BR112020012340A2 - arranjo de antena integrado - Google Patents

Abstract

É fornecido um arranjo de antena (10) compreendendo um conjunto de antena direcional (2), o conjunto de antena direcional compreendendo uma antena direcional (22) destinada a ser montada em uma interface (50) delimitada por uma estrutura de suporte estacionária (5), a antena direcional geralmente estendendo de acordo com um eixo principal (11) perpendicular ao plano definido pela referida interface, em que o arranjo de antena (10) compreende ainda uma base rotativa (3) montada na referida interface, a referida base rotativa (3) compreendendo um poste (40) integral com a referida base rotativa (3), o referido poste estendendo na direção do referido eixo principal, a referida base rotativa (3) sendo rotativa em torno do eixo principal 11, uma rotação da referida base rotativa atuando na rotação do poste (40) em torno do eixo principal. (Figura 2)

Description

ARRANJO DE ANTENA INTEGRADO FUNDAMENTOS

[001] A invenção refere-se geralmente a antenas de frequência de rádio (RF) e, mais particularmente, a arranjo de antena integrado.

[002] As antenas omnidirecionais são amplamente usadas para transmitir e / ou receber energia de RF em padrões de feixes omnidirecionais (ou seja, 360 °), em muitos campos de aplicação.

[003] A integração de antenas em um sistema de aplicação existente, como um arranjo de parte superior naval, levanta várias restrições.

[004] Em particular, espaço disponível no sistema de aplicação no qual a antena deve ser integrada é geralmente limitado. Por exemplo, alguns fabricantes de equipamentos exigem que as antenas sejam instaladas na posição superior. Isso resulta em um espaço confinado com múltiplas antenas.

[005] Para poder fornecer cobertura omnidirecional para sistemas de comunicação operando na banda VHF / UHF, antenas omnidirecionais prontas para uso ou antenas omnidirecionais sintéticas consistindo de uma matriz de antenas podem ser usadas para transmitir ou receber ou transmitir e receber simultaneamente. Nos dois casos, é necessário garantir que as antenas não sejam bloqueadas por outras antenas ou estruturas, nem que outras antenas sejam bloqueadas pelas antenas omnidirecionais. Além disso, para antenas omnidirecionais de rolamentos sintéticos feitas de uma matriz de antenas, é necessário suportar a ampla largura de banda em VHF e UHF e, ao mesmo tempo, possibilitar a instalação de outros equipamentos na parte superior da matriz.

[006] Ao integrar sistemas de antenas omnidirecionais em um sistema de aplicação, também pode aparecer interferência entre emissão e recepção. De fato, múltiplas antenas de comunicação quando posicionadas em um espaço confinado geralmente resultam em uma antena de transmissão que interfere na recepção por uma antena de recepção. Para limitar a ocorrência de interferências, é conhecido o uso de filtros analógicos ajustáveis que requerem separação adequada entre as frequências usadas pelas duas antenas, o que reduz a largura de banda disponível.

[007] Ao integrar antenas omnidirecionais em uma estrutura ou sistema existente, cada antena é ainda requerida a manter seu verdadeiro campo de visão de 360  na direção do azimute, e o verdadeiro campo de visão na direção da elevação, sem ser obstruída ou interferida.

[008] Existem arranjos de antena para permitir a integração de antenas omnidirecionais e antenas direcionais em espaços confinados. No entanto, esses arranjos de antena geralmente bloqueiam as aberturas da antena e resultam em interferência entre a transmissão / emissão das antenas, comprometendo assim o desempenho da antena e induzindo a interferência eletromagnética.

[009] O número de antenas usadas em um sistema de aplicação, como as partes superiores navais, aumentou drasticamente nas últimas décadas. Com esse número cada vez maior de antenas, a integração de antenas omnidirecionais em um sistema de aplicação sem obstrução das aberturas da antena e sem interferência tornou-se um grande desafio.

[0010] Nas antenas omnidirecionais sintéticas usando uma matriz de antenas, como, por exemplo, antenas de comunicação distribuídas, a matriz de antenas (também conhecida como “pilha de antenas”) opera em toda a banda VHF / UHF e a antena é empilhada verticalmente em torno de um suporte. O padrão de antena sintética usa entradas a partir de antenas em um diâmetro limitado para fornecer cobertura omnidirecional. É necessário ter um diâmetro limitado para o suporte enquanto fornece acesso aos equipamentos que serão instalados acima da matriz de antenas (por exemplo, SATCOM). O diâmetro limitado também dificulta o suporte adequado de uma antena direcional, quando essa antena direcional é usada ainda mais. Por outro lado, aumentar o diâmetro da matriz de antenas resultaria em um número aumentado de antenas para impedir a incircularidade do padrão omnidirecional sintético.

[0011] Em alguns sistemas de aplicação existentes em que o sistema de antena omnidirecional deve ser instalado, como, por exemplo, a bordo de navios navais, o equipamento na parte superior requer uma altura mínima de instalação e deve ser o mais compacto e leve possível para garantir que: - a estabilidade do sistema de aplicação não seja comprometida, - o assinatura (RCS, IR, visual, térmico) e consumo de combustível sejam mínimos, e - a velocidade do sistema (por exemplo, velocidade do navio) seja maximizada.

[0012] Para sistemas de antenas distribuídas, é necessário colocar antenas idênticas com várias infraestruturas e provisões mecânicas para instalação e interconexão, o que resulta em volume, massa e custo internos adicionais.

[0013] Além disso, como as antenas devem estar no ponto mais alto em comparação com o ambiente, o arranjo de antena, assim como o equipamento e o pessoal vizinhos, devem ser protegidos contra raios, sem obstruir o campo de visão livre. Por exemplo, uma instalação de para-raios separados na vizinhança do dispositivo sensor para controlar o ponto de atração de raios fornece proteção contra raios, mas o para-raios está bloqueando a vista desobstruída de 360 .

[0014] Por conseguinte, é necessário um arranjo de antena integrado compacto aprimorado adaptado para ser integrado em um sistema de aplicação.

SUMÁRIO

[0015] Para resolver esses e outros problemas, é fornecido um arranjo de antena compreendendo um conjunto de antena direcional, o conjunto de antena direcional compreendendo uma antena direcional destinada a ser montada em uma interface delimitada por uma estrutura de suporte estacionária, a antena direcional geralmente se estendendo de acordo com um eixo principal perpendicular ao plano definido pela referida interface. O arranjo de antena compreende ainda uma base rotativa montada na referida interface, a referida base rotativa compreendendo um poste integral com a referida base rotativa, o referido poste se estendendo na direção do referido eixo principal, a referida base rotativa sendo rotativa em torno do eixo principal, uma rotação da referida base rotativa acionando a rotação do poste em torno do eixo principal.

[0016] Em uma modalidade, o poste pode ser configurado para girar para fora do campo de visão da antena direcional.

[0017] O arranjo de antena pode compreender uma unidade de controle rotativa para controlar a rotação do poste.

[0018] Em uma modalidade, a antena direcional pode ser rotativa pelo menos em torno de um eixo principal, a rotação da antena direcional em torno do eixo principal definindo a rotação de azimute da antena direcional.

[0019] Em uma modalidade, a extremidade superior do poste fica acima do ponto superior do conjunto da antena direcional.

[0020] O arranjo de antena pode compreender uma antena de comunicação montada no poste.

[0021] Em uma modalidade, a antena de comunicação pode ser selecionada no grupo que consiste em uma antena omnidirecional e uma antena direcional.

[0022] Em uma modalidade, a antena de comunicação pode compreender um conjunto de antenas elementares empilhadas na direção do eixo principal.

[0023] Em algumas modalidades, o conjunto de antena direcional pode compreender um radome no qual a antena direcional está envolvida.

[0024] A base do radome pode ser montada sobre a base rotativa.

[0025] Alternativamente, a base do radome pode ser montada diretamente na estrutura de suporte e cercada pela base rotativa.

[0026] Em uma modalidade, o arranjo de antena pode compreender um para-raios disposto no poste.

[0027] É ainda fornecido um sistema de antena compreendendo um arranjo de antena de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, e uma estrutura de suporte oca montada em uma interface de instalação de um sistema de suporte. A estrutura de suporte pode compreender um orifício de passagem, a base rotativa delimitando uma passagem interna acoplada comunicativamente com o referido orifício de passagem da estrutura de suporte e com uma passagem interna do poste, a passagem interna do poste sendo comunicativamente acoplada à passagem interna da base rotativa, o arranjo de antena compreendendo um cabo que corre a partir de um ponto de fixação no sistema de suporte até a extremidade superior do poste, o cabo passando através da estrutura de suporte para a base rotativa através do orifício de passagem e das referidas passagens internas.

[0028] Em uma modalidade, o cabo pode ser um cabo blindado condutor.

[0029] Em uma modalidade, o sistema de antena pode compreender um componente de conexão para conectar a base rotativa à estrutura de suporte, o componente de conexão sendo disposto ao nível do referido orifício de passagem e permitindo a passagem do cabo.

[0030] Em uma modalidade, o componente de conexão pode ser uma torção de cabo.

[0031] Em uma modalidade, o componente de conexão pode ser uma junta rotativa.

[0032] Modalidades da invenção, portanto, fornecem um arranjo de antena integrado compacto com volume e / ou dimensões integrados otimizados, com massa / custo mínimo.

[0033] O arranjo de antena de acordo com algumas modalidades da invenção fornece ainda um verdadeiro campo de visão livre desobstruído para qualquer tipo de sistema de antena, incluindo, por exemplo, antenas de comunicação omnidirecionais VHF / UHF e antenas direcionais.

[0034] Vantajosamente, o isolamento eletromagnético é alcançado entre as antenas de transmissão e recepção.

[0035] O arranjo de antena é adaptado para garantir a proteção contra raios do arranjo de antena e do equipamento e / ou pessoal vizinho sem bloquear o campo de visão livre.

[0036] Vantagens adicionais da presente invenção ficarão claras para o perito na técnica após o exame dos desenhos e descrição detalhada. Pretende-se que quaisquer vantagens adicionais sejam incorporadas aqui.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0037] Os desenhos anexos, que são incorporados e constituem uma parte deste relatório descritivo, ilustram várias modalidades da invenção e, juntamente com a descrição geral da invenção dada acima e a descrição detalhada das modalidades dadas abaixo, servem para explicar as modalidades da invenção.

[0038] - A Figura 1 é uma vista esquemática de um arranjo de antena de acordo com uma modalidade;

[0039] - A Figura 2 é uma vista de topo de um arranjo de antena de acordo com uma modalidade;

[0040] - A Figura 3 é uma vista esquemática de um arranjo de antena de acordo com outra modalidade, com montagem do radome na base rotativa;

[0041] - a Figura 4 é uma vista diagramática de um arranjo de antena com proteção contra raios no qual o radome é montado diretamente na estrutura de suporte equipada, de acordo com a técnica anterior;

[0042] - A Figura 5 é uma vista esquemática de um arranjo de antena com proteção contra raios, de acordo com uma modalidade;

[0043] - A Figura 6 é uma vista esquemática de um arranjo de antena de acordo com ainda outra modalidade, com uma antena de comunicação rotativa e proteção contra raios no poste;

[0044] - A Figura 7 é uma vista de seção transversal mostrando a conexão entre a parte rotativa e a parte estacionária do arranjo de antena, de acordo com uma modalidade;

[0045] - A Figura 8 é uma vista de topo de uma torção de cabo mostrando 3 posições, de acordo com uma modalidade;

[0046] - a Figura 9 é uma vista em perspectiva de uma junta rotativa usada como um componente de conexão como uma alternativa à torção de cabo da Figura 8;

[0047] - A Figura 10 é um fluxograma que representa o processo de rotação do conjunto de poste 4, de acordo com uma modalidade;

[0048] - A Figura 11 é uma vista de topo do arranjo de antena, em diferentes posições quando girado em azimute; e

[0049] - A Figura 12 mostra um acionador de camada rotativa para acionar mecanicamente a camada rotativa, de acordo com uma modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0050] Com referência à Figura 1, é mostrado um sistema operacional exemplar 100 no qual um arranjo de antena 10 de acordo com modalidades da invenção pode ser implementado. O arranjo de antena 10 compreende um conjunto de antena direcional 2 integrado a um sistema de aplicação

12. O sistema de aplicação 12 pode ser qualquer sistema no qual o arranjo de antena 10 pode ser integrado, como um navio ou um sistema terrestre para proteção de compostos, por exemplo.

[0051] O conjunto de antena direcional 2 pode compreender pelo menos uma antena direcional 20, montada sobre uma estrutura de suporte 5. A estrutura de suporte 5 pode ser qualquer estrutura de suporte geralmente se estendendo de acordo com um eixo vertical 11 e apresentando uma superfície superior formando uma interface 50 sobre a qual a antena direcional 20 pode ser montada, como um mastro vertical. O mastro vertical pode ser um mastro metálico, por exemplo. A interface 50 da estrutura de suporte 5 delimita uma superfície sobre a qual pelo menos alguns dos elementos do conjunto de antena direcional 2 podem ser dispostos.

[0052] Embora a invenção não se limite a esse sistema, a invenção tem vantagens particulares para os sistemas de aplicação 12 compreendendo pelo menos um mastro formando uma estrutura de suporte 5, como, por exemplo, mastros a bordo de navios, nos quais o arranjo de antena 10 deve ser integrado.

[0053] Mastros exemplares que podem ser usados incluem, sem limitação, mastros de Poste, mastros de Tripé, mastros de Treliça, mastros MACK (“Mast-Stack”), mastros Envolvidos, mastros Sólidos. O topo desses mastros forma uma posição ideal para um arranjo de antena.

[0054] Em uma aplicação da invenção, o mastro 5 pode ser uma estrutura oca adaptada para arranjar vários equipamentos dentro de um tal Mastro Integrado, também referido como um mastro-I. Em um mastro-I, o mastro e os equipamentos montados sobre e dentro do mastro podem ser construídos e testados separadamente do navio, enquanto o navio estiver em construção. Quando o navio está pronto, o mastro pode ser colocado no navio como um sistema pronto para funcionar (“turnkey system”). Ele oferece uma interface simples para a fonte de potência do navio, a fonte de água de resfriamento, o sistema de combate, e a estrutura de convés mecânica, tornando a instalação uma operação plug and play.

[0055] As aplicações da invenção incluem, sem limitação, radar e comunicação via satélite para obter informações sobre ou a partir de objetos remotos.

[0056] A antena direcional 20 pode ser configurada para transmitir e / ou receber radiação eletromagnética espacialmente concentrada em uma direção em um tempo para detectar e / ou rastrear objetos no ambiente do sistema, como, por exemplo, objetos entre as ondas se o sistema de aplicação 12 for um navio.

[0057] A antena direcional 20 pode ser rotativa em azimute, em torno do eixo principal 11.

[0058] De acordo com uma modalidade da invenção, o arranjo de antena 10 compreende ainda um arranjo de poste 4 compreendendo pelo menos um poste rotativo 40 (também conhecido como "mastro de poste" ou "conjunto de poste"), o poste 40 sendo rotativo em torno do eixo principal 11 (em azimute). O poste 40 pode ser configurado para proteger a estrutura de lado superior do arranjo de antena contra raios e / ou suportar uma antena de comunicação 22 montada nela. A antena de comunicação 22 pode ser uma antena omnidirecional ou direcional.

[0059] O arranjo de antena 10 pode ainda compreender uma base rotativa 3 (também referida a seguir como camada girável ou rotativa) para controlar a rotação do conjunto de poste 4 em azimute, em torno do eixo principal 11, externamente ao conjunto de antena direcional 2.

[0060] A base rotativa 3 para girar o poste pode ser conectada mecanicamente a pelo menos um rolamento da antena direcional. A parte rotativa pode ser suportada mecanicamente na parte estacionária por meio de um rolamento. O poste 40 pode ser montado na base rotativa 3, a rotação da base rotativa 3 controlando a rotação do poste 40 em torno do eixo 11, de modo a permitir a realocação do poste 40, fora da linha de visão da antena direcional 20.

[0061] A posição de azimute da antena direcional 20 pode ser obtida a partir de dados de posição da antena direcional 20, se disponível, ou por meio de sensores de posição, tais como comutadores ou codificadores de proximidade, que são configurados para detectar a posição da antena direcional. Em algumas modalidades, os sensores podem compreender um sensor no rolamento que detecta quando uma posição zero definida é passada.

[0062] A antena direcional pode ser direcionada para apontar para uma direção selecionada para rastrear um objeto ou para vigilância nessa direção ou comunicação de Linha de Visão. A posição dos sensores pode ser conhecida pelo sistema

100.

[0063] Com base na posição de azimute da antena direcional 20, a rotação do conjunto de poste 4 e, portanto, da antena de comunicação 22 quando essa antena é usada, pode ser ajustada (ou seja, girada) fora do campo de visão livre da antena direcional 20. O poste 40 é, assim, mecanicamente escravo à rotação da antena direcional 20.

[0064] A rotação da base rotativa 3 pode ser ajustada pelo uso de pelo menos acionador (por exemplo, motor, cilindro) que pode ser complementado em algumas modalidades por um ou mais elementos de transmissão (como uma engrenagem, uma correia, rodas, etc.).

[0065] Em uma modalidade, os atuadores e possíveis equipamentos de transmissão da base rotativa 3 podem ser dispostos dentro da estrutura de suporte 5.

[0066] Em algumas modalidades, a rotação da base rotativa 3 pode ser controlada para ter uma rotação descontínua, dependendo do ambiente do arranjo de antena 10 e / ou do alvo do sistema de antena 100.

[0067] A base rotativa 3 forma uma camada independente que compreende uma interface com a estrutura de suporte 5, uma interface com o conjunto de poste 4. Em algumas modalidades, pode compreender uma interface com o conjunto de antena direcional 2.

[0068] A antena de comunicação 22 pode ser montada no poste 40 em um ponto de fixação anotado "A". A tangente ao radome 6 passando através do ponto de fixação A é anotada (D). O ponto de interseção entre (D) e o radome 6 é anotado B. Na Figura 5, B coincide, por exemplo, com o ponto superior do radome 6.

[0069] O ângulo α é definido como o ângulo entre: - a tangente (D) ao radome 6, passando pelo ponto de fixação A, e - a linha (D0) passando pelo ponto A, paralela ao eixo

X.

[0070] O ângulo α pode ser definido ou selecionado para acomodar o movimento do sistema no qual a estrutura de suporte 5 está disposta se tal sistema (por exemplo, navio) se move.

[0071] Em algumas modalidades, a altura da base rotativa 3 pode ser predefinida para ser a menor possível. Em uma modalidade, a altura do poste pode ser tal que o fundo A da antena de comunicação omnidirecional 22 no topo do poste esteja acima do topo B do radome 6.

[0072] Em uma modalidade preferida da invenção, a antena 10 pode formar um sistema de vigilância ou rastreamento, o conjunto de antena direcional 2 formando um sistema de radar transmitindo um feixe de frequência de rádio (RF) em uma direção de transmissão, enquanto o poste 40 pode ser posicionado acima do topo do sistema de radar 20 que transmite o feixe de RF na direção de transmissão, de modo que o poste não impeça a operação correta do sistema de radar

20. Em tal modalidade, o conjunto de antena direcional 2 pode formar um radar de vigilância rotativo, um radar de matriz faseada de quatro faces fixo, um radar de matriz faseada de uma face rotativa, ou um radar de Radar de Controle de Incêndio usado para controle de incêndio, por exemplo. A antena omnidirecional 22 pode ter uma visão livre, por isso deve estar acima do radome 6.

[0073] Em uma modalidade, o ângulo α deve ser tal que o fundo do feixe de Frequência de Rádio mais baixo transmitido pela antena de comunicação 22: - não é bloqueado pelo topo do radome 6 em modalidades onde um radome 6 é usado, ou

- não é bloqueado pelo topo do conjunto de antena direcional 2 em modalidades onde nenhum radome 6 é usado.

[0074] O ângulo α pode ser pré-calculado por sistema de comunicação específico antes da instalação.

[0075] Dependendo da aplicação da invenção, a estrutura de suporte 5 (por exemplo, mastro) pode ser montada de maneira fixa em um plano de instalação do sistema de aplicação 12 (por exemplo, navio) e ser parte integrante do mesmo. Por conseguinte, se o sistema de aplicação 12 se move, a estrutura de suporte 5 sofre o mesmo movimento. A estrutura de suporte 5 é, portanto, estacionária em relação ao sistema de aplicação. Como aqui utilizado, a "parte rotativa" do arranjo de antena 10 em relação à estrutura de suporte estacionária 5 refere-se a elementos rotativos que giram em torno do eixo principal 11, ou seja: - o poste 40 (e possivelmente a antena de comunicação 22 e / ou proteção contra raios, se essa antena de comunicação ou proteção contra raios estiver montada no poste), - a base rotativa 3.

[0076] A parte rotativa pode ainda incluir a antena direcional 20 se for rotativa em torno do eixo principal 11.

[0077] Tais elementos rotativos do arranjo de antena 10 podem ser girados pelo menos em torno do eixo principal 11, enquanto a estrutura de suporte 5 permanece fixa em relação ao sistema de aplicação 12 (por exemplo, navio).

[0078] Em algumas modalidades, o arranjo de antena 10 pode ainda compreender um radome 6 conectado à estrutura de suporte 5. O radome 6 delimita um compartimento no qual a antena direcional 22 pode ser disposta. O radome 6 pode se formar como um compartimento estrutural configurado para proteger a antena direcional 20. O radome 6 pode ter qualquer forma e pode ser feito de qualquer material compatível com a operação da antena. Em particular, o radome 6 pode ser configurado de modo que suas dimensões permitam o livre movimento da antena direcional no compartimento. O radome 6 pode ainda ser à prova de intempéries e pode ser feito de um material que atenua o sinal eletromagnético transmitido ou recebido pela antena direcional 20. O material do radome 6 pode ser ainda configurado para ocultar o equipamento eletrônico de antena da vista pública. O radome 6 pode ter qualquer forma e tamanho, dependendo da aplicação da invenção. Nas modalidades mostradas na Figura 1, o radome 6 compreende uma cobertura tipo domo.

[0079] Embora o uso de um radome 6 possa apresentar vantagens para algumas aplicações da invenção, o especialista entenderá prontamente que a invenção não se limita ao uso desse radome e que a invenção também pode se aplicar ao sistema eletro-ótico 2 privado de um radome ou compartimento. No entanto, para facilitar o entendimento da invenção, a descrição a seguir de algumas modalidades da invenção será feita principalmente com referência a um arranjo de antena 10 compreendendo um radome 6, apenas para fins ilustrativos.

[0080] A antena direcional 20 (também referida como antena de feixe) pode ser configurada para irradiar e / ou receber energia em direções específicas. A largura de feixe da antena pode ser menor que 360 graus e, de preferência, a mais estreita possível. Embora as figuras representem uma antena direcional do tipo antena parabólica, o especialista entenderá prontamente que a invenção não se limita a esses tipos de antenas direcionais e pode aplicar-se a outros tipos de antenas direcionais, como uma antena Parabólica, uma antena Plana, uma antena Remota, uma antena de corneta, uma antena de guia de ondas ranhurada ou Matriz Varrida Eletronicamente Ativa (AESA), etc. A descrição seguinte de algumas modalidades da invenção será feita com referência a uma antena direcional 20 do tipo antena parabólica apenas para efeito ilustrativo.

[0081] O alcance de direcionamento da antena direcional 20 pode ser hemisférico completo ou limitado a uma região mais estreita.

[0082] A antena direcional 20 pode ser rotativa em azimute e / ou elevação.

[0083] Para direcionar (ou apontar), a antena direcional 20 pode ser configurada para girar em torno de pelo menos um eixo. Os eixos que definem a rotação da antena direcional 20 podem compreender um eixo de elevação e um eixo de azimute local 12. O eixo de azimute é vertical quando a rotação em torno dele altera o azimute (geralmente o eixo Z). O eixo de azimute coincide com o eixo principal 11. O eixo de elevação local 12 mostrado na Figura 1 é o eixo Y, pois a rotação em torno deste eixo altera a elevação.

[0084] Na descrição a seguir, serão usadas coordenadas cartesianas de referência (ou retangulares) (X, Y, Z), com o sistema de antena localizado em (0, 0, 0), o eixo Y designando o eixo de elevação 12, o eixo Z designando o eixo de azimute 11, e o eixo X designando o eixo que é perpendicular ao eixo Y e Z, definido pelo produto externo de Y e Z (Y x Z). O plano horizontal é definido pelos eixos

X e Y. A referência 7 representa o direcionamento de elevação da antena 20 e a referência 8 representa a direção de azimute da antena 20.

[0085] Na Figura 1, o plano X-Y representa o plano de azimute. O plano de elevação é então o plano Z-X ortogonal ao plano de azimute. Embora, nas figuras, os padrões de antena (padrões de azimute e plano de elevação) estejam representados em coordenadas cartesianas, deve ser notado que os padrões de antena também podem ser representados como plotagens em coordenadas polares.

[0086] Na modalidade da Figura 1, o eixo vertical 11 (que também pode ser referido daqui em diante como eixo de "rotação") coincide com o eixo Z da antena direcional 20 e é perpendicular à interface de conexão 50 da estrutura de suporte 5.

[0087] No exemplo da Figura 1, a linha de visão 13 da antena direcional coincide com o eixo X no referencial (X, Y, Z).

[0088] A antena direcional 20 pode ser preferencialmente a mais compacta possível com um tamanho minimizado dos motores de acionamento, e massa mínima, e volume enquanto sendo adaptada para o sistema 12 e a aplicação da invenção. O desempenho de radar necessário pode definir o dimensionamento da antena etc.

[0089] A antena direcional 20 pode ser montada na estrutura de suporte 5 por meio de um conjunto de conexão 200 em algumas modalidades. O conjunto de conexão 200 pode ser configurado para girar a antena em azimute e / ou elevação durante a operação da antena direcional 20. A antena direcional 20 pode ser montada na estrutura de suporte 5 através de uma base de conexão 201.

[0090] Nas modalidades onde a antena direcional 20 é uma antena tipo parabólica, a antena direcional pode compreender uma antena 202 montada em um braço 203 que é conectado rotativamente a uma haste 204 através de uma articulação (não mostrado). O eixo da articulação é o eixo

12. A haste 204 pode ser fixada articuladamente em sua extremidade, que é remota a partir da extremidade conectada à conexão de articulação, à base de conexão 201. A antena direcional 20 pode ser configurada ajustando-se a direção da haste 204 e a direção do braço 203. Deve ser notado que a Figura 1 é uma representação esquemática de um sistema de radar mostrando um layout específico. No entanto, o especialista entenderá prontamente que outros layouts diferentes podem ser usados.

[0091] A antena direcional 20 pode ainda compreender um ou mais atuadores, como motores de acionamento (não mostrados na Figura 1) para acionar a rotação da antena direcional em torno dos eixos de elevação e azimute. Os motores podem, assim, permitir o posicionamento da antena e alterar o azimute e / ou elevação e / ou polarização do feixe principal de antena.

[0092] Em uma modalidade, os atuadores da antena direcional 20 podem ser dispostos dentro da estrutura de suporte 5.

[0093] A base de conexão 201 da antena direcional 20 pode ser conectada à extremidade inferior da antena direcional 20 (representada, na Figura 1, pela extremidade inferior da haste 204).

[0094] A base rotativa 3 pode ser configurada para girar de acordo com o eixo vertical 11 em relação à estrutura de suporte 5.

[0095] O poste 40 pode se estender de acordo com um eixo 13, o eixo 13 sendo vantajosamente substancialmente vertical e paralelo ao eixo 11.

[0096] Em uma modalidade, o poste 40 do conjunto de poste 4 pode formar um suporte auxiliar para suportar uma antena de comunicação 22.

[0097] A base rotativa 3 forma uma plataforma rotativa mecânica configurada para permitir a instalação da antena de comunicação 22, enquanto garantindo um campo de visão livre acima da antena direcional 20.

[0098] A base rotativa 3 pode ser configurada para acionar a rotação do poste 40, possivelmente coroada com uma antena de comunicação 22, em torno do eixo principal 11. Consequentemente, a posição do poste 40 pode ser girada em torno do eixo 11, a posição do poste 40, descrevendo assim um arco de um círculo no plano X-Y, tendo um raio R igual à distância entre o eixo 13 e o eixo vertical 11.

[0099] Vantajosamente, o poste 40 pode ser colocado no arranjo de antena 10, de modo que o poste 40 (possivelmente coroado com a antena de comunicação 22 e / ou proteção contra raios) não colida com um elemento do conjunto de antena direcional 2, este elemento do conjunto de antena direcional 2 sendo: - a antena direcional 22 em si, nas modalidades onde nenhum radome ou compartimento é usado para proteger a antena direcional, ou - o radome 6 abrangendo a antena direcional 3, nas modalidades que utilizam esse radome.

[00100] Em uma modalidade, o arranjo de antena 10 pode compreender uma unidade de controle para controlar a rotação do poste 40 e da antena direcional 20 em torno do eixo principal 11 (e, portanto, a operação dos atuadores controlando a rotação do poste 40 e da antena direcional 20) de modo a evitar colisão entre o poste 40 e o conjunto de antena direcional 2. A entrada da unidade de controle pode ser a posição de azimute da antena direcional, conforme definido pelo sistema. A unidade de controle pode ser configurada para calcular a rota mais curta a partir da posição atual (a partir do controle anterior) para a nova posição. A unidade de controle pode, portanto, calcular uma posição para o poste fora da visão livre da antena direcional.

[00101] Em outra modalidade, a distância entre o poste 40 e o conjunto de antena 2 pode ser predefinida para evitar colisão entre o poste 40 e o conjunto de antena direcional 2 qualquer que seja o movimento de rotação do poste 40 e do conjunto de antena direcional 2, embora seja tão mínimo quanto possível para otimizar a compactação do arranjo de antena. Em uma modalidade, essa distância pode ser vantajosamente mínima, de modo que a rotação seja possível.

[00102] Além disso, a posição do poste 40 pode ser variada de acordo com um arco do círculo de raio R a partir de uma posição inicial, o comprimento do arco do círculo sendo predefinido para garantir que o poste 40 permaneça fora da linha de visão do radar transmitindo um feixe de RF na direção de transmissão.

[00103] Modalidades da invenção, portanto, fornecem um verdadeiro campo de visão livre desobstruído (FOV) usando pelo menos um poste 40 e uma antena direcional 20. Como aqui utilizado, o FOV refere-se ao cone angular perceptível pela antena direcional 20 em um instante de tempo particular.

[00104] Modalidades da invenção oferecem uma solução compacta para integrar um arranjo de antena 10 sobre uma estrutura de suporte 50. Como resultado, a superfície externa do suporte de estrutura 5 é liberada e pode ser usada para possível instalação de equipamentos adicionais, como sensores adicionais, enquanto na técnica anterior, essa superfície é usada para arranjar antenas de comunicação em áreas de estaleiro montadas específicas.

[00105] Modalidades da invenção permitem ainda o isolamento eletromagnético entre uma antena de transmissão 20 e uma antena de recepção 22, nas modalidades onde a antena direcional 20 é usada para a transmissão enquanto uma antena omnidirecional 22 é montada no poste 40.

[00106] Modalidades da invenção tornam possível instalar o arranjo de antena 10, possivelmente coroado com uma antena de comunicação 22 e com uma antena direcional 20 montada na estrutura de suporte, com massa e custos mínimos.

[00107] Isto torna ainda possível acessar a antena direcional 20 via o interior da estrutura de suporte 5 se a estrutura de suporte for uma estrutura oca, como uma estrutura de mastro.

[00108] Em uma modalidade preferida, como mostrado na Figura 1, a extremidade superior do poste A pode estar acima do ponto superior do conjunto de antena direcional B (acima do radome 6 ou acima da antena direcional 20 se nenhum radome for usado).

[00109] Em algumas modalidades, uma antena de comunicação 22 pode ser montada no poste 40, a antena de comunicação formando uma antena de transmissão ou recepção sem fio que irradia ou intercepta campos eletromagnéticos de frequência de rádio (RF).

[00110] A antena de comunicação 22 pode ser uma antena direcional que transmite ou recebe feixes em uma direção de transmissão ou recepção ou uma antena omnidirecional configurada para transmitir ou emitir substancialmente igualmente em todas as direções horizontais em um plano geométrico bidimensional (2D) plano. Nas modalidades representadas nas figuras, a antena de comunicação 22 é uma antena omnidirecional. A antena omnidirecional 22 e / ou a antena direcional 20 podem fazer parte de sistemas operacionais independentes, como sistemas de comunicações, radar ou Eletro-Óticos. A antena omnidirecional 22 e a antena direcional 20 podem ser tanto usadas para transmitir e receber simultaneamente. A descrição a seguir será feita com referência a uma antena de comunicação 22 do tipo omnidirecional apenas para fins ilustrativos.

[00111] A antena omnidirecional 22 pode englobar um conjunto de antenas elementares empilhadas na direção vertical (de acordo com o eixo vertical 11), para aumentar o isolamento eletromagnético entre as antenas de transmissão e de recepção.

[00112] A antena omnidirecional 22 pode ser uma antena reta verticalmente orientada que geralmente se estende ao longo de um eixo vertical (eixo Z correspondente ao eixo de elevação 11), como por exemplo uma antena dipolo ou colinear com um eixo vertical coincidindo substancialmente com o eixo de poste 13 e com o eixo de elevação 11 da antena direcional

20 (eixo Z). A antena omnidirecional 22 pode ser configurada para irradiar potência de rádio substancialmente igual em todas as direções de azimute perpendiculares à antena. Embora as figuras mostrem uma antena omnidirecional formada por uma antena reta verticalmente orientada, o especialista entenderá prontamente que outros tipos de antenas omnidirecionais ou de comunicação 22 geralmente estendendo na direção vertical podem ser usadas alternativamente.

[00113] A antena de comunicação 22 pode ser vantajosamente instalada com sua extremidade projetando acima da antena direcional 20 para garantir uma visão desobstruída da antena omnidirecional.

[00114] A Figura 2 é uma vista de topo do arranjo de antena, de acordo com algumas modalidades.

[00115] O poste 40 é rotativamente interdependente com a base rotativa 3 de tal modo que uma rotação da base rotativa 3 pode acionar a rotação do poste 40. A base rotativa 3 pode formar uma camada anular tendo um raio interno Rin e um raio externo Rout. Em uma vista de seção transversal, a base rotativa 3 pode envolver a base de conexão 201 do conjunto de antena direcional 2, a base rotativa e a base de conexão 201 sendo ambas centralizadas no eixo vertical 11.

[00116] Na Figura 2, o poste está girando de um ângulo - β (β > 45 graus no exemplo mostrado) em relação ao eixo X (correspondente a um ângulo de 0°), enquanto a linha de visão da antena direcional 20 é girada de um ângulo δ em relação ao eixo X (δ < 45 graus no exemplo mostrado). Isso garante que o poste 40 e a antena de comunicação 22 possivelmente montada no poste não obstruam o campo de visão livre da antena direcional 20 e não criem interferências.

[00117] Em algumas modalidades, o sistema pode definir a posição de azimute da antena direcional 20. Ao mesmo tempo, o sistema pode direcionar o poste 40 fora do campo de visão livre da antena direcional, por exemplo, por direcionar o poste para uma posição definida pela direção de azimute da antena direcional mais 180 °. Por conseguinte, se, por exemplo, a posição de azimute for igual a 45 °, a posição de direcionamento do poste será 225 °. No entanto, deve-se observar que, para estar fora do campo de visão livre da antena direcional, o ângulo de 180 ° não é necessário. Mais geralmente, a posição de direcionamento do poste 40 pode ser a posição de azimute da antena direcional mais ou menos a largura de feixe do feixe de RF transmitido pela antena direcional.

[00118] Por ajuste da rotação da base rotativa 3, a antena de comunicação 22 pode ser mantida fora do campo de visão livre da antena direcional 20 (que pode ser, por exemplo, uma antena de comunicação por satélite ou antena de radar), garantindo assim uma visão desobstruída da antena direcional 22.

[00119] Em algumas modalidades, o radome 6 pode ser montado na camada rotativa 3, como mostrado na Figura 1. Em tal modalidade, a antena direcional 20 gira dentro do espaço abrangido pelo radome 6, a rotação da antena direcional 20 sendo acionada pela base rotativa 3 conectada a ela.

[00120] Em tais modalidades, a camada rotativa 3 pode ser disposta entre a base do radome 6 e a interface de conexão 50 da estrutura de suporte 5, no plano vertical ZX, enquanto envolvendo a base de conexão 201 em um plano de seção transversal. Em tais modalidades, a altura da base de conexão 201 (no plano X-Z) pode ser vantajosamente superior ou igual à altura da base rotativa 3.

[00121] Alternativamente, o radome 6 pode ser montado na estrutura de suporte 5 antes da camada rotativa. Por conseguinte, em tal modalidade, o radome 6 é um elemento da parte rotativa do arranjo de antena 10.

[00122] Em tal modalidade, a base rotativa 3 pode ser disposta sobre a estrutura de suporte 5, como representado nas Figuras 1 e 2.

[00123] A Figura 3 representa um arranjo de antena 10 compreendendo um radome 6 montado diretamente na estrutura de suporte 5 antes da base rotativa 3 (na interface 50).

[00124] Em tal modalidade, o radome 6 é fixo em relação à estrutura de suporte 5 (e, portanto, é um elemento da parte estacionária do arranjo de antena 10).

[00125] Em algumas modalidades, a base rotativa 3 pode ser posicionada abaixo da interface de conexão 50 da estrutura de suporte 5 e disposta em torno da estrutura de suporte 5, como mostrado na Figura 3.

[00126] Na Figura 3, a base rotativa 3 é disposta diretamente abaixo da interface de conexão 50 da estrutura de suporte 5, em torno da estrutura de suporte 5, de acordo com uma modalidade. Na modalidade da Figura 3, a estrutura de suporte 5 compreende uma parte superior 51 de raio fixo Rs, o raio interno Rin da base rotativa 3 sendo substancialmente igual ao raio fixo, a base rotativa 3 sendo montada em torno da parte superior 51

[00127] Embora a Figura 3 mostre um arranjo sobre uma parte de topo da estrutura de suporte 5, em modalidades alternativas, a base rotativa 3 pode ser montada rotativamente sobre a estrutura de suporte em outra posição vertical, como cerca de uma parte central ou de fundo da estrutura de suporte 5.

[00128] O perito na técnica entenderá prontamente que a base rotativa 3 pode ter configurações diferentes. Por exemplo, a camada rotativa pode ser uma camada móvel linear. Alternativamente, a camada rotativa pode ser conectada à estrutura ou à instalação do navio.

[00129] A Figura 4 representa, consequentemente, um sistema de antena 100 no qual a base rotativa 3 está diretamente disposta no plano de instalação do sistema abaixo da estrutura de suporte 5, de acordo com outra modalidade. Por exemplo, se a estrutura de suporte 5 é um mastro, a base rotativa 3 pode ser montada em ou abaixo do plano de instalação de navio 120 enquanto envolvendo o mastro.

[00130] Em algumas modalidades, como mostrado na Figura 4, o poste 4 pode ser usado para proteger o sistema de antena contra raios 400. Em tal modalidade, o conjunto de poste 4 compreende um para-raios 42 montado no poste 40. O para-raios 42 é configurado para proteger a antena direcional 20 contra raios próximos a pancadas (ou outras descargas corona ou estáticas) que podem fazer com que a antena 20 atue como uma "esponja" à energia do raio e conduza a alta tensão a outros componentes eletrônicos do sistema de antena

100. Em algumas modalidades, o para-raios 42 pode compreender capacitores de alta voltagem, como filtros passa-alta configurados para cancelar a frequência e a energia de corrente direta associada ao raio. O para-raios 42 pode ser montado no poste 40 via conectores. Em uma modalidade, um rolamento pré-carregado pode ser usado, o para-raios sendo conectado ao rolamento de modo que uma corrente alta passe a partir do para-raios através do rolamento (como descrito, por exemplo, na EP 2795144 A1).

[00131] Em algumas modalidades, o poste rotativo 4 pode ser tanto usado para suportar uma antena de comunicação 22 e um para-raios.

[00132] A Figura 5 representa um sistema de antena 100 compreendendo um poste 4 suportando uma antena de comunicação 22 que por si só compreende um para-raios 40, de acordo com uma modalidade. A antena de comunicação 22 pode ser, por exemplo, uma antena omnidirecional do tipo UHF (Ultra Alta Frequência, Ultra High Frequency) ou VHF (Frequência Muito Alta).

[00133] Em tal modalidade, a antena de comunicação 22 é o principal ponto de atração de raios. A antena de comunicação 22 pode vantajosamente lidar com raios diretos atingidos pelo uso do para-raios 42. O para-raios 42 pode ser disposto no topo acima da antena de comunicação 22, de modo que o para-raios 42 atraia o raio.

[00134] O sistema de antena 100 pode ainda incluir equipamentos de orientação elétrica adicionais, como cabos blindados condutores, para conduzir altas correntes de raios devido a um raio direto atingido fora do sistema de antena.

[00135] Isso fornece proteção contra raios eficiente do sistema de antena 100 e dos equipamentos e pessoas vizinhos, mantendo um campo de visão desobstruído para a antena direcional. A rotação do poste 40 garante ainda uma visão desobstruída. O poste 40 pode ser acomodado com diferentes sistemas para permitir aplicações diferentes e combinadas.

[00136] Em algumas modalidades, a superfície da estrutura de suporte 5 pode ser usada para organizar uma ou mais pilhas de conjuntos de antenas adicionais 56, como pilhas de matrizes de antenas de setor distribuído do tipo UHF / VHF para cobertura adicional (por exemplo, AESA de face fixa em diferentes bandas de RF para aplicações de radar ou sensores de EO ou receptores de áudio ou lasers).

[00137] Cada pilha pode ter uma forma geral de anel centralizada em torno do eixo principal 11, a distância sendo entre as pilhas na direção vertical predefinida.

[00138] A Figura 6 representa outra modalidade, na qual nenhum radome ou compartimento é usado. Em tal modalidade, o ângulo α' pode ser definido entre: - a linha (D') passando pelo ponto de fixação A e pela extremidade superior B' da antena direcional 20, e - a linha passando (D0) através do ponto A é paralela ao eixo X.

[00139] Em tal modalidade, o ângulo α' pode ser definido para acomodar o movimento do sistema no qual a estrutura de suporte está disposta se esse sistema for móvel (por exemplo, navio).

[00140] A Figura 7 é uma vista de seção transversal mostrando a conexão entre a base rotativa 3 e a estrutura de suporte estacionária 5, de acordo com algumas modalidades.

[00141] Como mostrado, a parte rotativa geralmente designada pela referência 600 compreende o poste 40 e a base rotativa 3, que são integrais e podem ser girados em torno do eixo de rotação 11. Os elementos da parte rotativa 600 são representados por linhas hachuradas.

[00142] A parte estacionária geralmente designada pela referência 500 compreende a estrutura de suporte 5 (por exemplo, mastro) que é estacionária em relação ao sistema 12 (por exemplo, navio) no qual é montada através da interface

55.

[00143] A antena de comunicação 22 e / ou o para- raios 42 podem ser instalados na parte rotativa 600 através do poste 40 enquanto a base de conexão 201 (pedestal) da antena direcional 22 é instalada na parte estacionária 500. O radome 6 do conjunto de antena direcional 2 pode ser instalado na parte rotativa ou diretamente na interface superior da estrutura de suporte 50 na interface 50 antes da base rotativa 3.

[00144] Vantajosamente, as partes estacionárias e rotativas 600 e 500 podem ter uma configuração oca que delimita um espaço interno. Este espaço interno pode ser usado, pelo menos parcialmente, para arranjar um cabo de conexão 30 para conectar as duas partes 600 e 500 enquanto permitindo a rotação da parte rotativa 600 e pelo menos um acionador para controlar o acionamento da rotação da parte rotativa 600 e outros equipamentos relacionados à operação da parte rotativa 600. O espaço interno da estrutura de suporte 5 (por exemplo, mastro) pode ainda compreender espaço adicional 51 para a integração de equipamentos eletrônicos e / ou mecânicos relacionados à operação do conjunto de antena direcional 2, como um ou mais atuadores para controlar o acionamento da antena direcional 20. Dependendo do tamanho da estrutura de suporte 5, equipamentos eletrônicos e / ou mecânicos adicionais podem ser integrados para uso pelo sistema de suporte 12 (por exemplo, navio). A área 51 na

Figura 7 designa o espaço fornecido como suporte estacionário da antena direcional 20.

[00145] O espaço interno da base rotativa 3 e o espaço interno do poste 40 podem formar uma passagem, a passagem da base rotativa 3 se comunicando com a passagem do poste 40 para permitir a passagem do cabo 30.

[00146] O cabo 30 pode correr a partir de um ponto de fixação 301 disposto na interface de estrutura de suporte 55 para a interface superior 45 do poste 40 (no qual uma antena 20 ou um para-raios pode ser fixado), através das passagens acopladas comunicativamente da base rotativa 3 e do poste

40. O cabo pode ser configurado para ter um deslocamento suficiente para permitir um movimento de rotação suficiente da parte rotativa 600, quando a parte rotativa 600 gira em relação à estrutura de suporte 5.

[00147] O cabo 30 pode ser uma passagem de cabo configurada para permitir facilmente uma rotação entre a parte rotativa 600 (base rotativa 3 e poste 40) e a estrutura de suporte 5 de um ângulo predefinido, como por exemplo 540 graus.

[00148] Nas modalidades onde a base rotativa 3 tem uma forma anular em torno do eixo de rotação 11, a passagem formada no espaço interno da base rotativa 3 pode descrever um arco de círculo de um ângulo predefinido.

[00149] O cabo 30 pode ainda compreender um componente de conexão 32 para conectar a parte estacionária 500 à parte rotativa 600, na zona de conexão 60, enquanto permitindo a passagem do cabo 30 entre as duas partes 500 e 600. O componente de conexão 32 permite, assim, girar a plataforma dentro dos limites de deslocamento predefinidos.

[00150] Em uma modalidade, o componente de conexão 32 pode compreender uma torção de cabo, na zona de conexão 60 entre a estrutura de suporte estacionária 5 e a base rotativa 3 e um guia de cabo 31 para guiar a torção de cabo.

[00151] A conexão entre a parte estacionária 500 e a parte rotativa 600 pode ser feita usando componentes padrão prontos para uso, como soluções de torção de cabo que estão disponíveis para cabos de comprimento arbitrário ou juntas rotativas.

[00152] O arranjo de torção de cabo (31, 32) pode ser configurado para interconectar a parte estacionária 5 (por exemplo, mastro) e a base rotativa 3 da parte rotativa. O componente de conexão baseado em torção de cabo 32 pode ser configurado para receber em uma extremidade o cabo não torcido 30 após atravessar a parte estacionária 500 e transmitir o cabo na outra extremidade para a parte rotativa 600 em uma forma não torcida, o cabo sendo torcido dentro do componente de conexão 32. A torção de cabo 32 pode usar esquemas de torção diferentes.

[00153] Em algumas modalidades, o cabo 30 pode ser um cabo blindado condutor configurado para direcionar correntes de raios que podem atingir a antena de comunicação 22 e / ou o poste 4 para fora do sistema de antena.

[00154] Tal arranjo de antena 10 é vantajosamente adaptado para várias dimensões ou diâmetros da estrutura de suporte 5.

[00155] Em uma modalidade alternativa, o componente de conexão 32 pode compreender uma junta rotativa oca (também referida como união rotativa) em vez da torção de cabo 32. Essa junta rotativa pode compreender dois corpos para conectar a parte estacionária 500 à parte rotativa 600 enquanto fornecendo canais de contato deslizante para fornecer a interconexão entre a parte estacionária 500 e a parte rotativa 600. A junta rotativa pode ser ainda selecionada dependendo das condições ambientais (temperaturas, pressões, velocidade de rotação, etc.) do sistema de antena 100.

[00156] O arranjo de antena 10 pode ainda compreender pelo menos um rolamento 34 configurado para suportar mecanicamente a parte rotativa 600 na parte estacionária

500. Cada rolamento 34 pode compreender pelo menos uma pista interna, uma pista externa e uma pluralidade de elementos rolantes, tais componentes de rolamento sendo carregados por meios de carga dispostos de tal maneira que exista uma conexão elétrica direta entre esses componentes para garantir proteção contra transientes de alta tensão, conforme descrito em EP 2795144 A1.

[00157] A parte estacionária 500 pode ainda compreender o rolamento 34, um elemento de vedação 35 disposto entre a parte estacionária 500 e a parte rotativa 600, e um acionador 36 configurado para acionar a rotação da parte rotativa 600.

[00158] A estrutura de suporte 5 pode compreender uma vedação para proteger os equipamentos dispostos dentro da estrutura de suporte do efeito do ambiente climático.

[00159] A Figura 8 é uma vista de topo da zona de conexão em uma modalidade onde uma torção de cabo 32 é usada como uma alternativa a uma junta rotativa, de acordo com três posições exemplares observadas P1 (-270, 0), P2 (0, 0) e P3 (+270, 0). A torção de cabo 32 pode compreender um primeiro corpo 320 conectado à estrutura de suporte estacionária 5 e um segundo corpo 321 conectado à parte rotativa 600, os corpos 320 e 321 sendo rotativos em relação um ao outro em torno do eixo da junta rotativa 322.

[00160] Na posição P1, a posição da passagem de cabo 30 é movida de -270 graus.

[00161] Na posição P2, a posição da passagem de cabo 30 é movida de 0 graus (o cabo é retornado para a mesma posição).

[00162] Na posição P3, a posição da passagem de cabo 30 é movida de +270 graus.

[00163] A Figura 9 é uma vista de uma junta rotativa exemplar 32 com dois corpos rotativos 320 e 321, mostrando a entrada 301 / saída 302 do cabo 30.

[00164] Em alguma modalidade, as antenas 20 e 22 podem ser instaladas o mais alto possível para maximizar seu horizonte de rádio. Mais geralmente, a altura das antenas 20 e 22 acima da estrutura de suporte pode ser definida dependendo da aplicação da invenção, a altura da antena de comunicação 22 sendo preferencialmente maior que a altura da antena direcional 20.

[00165] A invenção é geralmente aplicável à integração de um arranjo de antena em qualquer estrutura de suporte.

[00166] Embora não se limite a tais aplicações, a invenção tem vantagens particulares em aplicações onde o sistema de suporte 12 (por exemplo, navio) ou a estrutura de suporte 5 oferece espaço disponível limitado.

[00167] Em uma aplicação exemplar da antena, o poste 40 pode ser coroado com uma antena de linha de visão de comunicação naval omnidirecional 20 estendendo além da Linha de Visão (LoS) da antena direcional 20, por exemplo, para Comunicação por Satélite.

[00168] A Figura 10 é um fluxograma que representa o processo de rotação do conjunto de poste 4, de acordo com uma modalidade.

[00169] No bloco 800, a próxima direção (azimute) para a qual o sistema direcional 2 deve estar apontando em um determinado momento é definida pelo sistema de navio.

[00170] No passo 802, o sistema direcional 2 é girado para a direção especificada.

[00171] No passo 804, uma tarefa específica a ser realizada pelo sistema direcional 2 é executada. Por exemplo, no passo 804, a energia de RF é transmitida ou recebida por um radar ou um sistema de comunicação.

[00172] Além disso, no passo 801, é verificado se o poste é escravizado mecanicamente para o sistema direcional

22. Nesse caso, no bloco 803, o poste 40 permanece mecanicamente fora do campo de visão livre do sistema direcional 2 e nenhuma outra ação é necessária.

[00173] Caso contrário, se o poste 40 não for mecanicamente escravizado para o sistema direcional 22, no passo 805, um intervalo de FFOV (campo de visão livre) é determinado com posições que definem o campo de visão livre da antena direcional 22.

[00174] No passo 807, pode ser ainda determinado se a posição atual do poste 40 está dentro do intervalo de FFOV determinado no passo 805. A posição atual do poste 40 pode ser determinada por medição ou ser conhecida pelo sistema a partir da ação anterior.

[00175] Se a posição atual do poste 40 estiver dentro do intervalo de FFOV, no passo 809, o poste 40 pode ser direcionado para o valor médio do FFOV mais um ângulo predefinido, como 180 graus, ou para o valor limite mais próximo do FFOV em relação à posição atual do poste.

[00176] Caso contrário, se a posição atual do poste 40 estiver fora do intervalo de FFOV, nenhuma ação adicional será necessária (bloco 810).

[00177] A Figura 11 mostra uma vista de topo do arranjo de antena, em diferentes posições quando girado em torno do eixo 11. Em uma modalidade, a camada rotativa 3 pode ser acionada mecanicamente por um acionador de camada rotativa, como o diretor de camada rotativa 210 representado na Figura 12. Alternativamente, o acionador mecânico pode ser substituído por um ou mais sensores de proximidade configurados para ativar a atuação elétrica (ou LIGADO (Esquerda ou Direita) ou DESLIGADO).

[00178] Modalidades da presente invenção, portanto, fornecem um arranjo de antena integrado em um espaço o mais compacto possível, dependendo dos equipamentos necessários, com possível proteção contra raios. O arranjo é adaptado para fornecer um campo de visão desobstruído para a antena direcional 20, e da antena de comunicação 22 por controlar a rotação da base rotativa 3 quando essa antena de comunicação 22 é montada no poste 40. O arranjo de antena 10 garante ainda que a abertura da antena direcional 20 não está bloqueada e a interferência eletromagnética entre as antenas 20 e 22 não ocorre. Consequentemente, o desempenho das antenas 20 e 22 pode ser otimizado.

[00179] Em uma aplicação exemplar da invenção a um sistema de suporte 12 do tipo navio usando um mastro como estrutura de suporte 5 (aplicação da Marinha ou estaleiro), o mastro 5 pode ser parafusado ou soldado ao navio 12, ligado à fonte de alimentação, sistema de refrigeração e / ou transmissão de dados e pode estar operacional muito rapidamente (em apenas duas ou três semanas), enquanto os sistemas convencionais exigem um ano para instalação, integração e testes. Em tal aplicação, o arranjo de antena pode ser usado como um radar de vigilância de superfície para detectar e rastrear pequenos objetos entre as ondas (incluindo ameaças "assimétricas", como veículos aéreos não tripulados, embarcações de ataque rápido na costa, planadores, botes, nadadores ou minas), contribuindo assim para a consciência situacional em ambientes costeiros. O mastro 5 forma um módulo estruturalmente autoportante para o arranjo de antena integrado 10. Nas modalidades em que uma antena de comunicação 22 é usada, embora a antena de comunicação 22 e a antena direcional 20 estejam relativamente próximas uma da outra, a operação do arranjo de antena 10 não é afetada pela interferência entre as antenas 20 e 22. Além disso, ao contrário de muitos arranjos de antena integrados convencionais, não é necessário desligar uma antena 20 ou 22 antes que a outra antena possa ser usada. A compactação do arranjo de antena 10 torna possível concentrar os equipamentos ou componentes de arranjo de antena acima ou dentro do mastro 5, a superfície externa do mastro sendo liberada para que possa ser usada para outros equipamentos, como sensores de vigilância.

[00180] Outra vantagem do arranjo de antena integrado de acordo com as modalidades da invenção é que ele reduz os custos de manutenção, enquanto a pouca manutenção necessária pode ser realizada no ambiente protegido e abrigado da estrutura de suporte 5, sem a necessidade de esperar reparos até as condições meteorológicas serem suficientemente seguras.

[00181] Embora modalidades da invenção tenham sido ilustradas por uma descrição de vários exemplos, e embora essas modalidades tenham sido descritas em detalhes consideráveis, não é intenção do requerente restringir ou de alguma forma limitar o escopo das reivindicações anexas a esses detalhes. Vantagens e modificações adicionais aparecerão prontamente para os especialistas na técnica. A invenção em seus aspectos mais amplos não é, portanto, limitada aos detalhes específicos, métodos representativos e exemplos ilustrativos mostrados e descritos.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES

1. Arranjo de antena (10) compreendendo um conjunto de antena direcional (2), o conjunto de antena direcional compreendendo uma antena direcional (20) destinada a ser montada em uma interface (50) delimitada por uma estrutura de suporte estacionária (5), a antena direcional geralmente estendendo de acordo com um eixo principal (11) perpendicular ao plano definido pela referida interface, CARACTERIZADO pelo fato de que o arranjo de antena (10) compreende ainda uma base rotativa (3) montada na referida interface, a referida base rotativa (3) compreendendo um poste (40) integral com a referida base rotativa (3), o referido poste estendendo na direção do referido eixo principal, a referida base rotativa (3) sendo rotativa em torno do eixo principal 11, uma rotação da referida base rotativa atuando na rotação do poste (40) em torno do eixo principal.

2. Arranjo de antena, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o poste (4) é configurado para girar para fora do campo de visão da antena direcional (20).

3. Arranjo de antena, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma unidade de controle rotativa para controlar a rotação do poste (4).

4. Arranjo de antena, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a antena direcional é rotativa pelo menos em torno de um eixo principal (11), a rotação da antena direcional em torno do eixo principal definindo a rotação de azimute da antena direcional.

5. Arranjo de antena, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a extremidade superior do poste (40) fica acima do ponto superior do conjunto de antena direcional (2).

6. Arranjo de antena, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma antena de comunicação (22) montada no poste (40).

7. Arranjo de antena, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a antena de comunicação (22) é selecionada no grupo que consiste em uma antena omnidirecional e uma antena direcional.

8. Arranjo de antena, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 ou 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a antena de comunicação compreende um conjunto de antenas elementares empilhadas na direção do eixo principal.

9. Arranjo de antena, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de antena direcional (2) compreende um radome (6) no qual a antena direcional está envolvida.

10. Arranjo de antena, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a base do radome (6) é montada sobre a base rotativa (3).

11. Arranjo de antena, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a base do radome (6) é montada diretamente na estrutura de suporte (5) e cercada pela base rotativa (3).

12. Arranjo de antena, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um para-raios (42) disposto no poste (40).

13. Arranjo de antena, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o para-raios (42) está disposto acima da antena de comunicação.

14. Sistema de antena (100) compreendendo um arranjo de antena de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12 anteriores, e uma estrutura de suporte oca (5) montada em uma interface de instalação de um sistema de suporte (12), CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura de suporte (5) compreende um orifício de passagem, a base rotativa (3) delimitando uma passagem interna acoplada comunicativamente com o referido orifício de passagem da estrutura de suporte (5) e com uma passagem interna do poste, a passagem interna do poste sendo acoplada comunicativamente à passagem interna de base rotativa (3), o arranjo de antena compreendendo um cabo correndo a partir de um ponto de fixação no sistema de suporte até a extremidade superior do poste (40), o cabo passando através da estrutura de suporte para a base rotativa através do orifício de passagem e as referidas passagens internas.

15. Sistema de antena, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o cabo é um cabo blindado condutor.

16. Sistema de antena, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um componente de conexão (32) para conectar a base rotativa (3) à estrutura de suporte, o referido componente de conexão (32) sendo disposto ao nível do referido orifício de passagem e permitindo a passagem do cabo.

17. Sistema de antena, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o componente de conexão

(32) é uma torção de cabo.

18. Sistema de antena, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o componente de conexão (32) é uma junta rotativa.

19. Arranjo de antena, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 18, CARACTERIZADO pelo fato de que a antena direcional (20) é rotativa.

20. Arranjo de antena, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que a base rotativa (3) é mecanicamente escravizada para a rotação da antena direcional 4.