quadrata, le cui pareti fanno la funzione d?lie p_a reti esterne di una linea di trasmissione coassiale. Il conduttore interno della linea di trasmissione coassiale ? fatto preferibilmente dello stesso me-" tallo ed ? formato con una sezione trasversale rettangolare corrispondente. La struttura risultante ?, cos?,una linea di trasmissione coassiale quadrata. La linea di trasmissione viene completata disponendo una piastra di copertura al di sopra della piastra di base in cui sono stati ricavati i canali, il coperchio formando la quarta parete del conduttore esterno della linea di trasmissione coajs siale quadrata.
Tale linea di trasmissione pu? venire prodotta con precisione in quant? i conduttori esterni vengono formati mediante un'operazione di fresatura ed in quanto tutte le dimensioni critiche del conduttore interno possono anche ottenersi mediante un'operazione di fresatura. Adatti distanziatori dielettrici posizionati tra i conduttori interno ed esterno supportano il conduttore interno in corrispondenza di una sua appropriata collocazione rispetto al conduttore esterno della linea di trasmissione.
Un problema insorge in tale modo di costruzione in quanto, nel caso di un circuito a microonde complesso, tale circuito includendo accoppiatori ibridi, partitori e combinatori di energia, pu? essere necessario per una linea di trasmissione incrociare una seconda linea di trasmissione senza alcun accoppiamento della energia a microonde tra le due linee. Tale incrocio facilita notevolmente 1'interconnesione dei vari componenti del circuito poich?, senza tale incrocio, pu? rendersi necessario dirottare le linee di trasmissione e ridisporre i componenti del circuito in maniera tale che tutti i componenti e tutte le linee di trasmissione possano venire adattati nella struttura della piastra piana. Tuttavia, nessun siffato incrocio di linee di trasmissione ? stato prima d'ora reso disponibile.
Sommario dell'invenzione
Il precedente problema viene superato, ed altri vantaggi vengono forniti, mediante un incrocio di linee di trasmissione per linee coassiali che incorpora l'invenzione ed ? adatto in maniera ideale nella costruzione di linee di trasmissione coassiali quadrate entro i confini di una piastra piana. L'incrocio viene formato tagliando una porzione del conduttore interno in ciascuna fra due linee di trasmissione in corrispondenza del punto in cui esse debbono incrociarsi. Una porzione di conduttore interno di spessore ridotto viene sospesa tra le estremit? tagliate del conduttore interno di una delle linee di trasmissione. Una porzione simile di conduttore interno di spessore ridotto viene supportata al di sopra dell'estremit? ..del conduttore interno tagliato della seconda fra le due linee. Cos?, le due porzioni di conduttore interno sottile sono in grado di incrociarsi una con l'altra in una relazione distanziata. Un setto, sotto forma di una piastra sottile di materiale e?ettricamente conduttore come alluminio, ? disposto tra le due porzioni sottili di conduttore interno, in corrispondenza del sito dell'incrocio, ed ?, orientato in un piano parallelo al piano della piastra contenente le linee di trasmissione. Il setto serve come schermo per impedire l'accoppiamento incrociato di segnali a microonde tra le due linee.
Con riguardo alla linea inferiore in corrispondenza del punto di incrocio, il setto serve come parete superiore di una linea di trasmissione in corrispondenza del sito dell'incrocio. Con riguardo alla linea superiore in.corrispondenza del sito dell?incrocio, la piastra di copertura serve come parete superiore della linea coassiale mentre il setto serve come parete inferiore della linea coassiale .
In entrambe le line di trasmissione, le estremit? tagliate dei conduttori interni sono angolate per provvedere ad un adattamento di impedenza nella banda di frequenze che interessa. L'impedenza della porzione della linea di trasmissione inferiore, nonch? quella della porzione della linea di trasmis sione superiore, viene selezionata mediante la scelta dello spessore del conduttore interno e la distanza tra i conduttori interno ed esterno in corrispondenza del punto di incrocio.
Breve descrizione del disegno
Gli aspetti di cui sopra ed altri aspetti dell'invenzione sono illustrati nella descrizione seguente assunta unitamente al disegno annesso, in cui: la figura 1 ? una vista in pianta della struttura per microonde dell'invenzione in corrispondenza del punto dell?incrocio di due linee di trasmissione coassiali quadrate, la piastra di coperchio essendo stata tolta in figura 1 per illustrare il dettaglio dell?incrocio; e
la figura 2 ? una vista in sezione eseguita attraverso una porzione mediana nell'incrocio di figura 1.
Descrizione dettagliata dell?invenzione
Con riferimento alle figure 1 e 2, viene mostrata una porzione di un circuito 20 a microonde, la porzione ?es?endo strutturata come un incrocio 22 di due linee 25 e 26 di trasmissione coassiali quadrate. Ciascuna delle linee 25 - 26 di trasmissione ? ricavata fresando un canale 28 in una piastra 30 di base, il canale 28 essendo chiuso da una piastra 32 di coperchio (mostrata parzialmente in figura 2).
La piastra 30 di base e la piastra 32 di coperchio sono fatte di materiale relativamente dolce, leggero, elettricamente conduttore, come alluminio. Si preferisce la scelta di un materiale leggero per l'uso in satelliti in quanto esso riduce il peso dell'equipaggiamento elettronico. L'uso di un metal10 dolce facilita l'operazione di fresatura e la formazione di canali 28. Le pareti laterali, la parete superiore e la parete inferiore di ciascun canale 28 servono come conduttori esterni delle linee 25 -26 coassiali. I conduttori interni o centrali sono formati da barre 34- aventi una sezione trasversale di forma rettangolare o quadrata.
In una realizzazione preferita dell'invenzione, sia il conduttore esterno che il conduttore interno di ciascuna delle linee 25 *? 26 sono di forma quadrata. Le barre 3^ sono supportate facilmente entro i canali 28 per mezzo di distanziatori dielettrici (non mostrati). Il canale 28 della linea 25 incontra 11 canale 28 della linea 26 in corrispondenza dell?incrocio 22.
In corrispondenza dell'incrocio 22 viene for--mato un setto 36 a mo di piastra relativamente sottile di forma quadrata che ? supportate in corrispondenza di suoi angoli da mensole 38 ricavate alla macchina agli angoli'della intersezione dei canali 28. Il setto 36 ? fissato alle mensole 38 mediante viti 4-0. Sia il setto 36 che la barra 34-sono fatti, preferibilmente, dello stesso materiale della piastra 30 di base. Il setto 36 giace in un piano parallelo al piano della piastra 30. La posizione del setto 36 ? a mezza via tra il fondo e la sommit? dei canali 28.
La linea 25 di trasmissione comunica attraverso l'incrocio 22 per mezzo di un sottopassaggio 43. La linea 26 di trasmissione comunica attraverso l'incrocio 22 per mezzo di un sovrapassaggio 44. Il sottopassaggio 43 ed il sovrapassaggio 44 comprendono ciascuno una barra 46 avente una larghezza uguale a quella di una barra 34 ed uno spessore di circa un terzo dello spessore di una barra 34. La barra 46 del sottopassaggio 43 passa sotto il setto 36 ed ? fissata alle estremit? delle barre 34 mediante viti 48 disposte entro fori 50 maschiati in corrispondenza delle estremit? delle barre 34. Una corrispondente struttura viene utilizzata per il sovrapassaggio 44. Una barra 46 passa al di sopra del setto 36, le estremit? della barra 46 poggiando sulla sommit? delle estremit? delle barre 34 della linea 26 ed essendo fissata ad esse mediante viti 48 disposte entro fori 50 maschiati in corrispondenza delle estremit? delle barre 34.
Per rendere minime le riflessioni di energia a microonde sia nel sottopassaggio 43 che nel sovrapassaggio 44, le estremit? delle barre 34 sono angolate. Vi ? un taglio obliquo 52 in corrispondenza del sito di ciascuno foro 50 nel sottopassaggio 45 e nel sovrapassaggio 44. I fori 50 possono essere ciechi o possono sboccare nei tagli obliqui 52 a seconda di come conveniente per le operazioni di lavorazione alla macchina. L? presenza dei fori 50 non ha pi? di un effetto trascurabile sui coefficienti di impedenza e di riflessione poich? i loro diametri sono molto pi? piccoli di una lunghezza d'onda dell'energia radiante.
Come 1 esempio, nella costruzione dei circuiti 20 a microonde e dell'incrocio 22, viene utilizzata una linea di 50 ohm. Per fornire l'impedenza di 50 ohm, le linee 25 - 26 di trasmissione vengono fatte con una configurazione di sezione trasversale in cui i conduttori esterni delle linee 25 - 26 sono di sezione trasversale quadrata e la sezione trasversa le di ciascuna delle barre 34 ? anche di forma quadrata. In corrispondenza di una frequenza di microonda di 4 GHz (Gigahertz), la distanza tra le pareti opposte del conduttore esterno in ciascuna linea 25 - 26 ? circa 12,7 mm. Lo spessore di ciascuna barra 34 ? circa 5 mm? Le barre 54 sono centrate tra le pareti esterne delle linee 25 - 26.
Per quanto riguarda 1'ineoreio 22, l'impedenza del sottopassaggio 43 e l'impedenza del sovrapassaggio 44 sono anche uguali a 50 ohm. Ciascuna delle darre 46 ? equidistante tra il setto 56 e le corrispondenti pareti esterne delle linee 25 - 26. Nel sottopassaggio 45, la distanza tra la superficie inferiore della barra 46 e la parete di fondo del conduttore esterno della linea 25 ? poco pi? della met? della distanza tra la superficie inferiore di una barra 34 e la parete di fondo del conduttore esterno della linea 25 di trasmissione. Lo spessore del setto 36 ? circa 0,73 mm.
Le dimensioni precedenti danno l'impedenza di 50 ohm nel sottopassaggio 43, nel sovrapassaggio 44 nonch? nelle linee 25 - 26 di trasmissione. Alla precedente frequenza di microonde, un quarto di lunghezza d'onda ? circa 19 mm.
La distanza tra i ?tagli obliqui 52 in ciascuna delle linee 25 - 26 deve essere un numero dispari di quarti di lunghezze d'onda cos? le riflessioni di energia radiante che emanano dalla discontinuit? in corrispondenza di ciascuno dei tagli obliqui 52 tendono ad annullarsi lungo le linee 25 - 26 ad una certa distanza dall'incrocio 22. I lati del s?tto 36 misurano circa 19 mm. Si ? riscontrato che tale dimensione di setto fornisce un isolamento adeguato, maggiore di circa 36 db (decibel), tra le onde di energia radiante che si propagano lungo le linee 25 -26 di trasmissione.
Per un isolamento ancora maggiore, le dimensioni precedenti del setto 36 possono venire aumentate.
La riduzione di riflessione fornita dai tagli obliqui
52 e 1J*annullamento delle onde riflesse derivante
dalla distanza di quarto d'onda dei tagli obliqui 52 provvedono ad un'attenuazione di onde riflesse maggiore di 27 db nelle linee 25 - 26 di trasmissione. Secondo la pratica attuale nella costruzione di circuiti a microonde va notato che la distanza tra i tagli
obliqui 52 in ciascuna delle linee 25 - 26 ? solo approssimativamente un quarto di lunghezza d'onda, la distanza migliore venendo determinata sperimentalmente. Sono state
trovate adeguate caratteristiche di trasmissione su
una banda di .trasmissione di 3700 MHz (Megahertz)
fino a 6425 MHz.
Con riguardo al collocamento della piastra 32
di coperchio sulla piastra 30 di base, ? vantaggioso prevedere scanalature 54 con guarnizioni 56 di struttura ben nota disponibile in commercio comprendente
una gomma impregnata di particelle metalliche. Le
guarnizioni possono venire compresse nelle scanalature 54 in seguito al serraggio della piastra 32
di coperchio contro la piastra 30 di base. Le guar
nizioni forniscono un cortocircuito alla radiazione di microonde in corrispondenza dell'interfaccia tra la piastra 32 di coperchio e la piastra 30 di base onde impedire una indesiderabile radiazione di energia di microonde all?esterno del circuito 20 a microonde .
Va inteso che la descrizione precedente ? esclusivamente illustrativa dell?invenzione. Varie alternative e modifiche possono venire divisate dagli 1 esperti nel ramo senza allontanarsi dall?invenzione. Di conseguenza la presente invenzione va intesa comprendente tutte tali alternative, modifiche e varianti che rientrano nel suo campo.
RIVENDICAZIONI
1. Incrocio per un circuito a microonde comprendente: (a) una piastra di materiale elettricamente conduttore avente canali in essa per la comunicazione di energia a microonde, il percorso di un primo di detti canali intersecando il percorso di un secondo di detdi canali;
(b) primi e secondi mezzi conduttori interni disposti rispettivamente entro detti primo e secondo canale ed isolati elettricacamente dalle pareti di detti canali; . . ? (c) un setto elettricamente conduttore disposto in corrispondenza dell'intersezione di detti percorsi;
(d) mezzi in detti primi mezzi conduttori per abbassare detti primi mezzi conduttori al di sotto di detto setto; e
(e) mezzi in detti secondi mezzi conduttori per sollevare detti secondi mezzi conduttori al di sopra di detto setto cos? da fornire un isolamento nella conduzione di energia a microonde attraverso detto incrocio lungo detti primi e secondi mezzi conduttori.
2. Incrocio secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre un coperchio di materiale elettricamente conduttore disposto contiguo a detta piastra per chiudere detti canali.
3- Incrocio secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di sollevamento includono un elemento a forma di barra di detti secondi mezzi conduttori tale da fornire una struttura di una linea di trasmissione coassiale tra detto setto e detto coperchio.
4. Incrocio secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di abbassamento comprendono un conduttore a forma di barra di spessore ridotto in confronto a quello di detti primi mezzi conduttori per fornire la struttura di una linea di trasmissione coassiale tra detto setto ed una porzione di fondo di detto primo canale.
5- Incrocio secondo la rivendicazione 4, comprendente inoltre un coperchio fatto sotto forma di piastra e disposto contiguo a detta piastra avente i canali in essa per chiudere detto primo canale e detto secondo canale onde trattenere l'energia a microonde in essi; ed in cui detti mezzi di sollevamento comprendono un conduttore a forma di barra di spessore ridotto in confronto a quello di detti secondi mezzi conduttori per fornire la struttura di una linea di trasmissione coassiale tra detto setto e detto coperchio, detto conduttore a forma di barra di detti mezzi di abbassamento essendo sospesi al di sotto dei limiti di detti primi mezzi conduttori interni situati lontano da detto setto, e detto conduttore a forma di barra di detti mezzi di sollevamento essendo disposti sui limiti di detti secondi mezzi conduttori interni situati lontano da detto setto.
6. Incorcio secondo la rivendicazion e 5, in cui detti primi mezzi conduttori interni sono costituiti da un elemento a forma di barra di sezione trasversale rettangolare, ed in cui detti secondi mezzi conduttori interni sono costituiti da un elemento a forma di barra di sezione trasversale rettangolare, i limiti degli elementi a forma di barra di ciascuno di detti mezzi conduttori essendo angolati in corrispondenza dei punti di collegamento con i conduttori a forma di barra di detti mezzi di abbassamento e di detti mezzi di sollevamento.
7- Incrocio secondo la rivendicazione 6, in cui detti canali sono di sezione trasversale rettangolare.
8. Incrocio secondo la rivendicazione 7i in cui la forma della ?ezione trasversale di detti canali e di detti elementi a forma di barra ? quadrata onde fornire la configurazione di linea di trasmissione coassiale di forma quadrata.
9? Incrocio secondo la rivendicazione 6, in cui la porzione angolata dei rispettivi mezzi conduttori interni ? distanziata di circa un quarto di lunghezza d?onda in corrispondenza della frequenza delle microonde.
p.p. HUGHES AIRCRAFT COMPANY
orgio Omodeo Sali mene Breve?! S.p-M
i ?? ^l
Numero di serie Data di deposito erto 46882?
Numero di data di Classe 5ott? Unit? Esaminatore serie deposito classe tecnica
/46882? 23/2/83 333; di?gruppo
? '* 254
Richiedenti: THOMAS HUDSPETH, MALIBU, CA; RICHARD V.
PASIL JR.?CHATSWORTH, CAjHarmon h; keeling,
Lake Isabella CA;.-0
3QC
Dati di continuazione verificati
XX
Domande estere/PCTi verificate
Priorit? Come ; stato tavole riv n v. ta?5
Doc. estere riv.CUsi O no cLepq^ o con disegni tot ind. sa
n? Adempite l.e ? si O no sitato tea ? dep. condizioni CA
-- ? A 9 1 rie .
35 USC 119 .>300.00 PD-
Indirizzo :J.E. HOLMAN \I.
Hughes Aic.raft Company ?
Bldg. C2, M/S A-126,
Box 1042, EL SEGUNDO'California 90245
? *
"INCROCIO PER LINEE DI TRASMISSIONE COASSIALI"
La presta te sta -a certificare che la annessa ?.una copia "fedele dalle Registrazioni d?li'Ufficio- Brevetti degli Stati Uniti della domanda come depositata originariamente e che ? indicata sopra.
Sigillo Per autorizzazione del Commissario dei Brevetti e Marchi
F . to : illeggibile
Ufficiale Certificante
Data: 29 novembre 19883
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SIB 8466$
' PD 83018-? ? Ocusncnfc dt ?f&snanoLx &Ci~ <?C\.
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" INCROCIO PER LINEE DI TRASMISSIONE COASSIALI ???
UN CIRCUITO A MICROONDE11
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Un incrocio per un circuito a microonde formato in una piastra include linee di trasmissione coassiali di forma quadrata intersecantisi, ciascuna delle quali ? ricavata lavorando alla macchina canali
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linea di trasmissione. I segmenti di cui sopra sono
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Sostrato dell'invenzione
La presente invenzione si riferisce a linee
di trasmissione coassiali e, pi? in particolare, ad
un gruppo di linee di trasmissione avente conduttori
che sono di sezione trasversale rettangolare incrociantisi-uno sull'altro entro i confini di una piastra piana dalla quale vengono fresate le linee di trasmissione. Podi V^CL ?-Linee di trasmissione coassiali sono utilizza- o.
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Tali.satelliti portano antenne unitamente ad apparecchiature riceventi e trasmittenti accoppiate alle
antenne per la ripetizione di messaggi trasmessi tra
le stazioni a terra tramite il satellite.
Allo scopo di assicurare che le antenne del satellite siano puntate esattamente verso le stazioni a terra per la ricezione e trasmissione,dei segnali tra le stazioni, un'antenna ? collegata con una struttura alimentata a monopulse che fornisce segnali di errore in due coordinate, azimuth ed elevazione. Tali segnali di errore vengono utilizzati mediante circuiteria di comando per orientare esattamente l'antenna in una direzione desiderata. L'antenna pu? essere mossa fisicamente per mezzo di tale circuitera di comando o, alternativamente, nel caso di antenna con gruppo di poli in fase, pu? venire manovrata elettronicamente mediante l'applicazione di comandi di sfasamento agli sfasatori del sistema ad antenna. Nel caso di sistemi radar che pure impiegano un'alimentazione monopulse, la circuiteria di comando ha utilizzato sia cavo coassiale che guida d'onda per la trasmissione e la combinazione dei segnali a micronde dell'antenna per lo sviluppo e l'elaborazione dei segnali pilota di azimuth e di elevazione.
Tuttavia, nel caso di un satellite,- ? essenziale fabbricare i circuiti a microonde in una conformazione tale che assicuri un alto grado di affidabilit? e preveda inoltre una dimensione fisica I
nonch? peso relativamente piccoli per l'installazione nel satellite. Una particolare forma di struttura di circuito a microonde che ? utile nella costruzione di sat?lliti ha la conformazione di una piastra piana di un metallo dolce, leggero, elettricamente conduttore, come alluminio. L'alluminio viene lavorato facilmente alla macchina onde fornire i canali che servono come linee di trasmissione di microonde.
Con riguardo alla fabbricazione di linee di trasmissione coassiali, va notato che i canali sono di sezione trasversale rettangolare, preferibilmente quadrata, le cui pareti fanno la funzione d?lie pa^ reti esterne di una linea di trasmissione coassiale. Il conduttore interno della linea di trasmissione coassiale ? fatto preferibilmente dello stesso metallo ed ? formato con una sezione trasversale rettangolare corrispondente. La struttura risultante ?, cos?,una linea di trasmissione coassiale quadrata. La linea di trasmissione viene completata disponendo una piastra di copertura al di sopra della piastra di base in cui sono stati ricavati i canali, il coperchio formando la quarta parete del conduttore esterno della linea di trasmissione coajs siale quadrata.
Tale linea di trasmissione pu? venire prodotta con precisione in quanto i.conduttori esterni vengono formati mediante un'operazione di fresatura ed in quanto tutte le dimensioni critiche del conduttore interno possono anche ottenersi mediante un'operazione di fresatura. Adatti distanziatori dielettrici posizionati tra i conduttori interno ed esterno supportano il conduttore interno in corrispondenza di una sua appropriata collocazione rispetto al conduttore esterno della linea di trasmissione.
Un problema insorge in tale modo di costruzione in quanto, nel caso di un circuito a microonde complesso, tale circuito includendo accoppiatori ibridi, partitori e combinatori di energia, pu? essere necessario per una linea di trasmissione incrociare una seconda linea di trasmissione senza alcun accoppiamento della energia a microonde tra le due linee. Tale incrocio facilita notevolmente 1'interconnesione dei vari componenti del circuito poich?, senza tale incrocio, pu? rendersi necessario dirottare le linee di trasmissione e ridisporre i componenti del circuito in maniera tale che tutti i componenti e tutte le linee di trasmissione possano venire adattati nella struttura della piastra piana. Tuttavia, nessun siffato incrocio di linee di trasmissione ? stato prima d'ora reso disponibile.
Sommario dell'invenzione
Il precedente problema viene superato, ed altri vantaggi vengono forniti, mediante un incrocio di linee di trasmissione per linee coassiali che incorpora l'invenzione ed ? adatto in maniera ideale nella costruzione di linee di trasmissione coassiali quadrate entro i confini di una piastra piana. L'incrocio viene formato tagliando una porzione del conduttore interno in ciascuna fra due linee di trasmissione in corrispondenza del punto in cui esse debbono incrociarsi. Una porzione di conduttore interno di spessore ridotto viene sospesa tra le estremit? tagliate del conduttore interno di una delle linee di trasmissione. Una porzione simile di conduttore interno di spessore ridotto viene supportata .al di sopra dell'estremit? -del conduttore interno tagliato della seconda fra le due linee. Cos?, le due porzioni di conduttore interno sottile sono in grado di incrociarsi una con l'altra in una relazione distanziata. Un setto, sotto forma di una piastra sottile di materiale elettricamente conduttore come alluminio, ? disposto tra le due porzioni sottili di conduttore,interno, in corrispondenza del sito dell'incrocio, ed ?, orientato in un piano parallelo al piano della piastra contenente le linee di trah y
smissione. Il setto serve come schermo per impedire l'accoppiamento incrociato di segnali a microonde tra le due linee.
Con riguardo alla linea inferiore in corrispondenza del punto di incrocio, il setto serve come parete superiore di una linea di trasmissione in corrispondenza del sito dell'incrocio. Con riguardo alla linea superiore in corrispondenza del sito dell'incrocio, la piastra di copertura serve come parete superiore della linea coassiale mentre il setto serve come parete inferiore della linea coassiale .
In entrambe le line di trasmissione, le estremit? tagliate dei conduttori interni sono angolate per provvedere ad un adattamento di impedenza nella banda di frequenze che interessa. L'impedenza della porzione della linea di trasmissione inferiore, nonch? quella della porzione della linea di trasmis sione superiore, viene selezionata mediante la scelta dello spessore del conduttore interno e la distanza tra i conduttori interno ed esterno in corrispondenza del punto di incrocio.
Breve descrizione del disegno
Gli aspetti di cui sopra ed altri aspetti dell'invenzione sono illustrati nella descrizione seguente assunta unitamente al disegno annesso, in cui: la figura 1 ? una vista in pianta della struttura per microonde dell'invenzione in corrispondenza del punto dell'incrocio di due linee di trasmissione coassiali quadrate, la piastra di coperchio essendo stata tolta in figura 1 per illustrare il dettaglio dell'incrocio; e
/ t>n 6a. //s> 0a. <^-la figura 2 ? una vis attraverso una porzione mediana nell'incrocio di figura 1.
Descrizione dettagliata dell'invenzione
Con riferimento alle figure 1 e 2, viene mostrata una porzione di un circuito 20 a microonde, la porzione ?es?endo strutturata come un incrocio 22 di due linee 25 e 26 di trasmissione coassiali quadrate. Ciascuna delle linee 25 - 26 di trasmissione ? ricavata fresando un canale 28 in una piastra 50 di base, il canale 28 essendo chiuso da una piastra 32 di coperchio (mostrata parzialmente in figura 2).
La piastra 30 di base e la piastra 32 di coperchio sono fatte di materiale relativamente dolce, leggero, elettricamente conduttore, come alluminio. Si preferisce la scelta di un materiale leggero per l'uso in satelliti in quanto esso riduce il peso dell'equipaggiamento elettronico. L'uso di un metal? >
10 dolce facilita l'operazione di fresatura e la formazione di canali 28. Le pareti laterali, la parete superiore e la parete inferiore di ciascun canale 28 servono come conduttori esterni delle linee 25 -26 coassiali. I conduttori interni o centrali sono formati da barre 34 aventi una sezione trasversale di forma rettangolare o quadrata.
In una realizzazione preferita dell'invenzione, sia il conduttore esterno che il conduttore interno di ciascuna delle linee 25 26 sono di forma quadrata. Le barre 34 sono supportate facilmente entro i canali 28 per mezzo di distanziatori dielettrici (non mostrati). Il canale 28 della linea 25 incontra 11 canale 28 della linea 26 in corrispondenza dell'incrocio 22.
In corrispondenza dell'incrocio 22 viene for^ mato un setto 36 a mo di piastra relativamente sottile di forma quadrata che ? supportate in corrispondenza di suoi angoli da mensole 38 ricavate alla macchina agli angoli della intersezione dei canali 28. Il setto 36 ? fissato alle mensole 38 mediante viti 40. Sia il setto 36 che la barra 34 sono fatti, preferibilmente, dello stesso materiale della piastra 30 di base. Il setto 36 giace in un piano parallelo al piano della piastra 30. La posizione del ? >
setto 36 ? a. mezza via tra il fondo e la sommit? dei canali 28.
La linea 25 di trasmissione comunica attraverso l'incrocio 22 per mezzo di un sottopassaggio -4-3- La linea 26 di trasmissione comunica attraverso l'incrocio 22 per mezzo di un sovrapassaggio 44. Il sottopassaggio 43 ed il sovrapassaggio 44 comprendono ciascuno una barra 46 avente una larghezza uguale a quella di una barra 34 ed uno spessore di circa un terzo dello spessore di una barra 34-. La barra 46 del sottopassaggio 43 passa sotto il setto 36 ed ? fissata alle estremit? delle barre 3^ mediante viti 48 disposte entro fori 50 maschiati in corrispondenza delle estremit? delle barre 34. Una corrispondente struttura viene utilizzata per il sovrapassaggio 44. Una barra 46 passa al di sopra del setto 36, le estremit? della barra 46 poggiando sulla sommit? delle estremit? delle barre 34 della linea 26 ed essendo fissata ad esse mediante viti 48 disposte entro fori 50 maschiati in corrispondenza delle estremit? delle barre 34.
Per rendere minime le riflessioni di energia a microonde sia nel sottopassaggio 43 che nel sovrapassaggio 44, le estremit? delle barre 34- sono angolate. Vi ? un taglio obliquo 52 in corrispondenza del sito di ciascuno foro 50 nel sottopassaggio 4-3 e nel sovrapassaggio 44-. I fori 50 possono essere ciechi o possono shoccare nei tagli obliqui 5^ a seconda di come conveniente per le operazioni di lavorazione alla macchina, l? presenza dei fori 50 non ha pi? di un effetto trascurabile sui coefficienti di impedenza e di riflessione poich? i loro diametri sono molto pi? piccoli di ima lunghezza d'onda dell'energia radiante.
Cornea esempio, nella costruzione dei circuiti 20 a microonde e dell'incrocio 22, viene utilizzata una linea di 50 ohm. Per fornire l'impedenza di 50 ohm, le linee 25 - 26 di trasmissione vengono fatte con una configurazione di sezione trasversale in cui i conduttori esterni delle linee 25 - 26 sono di sezione trasversale quadrata e la sezione trasversa le di ciascuna delle barre 34 ? anche di forma quadrata. In corrispondenza di una frequenza di microonda di 4 GHz (Gigahertz), la distanza tra le pareti opposte del conduttore esterno in ciascuna linea 25 - 26 ? circa 12,7 mm. Lo spessore di ciascuna barra 34 ? circa 5 mm. Le barre 34 sono centrate tra le pareti esterne delle linee 25 - 26.
Per quanto riguarda l'incorcio 22, l'impedenza del sottopassaggio 43 e l'impedenza del sovrapassaggio 44 sono anche uguali a 50 ohm. Ciascuna delle barre 46 ? equidistante tra il setto 36 e le corrispondenti pareti esterne delle linee 23 - 26. Nel sottopassaggio 43, la distanza tra la superficie inferiore della barra 46 e la parete di fondo del conduttore esterno della linea 23 ? poco pi? della met? della distanza tra la superficie inferiore di una barra 34 e la parete di fondo del conduttore esterno della linea 25 di trasmissione. Lo spessore del setto 36 ? circa 0,73 mm.
Le dimensioni precedenti danno l'impedenza di 30 ohm nel sottopassaggio 43, nel sovrapassaggio 44 nonch? nelle linee 25 - 26 di trasmissione. Alla precedente frequenza di microonde, un quarto di lunghezza d'onda ? circa 19 mm.
La distanza tra i ?tagli obliqui 52 in ciascuna delle linee 25 - 26 deve essere un numero dispari di quarti di lunghezze d'onda cos? le riflessi?ni di energia radiante che emanano dalla discontinuit? in corrispondenza di ciascuno dei tagli obliqui 52 tendono ad annullarsi lungo le linee 25 - 26 ad una certa distanza dall'incrocio 22. I lati del s?tto 36 misurano circa 19 mm. Si ? riscontrato che tale dimensione di setto fornisce un isolamento adeguato, maggiore di circa 36 db (decibel), tra le onde di energia radiante che si propagano lungo le linee 25 -26 di trasmissione.
Per un isolamento ancora maggiore, le dimensioni precedenti del setto 56 possono venire aumentate.
La riduzione di riflessione fornita dai tagli obliqui
52 e L?'annullamento delle onde riflesse derivante
dalla distanza di quarto d'onda dei tagli obliqui 52 provvedono ad un'attenuazione di onde riflesse maggiore di 27 db nelle linee 25 - 26 di trasmissione. Secondo la pratica attuale nella costruzione di circuiti a microonde va notato che la distanza tra i tagli
obliqui 52 in ciascuna delle linee 25 - 26 ? solo approssimativamente un quarto di lunghezza d'onda, la distanza migliore venendo determinata sperimentalmente. Sono state
trovate adeguate caratteristiche di trasmissione su
una banda di /trasmissione di 5700 MHz (Megahertz)
fino a 6425 MHz.
Con riguardo al collocamento della piastra 52
di coperchio sulla piastra 50 di base, ? vantaggioso prevedere scanalature 5^ con guarnizioni 56 di struttura ben nota disponibile in commercio comprendente
una gomma impregnata di particelle metalliche. Le
guarnizioni possono venire compresse nelle scanalature 54 in seguito al serraggio della piastra 52
di coperchio contro la piastra 50 di base. Le guar
I
nizioni forniscono un cortocircuito alla radiazione di microonde in corrispondenza dell'interfaccia tra la piastra 32 di coperchio e la piastra 30 di base onde impedire una indesiderabile radiazione di energia di microonde all'esterno del circuito 20 a microonde.
Va inteso che la descrizione precedente ? esclusivamente illustrativa dell'invenzione. Varie alternative e modifiche possono venire divisate dagli esperti nel ramo senza allontanarsi dall'invenzione. Di conseguenza la presente invenzione va intesa comprendente tutte tali alternative, modifiche e varianti che rientrano nel ?u?-campo*/s$E. asm??? ? ? z*-?> sn , go~ CH& st RIVENDICA????i g ;
1. Incrocio per un circuito a microonde comprendente: (a) una piastra di materiale elettricamente conduttore avente canali in essa per la comunicazione di energia a microonde, il percorso di un primo di detti canali intersecando il percorso di un secondo di detdi canali;
(b) primi e secondi mezzi conduttori interni disposti rispettivamante entro detti primo e secondo canale ed isolati elettricacamente dalle pareti di detti canali; (c) un setto elettricamente conduttore disposto in corrispondenza dell'intersezione di detti percorsi;
(d) mezzi in detti primi mezzi conduttori per abbassare detti primi mezzi conduttori al di sotto di detto setto; e
(e) mezzi in detti secondi mezzi conduttori per sollevare detti secondi mezzi conduttori al di sopra di detto setto cos? da fornire un isolamento nella conduzione di energia a microonde attraverso detto incrocio lungo detti primi e secondi mezzi conduttori..
2. Incrocio secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre un coperchio di materiale elettricamente conduttore disposto contiguo a detta piastra per chiudere detti canali.
3- Incrocio secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di sollevamento includono un elemento a J/JcAOore, r/c?&$o ^ ??/
fforma di barra dissdetti secondi mezzi conduttori tale da fornire una struttura di una linea di trasmissione coassiale tra detto setto e detto coperchio.
4. Incrocio secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di abbassamento comprendono un conduttore a forma di barra di spessore ridotto in confronto a quello di detti primi mezzi conduttori per forni?
re la struttura di una linea di trasmissione coassiale tra detto setto ed una porzione di fondo di detto primo canale.
5- Incrocio secondo la rivendicazione 4, comprendente inoltre un coperchio fatto sotto forma di piastra e disposto contiguo a detta piastra avente i canali in essa per chiudere detto primo canale e detto secondo canale onde trattenere l'energia a microonde in essi; ed in cui detti mezzi di sollevamento comprendono un conduttore a forma di barra di spessore ridotto in confronto a quello di detti secondi mezzi conduttori per fornire la struttura di una linea di trasmissione coassiale tra detto setto e detto coperchio, detto conduttore a forma di barra di detti mezzi di abbassamento essendo sospesi al di sotto dei limiti di detti primi mezzi conduttori interni situati lontano da detto setto, e detto conduttore a forma di barra di detti mezzi di sollevamento essendo disposti sui limiti di detti secondi mezzi conduttori interni situati lontano da detto setto.
6. Incorcio secondo la rivendicazion e 5? in cui detti primi mezzi conduttori interni sono costituiti da un elemento a forma di barra di sezione trasversale rettangolare, ed in cui detti secondi mezzi conduttori interni sono costituiti da un 3
elemento a forma di barra di sezione trasversale rettangolare, i limiti degli elementi a forma di barra di ciascuno di detti mezzi conduttori essendo angolati in corrispondenza dei punti di collegamento con i conduttori a forma di barra di detti mezzi di abbassamento e di detti mezzi di sollevamento.
7* Incrocio secondo la rivendicazione 6, in cui detti canali sono di sezione trasversale rettangolare.
8. Incrocio secondo la rivendicazione 7* in cui la forma della sezione trasversale di detti canali e di detti elementi a forma di barra ? quadrata onde fornire la configurazione di linea di trasmissione coassiale di forma quadrata.
9. Incrocio secondo la rivendicazione 6, in cui la porzione angolata dei rispettivi mezzi conduttori interni ? distanziata di circa un quarto di lunghezza d'onda in corrispondenza della frequenza delle microonde.
?p-i'P? HUGHES AIRCBAFg-COMPASB?
Postilla 1 di pag. 1
La piastra ? fatta di un materiale elettricamente conduttivo per fornire la struttura di una linea coassiale di cui suoi elementi hanno una sezione trasversale rettangolare, preferibilmente a forma quadrata. In corrispondenza dell'intersezione di due delle linee di trasmissione, ? posto un setto, il setto essendo parall?lo al piano della piastra. Il setto ? posto a met? strada tra le porzioni superiore ed inferiore dei canali. Un segmento^ di conduttore interno oppure centrale in sezione trasversale ridotta ? sospeso,al di sotto dei limiti di elementi a forma di asta in una linea in modo da passare al di sotto del setto e fornire la struttura in una linea di trasmissione coassiale al di sotto del setto. Un segmento di conduttore corrispondente ? posto sopra il setto ? disposto sui limiti degli elementi conduttori centrali dell'altra delle linee di trasmissione che si intersecano. Un coperchio racchiude i canali della piastra.
Postilla 2 di pag. 2
Viene con ci? fatto rinvio a tre domande in corso che si riferiscono a sistemi a microonde assegnate allo stesso assegnatario*
Claims (1)
- "Square Conductor Coaxial Coupler" inventato da T. Hudspeth, R.V. Basii e H.H. Keeling, serie n?,-depositata il- (documento del procuratore n? R83-0006; "Ferrite Modulator Assembly For Beacon Tracking System" inventato da T. Hudspeth, H.S.Rosen e F. Steinberg, serie n?- , depositata con- , (documentori del procuratore n? R83-0008); e "Coaxial Line To Waveguide Adapter" inventata da "Hudspeth e H.H. Keeling, serie n?- , depositata il- , (documento del procuratore n? R83-0009). Queste domande sono con ci? incorporate mediante riferimento nella loro interezza.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/468,827 US4533883A (en) | 1983-02-23 | 1983-02-23 | Coaxial transmission line crossing |
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| IT1177569B IT1177569B (it) | 1987-08-26 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| IT47727/84A IT1177569B (it) | 1983-02-23 | 1984-02-21 | Incrocio per linee di trasmissione coassiali di un circuito a microonde |
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