BR112015031220B1 - Linha de alimentação - Google Patents
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Abstract
LINHA DE ALIMENTAÇÃO. Uma linha de alimentação na forma de uma linha de placas que se estende a partir de um conversor de guia de onda/linha de placas acoplado a um rádio em uma pluralidade de antenas laminares em padrão agrupado .A largura e o compartimento de uma seção de dita linha de alimentação entre o conversor de guia de onda/linha de três placas e o ponto de ramificação o mais próximo do mesmo são definidas de maneira tal que a impedância de dita seção se adapta diretamente com a combinação em paralelo das impedância de ramificações além de dito ponto de ramificação e perda em dita seção é mantida em ou abaixo de um limite superior predefinido.
Description
[001] A presente invenção se refere a uma linha de alimentação formada como uma linha de três placas que se estende a partir de um conversor de guia de onda/linha de três placas acoplado a um rádio em uma pluralidade de antenas laminares em um padrão agrupado.
[002] Prioridade é reivindicada do pedido de patente JP 2013127068, depositado em 18 de junho de 2013, cujo conteúdo é aqui incorporado por referência.
[003] Em sistemas de comunicação por satélite e sistemas de acesso sem fio fixo (FWA) em que a transmissão sem fio é realizada em bandas de micro-ondas e onda milimétrica sobre uma banda 10 GHz, uma antena plana constituída de muitas antenas laminares é frequentemente empregada, e uma linha de alimentação para estas antenas laminares é formada como uma linha de três placas em que uma estrutura da mesma é simples, alimentação em paralelo pode ser precisamente realizada a baixo cisto, e ainda mais, ganho e eficiência podem ser altamente garantidos.
[004] Como ilustrado na Fig. 4, uma antena plana tipo alimentação em de três placas convencional é constituída de, por exemplo, um plano de solo 41, uma folha de espuma 42-1, um substrato flexível 43, uma folha de espuma 42-2, e uma placa com fenda 44 que são laminadas.
[005] Também, os elementos laminados desta maneira são constituídos da seguinte maneira. (1) O plano de solo 41 é formado com um padrão correspondendo a uma terra plana sobre uma superfície superior da mesma. (2) As folhas de espuma 42-1 e 42-2 são constituídas como material de amortecimento, um isolador e um dielétrico, que ensanduicham o substrato flexível 43 a partir de superfícies opostas do mesmo. (3) Junto com um grupo de antenas laminares retangulares 43A1,1 a 43Am,n dispostas em um padrão reticulado, uma linha de alimentação 43F implementando alimentação por torneio para estas antenas laminares é formada no substrato flexível 43 como um padrão de circuito. (4) Aberturas de fenda padronizadas com padrão reticulado 44S1,1 a 44Sm,n são formadas em uma superfície de topo da placa com fenda 44 em regiões padrão individualmente às antenas laminares, e um padrão de solo plana é formado sobre uma superfície global diferente destas regiões.
[006] Por exemplo, como ilustrado na Fig. 5, um sistema de alimentação desta antena plana tipo alimentação em de três placas é constituído da seguinte maneira.
[007] Um conversor de guia de onda/linha de três placas (daqui em fkcpVg ejcocfq ukornguogpVg fg “eqpxgtuqt”+ 65E fi fkurquVq go woc tgik«q predeterminada circundada pelas antenas laminares 43A1,1 a 43Am,n sobre o substrato flexível 43.
[008] Além do mais, uma linha principal 43B é formada sobre o substrato flexível 43. Na linha principal 43B, uma extremidade da mesma continua até uma sonda 43CP inserida a partir de uma parede lateral para dentro de um tubo de uma guia de onda 43CWC constituindo o conversor 43C, a sua outra extremidade continua até um barramento 43FM de uma linha de alimentação 43F implementando a alimentação por torneio acima mencionada e uma largura do mesmo é idêntica àquela do barramento 43FM.
[009] Também, um transformador 43T, de que uma largura é definida para ser mais estreita do que aquela do barramento 43FM, é formado como um padrão de circuito na vizinhança de um ponto de conexão com a linha principal 43B sobre o barramento 43FM.
[0010] Como ilustrado na Fig. 6, dentre os elementos constituintes do conversor 43C, a guia de onda 43CWC emparelhada com a sonda acima mencionada 43CP é constituída dos seguintes elementos. (1) Um flange de guia de onda 43CF que corresponde a (é acoplado com) uma extremidade de uma guia de onda retangular conectada a um rádio (não ilustrado) tem uma abertura retangular continuando para dentro de um tubo da guia de onda retangular e é disposto em um estado em que a abertura está em contato com uma região correspondendo ao plano de solo 41. (2) Um membro anular 43CR que é formado na folha de espuma 42-1, no substrato flexível 43 e na folha de espuma 42-2, que são laminados, é inserido em um furo passante equivalente a uma parte de extensão virtual da abertura e é formado como um cilindro dielétrico tendo um furo passante através de que a sonda acima mencionada 43CP passa. (3) Um membro anular 43Cr que é empilhado sobre o membro anular 43CR via a placa com fenda 44 e faz o interior do tubo do flange de guia de onda 43CF para se estender até o exterior da placa com fenda 44 junto com o membro anular 43CR. (4) Uma placa curta 43Cs que é instalada através de um topo incluindo uma abertura do membro anular 43Cr e em que furos, através de que parafusos 43S-1 a 43S-5 a serem descritos abaixo passam, são formados no topo. (5) Os parafusos 43S-1 a 43S-5 que são aparafusados em furos para parafuso formados no flange da guia de onda 43CF em correspondência com estes furos, e deste modo sujeitam o plano de solo 41, o membro anular 43CR, a placa com fenda 44 e o membro anular 43Cr entre o flange da guia de onda 43CF e a placa curta 43Cs.
[0011] O plano de solo 41, o membro anular 43CR, a placa com fenda 44 e o membro anular 43Cr são previamente formados com furos (não ilustrados) em que os parafusos 43S-1 a 43S-5 são inseridos e têm paredes internas de dimensões e formados para entrar estavelmente em contato com paredes laterais destes parafusos 43S-1 a 43S-5.
[0012] Na antena plana tipo alimentação em de três placas tendo esta constituição, a guia de onda 43CWC é ensanduichada entre o flange da guia de onda 43CF acima mencionado e a placa curta 43Cs pelos parafusos 43S-1 a 43S-5, e é definida por paredes internas do plano de solo 41, o membro anular 43CR, a placa com fenda 44, e o membro anular 43Cr que são eletricamente conectados por estes parafusos 43S-1 a 43S-5.
[0013] Além disso, na Fig. 5, a sonda 43CP converte uma onda de transmissão, que é emitida por um transmissor (não ilustrado) e é transferida sobre um modo básico de um campo eletromagnético propagado no tubo da iwkc fg qpfc 65EYE. rctc wo “ecorq gngVtqociPfiVkeq fc nknjc de três placas”
[0014] Uqdtg q uwduVtcVq flgzixgn 65. q “ecorq gngVtqociPfiVkeq fc linha de três placas” fi vtcpuhgtkfq uqdtg q dcttcogpvq 65HO xkc c nkpjc principal acima mencionada 43B e o transformador 43T, e é submetido à alimentação por torneio nas antenas laminares 43A1,1 a 43Am, n.
[0015] Neste processo de alimentação, como a largura do transformador 43T é definida como sendo mais estreita do que aquela do barramento 43FM, o transformador 43T realiza conjugação de impedância entre o barramento 43FM e a linha principal 43B, cujas larguras são igualmente formadas.
[0016] Portanto, a alimentação por torneio para as antenas laminares 43A1,1 a 43Am, n é realizada a baixo custo sem dano para a linha de três placas, o que torna altos ganho e eficiência possíveis.
[0017] A técnica anterior relacionada com a presente invenção inclui a Literatura de Patente 1 mostrada abaixo.
[0018] A Literatura de Patente 1 descreve uma antena plana que tem uma constituição de uma de três placas em que guias de fita formadas em um painel são ensanduichadas com um espaço de cerca de 2 mm a partir de lados opostos por painéis de solo, um elemento de radiação é formado em um dos painéis de solo, e potência é fornecida a respectivos elementos de radiação por linhas de alimentação das guias de fita, e é caracterizada pelo fato de que uma conversor de guia de fita/guia de onda é formada em que as guias de fita têm pontos de alimentação finais cujas larguras são de cerca de 1,7 mm e são inseridas a partir de ambos lados de um guia de onda tendo um tamanho de 19,05 mm x 9,525 mm, um intervalo entre as duas guias de fita é definido a cerca de 0,5 a 1,0 mm, e uma diferença de fase entre entrada de potência na guia de onda a partir de ambas as guias de fita é definida em 180°, deste modo tornando possível fornecer potência usando um comprimento de onda capaz de obter boa eficiência de combinação (ramificação) de potência).
[0019] Pedido de patente examinado, segunda publicação JP H07- 52803
[0020] Incidentalmente, na antena plana tipo alimentação em de três placas acima mencionada, se a onda de transmissão tem potência de cerca de 50 watts, que é consideravelmente maior do que a potência convencional de 25 watts, uma perda convertida em calor pela linha principal 43B aumenta.
[0021] Além disso, a linha principal 43B é ensanduichada entre as folhas de espuma 42-1 e 42-2 tendo propriedades de isolamento de calor, e é também ensanduichada novamente pelo plano de solo 41 e pela placa com fenda 44, e assim é aquecida até cerca de 150°C.
[0022] Também, como mencionado acima, o transformador 43T é de largura estreita comparada coa a linha principal 43B e o barramento 43FM, e assim é aquecido até, por exemplo, cerca de 115°C.
[0023] Porém, as folhas de espuma 42-1 e 42-2 têm baixas temperaturas de resistência ao calor de 90°C a 130°C, e assim regiões encostando na linha principal 43B e no transformador 43T são fundidas. Neste estado, características tais como impedância característica apropriada para a linha de três placas são degradadas e assim transmissão de uma onda de transmissão de alta potência desejada é impedida.
[0024] Ou seja, no exemplo convencional, como uma característica de radiação de calor da linha de três placas constituindo a linha de alimentação é fundamentalmente baixa, à medida que a potência de transmissão é aumentada, a garantia da característica e estabilidade pode ser prejudicada e o desempenho a confiabilidade globais podem ser notavelmente prejudicados.
[0025] Um objetivo da presente invenção é prover uma linha de alimentação capaz de se adaptar a baixo custo a grande potência sem ser acompanhada por uma mudança na constituição básica e um aumento do tamanho físico. [Solução do Problema]
[0026] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é prevista uma linha de alimentação, que é formada como uma linha de três placas que se estende a partir de um conversor de guia de onda/linha de três placas acoplado a um rádio em uma pluralidade de antenas laminares em um padrão agrupado, em que uma largura e um comprimento de uma seção interposta entre o conversor de guia de onda/linha de três placas e um ponto de ramificação o mais próximo do conversor de guia de onda/linha de três placas sobre a linha de alimentação são definidos em valores em que impedância da seção se adapta diretamente com uma combinação em paralelo de impedâncias de ramificações adiante do ponto de ramificação e uma perda da seção é suprimida a ou abaixo de um limite superior predefinido.
[0027] Ou seja, a largura e o comprimento da seção que se estende a partir do conversor de guia de onda/linha de três placas até o ponto de ramificação sobre a linha de alimentação são definidos em valores em que uma desadaptação da impedância e uma perda não ocorrem desnecessariamente.
[0028] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, na linha de alimentação de acordo com o primeiro aspecto, a largura e o comprimento podem ser definidos em valores em que ambos ou qualquer um dentre uma temperatura e um valor calorífico da linha de alimentação são suprimidos dentro de um limite predefinido em um ambiente a que a linha de alimentação é exposta sob potência fornecida via o conversor de guia de onda/linha de três placas.
[0029] Ou seja, a largura e o comprimento da seção que se estende a partir do conversor de guia de onda/linha de três placas até o ponto de ramificação sobre a linha de alimentação são definidos em valores em que uma temperatura e um valor calorífico provocados devido à desadaptação da impedância e à perda desnecessária estão dentro de um limite predefinido.
[0030] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, na linha de alimentação de acordo com o primeiro ou o segundo aspectos, a linha de alimentação pode ser formada como a linha de três placas que realiza alimentação por torneio a partir do conversor de guia de onda/linha de três placas até a pluralidade de antenas laminares.
[0031] Ou seja, na linha de alimentação de acordo com a presente invenção, sem ser acompanhada por uma disparidade considerável de uma largura de qualquer trajeto que se estende individualmente a partir do conversor de guia de onda/linha de três placas até a pluralidade de antenas laminares, um nível e uma fase de um sinal de rádio cuja potência é fornecida a estas antenas laminares podem ser precisamente definidas em valores desejados.
[0032] À medida que a linha de alimentação de acordo com a presente invenção é formada como a linha de três placas, o aquecimento e a degradação de características causada pelo aquecimento são evitados mesmo no caso em que a eficiência de radiação de calor é estruturalmente baixa e a potência fornecida a partir do rádio via o conversor de guia de onda/linha de três placas é larga.
[0033] Também, na linha de alimentação de acordo com a presente invenção, à medida que ela é formada como a linha de três placas, um valor calorífico atribuído ao aquecimento e o aquecimento são suprimidos dentro de um limite dentro do qual nenhuma característica é degradada mesmo no caso em que a eficiência de radiação de calor é estruturalmente baixa e a potência fornecida a partir do rádio via o conversor de guia de onda/linha de três placas é larga.
[0034] Consequentemente, em um sistema de antena a que a presente invenção é aplicada, o fornecimento de potência às antenas laminares individuais é simplesmente realizado com alta precisão de um modo desejado, e além disso, características e confiabilidade são mantidas altas.
[0035] A Fig. 1 é uma vista ilustrando uma forma de realização da presente invenção.
[0036] A Fig. 2 é uma vista ilustrando distribuição de temperatura de um sistema de alimentação na presente forma de realização.
[0037] A Fig. 3 é uma vista ilustrando uma aparência de uma antena plana tipo alimentação em de três placas em que ondas polarizadas são compartilhadas e a que a presente invenção é aplicada.
[0038] A Fig. 4 é uma vista ilustrando um exemplo de constituição da antena plana tipo alimentação em de três placas.
[0039] A Fig. 5 é uma vista ilustrando uma constituição de um sistema de alimentação de uma antena plana tipo alimentação em de três placas convencional.
[0040] Fig. 6 é uma vista em corte do sistema de alimentação convencional. [Descrição das Formas de Realização]
[0041] Aqui abaixo, formas de realização da presente invenção vão ser descritas em detalhe com base nos desenhos.
[0042] A Fig. 1 é uma vista ilustrando uma forma de realização da presente invenção.
[0043] Na Fig. 1, elementos tendo a mesma função que aqueles ilustrados nas Figs. 4 e 5 recebem os mesmos números e a sua descrição vai ser omitida aqui.
[0044] Na presente forma de realização, uma constituição de um substrato flexível 43 difere de um exemplo convencional ilustrado nas Figs. 4 e 5 nos seguintes aspectos. (1) Um conversor 43C é disposto em um ponto próximo de um barramento 43FM. (2) Assim, um comprimento de uma linha principal 43B é definido como sendo curto. (3) Além disso, uma largura da linha principal 43B é definida em um valor de cerca de 2,5 times (impedância se torna a metade vezes) comparada com o exemplo convencional. (4) Também, a linha principal 43B é formada como um padrão de circuito que continua diretamente até o barramento 43FM. Como indicado na Fig. 1 por um quadro em linha pontilhada, um transformador 43T não é formado em um ponto de conexão entre a linha principal 43B e o barramento 43FM.
[0045] Aqui abaixo, uma operação da presente forma de realização vai ser descrita com referência à Fig. 1.
[0046] Similar ao exemplo convencional, uma sonda 43CP converte uma onda de transmissão, que é emitida por um transmissor e é transferida como um modo básico de um campo eletromagnético propagado em um tubo de uma guia de onda 43CWC. go wo “ecorq gngVtqociPfiVkeq fg woc nkpjc de três placas”
[0047] Uqdtg q uwduVtcVq flgzíxgl 65. q “ecorq glgVtqociPfiVkeq fc linha de três placas” fi vtcpuhgtkfq rctc o barramento 43FM via a linha principal acima mencionada 43B.
[0048] A onda de transmissão emitida pelo transmissor deste modo é transferida para o barramento 43FM, e é submetida a alimentação por torneio em antenas laminares 43A1,1 a 43 Am,n da mesma maneira que o exemplo convencional.
[0049] Também, uma vez que uma espessura da linha principal 43B é definida em um valor de cerca de 2,5 vezes (impedância se torna a metade vezes) comparada com o exemplo convencional, um sinal elétrico é transferido para o barramento 43FM sem ser acompanhado por inadaptação de impedância causada por ramificação do barramento 43FM a partir da linha principal 43B em duas direções embora o transformador 43T nãos intervenha.
[0050] Além disso, uma vez que o conversor 43C é disposto no ponto próximo do barramento 43FM, um comprimento da linha principal 43B é definido como sendo consideravelmente mais curto do que aquele do exemplo convencional.
[0051] Ou seja, a resistência elétrica da linha principal 43B que intervém entre a sonda 43CP e a barramento 43FM é consideravelmente reduzida em comparação com o exemplo convencional.
[0052] Deste modo, de acordo com a presente forma de realização, embora a onda de transmissão tenha potência de cerca de 50 watts, que é consideravelmente maior do que aquela do exemplo convencional, uma porcentagem da potência convertida em calor pela linha principal 43B tem um valor consideravelmente menor do que o exemplo convencional.
[0053] Portanto, como ilustrado na Fig. 2, uma temperatura de cada parte é suprimida a um valor menor do que, por exemplo, temperaturas resistentes ao calor (90°C a 130°C) de folhas de espuma 42-1 e 42-2. (1) Uma temperatura da linha principal 43B se torna cerca de 60°C. (2) Uma vez nenhuma região cuja largura é estreita como o transformador 43T intervém, não há lugares que excedem as temperaturas de resistência ao calor das folhas de espuma 42-1 e 42-2. (3) Uma temperatura do barramento 43FM se torna 80°C ou menos.
[0054] Ou seja, nenhum dos formatos, dimensões e disposições da linha de alimentação e as antenas laminares 43A1,1 a 43Am, n é consideravelmente modificado, e um ajuste a alta potência de transmissão se torna possível com uma característica de baixa radiação de calor específica para a linha de três placas constituído a linha de alimentação.
[0055] Além disso, uma vez que o comprimento da linha principal 43B é reduzido, por exemplo, de 76 milímetros a 19 milímetros, uma perda convertida em calor é reduzida, e deste modo um ganho total das antenas laminares 43A1,1 a 43Am, n é melhorado por cerca de 0,1 dB.
[0056] Portanto, de acordo com a presente forma de realização, mesmo quando a potência de transmissão é alta, ou é amplamente variável, características e confiabilidade de um sistema de antena são estavelmente garantidas.
[0057] Na presente forma de realização, as folhas de espuma 42-1 e 42-2 não são limitadas a materiais formados como placa e podem ser formadas de qualquer material desde que elas funcionem como um dielétrico a uma frequência desejada.
[0058] Também, na presente forma de realização, um material do substrato flexível 43 pode ser qualquer material desde que uma característica desejada seja obtida. Por exemplo, quando um comprimento de onda deve ser ajustado para um balanço entre uma frequência e um tamanho físico, o material do substrato flexível 43 pode ser uma cerâmica em que valores de Q efetivo e constante dielétrica específica são preferíveis.
[0059] Além disso, na presente forma de realização, o barramento 43FM ramifica no ponto de conexão com a linha principal 43B nas duas direções. Porém, se adaptação de impedância é obtida entre a linha principal 43B e o barramento 43FM, e um valor de calor for gerado pelos dois é suprimido abaixo um valor de limiar desejado, o barramento 43FM pode ramificar-se no ponto de conexão em três ou mais direções.
[0060] Ainda, na presente forma de realização, a presente invenção é aplicada apenas ao ponto de conexão entre a linha principal 43B e o barramento 43FM.
[0061] Porém, a presente invenção não é limitada apenas a este ponto de conexão e pode também ser igualmente aplicada, por exemplo, a um ponto de ramificação subsequente que é contiguo ao barramento 43FM e é formada para a alimentação por torneio.
[0062] Além disso, a presente invenção pode ser igualmente aplicada se houver uma banda KU (13,75 GHz a 14,5 GHz) bem como uma banda de frequência (principalmente 10 GHz a 80 GHz) em que a antena plana tipo alimentação em de três placas pode ser constituída.
[0063] Também, a presente invenção pode ser aplicada se houver uma antena em que a linha de alimentação, a linha principal 43B e as antenas laminares 43A1,1 a 43Am, n incluindo o barramento 43FM são formadas sobre um painel de circuito como um padrão.
[0064] Ademais, a presente invenção pode também ser igualmente aplicada a uma antena plana dedicada de onda polarizada em que uma linha de transmissão sem fio é formada em um enlace ascendente e um enlace descendente por ondas polarizadas comuns bem como uma antena plana em que as ondas polarizadas são compartilhadas e em que uma linha de transmissão sem fio é formada nestes enlaces por ondas polarizadas mutuamente ortogonais, por exemplo, como ilustrado na Fig. 3.
[0065] Além disso, a presente invenção não é limitada à forma de realização acima mencionada. Várias formas de realização podem ser constituídas dentro do escopo da presente invenção, e quaisquer melhorias podem ser realizadas para todos ou alguns dos componentes. [Aplicabilidade Industrial]
[0066] A presente invenção pode ser amplamente aplicada a uma linha de alimentação formada como uma linha de três placas que se estende a partir de um conversor de guia de onda/linha de três placas acoplado a um rádio em uma pluralidade de antenas laminares em um padrão agrupado.
[0067] À medida que a linha de alimentação de acordo com a presente invenção é formada como a linha de três placas, o aquecimento e a degradação de características causada pelo aquecimento são evitados mesmo no caso em que eficiência de radiação de calor é estruturalmente baixa e potência fornecida a partir do rádio via o conversor de guia de onda/linha de três placas é larga.
[0068] Também, na linha de alimentação de acordo com a presente invenção, sendo formada como a linha de três placas, um valor calorífico atribuído a aquecimento e o aquecimento são suprimidos dentro de um limite dentro do qual nenhuma característica é degradada mesmo no caso em que a eficiência de radiação de calor é estruturalmente baixa e a potência fornecida a partir do rádio via o conversor de guia de onda/linha de três placas é larga.
[0069] Consequentemente, em um sistema de antena a que a presente invenção é aplicada, o fornecimento de potência às antenas laminares individuais é simplesmente realizado com alta precisão de um modo desejado, e além disso, características e confiabilidade são mantidas altas. [Lista dos Números de Referência] 41 Plano de solo 42 Folha de espuma 43 Substrato flexível 43A Antena laminar 43B Linha principal 43C Conversor de guia de onda/linha de três placas 43CF Flange de guia de onda 43CP Sonda 43CR Membro anular 43Cr Membro anular 43Cs Placa curta 43CWC Guia de onda 43F Linha de alimentação 43FM Barramento 43T Transformador 44 Placa com fenda 44S Abertura de fenda
Claims (2)
1. Linha de alimentação (43F) acoplada a um rádio, a qual é formada como uma linha de três placas que se estende em um padrão agrupado a partir de um conversor de guia de onda/linha de três placas (43C) para uma pluralidade de antenas laminares (43A), caracterizada pelo fato de que uma largura e um comprimento em uma seção da linha de três placas entre o conversor de guia de onda/linha de três placas (43C) e um ponto de ramificação na linha de três placas que é o mais próximo do conversor de guia de onda/linha de três placas (43C) são definidos em valores nos quais uma perda da seção da linha de três placas é suprimida em ou abaixo de um limite superior predefinido, e impedância da seção da linha de três placas se iguala diretamente à impedância da linha de três placas adiante do ponto de ramificação em paralelo.
2. Linha de alimentação (43F) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a linha de alimentação (43F) é formada como a linha de três placas que realiza alimentação em paralelo a partir do conversor de guia de onda/linha de três placas (43C) para a pluralidade de antenas laminares (43A).
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